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中国冬小麦需水量月尺度预报方法研究

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中国是全球最大的小麦生产国且小麦产量占粮食产量的20%,冬小麦的产量可占小麦总产量的90%以上,占据重要地位。基于目前中国水资源地区和年际变化大、水资源分布不均和农业水资源利用效率低的水资源现状,冬小麦需水量的精准预报成为制定合理化的灌溉决策,实现农业生产和水资源可持续性的重要基础支撑。目前灌溉决策的制定主要基于历史统计数据,无法满足水资源动态管理在时效性和精细化程度上的实践需要。作物需水量(ETc)预报以1-7d的短、中期预报为主,该研究成果多用于站点尺度的灌溉实践,而在规模化灌区用水调度指导上存在预报时效不匹配问题,当下亟待开展规模化下月尺度冬小麦灌溉预报相关研讨,为灌区动态配水管理提供依据。 本研究以全国2391个气象站的1~30d天气预报数据的精度评价为基础,以Penman-MonteithForecast(PMF)、TemperaturedPenman-Monteith(PMT)、Hargreaves(HG)、McClound(MC)、Makkink(MK)、Priestley-Taylor(PT)6个参考作物腾发量(ET0)预报模型为研究对象,开展了中国各地不同预见期的最优ET0预报模型研究;基于最优ET0预报模型采用作物系数法对冬小麦ETc进行预报,结合降水量预报数据分析冬小麦生育期内水分盈亏状况,为中国冬小麦种植区用水调度提供参考依据。研究结果表明: 1.气象因素预报 从预报时效来看,气温、风速、日照时数的预报精度随着预见期的增加呈下降趋势,各气象因素在16~30d预报中预报精度随预见期增加下降幅度不大。从空间分布来看,高纬度高海拔地区气象因素的预报精度低于低纬度低海拔地区。气温预报在北方干旱半干旱区、青藏高原区的预报精度最差;风速预报在北方干旱和半干旱区、东北平原区的预报精度最差;日照时数在短、中期预报中东北平原区、青藏高原区的预报精度最差,长期预报中东部地区的预报精度低于中西部地区。 2.参考作物腾发量预报 从预报时效来看,短期ET0预报中HG模型的表现最好,PMF模型次之;中期预报中HG、PMF模型预报效果最好,而PMT、MC模型预报效果最差;长期预报中MC、PT模型预报效果最好,PMF模型预报效果次之。随着预见期的增加,优选预报模型的预报精度呈下降趋势,其中长期ET0预报精度下降幅度不明显。从空间分布来看,在短期和中期ET0预报中,HG模型全局适用性最好,PMF模型次之;长期预报中,我国由北向南最适宜的ET0预报模型依次为PT、PMF、MC,但在青藏高原区、北方干旱半干旱区ET0长期预报模型的选择无明显的分布特征。优选后的预报模型在青藏高原区、北方干旱半干旱地区的预报精度最高,在长江中下游地区预报精度最差,我国ET0预报值整体偏小11%。 3.冬小麦需水量月尺度预报 中国冬小麦预报需水量整体呈北高南低的变化趋势,青藏高原区预报作物需水量最大,华南区预报作物需水量最小。10月至次年4月份我国冬小麦作物需水量呈递增趋势,4月份冬小麦作物需水量最大为100mm;7~9月份冬小麦作物需水量较小。冬小麦降水满足率空间整体呈南高北低的分布规律,其中4、5月份降水满足率最大,分别为57%、63%;冬小麦水分盈亏量整体呈南方地区盈余、北方地区亏缺的分布特征,其中10月至次年6月份我国冬小麦水分均处于亏缺状况,特别是4、5月份水分亏缺量最大,分别为65mm、78mm。

宫俪芹

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冬小麦 需水量 水分盈亏 尺度预报

硕士

水利工程

董洁

2023

山东农业大学

中文

S1