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水利工程论文-作物生长田间水分平衡的系统模拟.doc

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水利工程论文-作物生长田间水分平衡的系统模拟.doc

水利工程论文-作物生长田间水分平衡的系统模拟摘要:本文以作物生长模型MACROS(L1D)为基础,建立了土壤水分运动和作物生长耦合关系综合模拟系统.着重介绍了SPAC体系水分运动子模型,并对土壤水分运动模拟的结果和各类参数的灵敏度等进行了分析.最后,应用该模拟系统对南方多雨地区冬小麦田土壤水分平衡和土壤渍害的发生过程进行了模拟分析.关键词关键词:SPAC水分运动水分与作物生长耦合模型水分平衡渍害地表排水近年来数值模拟方法在农田土壤水分运动研究中被广泛采用[1,4,],并逐步从实验室引向田间[5,6],也考虑了农田作物状况对土壤水分运动的影响[2,3,7,9].但是,国内大多数水分运动模型没有涉及土壤水分条件对作物生长过程的动态影响,因而不能很好地反映土壤水分运动与作物生长动态之间所具有的强烈的反馈和耦合作用,实际上,不良水分条件限制作物生长,而作物生长状况的改变又对农田水分平衡过程产生重要影响.同时,作物的不同种植方式也将影响农田水分平衡状况.在作物生长动态模型MACROS(L1D)[8]和田间水分平衡模型的基础上,建立并引进了农田水分平衡与作物生长动态耦合子模型,本文着重讨论水分运动子模型的模拟方法,分析模型模拟结果的可靠性及其对主要参数的敏感性,并应用该模型研究了多雨地区冬小麦生长田间土壤水分动态,讨论多雨地区土壤渍、涝的发生和消退过程.1土壤水分运动数学模型以近作物冠层的大气为上边界,土体一米深处为下边界,构成作物生长田间农田水分平衡系统.作物生长模型MACROS(L1D)以1d(24h)为时间步长,在作物出苗后开始模拟,并向土壤水分平衡模型提供所需作物参数.而土壤水分运动模型则以可变时间步长(0.1-0.001d)进行模拟.因此,土壤水分状态经24h循环计算后才取值与作物发生相互作用.当不良土壤水分条件发生时,作物生长受到限制,从而也改变了向土壤水分平衡模型提供的有关作物参数,这样就构成了土壤水分平衡与作物生长动耦合关系.模型中,仅考虑作物特性、土壤水分特性和气象要素,并认为其它条件均满足作物生长要求.1.1水分液态流土壤水分液态流为有根系吸水条件下的垂直一维流,即θ/t=-q/Z-Sr,其中q为水流通量,q=-K(h)h/Z+K(h),因此有:C(h)(h)/(t)=()/(Z)[K(h)(h)/(Z)-K(h)]-Sw,(1)式中h(cmH2O)为压力水

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