【摘 要】
：
为了选出北京地区参考作物蒸散方法的简洁高效的能够代替Penman-Monteith（PM）的方法和探究玉米水分利用效率的长时间序列的变化以及影响因素,采用北京市1957年1月至2019年12月的气象数据,采用10种不同经验模型以及2种机器学习模型的不同组合方式估算了北京市的参考作物蒸发蒸腾量（ET0）,并且在北京市大兴区试验站测定了长时间的叶面积指数、产量、土壤水分、产量、耗水量等要素,计算了长时
论文部分内容阅读
为了选出北京地区参考作物蒸散方法的简洁高效的能够代替Penman-Monteith（PM）的方法和探究玉米水分利用效率的长时间序列的变化以及影响因素,采用北京市1957年1月至2019年12月的气象数据,采用10种不同经验模型以及2种机器学习模型的不同组合方式估算了北京市的参考作物蒸发蒸腾量（ET0）,并且在北京市大兴区试验站测定了长时间的叶面积指数、产量、土壤水分、产量、耗水量等要素,计算了长时间序列的水分利用效率,并采用WOFOST模型模拟了水分利用效率的变化。结果发现:北京市的日照时数,相对湿度,平均风速随着年份升高显著降低,变化率分别为-0.18h/10a,-1.5%/10a,-0.04m/s/10a.最高温度,最低温度,平均温度随着年份升高显著升高,变化率分别为0.41℃/10a,0.23℃/10a,0.50℃/10a.参考作物蒸散量随年份变化呈上升趋势。各气象要素与参考作物蒸散量相关性显著,且各气象要素与参考作物蒸散量相关系数绝对值由高到低依次为日照时数（0.76）＞最高温度（0.67）＞平均温度（0.61）＞最低温度（0.47）＞相对湿度（0.43）＞平均风速（0.36）。多种模型计算的北京的参考作物蒸散量中,在北京地区,当输入参数为最高温度、最低温度、相对湿度、日照时数和风速时,支持向量机（SVM）模型的应用效果优于极致梯度提升（XGB）模型;在输入数据仅为最高温度、最低温度以及日照时数时,Priestley-Taylor模型的模拟精度优于机器学习模型和其他经验模型,而机器学习模型中,XGB又优于SVM;在只有温度数据时,机器学习模型模拟精度优于经验模型,并且XGB模型的模拟精度优于SVM模型;在没有风速数据的情况下,机器学习模型模拟精度优于经验模型模拟精度,其中机器学习模型中,XGB模型优于SVM模型;在输入参数不完整的情况下,XGB模型的模拟精度总是优于SVM模型。近10年,北京大兴区作物耗水量呈显著上升趋势,玉米耗水量的高峰期主要集中在生长中期,拔节期和抽穗期,作物系数呈现显著上升趋势,叶面积指数呈现下降趋势,产量呈现缓慢下降的趋势,水分利用效率呈现显著下降趋势,对水分利用效率影响显著的是产量。合理的施肥能有效提高作物的产量和水分利用效率,当施肥量达到0.0225kg/m~2时候,对产量和水分利用效率的提高基本达到最高值。播种前灌水60mm并不一定会提高产量和水分利用效率,只有在生育期有效降雨量少的年份灌水才有利于提高产量和水分利用效率。施肥和灌水对土壤含水量的影响比较明显,但是规律不是很明显。WOFOST模型在参数率定后能较准确的模拟北京大兴区的玉米产量,叶面积指数动态变化,模拟的叶面积指数的误差仅为24%。利用动态叶面积指数模拟的作物系数计算的蒸散量最接近涡度相关法实测的蒸散量,误差仅为31%;水分利用效率在生育期的变化规律为整体呈现上升趋势,关键影响因素为平均温度,其次是叶面积指数,最后是平均风速。
其他文献
水稻是我国的主要粮食产物,稻纵卷叶螟作为中国水稻主产区的重大害虫之一,严重威胁着水稻生产安全。本试验分别设计控制大田试验与自然大田试验对稻纵卷叶螟为害水稻的过程进行观测,测定健康水稻和受害水稻的冠层高光谱参数、水稻生理生态参数以及虫害特征参数,从正向和反向对不同虫害水平下控制大田试验与自然大田试验的水稻SPAD值（叶绿素相对含量）和冠层光谱反射率进行分析和对比,并分析SPAD值与冠层反射率的相关性
参考作物蒸散量（ET0）的准确计算对于作物水分管理和灌溉制度制定具有重要意义。Penman-Monteith模型（PM模型）估算参考作物蒸散量需要气温、实际水汽压（ea）、太阳辐射和2m风速数据。除气温数据外,其他长时间序列气象数据不容易获取,且容易缺测或数据质量不高。因此,基于气温数据估算参考作物蒸散量成为研究热点。本文旨在数据缺失条件下,提高无相对湿度估算ea和基于气温估算太阳辐射精度,改进基
本论文基于“天（卫星）+空（垂直高塔）+地（水平地面监测网络）”三维立体观测体系,聚焦典型特大型城市上海,系统研究了城市大气氨（NH3）的时空分布、污染来源及环境影响。以氮氧化物、二氧化硫和氨为主要前体物所形成的二次无机气溶胶在细颗粒物(PM2.5)质量浓度中占比很大,约为60%。自2013年大气污染防治行动计划实施以来,中国主要大气污染物（不含氨）显著下降,PM2.5污染也随之改善。然后到目前为
伴随着我国城市化的飞速发展,城市热岛效应日益严峻,对生态环境和人类健康的危害也逐渐加强。目前城市热岛效应的研究主要关注基于遥感的地表辐射温度变化,少数研究评估了大气热岛效应,且主要针对单个城市或城市群,不同区域间大气热岛效应的分布特征及其与地表热岛效应的差异尚不清晰。本文以我国92个主要城市为例,利用气象观测和遥感数据,结合气象再分析、城市不透水面和统计等多源数据,分析了1960～2017年我国大
全球臭氧（O3）浓度逐年增加,其对粮食安全和人体健康产生的巨大影响不容忽视。因此,如何有效缓解O3对作物造成的伤害引发人们关注。目前,国内外学者针对O3对作物的研究主要是在作物的整个生育期进行,但不同生育期O3熏蒸对作物生长的影响存在差异,且O3污染具有短时性与突增性,若能明确O3对作物生育期的影响,则能更为有效的缓解O3所造成的伤害。已有的研究表明Ethylenediurea（EDU,一种化学合
臭氧（O3）作为最重要的大气污染物之一,在长三角地区仍处于较高的浓度水平,对大气环境质量和人民身体健康有着较严重的影响。因此,研究长三角地区高空和地面O3污染发生的时空变化特征及其影响因素,对于O3污染防治和空气质量改善具有重要的实践意义。本文基于2005—2020年OMI卫星大气成分监测数据、2015—2020年地面大气环境观测数据对长三角地区大气O3柱总量、对流层O3柱总量、对流层NO2柱浓度
本研究为明晰夏玉米生长季农业干旱形成过程中降水、温度相对贡献程度这一关键问题,从海河平原1960-2019年夏玉米生长季气象干旱、高温事件及并发事件时空分布出发,利用VIC（Variable Infiltration Capacity Model）模型模拟逐日土壤水分数据,基于模拟的土壤水分研究夏玉米生长季农业干旱变化特征,在VIC模型中构建降水不变情景与温度不变情景,剥离降水、温度在农业干旱形成
太阳辐射减弱是全球气候变化的主要特征之一。水稻和小麦是我国主要粮食作物,太阳辐射减弱背景下,如何保障稻麦粮食安全是人们普遍关注的重要问题。太阳辐射减弱条件下不同肥料种类和施肥量对稻麦作物生长、生理代谢、产量及品质等方面有何影响,以及通过施肥能否减轻太阳辐射减弱对作物生产的不利影响,尚不明确。本文通过大田模拟试验,研究了不同生育期遮阴处理下不同施用量的氮磷钾复合肥、硅肥对稻麦生长、生理特性、干物质积
烟草是我国财政增税的重要来源,地位举足轻重。而河南许昌是烟草主产区之一,以种植面积大、分布广,远销国内外而闻名。近年来,数字农业发展迅猛,作物模型为其核心技术之一,国内外已将作物生长模型广泛应用于多种农作物的产量预报、田间管理指导以及精准农业等方面,但目前国内烟草模型的研究和应用尚属少见。鉴于生长模拟模型的应用优势以及其在国内较少开展,本文利用WOFOST模型开展了烟草气象服务相关研究。本研究旨在
碳质气溶胶是大气细颗粒物的重要组成,对空气质量、人体健康和气候变化有着重要影响。在很长时间内,全国各地都受到了由细颗粒物浓度增长带来的灰霾事件的影响,碳质气溶胶尤其是二次有机碳（SOC）在其中有着重要作用。随着我国能源结构的调整以及大气污染治理的深入开展,全国各主要城市的空气质量均有改善,作为主要污染物的大气细颗粒物呈现出逐年下降的趋势。长三角地区是我国经济发达地区也是雾霾事件频繁发生的区域之一,