浑善达克沙地牧草需水量的模拟计算方法及人工牧草灌溉制度研究

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1、内蒙古农业大学博士学位论文浑善达克沙地牧草需水量的模拟计算方法及人工牧草灌溉制度研究姓名：王志强申请学位级别：博士专业：农业水土工程指导教师：朝伦巴根20060401摘要+于旱的浑善达克沙地生态建设既要掌握人工草场牧草需水量，合理确定高效用水灌溉定额，又要了解不同水文年、同一水文年不同生长阶段天然牧草群落的蒸腾量的差异，因为天然牧草生长态势间差异决定于牧草为满足蒸腾而吸收的水量的差异。这些基础性工作既利于生态安全建设，又能合理制定畜牧业防灾减灾对策。为此本研究依托国家自然科学基金重点项目“京蒙沙源区植被建设中水资源优化配置”(50139040)的两类牧草需水量两年试验研究，确定了

2、人工牧草、天然牧草羊草群落需水量。在此基础上，合理制定了人工牧草的非充分灌溉制度和高效用水灌溉制度。本文完成的研究成果有：(1)建立了反映牧草生育期气孔导度变异性的气孔导度响应模型和气孔导度一光合机理模型，并通过这些模型探索了叶片气孔导度向冠层导度转化的方法。(2)用FAO．56双作物系数法、双涌源能量平衡法、光合．蒸腾耦合法和SWAP模型研究确定了人工牧草需水量，并对上述方法的使用条件进行了讨论。用气孔导度响应一能量平衡相耦合的模型确定了羊草群落需水量。(3)用多状态随机离散动态规划模型确定了人工牧草非充分灌溉制度。用水量平衡模型确定了水分利用效率和边际产量最高的多年生人工牧草

3、不同水平年高效用水灌溉制度。本文的创新点有：(1)充分考虑牧草的气孔导度与光合有效辐射、冠层内空气饱和水汽压差、叶片温度、大气中C02浓度等环境因子间的相关性，建立了四组Jarvis(1976)乘和模型，利用两年不同时段按1h间隔观测的环境因子和气iL导度数据对三十个组合按不同生育阶段进行逐步多元回归分析，得出各种组合各生育阶段的决定系数(即相关系数的平方)R2。根据决定系数的大小，遴选出各生育阶段气孔导度对四个环境因子响应的最灵敏的相乘模型。该模型对气孔导度的时间变异性研究十分有效。(2)确定羊草群落冠层尺度的气孔导度的野外试验设置及叶片气孔导度转化为冠层尺度的气孔导度方法解决

4、了无法通过先积分后求和方法确定牧草群落冠层尺度的气孔导度的实际问题。(3)光合．蒸腾耦合法求人工牧草需水量的方法考虑了CO，从大气进入牧草体内、牧草体内水分通过蒸腾进入大气这两类传输过程中的阻抗系统中表现出的光合一蒸腾的内在机理，对比传统的水均衡法、能量平衡法该方法已另辟新径。(4)应用FAO．56双作物系数法时不简单的取用FAO一56建议的基本作物系数值，而是根据当地气象、水文条件通过迭代反推法找出残差平方和最小时的牧草基本作物系数地区值计算牧草士壤蒸发和冠层蒸腾，这在应用新技术中有创意。关键词：气孔导度模型；确定需水量的四种模型；灌溉制度’国家自然科学基金重点项目(50139

5、040)，内蒙古自然科学基金重点项目(200408020301)联合资助AstudyonsimulatingapproachforirrigationscheduleofgrassplantedwaterrequirementofgrassandonbymanintheOtindaySandyareaAbstractTheecologyconstructionfortheOtindaySandyareanotonlyneedtounderstandwaterrequirementofgrassplantedbymanandit’Sirrigationschedulingbutal

6、sounderstandwaterrequirementofcommunityofnaturalgrassindifferenthydrologyyearsandindifferentgrowthseasonsofsamehydrologyyearduetothatthewaterrequirementsdeterminethegrowingsituationofnaturalgrass．Thebasicresearchofthemarehelpfulsafetyecologyconstructionandprotectingagainstnaturalcalamitiestoa

7、nimalhusbandry．ThisstudyhavedeterminedthewaterrequirementsofmanplantedgrassandnaturalgrassintermoftworearsexperimentalstudyfordeterminingwaterreqmrementoftwotypesofgrasswhichhavebeenfinishedforthekeyprojectofNFCNRnamedby‘scientificallocationw