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《中国气象科学研究院》 2005年
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基于遥感信息的水分胁迫条件下华北冬小麦生长模拟研究

张黎  
【摘要】:准确、动态、及时的农作物长势监测和产量预测对于指导和调控我国农业生产,保障粮食安全具有十分重要的意义。利用遥感技术与作物生长模拟模型相结合的方法进行区域估产既动态反映作物生长发育的内在机理过程,又融合卫星遥感宏观实时动态的监测信息,受到国内外研究人员的广泛关注。尤其在开展水分胁迫条件下作物模型的区域应用时,随着遥感技术的不断发展和成熟,遥感监测地表或作物冠层表面瞬时物理状况精度的日益提高,使得利用遥感信息来解决由于区域上某些土壤参数和变量的难以获得而导致大范围作物生长过程模拟不准确的问题成为可能。但是目前利用遥感反演的地表蒸散优化作物模型的研究还不多见,仅在田间尺度进行过探讨,尚未应用于区域上。针对上述研究现状,为更好地开展水分胁迫条件下大范围作物生长过程的模拟和产量预测,本研究主要探讨了利用MODIS数据反演的地表蒸散通过优化手段校准土壤水分平衡过程中的参数或变量初始值以提高作物模型区域模拟效果的方法和可行性。 国家自然科学基金项目“冬小麦遥感-动力估产模型研究”已实现了潜在生产水平下作物生长模拟模型与遥感信息的结合。本文在此基础上,对水分胁迫条件下WOFOST模型进行了适当改进和适应性调整;以调整后的WOFOST模型为主要研究工具,在田间尺度利用遥感信息,通过优化手段校准作物模型土壤水分平衡过程中的参数或变量初始值,以提高土壤水分平衡和作物生长过程的模拟效果;在气象要素空间插值及作物参数、土壤参数区域划分的基础上,采用上述方法探讨了结合遥感信息以实现区域尺度水分胁迫条件下冬小麦生长过程模拟的可行性和效果。主要研究结论有: (1) 依据前人研究成果和实际观测资料,从蒸散量的计算以及水分胁迫对作物生长的影响出发,在参考作物蒸散计算、作物系数、水分胁迫影响的滞后性以及水分胁迫对比叶面积的影响等方面进行了改进和尝试,并对模型的作物遗传参数和土壤参数进行了适应性调整。经验证表明,调整后的模型改进了土壤含水量、LAI及生物量的模拟效果,基本可用于我国华北代表站点水分胁迫条件下冬小麦
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