氣候變遷對桃園地區水稻產量及灌溉需水量之影響

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陳亭羽(Ting-yu Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

氣候變遷對桃園地區水稻產量及灌溉需水量之影響
(Impact of Climate Change on Paddy Rice Yields and Irrigation Water Requirement in Taoyuan)

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摘要(中)

氣候變遷會影響氣溫變化及降雨型態進而對農作物生長及其產量造成改變，目前對於氣候變遷於作物之影響大多使用作物生長模式做模擬及探討，作物生長模式有許多種，本研究所使用之作物模式為DSSAT(The Decision Support System for Agrotechnology Transfer)。本研究針對該作物模式所需之氣象資料建立其日氣象資料繁衍模式，配合作物模式推估未來桃園地區稻米一期作產量，探討其影響。而氣候變遷亦會對水田灌溉需水量造成影響，因此本研究利用DSSAT模式模擬之作物生長天數推估在未來狀況下，溫度及雨量的改變對於桃園地區稻米一期作灌溉需水量之變化。
在氣候變遷下，不考慮未來二氧化碳濃度變化直接影響，且耕種日期不變，利用DSSAT模式模擬桃園地區一期作稻米產量，模擬結果得知各情境之稻米一期作產量均有增加的趨勢，近未來(2020-2039年)之產量改變率介於0.52%至2.33%之間，遠未來(2080-2099年)之產量改變率介於2.84%至7.86%之間。利用DSSAT模式之生長天數推估未來灌溉需水量，模擬結果顯示，在大部分的情境下，桃園地區稻米一期作未來的灌溉需水量改變量不大，其原因是溫度上升會導致作物需水量增加造成灌溉需水量增加，但是溫度上升也會導致生長天數減少，進而使得灌溉需水量減少，進而抵銷增加之效應。

摘要(英)

The change of temperature and rainfall patterns caused by climate change will change the growth and the yield of crops. Most of researches assess the impact of climate change on crops use the crop growth model. In this study, the Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT) software package was used. For the weather data of input in DSSAT, the model to generating the weather data was proposed. Then, the impact of rice yield of the first period crop for the future in Taoyuan was assessed. Climate change also affects the irrigation water requirements of paddy rice. Therefore, this study estimates the change of the irrigation water requirement of the first period crop for the future in Taoyuan with growth stages.
Under climate change, without considering the direct impact of the future changes in the concentration of carbon dioxide, and the planting date remains the same, the results show that the production of rice has a trend to increase. The changing rates of the yield in the near future (2020-2039) range from 0.52% to 2.33%. While the changing rates of the yield in the far future (2080-2099) range from 2.84% to 7.86%. Under most climate scenarios, the change in irrigation water requirement is not obvious in the future. The reason is that on one hand, the rise in temperature leads to crop water requirement increase that caused the irrigation water requirement increase, but on the other hand, the rise in temperature leads to reduce the growth days that caused the irrigation water requirement reduce, and then offset the effect of increasing.

關鍵字(中)

★ 氣候變遷
★ 作物模式
★ 水稻
★ 灌溉需水量

關鍵字(英)

★ Irrigation water requirement
★ Rice
★ Crop mode
★ Climate change

論文目次

摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 IX
第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 本文架構 2
1.4 研究流程 4
第二章文獻回顧 5
2.1 日氣象資料相關研究 5
2.2 氣象因子影響作物產量相關研究 6
2.3 推估溫度方法 7
2.4 作物模式 8
第三章理論分析 10
3.1 氣象合成模式(WGEN) 10
3.1.1日溫度模擬模式 10
3.1.2 日降雨量模擬模式 11
3.2 DSSAT模式簡介 12
3.2.1 DSSAT模式輸入資料 12
3.2.2 DSSAT參數設定 13
3.2.2.1 預先設定 14
3.2.2.2 作物種類設定 14
3.2.2.4 初始條件設定 14
3.2.2.5 試驗地區條件設定 14
3.2.2.6 耕種方式設定 14
3.2.2.7 灌溉管理設定 15
3.2.2.8 肥料施用設定 15
3.2.2.9 一般設定 15
3.2.2.10 模擬項目設定 15
3.2.2.11 模擬方法設定 15
3.2.2.12 管理方法設定 16
3.3 推估灌溉需水量模式 28
3.3.1 滲漏(PCi) 28
3.3.2 有效雨量(Pei) 30
3.3.3 湛水深(Di) 30
3.3.4 田面水平衡 31
3.3.5 作物需水量 32
3.3.6 作物係數 32
3.4 氣候變遷預設情境 33
3.5 檢定方法 40
3.5.1 迴歸參數檢定 40
3.5.2 模式驗證 40
3.5.2.1 平均絕對誤差 40
3.5.2.2 均方誤差 41
3.6 研究區域概述與基本資料 41
3.6.1氣象與水文環境 42
3.6.2研究灌區與土壤類別 42
3.6.3灌區之農作時期 45
3.6.4測站基本資料 45
第四章結果與討論 47
4.1 日最高溫、日最低溫及日射量模式建立與驗證 47
4.2 未來產量推估 61
4.2.1 DSSAT模式之檢定及驗證 61
4.2.2 DSSAT模式溫度敏感度分析 62
4.2.3 DSSAT模式日射量敏感度分析 64
4.2.4 產量模擬結果分析 65
4.3 灌溉水量需求評估 69
4.3.1 不同氣候變遷情境下之灌溉需水量推估 69
4.3.2 不同氣候變遷情境下之灌溉需水量變化比較 74
第五章結論與建議 81
5.1結論 81
5.2建議 82
參考文獻 83
附錄A 88
附錄B 100
附錄C 105

參考文獻

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指導教授

吳瑞賢(Ray-shyan Wu)

審核日期

2012-7-20

推文