华北平原麦玉轮作系统物候变化的气候反馈及地表能量收支机理
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘凤山 |
| 答辩日期 | 2022-06 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 葛全胜 ; 陶福禄 |
| 关键词 | 华北平原 SiBcrop模型 水热平衡 气候反馈 玉米 小麦 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 英文摘要 | 陆地地表过程和气候是紧密耦合在一起的。地表特征变化通过改变陆-气之间能量和水分交换成为区域气候变化的重要驱动因子之一。农业生态系统是人类活动影响最频繁的生态系统，其地表特征经历显著的调整以保证粮食安全。华北平原是农田密度最集中的地区之一，在气候变化和人为管理等措施影响下，以物候为代表的作物生长节律发生了改变，通过地表能量收支过程影响了区域气候。本文以冬小麦-夏玉米轮作系统为研究对象，根据历史上作物的物候节律构建相应的物候情景，基于SiBcrop模型模拟的方法探讨对冠层温度的调节功能和时空特征，提升陆-气界面物质和能量传输过程的模拟精度，为适应和缓解气候变化的农田管理变化提供参考依据。 首先综述了农业物候动态及其对地表能量收支和气候反馈的影响。受气候变化和人为管理等影响，主要作物的物候发生了改变。农业物候较为一致的变化过程包括播种期提前和生殖生长期延长等2个过程。陆面过程模型耦合农业物候模型证明了农业物候动态对地表能量收支过程的重要性，降低了模拟误差，增强了模型在农业生态系统研究的通用性，实现了物候动态对地表能量收支过程和物候与气候相互作用关系的定量研究。 优化SiBcrop模型实现对麦玉轮作系统中作物生长、地表水热通量和冠层温度的精确模拟。基于禹城站和馆陶站的实测数据，通过更改模型中播种期、生长度日、耐冷温度、比叶面积、最大干重和日增长速率等参数，模拟的物候期误差降低到10天以内；模拟值和实测值的决定系数，叶面积指数达到0.93以上，潜热通量达到0.53以上，感热通量达到0.47以上，冠层温度达到0.91。 构建了早播种和晚播种等2种冬小麦播种期情景，基于10个站点的模拟结果表明：早播期的冬小麦叶面积指数高于晚播期；播种期对冠层温度的影响分为休眠期增温效应和生长期冷却效应两个阶段；休眠期以地表反照率过程为主导，生长期由潜热分配过程主导；休眠期叶面积指数和冠层温度对播种期的响应受气温控制，生长期叶面积指数和冠层温度对播种期的响应受降水和气温影响。在寒冷干燥的北方，推迟播种和减少灌溉可以缓解冬季的气温升高，而在水热条件较好的南方，增加植被覆盖将有利于温度的降低。 构建了春玉米、夏玉米和潜在玉米等3种玉米情景，基于10个站点的模拟结果表明：（1）潜在玉米情景具有早播种、晚收获、高叶面积指数的特征，春玉米具有早播种、早收获、早叶面积指数峰值的特征，夏玉米具有晚播种、晚收获、晚叶面积指数峰值的特征。（2）情景之间冠层温度的相对大小，与播种期、收获期和叶面积指数的相对大小密切相关。（3）冠层温度差异在间种期以地表反照率机制为主，在生长期由地表能量分配机制主导，在间获期，初期以地表能量分配为主，后期逐步变为以地表反照率为主。（4）与夏玉米情景比较，春玉米情景具有较高的冠层温度，潜在玉米情景的升温效应不明显，延长生长期是气候变暖背景下华北平原玉米借鉴的调整策略。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 108 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/194303]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘凤山. 华北平原麦玉轮作系统物候变化的气候反馈及地表能量收支机理[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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