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基于作物生长模型的农业气象灾害动态机理模式预报

发布时间:2014-11-01

近年来国内在农业气象灾害预报中首次引进作物生长动力模拟模型,通过解决作物生论模型区域化、区域气候模式与作物生长模型嵌套等关键技术, 形成了作物生长模拟模型与区域气候模式相结合的新一代农业气象灾害动态监测预警技术。作物生长动力模拟模型是一种机理性的面向生长过程的数学模型,它从系统科学的观点出发,遵循农业生态系统物质平衡和能量守恒及物质能量转换原理,以光、温、水、土壤等条件为环境驱动变量,运用数学物理方法和计箅机技术,对作物生育期内光合、呼吸、蒸腾等重要生理生态过程及其与气象、土壤等环境条件的关系进行逐日数值模拟。 从校远看,这种模型引入农业气象灾宮预报必将大大提高农业气象学科的理论水平。

  1、应用小麦生长模式的华北小麦干旱预报。在小麦生长模型模拟光合、 蒸腾等过程的基础上,提出以1m与相对蒸腾比之差的累积值表示的农业干旱胁迫指数及农业干旱预警指数的概念,建立了具有明确生物学意义的华北冬小麦干旱预测模式(刘建栋等2003)。

  2、应用玉米生长模式的东北玉米低温冷害预报。东北玉米冷害主要是由于生育期内热量不足,发育期延迟,导致无法正常成熟,造成减产。东北玉米模式建立了以日最髙气温、日最低气温为因子的修正热量单位发育模型, 并依据品种熟性,对作物参数进行了区域划分,确定了以抽雄期延迟天数、 抽雄后热量条件及储存器官干重变化为低温冷害发生及等级的动态综合指标。 以此模式和指标模拟了典型冷害年0.25°× 0.25°网格点的玉米生长发育状况和低温冷害的空间分布,与历史事实非常一致。只要有区域气候模式输出的当年4和5月网格点逐日气象要索预报值,结合6月以后历史平均逐日气象要素,输入区域玉米模型即可做出冷害发生与否预报。此后,还可结合实况资料继续滚动预报(刘布春等2003)。

  3、基于小麦油菜生长模式的江淮渍害预警。江淮地区秋季和春季时常多雨,形成渍害,对小麦、油菜生长影响很大。利用小麦生长模式,结合渍水及持续时间对小麦光合作用速率、干物质分配、叶片衰老影响的模拟,再根据区域气候模式输出结果或天气实况与天气预报,即可得到过量土壤水影响小麦产最的程度,进而做出江淮小麦渍害预警(石春林等2003),油菜渍害预警方法与此类似(刘洪等2005)。