风沙区参考作物需水量的计算

根据国内外相关的研究成果 ,分析选择并确定了适宜于风沙区参考作物需水量 (ET0 )的计算模式。利用典型风沙区的气象资料 ,对多年逐旬参考作物需水量及 2 0 0 1年春小麦与春玉米生育时段内逐日参考作物需水量进行了分析计算。结果表明 ,FAO最新修正的 Penman-Moteith公式可较好地用于风沙区参考作物需水量的估算 ,一般 ET0 值在年内与年际间变化较大 ,最高值发生在 6月上旬左右 ,多年平均为 5 .82 mm/ d,最低值发生在 1月上旬 ,多年平均 0 .43 mm/ d左右 ,年内各日 ET0 值受气象因素的影响变幅很大 ,因此 ,精确灌溉应设法提高短期天气预报和灌溉预报的精度     

风沙区主要作物需水量研究

北屯灌区降雨量少风沙大气候干燥,为典型的戈壁平原干旱风沙区。利用当地典型风沙区20年的逐日气象资料,对灌区参考作物需水量进行了分析计算,ET0值在年内与年际间变化较大,全年的7月上旬至8月上旬ETrad稍大于或基本等于ETaero外,其余月份基本上是ETaero大于ETrad,说明全年风速对ET0的影响相对来说比较大。对灌区内6种主要作物进行了作物需水量计算,其中地膜甜瓜和地膜打瓜需水量最小,全生育期需水量在300~350 mm之间,建议高效经济作物采用地膜种植可作为一项有效的节水措施。     

1968―2018年民勤地区参考作物需水量的年际变化特征及相关气象影响因子研究

【目的】研究民勤地区作物需水量的主要影响因子。【方法】基于民勤地区1968―2018年气象数据,利用Penman-Monteith公式计算了不同时间尺度的平均参考作物需水量ET0,分析ET0变化趋势,并与气象因子变化趋势进行相关性拟合。【结果】1968―2018年民勤地区年平均参考作物需水量呈波动上升趋势,最低值为1968年的3.15mm/d,最高值为2013年的3.72 mm/d,且参考作物需水量的上升趋势是从2003年开始最为明显;参考作物需水量与年平均最高气温、年平均最低气温、年平均气温、年平均相对湿度、年平均日照时间以及年平均风速的相关性比较显著,与降雨量和净辐射相关关系不显著。【结论】民勤地区的干旱状况目前处于平稳期,年平均最高气温和年平均相对湿度是导致民勤地区参考作物需水量年际变化的最主要的气象因子。     

基于气温预报和HS公式的不同生育期参考作物腾发量预报

根据南京站2001-2011年实测气象数据,以Penman-Monteith(PM)公式计算得到的参考作物腾发量ET0值作为基准值,对仅需要气温数据计算参考作物腾发量的Hargreaves-Samani(HS)公式进行参数率定,采用率定后的HS公式依据2012年6月-2015年6月气温预报数据对南京水稻、冬小麦不同生育期未来1~7d的ET0进行预报,并与基于实测气象数据的PM法计算的ET0值进行比较,评价HS法的ET0预报精度。结果表明:最低、最高气温实测值与预报值相关系数分别为0.97和0.93,最低气温预报精度略高于最高气温;预见期1~7d内,水稻、冬小麦不同生育期ET0预报值与PM法计算值变化趋势基本一致,整个生育期内冬小麦ET0预报值与PM法计算值吻合程度更好,水稻、冬小麦相关系数分别达0.60、0.80左右;水稻各生育期平均准确率为66.0%~97.5%,平均绝对误差为0.65~1.22mm/d,均方根误差为0.76~1.42mm/d,冬小麦各生育期平均准确率为75.4%~99.5%,平均绝对误差为0.33~1.06mm/d,均方根误差为0.43~1.23mm/d;作物生育期各阶段对气温预报误差越敏感,ET0预报精度越低,随着生育期的推进,水稻对气温预报误差的敏感程度逐渐减小,相应的ET0预报精度逐渐增加,而冬小麦反之;但整体上预见期1~7d的气温预报及ET0预报精度达到可利用程度,可为快速灌溉预报及灌溉决策提供数据支撑。     

Hargreaves法在滇中地区的应用及改进

参考作物需水量是作物需水量的计算基础,是灌排工程规划、设计、管理和水资源合理开发利用的基本依据。为提高Hargreaves法计算参考作物需水量(ET0)的计算精度,在传统回归法的基础上,利用主成分分析法,以滇中地区7个气象站56年(1958-2013年)的逐日气象资料作为数据基础,引入相对湿度气象因子改进H-S法,以P-M法计算的ET0为标准评价改进H-S法的计算精度与适应性。结果表明:与P-M法计算结果相比,改进H-S法和P-M法的ET0计算结果相关性得到提高,逐日ET0值绝对偏差和偏差率得到降低,引入相对湿度气象因子后的改进H-S法改善了传统H-S法4-5月后计算值偏大的缺点,具有较高的计算精度,可作为滇中地区参考作物需水量(ET0)的计算方法。     

基于遥感修正作物系数的冬小麦需水量预测

作物需水量是确定灌溉制度和灌溉用水的重要依据。为准确预测冬小麦的需水量，以河北邯郸漳滏河灌区为例，利用sentinel-1A雷达影像反演灌区的土壤墒情以修正作物系数，并结合未来15 d的气象预报数据计算的参考蒸散发(ET₀)，预测漳滏河灌区重要灌水期的冬小麦需水量。结果表明：通过遥感反演的土壤含水量与实测值相近，平均相对误差为4.60%；经气象预报数据预测研究区12月11-25日ET₀预测值为15.32 mm；结合土壤水分修正系数与预测ET₀数据，计算冬小麦平均需水量预测值为12.64 mm，其中，磁县需水量最大，为14.23 mm，广平县冬小麦需水量最小，为12.04 mm；由MOD16A2产品计算研究期平均需水量为10.65 mm，较预测值相对误差为18.69%。该方法可以有效地预测作物需水量及其空间分布，可为灌区作物生育期用水预测与管理提供理论参考。     

北疆地区棉花生育期需水量变化特征及成因分析

探讨北疆地区棉花生育期需水量和灌溉需水量的变化趋势进而分析了变化趋势与气象因子的关系.选用北疆26个气象站1961-2016年的逐日气象数据,参考作物蒸散量计算方法和相关作物系数,计算北疆棉花56 a来的作物需水量和灌溉需水量,并分析了对气候变化的响应.结果表明:近56 a北疆地区棉花需水量和灌溉需水量都呈下降趋势,尤其是花铃期下降趋势很显著,气候倾向率依次为-0.635、-0.643 mm/a;棉花花铃期平均需水量为305.02 mm,灌溉需水量平均值为289.95 mm.气象因子与棉花各生育期作物需水量和灌溉需水量相关,其中,降雨对灌溉需水量的影响最大.从气候变化来看,北疆地区棉花作物需要水量呈减少趋势,随着降雨量的增加,灌溉需水量也呈减少趋势.     

3种ET_0计算方法在海南省的适用性比较

为了探究不同参考作物需水量(ET0)计算方法在海南省的适用性,收集了海南省7个站点2000-2014年的气象数据,以Penman-Montieth公式的ET0计算结果为基准,选取了Priestley-Taylor公式、Irmak-Allen公式和Hargreaves-Samani公式3种计算方法,比较ET0计算值逐日变化规律,并进行误差分析和相关性分析。结果表明,Priestley-Taylor公式的ET0计算结果精度最高,其平均绝对误差和平均相对误差分别为0.760 mm/d和24.190%,其次为Hargreaves-Samani公式的ET0计算结果,Irmak-Allen公式的ET0计算结果精度较差。相关性分析中,Priestley-Taylor公式和Irmak-Allen公式表现较好,两个公式计算结果的相关系数均大于0.9,回归方程斜率分别为1.203和0.883。由研究可知,Priestley-Taylor公式在海南省具有较好的适用性。     

基于Web的江苏省逐日参考作物腾发量预报系统

为促进短期参考作物腾发量(ET0)预报在实时灌溉决策的应用,开发了一个基于Web的江苏省逐日ET0预报系统。系统采用服务器脚本语言PHP和快速的关系数据库管理系统My SQL来简单和有效地获取国家气象台发布的天气预报数据,然后导入系统数据库并通过率定的Hargreaves-Samani公式来预报未来15 d江苏省23个气象站点的参考作物腾发量ET0值。用户可直接登录网址免费查询江苏省各个气象站点未来15 d的ET0预报值。系统采用B/S网络结构,使用率定的HS公式来计算预报ET0值,具有页面简洁、预报精确度高的特点。ET0预报可用于各种作物需水量预报,为灌溉决策提供科学依据。     

气候变化对黄河流域农业需水的影响评价

分析气候变化对农业需水的影响,有助于科学制定灌溉需水定额和保障农业用水安全。选取黄河流域西宁、若尔盖、兰州、银川、呼和浩特、西安、太原、孟津和泰安等9个代表站,利用1951-2010年的逐月气象资料,采用彭曼公式计算多年平均作物蒸散量,分析黄河流域参考作物蒸散量时空分布变化规律,以冬小麦为代表性作物定量评价单气象要素（温度）变化对农业需水的影响程度。结果显示：多年平均参考作物蒸散量自西向东从2.49mm/d增加至3.94mm/d,若尔盖地区最小,泰安最大;温度增加1～2℃,黄河流域多年平均参考作物蒸散量增加0.1～0.5 mm/d,增幅为3.45%～16.9%,增幅最大的为泰安站;对冬小麦而言,温度增加1～2℃,需水量增加0.1～0.55 mm,增幅最大为泰安站,增幅为11.38%~15.63%。研究结果可为区域农业灌溉和水资源高效利用提供参考依据。     

干旱荒漠草原应用Penman-Monteith与Penman修正式计算ET_0的偏差分析

甘肃天祝草原位于我国西北干旱荒漠草原,应用天祝县二道墩试验站2005年的实测气象资料,利用Penman-Monteith公式和Penman修正式计算参考作物腾发量(ET0)并进行了比较。Penman修正式计算的参考作物腾发量ET0值略小于Penman-Monteith公式计算的值,最大绝对偏差0.5 mm/d。分析发现生育期辐射项ETrad是导致参考作物腾发量ET0产生偏差的主要原因。2种方法计算的空气动力项ETaero差别较小,最大绝对偏差不超过0.2 mm/d。导致计算偏差的原因在于2种公式采用了不同的辐射项和空气动力学项计算公式和参数。2个公式计算的参考作物腾发量具有显著的线性相关性。     

1960—2015年黑龙江省水稻需水量时空分布特征

基于黑龙江省26个气象站1960—2015年逐日气象数据和29个水稻灌溉试验站的作物系数,利用Penman-Monteith方法和Arcmap空间分析功能计算并绘制了1960—1979年、1980—1999年和2000—2015年3个阶段水稻生长季参考作物蒸散量(ET0)、水稻生育期天数、需水量、有效降雨量和需水量与有效降雨量耦合度及相应的气候倾向率分布图。结果表明：水稻生长季ET0平均值为620mm,自西向东总体表现为先减小后增大趋势,风速、湿度、日照时数的减小和温度的升高共同作用导致水稻生长季ET0以-3.90mm/(10a)的平均速度下降;生育期平均天数为115d,自北向南总体表现为增加趋势,温度升高引起了水稻生育期天数以2.68d/(10a)的平均速度增加;水稻生育期有效降雨量平均值为297.03mm,自西向东总体表现为先增大后减小的趋势,生育期天数的增加也弥补了降雨量减小的影响,使有效降雨量以0.62mm/(10a)的平均速度增加;需水量平均值为490.52mm,自西向东总体表现为先减小后增加的趋势,生育期天数的增加弥补了ET0减小对需水量的影响,使研究区内水稻需水量以6.66mm/(10a)的平均速度增加;需水量与有效降雨量耦合度平均值为0.64,自西向东表现为先增加后减小的趋势,需水量增幅大于有效降雨量增幅,使需水量与有效降雨量耦合度总体以-0.009/(10a)速度下降。本研究可为黑龙江省合理分配灌溉水资源和优化水稻品种布局提供依据。     

湖北省参考作物蒸腾量时空变异特征

根据湖北省20个测站1977—2007年的气象资料,应用Penman-Monteith公式计算了31年的逐日ET0。应用GIS技术和统计检验方法分析了参考作物蒸腾量的时空变异特征和气象因子对ET0的影响。结果表明,湖北省参考作物蒸腾量的空间分布呈西低东高的特征;随多年时间变化空间分布趋于均匀;年内ET0值分布以7、8月最高,12、1月最低;影响ET0的主要气象因子为风速,平均温度次之。     

宁夏引黄灌区参考作物蒸发蒸腾量及其气候影响因子的研究

根据1998年FAO修正彭曼蒙特斯公式,利用宁夏引黄灌区8个气象站近50多年的气象资料,计算了各气象站逐月的参考作物蒸发蒸腾量ET0、各气象因子的长期变化趋势和各气象因子与ET0的相关系数。分析了ET0空间分布特征、年内分布特征和年际变化特征。分析结果表明:黄河以东各站的ET0值均大于黄河以西各站的ET0值;除石嘴山站外,各站5~7月份的ET0占全年比例在20世纪80年代后比80年代前有所下降;除石嘴山站外,各站的ET0均表现为逐年增加的趋势,尤其在1990年后更为明显;气温呈递增趋势、相对湿度呈减少趋势、温差在逐渐减小;相对湿度和最高/最低气温以及平均风速对ET0的影响比较显著。     

基于GA优化的支持向量机模型在青椒作物需水量预测中的应用

为节约灌溉用水,采用垄沟集雨覆盖种植技术与滴灌技术相结合(MFR-DI),并对使用该技术种植的青椒进行作物需水量预测.根据多年气象资料、青椒冠层温度以及逐日作物需水量资料,构建了以冠层温度、气象因素为输入因子的预测MFR-DI种植模式下青椒作物需水量的GA-SVM模型,使用2017年的数据对模型进行了测试,结果表明:在输入相同气象因子时,GA-SVM1(RMSE=0.9010 mm/d,MAE=0.6735 mm/d,NS=0.9718)比SVM(RMSE=0.9607 mm/d,MAE=0.7691 mm/d,NS=0.9680)预测模型具有更高的精度性能.此外,在输入相同数量的因子时,将冠层温度作为GA-SVM的输入因子之一,比仅输入气象因子的GA-SVM模型预测精度更高,其RMSE,MAE,NS值分别为0.7817 mm/d,0.5838 mm/d,0.9788.结果说明采用GA优化的SVM预测模型,提高了模型的收敛速度,使模型的精确度更高.另外,在作物需水量预测模型中引入冠层温度,可以提高模型的预测准确性,为实现高效智能节水提供参考.     

广西木薯需水量及灌溉需求指数分析

基于南宁、北海、玉林、龙州4个气象站的长系列气象资料以及2014-2015年木薯生育期的观测资料,采用Penman-Monteith公式计算了木薯主产区内参考作物和木薯各生育期的需水量,采用经验公式计算木薯主产区内木薯各生育期的有效降雨量,并进行排频得到不同水平年各主产区木薯生育期需水量与有效降雨量,计算分析各主产区内木薯的灌溉需求指数。结果表明:广西木薯主产区木薯多年平均需水量为770.18 mm,灌溉需求指数0.14,丰水年(P=25%)、平水年(P=50%)、枯水年(P=75%)木薯需水量分别为704.91、758.88和866.05 mm,灌溉需求指数分别为0、0.17和0.39。     

泸州市参考作物腾发量计算方法比较与修正

为实现参考作物腾发量（ET0）在气象资料缺失地区的准确计算,探究ET0简便方法在泸州市的适用性,以Penman-Monteith（PM）法作为标准方法,对Hargreaves（Har）法、FAO24 Blaney-Criddle（FAO24 BC）法、Makkink（Mak）法、Priestley-Taylor（PT）法计算的ET0进行适用性分析,并采用线性关系和贝叶斯公式对各方法进行修正。通过误差分析得出,Har、PT法在研究区的适用性较好,RMSE在0.5~1.1 mm/d、PE在10%~15%,误差相对较小,且利用线性关系修正比贝叶斯公式好,线性修正后的Har法、PT法误差分别下降50%、80%左右,可以看出PT法的修正效果比Har法更理想。采用线性关系修正后的PT法更适合代替PM法计算气象资料缺失时的ET0,可为估算作物需水量提供理论依据和数据支持。      

河南省主粮作物需水量变化趋势与成因分析

河南省是我国粮食主产区,研究河南省主粮作物的灌溉需水变化规律可为水分高效管理和节水增粮提供实践参考。基于河南省18个气象站点1958—2013年逐日气象观测资料,根据FAO推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物蒸发蒸腾量及冬小麦和夏玉米各生育期需水量,利用时间序列分析法和Arc GIS普通克里金插值法研究需水量时空变化特征,采用通径分析法研究作物需水量的变化成因。结果表明:河南省近56 a来年均参考作物蒸发蒸腾量为807.0 mm/a,日均蒸发蒸腾量为2.2 mm/d,呈波动减少趋势,其中西北和东南地区参考作物蒸发蒸腾量最大,豫西地区的参考作物蒸发蒸腾量跨度较大。冬小麦和夏玉米的净灌溉需水量分别为350~525 mm和243~368 mm,灌溉需求指数随经度和纬度的增加而增大,冬小麦生长对灌溉的依赖程度高于夏玉米。影响河南省主粮作物需水量的气象因子主要为气温、水汽压、日照、最高气温和风速。     

基于CROPWAT的泾惠渠灌区玉米和棉花灌溉需水量时空分布研究

基于泾惠渠灌区30a的气象资料,采用CROPWAT模型分析了泾惠渠灌区作物蒸发蒸腾量及灌溉需水量的变化,并运用SPSS软件,计算了灌区作物需水量与气象因子的相关系数。分析表明:玉米蒸发蒸腾量平均值为524.33mm,蒸发蒸腾量高峰期出现在7月中旬到8月下旬;棉花蒸发蒸腾量平均值为869.13mm,峰值出现时间与玉米一致;灌区玉米在抽雄-开花期灌溉需水量为130.12mm,籽粒形成-乳熟期灌溉需水量为359.32mm,9月下旬以后,灌溉需水量下降;棉花生育期需水量空间分布比较均匀,平均值为869 mm,整个灌区灌溉需水量平均值为453.6mm,棉花苗床期灌溉需水量开始增加,花铃期达到最大值,吐絮期灌溉需水量减小;灌区作物需水量与气温呈正相关,与降水呈负相关,与风速和相对湿度相关性较小,与日照时数相关性较大。     

关中地区灌溉农业发展对区域蒸发的影响研究

主要从分析参考作物蒸发蒸腾量(ET0)的变化趋势来反映气候变化对蒸发的影响,从灌区实测水面蒸发量的变化趋势来分析灌溉农业发展对区域蒸发的影响。用改进后的Penman公式计算关中地区1961～2001年系列5个气象站的ET0,结果显示:80年代前后气候对关中地区年ET0值的影响有明显区别,80年代以后关中地区年ET0值增长趋势加大,受气候影响明显大于80年代以前。多年平均年内分布表明连续最大3月即6～8月占全年的比例为46%～48%,但80年代以后年内分布6～8月ET0所占比例有降低趋势;从泾惠渠灌区灌溉试验站实测水面蒸发资料分析,显示明显的逐年减少的趋势,年内分布表明6～8月水面蒸发量所占比例有降低趋势。说明灌溉农业发展引起农田小气候的变化,减少了夏季潜在的蒸发和实际蒸发量。