农业自然生产潜力模型

农业自然生产潜力模型

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Initial contribute: 2018-12-04

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:  
岳天祥编著
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yue@lreis.ac.cn
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Classification(s)

Application-focused categoriesNatural-perspectiveLand regions
Application-focused categoriesHuman-perspectiveEconomic activities
Application-focused categoriesIntegrated-perspectiveRegional scale

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Chinese {{currentDetailLanguage}} Chinese

农业自然生产潜力模型

          

式中,Pa为农业自然生产潜力;Pff(T)f(W)f(S) 分别代表光合作用、温度、水分、土壤条件对农业自然生产潜力影响的函数。

(1) 光合作用模型与光合生产潜力:

式中,Z为能量转换系数(冬小麦17.79,夏玉米17.04,水稻16.74);C是作物的灰分率,取0.08为收获指数,即干物质中子粒产量,或称经济系数,即经济产量与生物产量之比,据研究小麦、水稻为0.35,玉米为0.3E为作物的光能利用率;Q为太阳总辐射能。

         

式中,η是光合有效辐射占太阳总辐射的比率;a是经叶面反射(反射率α)和漏射(漏射率β)后被作物吸收的光合有效辐射(吸收率),即a=1-(α+β)ρ是被非光合器官无效吸收的辐射(无效x吸收率)γ是光饱和限制率;Φ是光合作用的效率(量子效率)ω是通过呼吸消耗的光合产物(耗损率)。

       依据前人在黄淮海平原研究得到的数据,光和潜力模型最终为;

 该模型输出结果的单位是.

(2) 温度影响函数与光温潜力

    

       而喜温作物的生物学下限温度为6℃,最适温度大于30℃。对玉米生长率与最大生长率比值和温度的关系进行分析后,可得温度影响函数为:

                 

式中,t为平均气温。

        最终得到的光温生产潜力模型表达式为:

           

式中,各符号意义与前面各式相同。

(3) 水分影响函数与气候生物潜力:

  作物产量与蒸散量之间存在一定的比例关系:

               

式中,YY0分别为作物实际产量和在水分供给充足下的潜在最高产量;ETET0分别为农田实际蒸散量和水分充足下的可能蒸散量;K是由作物和地区而定的比例系数。

      如果Y0=Pt,则Y=Pw,即光温水生产潜力,或称气候生物潜力,并可得:

                  

式中,是水分影响函数。

       在综合考虑了前人研究结果值、黄淮海平原的小麦种植实验结果值,在分阶段计算水分影响函数后,就可得光温水潜力:

        

式中,分别为i阶段水面蒸发量和作物叶面积指数。

(4) 土壤肥力函数与农业自然生产潜力:

  

式中,各指数用近似的特征函数来表示,Z是土壤剖面指数,且有  d是剖面中障碍层的深度(cm)B是土壤耕层结构指数:B=1.4-Db/2.70)Db是土壤容重;T是表土质地指数,且有C是土壤小于0.01mm颗粒的含量;Om是土壤有机质指数,且有OM是土壤有机质含量,clay是土壤中小于0.001mm黏粒的含量;H是土壤酸碱度指数。且有,即根据土壤实测的PH值计算,Ec是土壤代换量指数,且有CEC是土壤识别阳离子代换量;是土壤养分指数,且有TNTPTK分别是土壤全氮、全磷和全钾含量。如果出现TN>0.2TP<0.1或者TK>2,则取各自相应项的值为1,即该养分已不是限制因素。根据最低因子律,生产潜力就由其他养分因子所决定。

参考文献:

   沈思渊,席承藩:淮北涡河流域农业自然生产潜力模型与分析。自然资源学报,199161

模型元数据

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《资源环境数学模型手册》 (2018). 农业自然生产潜力模型, Model Item, OpenGMS, https://geomodeling.njnu.edu.cn/modelItem/3a6f481c-8455-4cce-a280-63257dd2e0da
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