常用潜水蒸发经验公式在新疆地区适用性研究

在新疆等蒸发强烈干旱地区,潜水蒸发不仅关系到土壤水分损失,还直接涉及土壤的盐碱化问题,精确计算潜水蒸发量对排水计算和防治土壤盐碱化均有重要意义。目前常利用经验公式计算潜水蒸发量,包括阿维里扬诺夫公式、清华雷氏公式、叶水庭公式以及幂函数公式。本文利用新疆昌吉站和渭干河站潜水蒸发实测资料对上述四种经验公式进行分析,寻求阿氏公式中潜水停止蒸发深度与清华公式中潜水极限蒸发强度Emax和参数η的简单计算方法,探讨各公式在计算新疆典型区潜水蒸发量的准确性。结果表明,用清华公式拟合实测潜水蒸发与水面蒸发精度较高,Emax和参数η与潜水埋深呈较好的指数关系。在新疆地区清华公式有广泛的通用性,在潜水埋深较浅时,阿氏公式、叶氏公式和幂函数公式拟合精度相对较高,但当潜水埋深较大时拟合较差。幂函数公式拟合值与实测值相差最大。阿氏公式、叶氏公式和幂函数公式对于壤土类拟合精度较粗质土高。     

河套灌区参考作物蒸发蒸腾量估算方法研究

参考作物蒸发蒸腾量（ET₀）是计算作物需水量的基础,一般用FAO推荐的Penman-Monteith公式（PM公式）计算。但是在河套灌区部分地区缺少辐射数据的观测,因而无法利用PM公式计算ET₀。本文选用河套灌区临河气象站1990—2012年的气象资料,分析了利用PM公式计算参考作物蒸发蒸腾量ET₀与气象要素的关系,发现对ET₀影响最大的气象因素为净辐射,其次为饱和水气压差和平均温度。建立了基于饱和水气压差、温度和风速的ET₀估算公式,验证结算显示相关系数、纳什效率系数和总量平衡系数分别为0.96、0.92、1.00。在风速缺测的条件下,也建立了基于饱和水汽压差和温度的ET₀估算公式。以上两个公式为河套灌区缺资料条件下ET₀的估算提供了简单且准确的估算方法。     

覆膜开孔条件下盐渍土壤的潜水蒸发及水盐运移特性

为研究地下水浅埋区不同覆膜开孔率盐碱土的潜水蒸发和水盐运动情况,在室内进行了土柱蒸发模拟试验(地下水埋深50 cm)。结果表明,与不覆膜相比,覆膜可显著降低潜水蒸发强度、减少潜水累积蒸发量,同时也有效减少了盐分在土表的积累量。蒸发结束时,开孔率分别为3.24%、9.97%和20.27%的潜水累积蒸发量与裸土相比分别减少了79.87%、74.19%和77.93%,土层深度5 cm范围内土壤电导率分别降低了36.93%、34.41%和35.16%,即覆膜开孔率 的差异对盐分累积的影响小于对潜水蒸发的影响。三种处理中,9.97%开孔率的土表积盐量和潜水蒸发量均相对较大。随着蒸发历时的增加,不同处理土壤含水量剖面的变化相对较小,但潜水蒸发强度却有所降低,这与蒸发过程中盐壳形成后反过来又抑制了潜水蒸发有关。其次,覆膜阻滞不同盐离子表聚的效果不同,其中Cl^-表聚作用受开孔率影响较大,而Na⁺和SO₄^2-表聚作用受开孔率影响不大。     

基于气象参数的内陆干旱区作物生育期ET0预测

为实现大田作物灌溉的精细化管理,研究了基于气象因素的生育期ET₀预测模型。采用灰色理论对ET₀与日均、日最高、最低温度,日均风速,相对湿度以及日照时数进行灰色关联度分析,结果表明ET₀与温度（包括日均、最高、最低温度）及相对湿度的灰色关联度较高。在分析ET₀与上述气象因素间的相关系数基础上,采用日均温度、日均风速以及日照时数作为模型的输入,ET₀作为输出,建立了BP神经网络（BPNN）预测模型;采用日均温度、日均风速、日照时数及灰色关联度作为输入,建立了模糊最小二乘支持向量机（FLSSVM）预测模型。研究结果表明,BPNN模型的训练值决定系数为0.8643,平均相对误差6.29%,预测值决定系数为0.8099,平均相对误差7.83%;FLSSVM模型的训练值决定系数为0.9684,平均相对误差2.89%;预测值决定系数为0.9663,平均相对误差3.43%。BP神经网络与FLSSVM模型的精度均较高,可以用来预测ET₀日值,这为大田作物的精细化灌溉管理提供理论与技术支持。     

基于波文比-能量平衡法的半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾量估算

为准确估算半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾量,在测定气象数据的基础上,以水量平衡法的实测蒸发蒸腾量（ET）为参考,分析判断波文比-能量平衡法估算半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾量的适用性以及整个生育期内葡萄ET的变化规律,分别采用单作物系数法（K_c）、双作物系数法（K_cb）估算半干旱半湿润地区葡萄ET。结果表明：全生育期内波文比-能量平衡法与水量平衡法之间的均方根误差(RMSE)与纳什系数(NSE)分别为0.54与0.64,决定系数为0.82,说明波文比-能量平衡法可以较好地应用于半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾估算,双作物系数法比单作物系数法估算结果更为精确,计算出的双作物系数0.85、1.07、0.71可以作为本地区值。     

沾化冬枣浆烂果病空间分布型及抽样技术研究

利用Taylor幂法则和Iwao回归法对沾化冬枣浆烂果病病果的空间分布型进行了测定,结果表明冬枣浆烂果病病果在田间呈聚集分布,且符合负二项分布,k值为1.1905。其聚集原因主要是由环境因素引起。应用Iwao抽样模型建立了沾化冬枣浆烂果病病果田间理论抽样数公式:n=(2/D)²(1.1960/m+0.7929)。并利用负二项分布零频率与均数的理论曲线公式建立了估计该病病果平均密度的零频率模型:x=1.1905(P₀^-0.84-1)。     

黄河源区近40年参考作物蒸散量变化特征研究

选取位于黄河源区10个气象台站1971—2010年观测资料,运用彭曼—蒙蒂斯公式计算出各站参考作物蒸散量（ET₀）。通过数学统计、相关分析、小波分析等方法对黄河源区ET₀分别作了空间分布、年内变化和年变化等特征分析,结果发现源区ET₀空间分布不均匀,呈现西北部大于东南部。年内ET₀逐月变化表现为典型的单峰型;源区ET₀的四季分布差异较大,夏季蒸散量最大,冬季最小,春、秋季次之。各季节ET₀与气温和日照呈显著正相关,而与降水量和相对湿度呈明显负相关。ET₀年际变化为逐年波动式上升趋势,整个源区年平均ET₀以6.1 mm·10a^-1的气候倾向率逐年增大。40 a间ET₀曾出现过两次较为明显的准周期变化,分别在20世纪70年代中期至80年代中期,约为准8 a周期,1990年以后基本表现为准5 a周期变化。     

雨水导入表土以下不同深度土壤蒸发变化研究

通过蒸发装置模拟试验,将雨水引入到表土层以下不同深度,从而改变土壤接受雨水的深度,测定土壤蒸发量,分析土壤蒸发强度、蒸发量、蒸发率和蒸发量的动态变化,确定改变雨水接受深度对土壤蒸发规律的影响。结果表明：雨水接受深度增加,土壤蒸发强度大幅度减少,雨水接受深度（H）为30 cm时,降水量（P）为30、20、10 mm处理的第1天蒸发强度分别为1.6、1.3、0.9 mm·d^-1,仅为地表接受雨水处理蒸发强度的21.02%、15.85%和12.98%。土壤蒸发量与雨水接受深度和降雨量大小有关,随时间的延长,相同接受深度条件下,蒸发量随雨量增大而增大。地面接受雨水的土壤蒸发量与时间呈对数相关（R²=0.9959）,雨水接受深度为30 cm则呈线性相关（R²=0.9924）。与地面接受雨水相比,地表以下土层接受雨水可降低土壤蒸发损失,随深度增加,土壤蒸发率降低,P10H0、P10H10、P10H20和P10H30处理18 d蒸发率分别为141.14%、109.03%、49.16%和24.75%;土壤水分的蒸发率也与降雨量有关,雨水接受深度为20 cm,降雨量分别为10、20、30 mm时,6 d内土壤水分蒸发率分别为26.76%、13.57%和9.71%%。     

土壤含水量对夏玉米蒸发蒸腾量和光合性能的影响

采用盆栽控水试验,研究了5种土壤水分条件（分别为土壤田间持水量的50%、60%、70%、80%、90%,记为T1~T5）对夏玉米蒸发蒸腾量（ET）及抽雄期光合性能的影响。结果表明：土壤含水量对夏玉米生长过程中的ET、株高、叶面积和光合性能均有显著影响。与T1处理相比较,T2~T5水分处理下的夏玉米主要生育期内ET依次增加了23.66%、39.17%、43.33%和49.84%,呈线性增大的趋势;在夏玉米耗水强度最旺盛的抽雄期,与T1处理相比较,T2~T5处理下的蒸腾速率（T_r）分别增长了63.74%、75.65%、78.83%和81.77%,气孔导度（G_s）分别增长了71.97%、82.63%、83.91%和84.87%,二者均随着土壤含水量的增大呈指数函数变化,但土壤含水量超过田间持水量的70%后增幅显著减小;光合速率（P_n）分别增长了47.51%、60.65%、57.51%和55.87%,P_n、株高、叶面积随着土壤含水量的增大呈现抛物线形变化趋势,即先增加后减小的规律,在T3和T4处理水平下达到最大值,依次为28.14 μmol·m^-2·s^-1（T3）、256.5 cm（T4）、628.6 cm²（T3）。从提高夏玉米光合效率和水分生产效率、减少无效蒸发蒸腾耗水的角度考虑, 夏玉米抽雄期的土壤含水量控制在田间持水率的80%左右为宜。     

基于APSIM的旱地小麦叶面积指数模拟模型构建

为了解旱地小麦叶片生长规律,建立基于APSIM的小麦叶面积潜在生长率模型和叶面积水、氮协同生长率模型,并在田间试验修订参数的基础上,连接到APSIM平台,模拟小麦叶面积指数动态变化过程,采用相关性分析方法定量分析小麦叶面积指数的变化规律。结果表明：基于APSIM的小麦叶面积潜在生长率模型和叶面积水、氮协同生长率模型对旱地小麦生长指标LAI的模拟有较高精度。小麦全生育期内叶面积指数模拟值与实测值呈显著正相关,相关系数(R)为0.996,归一化均方根误差(NRMSE)范围在3.08%～9.38%,模型有效性指数(M_E)为0.594～0.956,均大于0.5。     

不同苯板覆盖率对水面蒸发影响的实验研究

蒸发是干旱、半干旱地区水量损失的重要因素。为了减少蒸发造成的水量损失,于2014年4—10月在现代节水灌溉兵团重点实验室进行了不同面积苯板覆盖水面,消减蒸发的节水试验。对4个蒸发池采用其25%、50%、75%和100%面积的苯板进行覆盖处理。结果表明:试验期间不同面积苯板覆盖水面与无覆盖相比,分别消减了23.85%、39.63%、55.54%和63.85%的蒸发水量。通过对水质测试发现:除总盐和悬浮物含量明显降低外,其他指标未发现显著变化,水质满足农业灌溉标准。其中,水的总盐和悬浮物含量分别降低17.3%和67.1%,该指标的降低,减小了土壤盐化和滴灌滴水孔阻塞的风险。可见,采用苯板覆盖水面消减蒸发效果明显,对提高当地水资源利用率有着重要意义。     

南疆水面蒸发量研究

南疆位于新疆南部,降水稀少、蒸发强烈,水面蒸发是河川径流水量损失的主要组成部分。农业是经济的主要支柱和优势产业,而南疆的农业是灌溉农业,渠系众多,水面蒸发量损失较大,合理地预测水面蒸发量是有效利用水资源和促进农业发展的基础。利用南疆近30年来的气象资料,分析了南疆的月平均气温、湿度、水汽压等与月水面蒸发量的关系,结果表明气温和月水面蒸发量相关性均较好,可建立用气温资料预测水面蒸发量的模型。通过随机选取的测站月气温资料对模型进行了验证,计算结果表明模型误差小,模型有实用价值。     

民勤地区沙面蒸发及影响因素的初步研究

对土壤的水分状况、太阳辐射、气温、空气湿度、风速、植被盖度等因素与沙面蒸发的关系，进行了探讨。     

塔里木盆地水面蒸发量的实验研究

本文根据阿克苏水平衡站 1 999年至 2 0 0 2年非冻结期 ( 4月至 1 0月 ) 2 0 m2蒸发池水面蒸发量及常规气象观测资料 ,探讨了水面蒸发量与气象要素的关系 ,并用灰色关联度分析法分析了各气象要素对水面蒸发的影响程度 ,建立了计算水面蒸发量的经验公式 ,结果表明( 1 )气象要素对 2 0 m2蒸发池旬平均水面蒸发量的影响程度从大到小的排列顺序为饱和水汽压差、气温、风速、水面温度、相对湿度差、气压、空气饱和差、实际水汽压 ;( 2 ) 2 0 m2蒸发池旬平均水面蒸发量与饱和水汽压差、空气湿度饱和差、气温、水面温度、风速、水汽压成正比关系 ;而与气压、相对湿度成反比关系 ;( 3)所有回归方程都达到极显著水平 ,可供塔里木盆地缺测资料地区选用。     

不同灌水方式下温室青椒的耗水规律

通过盆栽试验,研究了膜下滴灌、无膜滴灌和漫灌条件下温室青椒耗水规律。结果表明．不同条件下青椒生育期总耗水量、生育阶段耗水量及生育期内蒸腾蒸发比有明显差异。三种条件下生育期内日平均耗水量分别为1．78mm．2．64mm．3．09mm．总耗水量分别为162mm．240mm,281mm。无膜滴灌和漫灌条件下蒸腾量与蒸发量之比分别为1．53：1．0．92：1。通过对温室青椒耗水量与水面蒸发量进行回归分析．得出不同条件下以水面蒸发量为参数的青椒耗水模型,其中无膜滴灌情况下相关性最好．相关系数为0．834。     

天山北坡平原区水面蒸发的实验研究

本文以新疆地勘局昌吉地下水均衡试验场２０ｍ６３水面蒸发池水面蒸发量及常规气象观测资料为基础,应用灰色关联分析方法分析了各气象要素对水面蒸发量的影响程度,给出了Ｅ６０１蒸发四和Φ２０蒸发器水面蒸发折算系数,建立了计算水面蒸发量的经验公式。     

Comparing phreatic evaporation at zero water table depth with water surface evaporation

Salt-affected soils are mostly found in irrigated areas within arid and semi-arid regions where the groundwater table is shallow. Soils of this type have become an increasingly severe problem because they threaten both the environment and the sustainable development of irrigated agriculture. A tool to estimate phreatic evaporation is therefore urgently required to minimize the salinization potential of salt-affected areas. In this context, phreatic evaporation at zero water table depth (E₀) is a key parameter for establishing a model for calculating phreatic evaporation. The aim of this study was to explore the law of phreatic evaporation and to develop structurally rational empirical models for calculating phreatic evaporation, based on E₀ data of six types of soil (i.e., gravel, fine sand, sandy loam, light loam, medium loam, and heavy loam) observed using the non-weighing lysimeter and water surface evaporation (E₆₀₁) data observed using a E601 evaporator of same evaporation area with a lysimeter-tube at the groundwater balance station of the Weigan River Management Office in Xinjiang Uygur Autonomous Region, China, during the non-freezing period (April to October) between 1990 and 1994. The relationship between E₀ and E₆₀₁ was analyzed, the relationship between the ratio of E₀ to E₆₀₁ and the mechanical compositions of different soils was presented, and the factors influencing E₀ were discussed. The results of this study reveal that E₀ is not equal to E₆₀₁. In fact, only values of the former for fine sand are close to those of the latter. Data also show that E₀ values are related to soil texture as well as to potential atmospheric evaporation, the ratio of E₀ to E₆₀₁ and the silt-clay particle content (grain diameter less than 0.02 mm) is negatively exponentially correlated, and that soil thermal capacity plays a key role in phreatic evaporation at E₀. The results of this analysis therefore imply that the treatment of zero phreatic depth is an essential requirement when constructing groundwater balance stations to study the law of phreatic evaporation.     

旱作条件下川地与梯田谷子水量平衡过程的比较

依据田间试验资料,对比研究了黄土丘陵沟壑区川地和山地梯田两种土地类型条件下谷子水量平衡过程的差异。结果表明,川地谷子生育期总耗水量为544.1mm,山地为468.4mm,前者是后者的1.16倍;谷子全生育期日均耗水量川地为3.30mm/d,山地为2.76mm/d;山地谷子的水分利用效率(WUE)还略高于川地谷子。山地土壤含水量低以及叶面积指数等的不同是引起山地ET/E0偏低的主要原因。     

秸秆覆盖条件下冬小麦棵间蒸发规律研究

在大田条件下,研究分析多覆盖(覆盖量6 000 kg/hm2),少覆盖(覆盖量3 000 kg/hm2)和不覆盖处理对冬小麦棵间蒸发的影响,结果表明:冬小麦逐日棵间蒸发表现为10月中旬、3月下旬和6月上旬较大,多覆盖、少覆盖和对照三个处理逐日变化量和逐日累计量有相同变化趋势;三个处理日均棵间最大蒸发量均出现在灌浆～成熟期、最小值出现在越冬～返青期;覆盖处理对对照抑制率都是在播种～分集期最大,越冬～返青期最小;覆盖处理中,多覆盖抑蒸效果最好.     

不同类型界面液滴蒸发特性与农药利用效果研究进展

农药液滴在靶标植物叶片表面的蒸发是农药对靶沉积后的重要过程,也是影响农药利用率和对有害生物防控效果的关键。液滴蒸发过程存在多种模式:接触半径恒定的CCR（Constant contact radius）模式、接触角恒定的CCA（Constant contact angle）模式以及混合模式（Mixed mode）等,不同蒸发模式下液滴的形态变化及蒸发时间均有一定差异。文章综述了液滴在光滑固体界面、人工修饰后具有不同微观结构的粗糙界面以及不同植物界面上的蒸发动力学研究进展。现有研究表明:在光滑固体界面上,液滴蒸发速率随蒸发时间呈线性变化趋势;在不同微观结构修饰后的粗糙界面上,液滴蒸发速率和蒸发模式受固体表面特性的影响;在不同植物界面上,叶片表面的微观结构与组分特性是影响农药液滴在叶片上沉积、持留、铺展及药液渗透过程的重要因素,富含蜡质层以及微纳米结构的叶片,一般不易被农药液滴润湿,液滴铺展面积小,蒸发相对较慢。通过加深对靶标植物叶片表面农药液滴蒸发行为的认知,可以根据有害生物为害特性与有效防控剂量需求,合理调控农药液滴在靶标植物叶面的蒸发时间,同时可为指导农药制剂中表面活性剂的合理应用及提高农药有效利用率提供理论依据。