基于作物模型和GIS的縣域水稻產(chǎn)量動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、作物模型在幫助人們理解作物和氣象、土壤及栽培技術(shù)的相互關(guān)系方面有很大作用，并成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)定量評(píng)價(jià)的重要手段之一。采取一定的技術(shù)措施，將田塊尺度上研制的作物模型應(yīng)用于區(qū)域尺度上作物長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量的模擬預(yù)測(cè)，是當(dāng)前作物模型應(yīng)用的重要趨勢(shì)之一，其意義一方面在于可以為農(nóng)業(yè)管理部門提供大面積作物生產(chǎn)狀況和發(fā)展趨勢(shì)等的信息，另一方面能夠?yàn)檎疀Q策部門進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的宏觀調(diào)控等提供必要的依據(jù)。本研究在學(xué)習(xí)前人關(guān)于作物模型的構(gòu)建和區(qū)域應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步

2、探索作物模型在區(qū)域作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)上的應(yīng)用，建立了基于作物模型和GIS的縣域水稻產(chǎn)量動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)，為同類研究提供參考。具體結(jié)果如下：
　　 (1)水稻模型RCSODS的改進(jìn)研究
　　 首先，引入感溫性參數(shù)P與Q的關(guān)系以及P與基本生長(zhǎng)期系數(shù)K之間的關(guān)系，對(duì)RCSODS的發(fā)育期模型參數(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)化。簡(jiǎn)化后的發(fā)育期模型有六個(gè)參數(shù)，分別是水稻在四個(gè)發(fā)育階段（播種-出苗、出苗-穗分化、穗分化至抽穗、抽穗-成熟）的基本生長(zhǎng)期系數(shù)K以及出苗

3、到穗分化階段的感光系數(shù)G和臨界日長(zhǎng)D'。
　　 其次，從以下四個(gè)方面對(duì)RCSODS的光合生產(chǎn)模型進(jìn)行了改進(jìn)：一是利用葉面光強(qiáng)進(jìn)行群體光合生產(chǎn)模擬，修正了原有的日光合量算法，二是引入溫度對(duì)光合反應(yīng)曲線參數(shù)的影響訂正，對(duì)原有的溫度影響日同化量算法進(jìn)行改進(jìn)，三是將逐時(shí)法計(jì)算日同化量引入模型，四是將光合生產(chǎn)參數(shù)簡(jiǎn)化為4個(gè)：最大光合速率、最大比葉重、弱光光合效率參數(shù)和消光系數(shù)。
　　 最后，利用蘇州昆山和連云港贛榆國(guó)家一級(jí)農(nóng)業(yè)氣象

4、觀測(cè)站的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)改進(jìn)后的模型進(jìn)行了檢驗(yàn)。結(jié)果表明，發(fā)育期和產(chǎn)量模擬的RMSE分別為2.9d和1134kg/ha，NRMSE分別為1.3％和13.2％，說(shuō)明改進(jìn)后的RCSODS能夠很好地模擬水稻發(fā)育期，較好地模擬水稻產(chǎn)量。
　　 (2)作物模型縣域應(yīng)用的尺度化技術(shù)研究
　　 采用距離平方反比法分析了插值站點(diǎn)數(shù)對(duì)插值效果的影響，結(jié)果表明：隨著插值站點(diǎn)數(shù)的增加，插值誤差呈現(xiàn)先減小再增加的變化趨勢(shì)；適宜插值站點(diǎn)數(shù)隨空間有較大變

5、化，即不存在適用于整個(gè)區(qū)域的最佳插值站點(diǎn)數(shù)；但存在插值精度相對(duì)較高的公共最遠(yuǎn)點(diǎn)權(quán)重，在區(qū)域插值時(shí)，把估值點(diǎn)周圍最遠(yuǎn)點(diǎn)的權(quán)重控制在這個(gè)值附近才是可靠的。
　　 利用空間歸并技術(shù)進(jìn)行了作物模型的品種、土壤和栽培措施等輸入資料的升尺度分析。并以蘇州和連云港各縣（區(qū)）2000-2005年水稻產(chǎn)量模擬為例，進(jìn)行了該技術(shù)的效果檢驗(yàn)?？偟膩?lái)說(shuō)，預(yù)測(cè)效果較好：蘇州地區(qū)模擬值的RMSE和NRMSE分別為742kg/ha和8.7％，連云港地區(qū)模擬值

6、的RMSE和NRMSE分別為975kg/ha和12.4％，說(shuō)明該技術(shù)能夠較好地實(shí)現(xiàn)縣域水稻產(chǎn)量預(yù)測(cè)。
　　 (3)基于RCSODS和GIS的江蘇縣域水稻產(chǎn)量動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)
　　 利用改進(jìn)后的RCSODS，結(jié)合已構(gòu)建的GIS數(shù)據(jù)庫(kù)資料和利用空間歸并技術(shù)得到的水稻模型縣域估產(chǎn)方案，進(jìn)行了江蘇縣域水稻產(chǎn)量動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，并與統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，除個(gè)別縣外，模擬誤差一般在10％以內(nèi)，總體預(yù)測(cè)效果較好，說(shuō)明該技術(shù)能較好地實(shí)現(xiàn)縣域水稻