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灌溉排水学报 2017年第S2期36卷 82-86页

作者：严为光喻黎明梅旭荣龚道枝冯禹宋劼长沙理工大学水利工程学院中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室/农业部旱作节水农业重点实验室昆明理工大学现代农业工程学院中国农业科学院科技管理局

通过系统分析多年研究成果,采用显著性和回归分析法,确定了农田蒸散组分特征的驱动因子。结果表明,地域显著影响麦田蒸散及其组分,显著影响玉米的总蒸散而对蒸散组分的影响较小。北方旱地土壤蒸发占蒸散的比例(E/ET)与叶面积指数(LAI)和... 详细信息

通过系统分析多年研究成果,采用显著性和回归分析法,确定了农田蒸散组分特征的驱动因子。结果表明,地域显著影响麦田蒸散及其组分,显著影响玉米的总蒸散而对蒸散组分的影响较小。北方旱地土壤蒸发占蒸散的比例(E/ET)与叶面积指数(LAI)和0～10 cm土层土壤含水率分别有显著的指数和线性相关关系,其决定系数R2分别为0.71和0.70。与裸地相比,覆盖可分别降低玉米田总蒸散(ET)和E/ET约42 mm(P<0.05)和12.6%(P<0.01)。叶面积指数和土壤含水率为农田环境E/ET主要驱动因子。从减少土壤水分无效消耗和提高水分利用效率考虑,应当提高地表覆盖度和降低表层土壤含水率,将灌溉方式、灌溉制度、种植方式和耕作方式有机结合,并与当地作物和环境条件进行协调,最大程度提高作物用水效率。

关键词：蒸散土壤蒸发土壤含水率叶面积指数

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中国粮食主产区参考作物蒸散量演变特征与成因分析

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中国农业气象 2018年第4期39卷 245-255页

作者：杨永刚崔宁博胡笑涛龚道枝四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室/水利水电学院成都610065 南方丘区节水农业研究四川省重点实验室成都610066 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室北京100081

在全球变暖的背景下,参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET_0)的改变及其空间分布势必对中国粮食主产区农业水资源规划、农业用水管理等产生重要影响。本文将中国粮食主产区划分为温带湿润半湿润地区(I区)、温带干旱半... 详细信息

在全球变暖的背景下,参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET_0)的改变及其空间分布势必对中国粮食主产区农业水资源规划、农业用水管理等产生重要影响。本文将中国粮食主产区划分为温带湿润半湿润地区(I区)、温带干旱半干旱地区(Ⅱ区)、暖温带半湿润地区(Ⅲ区)和亚热带湿润地区(Ⅳ区)4个子区域,基于粮食主产区265个站点1961-2013年53a气象数据,采用FAO-56Penman-Monteith公式计算各站点逐日ET_0,利用Arc GIS空间插值、Mann-Kendall趋势检验、敏感性分析和贡献率分析等方法,对该区域ET_0的时空分布规律及其成因进行分析。结果表明:(1)近53a来,中国粮食主产区年均ET_0为878.9mm,整体呈显著下降趋势,速率为0.47mm·a^(-1)(P<0.05),Ⅰ、Ⅱ区和Ⅳ区年均ET_0分别为741.8、1079.8和924.2mm且均有所减小,但变化趋势并不明显,Ⅲ区年均ET_0为940.2mm,呈极显著下降趋势,速率为1.21mm·a^(-1)(P<0.01)。(2)全区及Ⅰ-Ⅳ区ET_0最敏感气象因子均为相对湿度,其敏感系数分别为-1.060、-1.232、-0.784、-1.114和-1.009。(3)全区及Ⅰ-Ⅲ区对ET_0变化贡献最大的气象因子为风速,Ⅳ区为相对湿度。(4)风速的减小是造成粮食主产区全区及Ⅰ-Ⅲ区ET_0减小的首要原因,风速减小和日照时数缩短是造成Ⅳ区ET_0减小的主要原因。

关键词：粮食主产区参考作物蒸散量时空分布成因分析敏感性分析

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1961-2013年中国粮食主产区参考作物蒸散量时空演变特征研究

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四川大学学报（工程科学版） 2017年第S2期49卷 16-24页

作者：谢锐敏崔宁博胡笑涛龚道枝卢泽华四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室水利水电学院四川成都610065 南方丘区节水农业研究四川省重点实验室四川成都610066 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室北京100081 四川省农田水利局四川成都610000

准确评估粮食主产区参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET_0)时空变化特征,对灌区水资源优化调度、灌溉制度优化、农田水分高效利用及粮食水分生产力提高等均具有重要意义。本文基于中国粮食主产区258个气象站点逐日气... 详细信息

准确评估粮食主产区参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET_0)时空变化特征,对灌区水资源优化调度、灌溉制度优化、农田水分高效利用及粮食水分生产力提高等均具有重要意义。本文基于中国粮食主产区258个气象站点逐日气象资料,采用Penman-Monteith公式计算1961—2013年参考作物蒸散量,通过Sen’s+Mann-Kendall法、累积距平法及气象倾向率等方法对其近53年时空变化趋势与特征进行分析。结果表明:近53年中国粮食主产区(全区)、温带湿润半湿润地区(Ⅰ区)、温带干旱半干旱地区(Ⅱ区)、亚热带湿润地区(Ⅲ区)及暖温带半湿润地区(Ⅳ区)ET_0年均值分别为901.90、741.89、1 077.93、940.17、847.61 mm,呈现Ⅱ>Ⅲ>全区>Ⅳ>Ⅰ区的趋势;全区及Ⅰ~Ⅳ区主要粮食作物生长季(3—10月)ET_0约占全年ET_0的87.58%、91.91%、90.05%、85.11%和83.39%;除Ⅳ(其年倾向率Y为0.002 mm/a)区外,全区及Ⅰ~Ⅲ区ET_0近53年整体呈现下降趋势,其中全区呈下降趋势的站点数达171个,占总数的61.0%,年倾斜率达到显著下降水平,其Y值为-0.288*mm/a(P<0.05);全区及各分区ET_0在20世纪90年代均呈增大趋势,其年尺度上Sen’s趋势度β全区=4.993,M-K检验值Z全区=1.978*(P<0.05),增大趋势显著,其他各年代际上趋势减小;近53年ET_0空间分布基本呈西北向东南、东北方向递减,区域性差异显著;ET_0的M-K趋势变化季节性差异显著,春季ET_0趋势自北向南增大,夏季与之相反,秋季ET_0趋势呈现中部低南北高的趋势,冬季较秋季有明显的下降趋势,整体呈现由北至南、西至东递减的趋势。

关键词： Penman-Monteith公式粮食主产区参考作物蒸散量(ET0) 趋势 Mann-Kendall 空间分布

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近53 a长江流域气温的时空变化特征分析

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灌溉排水学报 2016年第12期35卷 88-96页

作者：钟晨晨崔宁博谭畅冯禹四川大学水利水电学院水力学与山区河流开发保护国家重点实验室成都610065 南方丘区节水农业研究四川省重点实验室成都610066 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室北京100081

根据长江流域108个气象站点1961―2013年逐日气象观测资料,计算最高温度（Tmax）、最低温度（Tmin）、平均温度（Tmean）等气象因子的倾向率,通过Mann-Kendall突变检验（MK检验）和ArcGIS反距离权重插值法定量分析其年、季及主要作物生... 详细信息

根据长江流域108个气象站点1961―2013年逐日气象观测资料,计算最高温度（Tmax）、最低温度（Tmin）、平均温度（Tmean）等气象因子的倾向率,通过Mann-Kendall突变检验（MK检验）和ArcGIS反距离权重插值法定量分析其年、季及主要作物生长季时空变化特征。结果表明：近53 a长江流域Tmax、Tmin、Tmean年值分别在19.1~21.0、10.2~11.7和14.7~16.4℃间变化,年尺度上分别呈现0.150、0.221、0.186℃/10 a的上升趋势,均在20世纪90年代出现了突发性上升;同时,Tmax、Tmin、Tmean均呈现夏季上升趋势最弱（0.069、0.161、0.115℃/10 a）,Tmax、Tmean春季上升趋势最明显（0.218、0.216℃/10 a）,Tmin冬季上升趋势最明显（0.294℃/10 a）;空间上,Tmax、Tmin、Tmean均呈现由东南部向西部、北部递减的规律,Tmax年值有17.6%、18.5%的站点升幅分别达显著（P〈0.05）、极显著水平（P〈0.01）,Tmin年值有7.4%、78.7%的站点升幅分别达显著（P〈0.05）、极显著水平（P〈0.01）,Tmean年值有16.7%、63.9%的站点升幅分别达显著（P〈0.05）、极显著水平（P〈0.01）;Tmax、Tmean倾向率的空间分布仅夏、冬2季相似,其他季节间差异明显,Tmin倾向率的空间分布的季节差异较小,均表现为东、西部较大,中部较小的规律。研究结果对于未来长江流域农业水资源管理与种植制度优化适应气候变化具有重要参考价值。

关键词：长江流域气温时空变化 Mann-Kendall检验气候倾向率

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基于ELM的西北旱区参考作物蒸散量预报模型

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排灌机械工程学报 2018年第8期36卷 779-784页

作者：张皓杰崔宁博徐颖钟丹胡笑涛龚道枝四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 南方丘区节水农业研究四川省重点实验室四川成都610066 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室北京100081

为实现气象资料缺失情况下ET_0的精确预报,选取中国西北旱区4个代表性站点的气象资料,建立15种基于极限学习机(ELM)的ET_0预报模型,并通过与其他ET_0计算模型对比和可移植性分析探究ELM在西北旱区的适用性.结果表明:基于温度和风速的ELM... 详细信息

为实现气象资料缺失情况下ET_0的精确预报,选取中国西北旱区4个代表性站点的气象资料,建立15种基于极限学习机(ELM)的ET_0预报模型,并通过与其他ET_0计算模型对比和可移植性分析探究ELM在西北旱区的适用性.结果表明:基于温度和风速的ELM7预报精度较高(整体评价指标GPI排名第4);基于温度和辐射的ELM_5预报精度(GPI排名第6)明显高于Iramk模型和Jensen-Haise模型;仅基于温度的ELM9预报精度(GPI排名第8)高于HargreavesSamani模型.通过模型可移植性分析发现,ELM_7在西北旱区内各训练站点和预测站点组合下预报精度良好.因此,可将ELM_5(输入温度和辐射)、ELM_7(输入温度和风速)和ELM_9(输入温度)作为西北旱区较少气象参数输入情况下精确预报ET_0的推荐模型.

关键词：中国西北旱区参考作物蒸散量预报模型极限学习机可移植性

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西北地区地表太阳总辐射计算模型适用性评价

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排灌机械工程学报 2019年第6期37卷 545-552页

作者：张艺璇崔宁博冯禹乐进华王军刘双美四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 南方丘区节水农业研究四川省重点实验室四川成都610066 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室北京100081 北京中农兴旺规划设计咨询有限公司北京100102 四川省水利科学研究院四川成都610065

为有效提高中国西北地区Rs预报精度,选取西北地区11个代表性气象站点1959—2015年逐日气象数据,评价了4种基于日照时数的Rs计算模型(Angstrom-Prescott,Ogelman,Bahel和Louche模型)和2种基于温度的Rs计算模型(Hargreaves和Bristow-Campbell模型)在西北地区4个分区(温带大陆性高温干旱区、温带大陆性干旱区、高原大陆性半干旱区和温带季风半干旱区)的适用性.结果表明:6种模型在西北地区的Rs模拟值与实测值均在 P< 0.001水平具有统计学意义;基于日照时数的 Rs计算模型(R^2介于0.901~0.903)精度高于基于温度的模型(R^2介于0.695~0.719);其中,基于日照时数的模型中Bahel模型的精度最高,其R^2, MAE,MRE,RMSE和NSE 分别为0.903,1.624 MJ/(m^2 ·d),15.7%,2.298 MJ/(m^2 ·d)和0.902;基于温度的模型中Bristow- Campbell模型精度最高,其值分别为0.719,2.851 MJ/(m^2 ·d),30.7%,3.959 MJ/(m^2 ·d)和0.713.因此,为有效提高西北地区Rs日值和月值预报精度,在仅有温度资料时推荐使用Bristow-Campbell模型,在仅有日照时数资料时推荐使用Bahel模型.

关键词：西北地区地表太阳总辐射计算模型适用性评价

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基于MEA优化神经网络的地下水埋深时空分布预测模型

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绿色科技 2017年第8期19卷 37-41页

作者：宋劼严为光游涛龚道枝李沅媛冯禹长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410004 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室北京100081

选用石家庄平原区28眼水井的实测资料作为预测目标值,首次建立了基于思维进化优化的神经网络的地下水位埋深时空分布预测模型,利用ArcGIS分析误差空间分布趋势,并与常用的小波神经网络模型进行了对比。结果表明:基于水均衡理论的MEANN... 详细信息

选用石家庄平原区28眼水井的实测资料作为预测目标值,首次建立了基于思维进化优化的神经网络的地下水位埋深时空分布预测模型,利用ArcGIS分析误差空间分布趋势,并与常用的小波神经网络模型进行了对比。结果表明:基于水均衡理论的MEANN地下水位埋深模拟模型能够准确反映人类和自然双重影响下地下水系统的非线性关系;与WNN模型相比,MEANN可使RMSE减小58.2%,MAE减小53.1%,而高精度样本要增加25.8%,Ens提高至0.99(P<0.01)达到极显著水平;MEANN空间模拟精度较高,误差分布均匀,空间波动程度小,同时RMSE在所有区域上均明显呈现出MEANN模型小于WNN模型。显然MEANN模型在精度、稳定性和空间均匀性上更优,可作为地质资料缺乏条件下浅层地下水埋深高精度预测的推荐模型。

关键词：地下水位时空分布神经网络思维进化预测

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近35年吉林省玉米气候适宜度及其变化

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东北农业科学 2019年第1期44卷 70-78页

作者：邱美娟王冬妮王美玉张玥滢吴昕悦肖楠舒王亚明中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室/农业部农业环境重点实验室北京100081 吉林省气象科学研究所长春130062 吉林省气象局长春130062 沈阳农业大学农学院沈阳110161 大城县气象局河北大城065900

利用吉林省50个气象站1981～2015年的气象数据及玉米产量数据,利用模糊数学方法建立吉林省分区域玉米逐旬温度、降水、日照时数和气候适宜度模型,并利用加权分析法计算玉米全生育期、营养生长期、营养生长与生殖生长并进期、生殖生长期... 详细信息

利用吉林省50个气象站1981～2015年的气象数据及玉米产量数据,利用模糊数学方法建立吉林省分区域玉米逐旬温度、降水、日照时数和气候适宜度模型,并利用加权分析法计算玉米全生育期、营养生长期、营养生长与生殖生长并进期、生殖生长期的单要素适宜度和气候适宜度,并分析其时空变化特征。结果表明:玉米全生育期、营养生长期各区域基本是日照时数适宜度最高,其次是温度适宜度,降水适宜度最低;并进期多数情况下温度适宜度最高,降水适宜度仍然最低;而生殖生长期日照时数适宜度最高,温度和降水适宜度不同区域不同年份高低不定。因此,水分是影响吉林省玉米生长发育的主要关键气象因子。各时期降水适宜度均呈西低东高的特点,导致气候适宜度基本也是西低东高。气候适宜度在各区域生殖生长期以及东部的并进期呈不显著上升趋势,其他各生育时期各区域均呈不显著的下降趋势。

关键词：模糊数学法生育期气候适宜度玉米水分气象因子

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西南水稻主产区用水现状与绿色高效灌排技术

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中国工程科学 2024年第2期26卷 132-141页

作者：崔宁博尹飞虎龚道枝贺秀斌陈飞赵璐郑顺生张艺璇吴宗俊四川大学水利水电学院/山区河流保护与治理全国重点实验室成都610065 新疆农垦科学院农田水利与土壤肥料研究所新疆石河子832000 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室北京100081 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041

西南水稻主产区面临季节性干旱、工程性缺水等生产问题,绿色高效灌排技术是该区域实现节水稳产增效的关键举措,对保障国家粮食安全具有重要意义。本文系统梳理了包括云南省、贵州省、四川省、重庆市在内的西南地区水稻生产用水现状和灌... 详细信息

西南水稻主产区面临季节性干旱、工程性缺水等生产问题,绿色高效灌排技术是该区域实现节水稳产增效的关键举措,对保障国家粮食安全具有重要意义。本文系统梳理了包括云南省、贵州省、四川省、重庆市在内的西南地区水稻生产用水现状和灌排技术现状,阐述了西南水稻主产区绿色高效灌排体系的基本特征、绿色高效灌排的具体技术类型,提出了由稻田精准需水预报、灌区精量配水管理、田间高效用水管理、田间高效排水管理构成的绿色高效灌排技术模式。研究发现,西南水稻主产区水资源丰富但时空分布不均,节水灌溉和排水技术落后且对各地区气候条件、水资源量、地形的适用性有较大差异。建议研发稻田灌排高效协同调控新技术、推广绿色高效灌排技术体系、优化稻田水肥运筹模式、开发稻田智能灌排与信息化管理系统、构建水稻绿色高效灌排技术多维推广体系,据此推动西南水稻主产区节水提质增效与绿色减污降排多赢。

关键词：水稻灌排技术西南地区绿色高效节水

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中国旱作节水农业科技进展与未来研发重点

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农业展望 2015年第5期11卷 52-56页

作者：龚道枝郝卫平王庆锁严昌荣张燕卿梅旭荣中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室/农业部旱作节水农业重点实验室北京100081 中国农业科学院科技管理局北京100081

分析了中国发展旱作节水农业的科学意义和生产实践意义,提出了旱作节水农业的概念,阐述了旱作节水农业应用基础理论、技术体系和发展模式,总结了相关领域进展和发展趋势,最后指出未来的研究重点和前沿问题。

关键词：粮食安全降水转化水分利用效率种养结合节水种植

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