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《安徽农业大学》 2010年
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基于作物模型和GIS的县域水稻产量动态预测技术研究

冯慧慧  
【摘要】: 作物模型在帮助人们理解作物和气象、土壤及栽培技术的相互关系方面有很大作用,并成为农业生产定量评价的重要手段之一。采取一定的技术措施,将田块尺度上研制的作物模型应用于区域尺度上作物长势和产量的模拟预测,是当前作物模型应用的重要趋势之一,其意义一方面在于可以为农业管理部门提供大面积作物生产状况和发展趋势等的信息,另一方面能够为政府决策部门进行农业生产的宏观调控等提供必要的依据。本研究在学习前人关于作物模型的构建和区域应用研究的基础上,进一步探索作物模型在区域作物产量预测上的应用,建立了基于作物模型和GIS的县域水稻产量动态预测技术,为同类研究提供参考。具体结果如下: (1)水稻模型RCSODS的改进研究 首先,引入感温性参数P与Q的关系以及P与基本生长期系数K之间的关系,对RCSODS的发育期模型参数进行了简化。简化后的发育期模型有六个参数,分别是水稻在四个发育阶段(播种-出苗、出苗-穗分化、穗分化至抽穗、抽穗-成熟)的基本生长期系数K以及出苗到穗分化阶段的感光系数G和临界日长D’。 其次,从以下四个方面对RCSODS的光合生产模型进行了改进:一是利用叶面光强进行群体光合生产模拟,修正了原有的日光合量算法,二是引入温度对光合反应曲线参数的影响订正,对原有的温度影响日同化量算法进行改进,三是将逐时法计算日同化量引入模型,四是将光合生产参数简化为4个:最大光合速率、最大比叶重、弱光光合效率参数和消光系数。 最后,利用苏州昆山和连云港赣榆国家一级农业气象观测站的实验数据对改进后的模型进行了检验。结果表明,发育期和产量模拟的RMSE分别为2.9d和1134kg/ha,NRMSE分别为1.3%和13.2%,说明改进后的RCSODS能够很好地模拟水稻发育期,较好地模拟水稻产量。 (2)作物模型县域应用的尺度化技术研究 采用距离平方反比法分析了插值站点数对插值效果的影响,结果表明:随着插值站点数的增加,插值误差呈现先减小再增加的变化趋势;适宜插值站点数随空间有较大变化,即不存在适用于整个区域的最佳插值站点数;但存在插值精度相对较高的公共最远点权重,在区域插值时,把估值点周围最远点的权重控制在这个值附近才是可靠的。 利用空间归并技术进行了作物模型的品种、土壤和栽培措施等输入资料的升尺度分析。并以苏州和连云港各县(区)2000-2005年水稻产量模拟为例,进行了该技术的效果检验。总的来说,预测效果较好:苏州地区模拟值的RMSE和NRMSE分别为742kg/ha和8.7%,连云港地区模拟值的RMSE和NRMSE分别为975kg/ha和12.4%,说明该技术能够较好地实现县域水稻产量预测。 (3)基于RCSODS和GIS的江苏县域水稻产量动态预测 利用改进后的RCSODS,结合已构建的GIS数据库资料和利用空间归并技术得到的水稻模型县域估产方案,进行了江苏县域水稻产量动态预测,并与统计产量进行了比较。结果表明,除个别县外,模拟误差一般在10%以内,总体预测效果较好,说明该技术能较好地实现县域水稻产量动态预测。
【学位授予单位】:安徽农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S511

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