课题基金 / 基金详情

基于综合模型模拟平台的黄土高原地膜覆盖主粮作物生产可持续性研究

批准号:
52079115
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
何建强
依托单位:
学科分类:
农业水利与农村水利
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
何建强

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
黄土高原是我国重要的地膜覆盖栽培旱作农业区。为了研究降雨资源刚性约束和气候变化双重背景下,黄土高原地膜覆盖主粮作物生产的可持续性,本项目首先利用Google Earth Engine平台遥感影像数据和机器学习分类方法获取黄土高原地膜覆盖总面积和春玉米马铃薯种植面积的时空分布;再以此作为基础数据图层和其它多源数据构成驱动数据库;然后基于改进版的RZWQM2模型构建“旱区主要粮食作物多源数据综合模拟平台”;最后基于综合模拟平台,结合未来气候降尺度数据,阐明不同区域地膜覆盖春玉米和马铃薯的增产潜力和限制性因子,探究保证作物产量、优化资源利用效率和维持土壤生产能力多目标条件下的地膜覆盖种植模式,提出应对未来气候变化负面影响的管理措施,实现黄土高原地膜覆盖主粮作物生产的可持续发展。本研究是将信息技术最新成果与传统农业水土工程试验研究相结合的一次有益尝试,将在一定程度上扩展学科领域、丰富学科内涵。
英文摘要
The Loess Plateau is an important dry-farming area featured with plastic film mulching cropping in China. It is necessary to investigate the sustainability of film-mulched staple crop production on the Loess Plateau under the dual pressures of rigid restraint of limited precipitation and negative influences of future climate change. In this project, we will first identify the spatial and temporal distributions of the total areas of film-mulched fields and the individual areas of film-mulched spring corn and potato, based on the satellite remote sensing data of the Google Earth Engine and the machine learning classification methods. Then, these distribution data will be used as a fundamental data layer to construct the basic driving database with other kinds of data. Third, a multi-source integrated simulation platform will be established for dry-farming crop production in arid areas of China, based on a modified version of the Root Zone Water Quality Model (RZWQM2). Then, combining the simulation platform and the downscaled future weather data obtained from different global change models, we will illuminate the increasing potential and limiting factors of yields of film-mulched spring maize and potato in different areas. The optimal film-mulching farming modes will be explored, which could simultaneously satisfy the multi-objectives of guaranteeing crop yield, optimizing resource utilization, and maintaining soil productivity. Finally, the best management practices will be provided to alleviate the negative influences of climate change so as to realize the sustainability of film-mulched staple crop production on the Loess Plateau. This project is an important attempt to combine the latest IT techniques with traditional field experiments in the agricultural soil and water engineering, with an expectation to expand the fields and enrich the contents of the discipline to some extent.
地膜覆盖栽培技术在我国干旱和半干旱地区得到了广泛应用,有效提升了粮食产量。然而能否实现黄土高原长期地膜栽培主粮生产的可持续性?如何应对气候变化对黄土高原地膜覆盖主粮生产的负面影响?都是亟待回答的重大科学问题。本项目主要研究内容包括:1)基于多源遥感数据的黄土高原地膜覆盖农田和主粮作物种植面积识别方法研究;2)黄土高原主要粮食作物多源数据综合模拟平台的构建;3)黄土高原主要粮食作物地膜覆盖生产可持续性研究;4)气候变化对黄土高原主要粮食作物地膜覆盖生产的影响及应对研究。.在地膜覆盖农田识别方面,基于Google Earth Engine遥感云计算平台和Sentinel-卫星遥感影像数据,构建出了一套适用于大尺度范围且自动化的覆膜农田遥感识别新方法,生成并发布了2019–2021年覆盖黄土高原全域10 m空间分辨的地膜覆盖农田空间分布底图产品(https://doi.org/10.5281/zenodo.13369426)。目前,已将构建的覆膜农田识别方法推广到Landsat系列卫星数据,绘制了黄土高原2000–2023年30 m空间分辨率的覆膜农田空间分布图产品,并将随后发布。.在多源数据综合模拟平台的构建方面,项目组与我校专家合作开发了“作物模型计算服务”平台(https://cropmodel.agrivy.com/)。目前,该平台的注册用户已达868人,已成为我校重要的作物模型教学与科研综合应用平台。.在地膜覆盖生产可持续性和气候变化应对方面,基于多种作物模型和多种全球气候模式进行历史和未来时段多种排放情景的模拟预测,发现在黄土高原地区地膜覆盖措施有助于缓解“冷-湿”的耦合效应,并且增强降水和适宜温度对马铃薯产量的积极影响,保证未来马铃薯产量的逐步提高。但覆膜措施可能会放大“热-湿”耦合的负面影响。因此,应制定相应的适应性措施来减轻“热-湿”耦合对黄土高原马铃薯生产的影响。
基于CERES-Wheat模型的冬小麦动态水分生产函数研究
  • 批准号:
    51209176
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    何建强
  • 依托单位:
国内基金
海外基金