论文部分内容阅读
干旱区灌区灌溉水利用效率与作物水分利用率的定量评价是农业水资源高效利用的基础。论文以干旱区代表性灌区——内蒙古河套灌区主要农作区为研究对象,综合遥感信息、现场试验和实地调查信息,利用灌区遥感蒸散发模型、主要作物(玉米)种植分布遥感识别模型及其产量估算模型,分析了研究区2003-2012年蒸散发的时空变化、玉米种植分布及产量分布规律,并进一步定量评价了灌区灌溉及作物水分利用效率。论文首先采用两种双源蒸散发模型(TSEB模型和HTEM模型)结合MODIS数据计算2003-2012年河套灌区主要农作区生育期(4-10月)的蒸散发过程,并从点尺度及区域尺度对模型的精度进行评价。结果表明,HTEM模型在河套灌区具有更高的精度。为评价河套灌区的灌溉效率,论文以作物主要生育期(4-10月)灌溉地的蒸散发量扣除有效降水量作为灌溉水的有效利用量。将灌溉水有效利用量分别与灌溉净引水量和灌溉总引水量的比值定义为基于净引水量和总引水量的灌溉水有效利用系数(ηN和ηI)。对河套灌区2003-2012年灌溉水有效利用系数进行了分析和评价。结果表明,基于净引水量的灌溉水有效利用系数(ηN)近年来有增加的趋势,同时ηN随降水量和净引水量的减小而增大,净引水量减少对ηN的影响要大于灌区节水改造工程的影响。为了进一步探索河套灌区主要作物的空间分布,论文以玉米为例,通过实地调查结合MODIS遥感数据获得玉米NDVI时间序列,利用非对称Logistic曲线对玉米NDVI时间序列进行拟合,得到植被指数、物候指数的特征值。建立了基于物候-植被指数特征值的玉米分布遥感识别模型。结果表明,该模型可以适用于复杂种植结构下的多年间玉米分布识别,并且有较高的识别精度。最后,根据前文的研究结果,基于NDVI时序结果确定河套灌区玉米生育期,并分析其生育期内耗水时空分布规律。利用水分生产函数Jensen模型估算研究区玉米产量,进而求得河套灌区玉米水分利用效率,并分析2003-2012年间玉米水分利用效率时空变化规律。结果表明,基于NDVI时间序列求得玉米生育期与实际观测结果相吻合,利用Jensen模型模拟得到的玉米产量具有较高的精度。以上研究结果表明遥感信息及模型为干旱区灌区尺度灌溉及作物水分利用效率的定量评价提供了一条有效可行的途径。