基于AquaCrop模型的水稻多目标灌溉制度优化研究

【目的】优化现有水稻灌溉制度,节约灌溉用水量,减少稻田氮磷流失量以降低面源污染风险。【方法】构建了基于AquaCrop模型和NSGA-Ⅱ算法的水稻灌溉制度模拟优化模型,利用水稻田间试验数据,开展以产量最大、氮磷流失量最小、灌水次数最少的3种目标组合(产量-氮磷流失量(Y-TNP)、产量-灌水次数(Y-N)、产量-氮磷流失量-灌水次数(Y-TNP-N))下的灌溉制度优化模型研究,提出适应不同生育期降水年型的稳产-控污-提效灌溉制度。【结果】(1)与常规灌溉相比,Y-TNP灌溉制度优化水稻产量下降2.14%,氮磷流失量减少23.09%;Y-N灌溉制度优化水稻产量下降1.76%,灌水次数减少53%;Y-TNP-N灌溉制度优化水稻产量下降2.64%,氮磷流失量减少22.83%,灌水次数减少2次。(2)不同典型年以Y-TNP-N为目标优化的稳产-控污-提效灌溉制度水稻产量介于7.74~7.78 t/hm^(2),同时大幅度减少灌水量进而降低氮磷流失量。【结论】AquaCrop模型可模拟试验区水稻的生长发育过程,本文构建的模拟-优化耦合模型可用于优化不同生育期降水年型下稳产-控污-提效的灌溉制度。

不同RCP情景下江苏省作物需水量变化趋势研究

为更精确地评估江苏省参考作物蒸散量ET0和作物需水量在未来气候不断变化的背景下的变化趋势,本文利用参数率定后的Hargreaves-Samani公式预测全球气候模式CMIP5下中端(RCP 4.5)和高端(RCP 8.5)代表浓度路径下江苏省19个站点的ET_(0)值,并结合单系数法估算水稻和小麦总需水量变化情况。结果表明:在两种RCP情景模式下,江苏省年作物需水量整体均呈波动上升趋势,RCP 8.5模式下年作物需水量变化滞后于RCP 4.5但增长更大:2100年江苏省年作物需水量在RCP4.5情境下较2019年增长74.8%~97.5%,在RCP8.5情境下增长56.3%~102%。对比降雨与作物需水量变化,两种情景下江苏省大部分地区降雨量与作物需水量的差值均在2036、2042、2056、2061、2074、2079、2093年时大于500 mm,需要大量地表径流补充灌溉用水。综合上述情况来看,在RCP4.5和RCP8.5这两种情景模式下,虽然会出现降雨不能满足作物需水量的情况,但是通过合理的灌溉方式可有效缓解这种现象。

鄱阳湖湿地植被退化原因分析及其预警

2003年以来,鄱阳湖长期处于低枯水位状态,湖盆植被面积减少600km2;洲滩土壤含水量降低,旱生植物物种入侵,占据高程15m以上洲滩,湿地植被演变成中生性草甸,使物种大幅度增加;湿生和水生植物向湖中心下移,生长空间缩减;对水深、污染物敏感的植物群落的物种、生物量减少,生物多样性退化;对水深适应性强和耐污染的植物迅速扩张。无序采砂、防火烧荒、牲畜放牧加剧了这一局面。在气候变化和人类活动影响下,鄱阳湖湿地植被正在逐步退化。为了遏制这一退化现象,正在建立鄱阳湖健康评价体系与标准,加强植物群落固定断面和针对稀有物种、对水深和污染物敏感物种、危害湖泊健康物种进行专项监测,针对发现的问题,用遥感影像辨识、实地勘测研究分析全湖变化状况,判断其危害程度,提出防治对策,向相关部门和地区提出预警建议。

基于类别特征编码的参考作物蒸散量预报模型

为提高基于天气预报的参考作物蒸散量(ETo)预报模型精度,通过引入序数(ORD),独热(O-H),目标(TAR)和CatBoost(CAT)4种编码方法对天气类型和风力等级进行数值化处理,结合Light Gradient Boosting Decision Machine(LGB)算法构建了基于天气预报类别特征的ETo预报模型.结果表明,同时引入编码处理的天气类型和风力等级数据可以有效提升LGB3模型精度(R^(2)较LGB1提升-0.97%~9.36%),提升排名为O-H>CAT>TAR>ORD.单独引入天气类型数据的LGB4能够获得与LGB3模型相近的精度,而单独引入风力等级对LGB5模型精度贡献不显著,甚至可能会引入噪声而降低精度.因此采用O-H编码处理天气类型和风力等级数据扩展输入维度,可以提高模型精度,适用于缺少气象站或数据种类不全地区的ETo精准预测.