不同水分条件及复水对吉林省春玉米生长发育影响的模拟研究

摘要

在气候变化的背景下，未来将出现更多容易发生干旱的地区，这将引起粮食产量的不稳定性增加，危及区域和全球的粮食安全。随着种植面积的持续增加，玉米发生干旱的情况已引起人们广泛关注。玉米在整个生育期对水分状况都十分敏感，水分不足会直接影响玉米的生长发育，导致经济产量和生物量大幅降低。WOFOST模型以其较强的机理性被广泛应用于农业气象研究中，用其开展水分方面的应用研究，以克服大田试验难以精准控制水分的问题，是开展玉米干旱模拟研究的有效技术手段。
　　本研究以吉林省为研究区域，基于吉林春玉米生长对水分条件的响应，依据实际条件，利用作物模型模拟不同水分条件下不同生育期玉米的生长发育，探究不同程度缺水以及复水条件对玉米生长和产量生产的所产生的影响。主要研究结论如下:
　　(1)吉林西、中部春玉米干旱频率在播种—出苗阶段最高，东部为拔节—抽雄阶段最高。干旱等级在空间上表现为西部地区最为严重、中部地区次之，东部地区基本无旱。时间上，播种—出苗阶段干旱等级最高，1975、2004年西部及2001年中部达到特旱;出苗—拔节阶段和拔节—抽雄阶段，中、西部在2001-2004年干旱较重;抽雄—乳熟阶段，2004年西部达到特旱;乳熟—成熟阶段，2007年西部达到重旱。
　　(2)依据吉林省代表站点春玉米分期播种的大田实验数据，采用“试错法”等对WOFOST模型进行参数本地化与模拟验证，结果表明校正后的模型能有效地进行正常年份春玉米生长模拟;选用典型干旱年份对模型在水分胁迫模块下进行验证，结果表明:参数调整后的WOFOST模型可较好模拟干旱条件下的春玉米生长发育及产量的形成。
　　(3)利用校正后的模型进行干旱模拟试验，结果表明:拔节—抽雄、抽雄—乳熟阶段，随着干旱等级增加以及复水时间的推迟，春玉米地上部分干物重和产量的损失逐渐增加。在相同受旱等级和复水时间条件下，拔节—抽雄阶段地上部分干物质重的损失较抽雄—乳熟阶段损失更为严重。在相同干旱模拟条件下，春玉米抽雄—乳熟阶段产量损失比拔节—抽雄阶段更为严重。从减产率的角度来说，抽雄—乳熟阶段发生干旱对作物的影响更为严重。
　　本研究对于玉米生长发育受水分的影响进行了探讨，研究结果可为吉林春玉米种植的防旱抗灾提供数据支撑，在玉米生产中的水分利用方面具有重要的参考意义，并为实际生产中的补充灌溉和农田水分管理提供依据。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 研究的目的及意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 作物模型的相关研究

1．2．2 玉米干旱的相关研究

1．3 研究内容

1．4 技术路线

第二章 研究方法及数据介绍

2．1 研究区域概况

2．2 资料来源

2．3 研究数据

2．4 研究方法

2．4．1 春玉米干旱时空特征研究方法

2．4．2 WOFOST模型模拟方法

第三章 吉林省春玉米干旱特征分析

3．1 春玉米水分供需特征

3．2 春玉米干旱频率空间分布

3．3 春玉米干旱等级特征空间分布

3．4 不同生育阶段水分亏缺指数的年际变化

3．5 各地区干旱的站次比

3．6 不同区域干旱频率年代际变化

3．7 本章小结

第四章 WOFOST参数本地化及验证

4．1 WOFOST模型

4．1．1 WOFOST模型简介

4．1．2 WOFOST模型机理

4．2 模型参数本地化以及验证

4．2．1 模型相关数据的计算

4．2．2 模型参数

4．2．3 模型模拟及验证

4．3 典型干旱年份验证

4．4 本章小结

第五章 吉林春玉米不同水分条件及复水模拟研究

5．1 不同水分条件及一次性复水模拟

5．1．1 模拟方案

5．1．2 模拟结果

5．2 不同水分条件及连续性复水模拟

5．2．1 连续3天持续复水

5．2．2 连续5天持续复水

5．3 改变光、温的水分条件模拟

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 特色与创新

6．3 存在问题与展望

参考文献

致谢

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