合肥地区水稻需水量预报方法的研究

本文根据水汽扩散原理，导出合肥地区计算水稻需水量的半经验公式，并依此公式对水稻需水量进行预报试验研究。研究表明，这种方法简单准确，便于推广应用。     

气候变化对三湖连江灌区水稻生育期和灌溉需水量变化的影响

为研究气候变化对三湖连江灌区水稻生育期和灌溉需水量变化的影响,利用FAO Penman-Monteith公式计算了嘉鱼县三湖连江水库灌区1982—2021年的水稻灌溉需水量,并通过MK检验和时间序列分解。结果表明：在过去40年里,气温呈极显著上升趋势,而相对湿度、平均风速和日照时数明显下降;水稻生育期平均缩短14.75 d;水稻生育期内ETc上升,占全年的37.6%;多年平均有效降雨量下降,灌溉需水量增大,灌溉需求指数为0.42。水稻生育期缩短和灌溉需水量的增大是由气温、风速、相对湿度、日照等共同作用的结果,有效降水量和灌溉需水量呈相反增长趋势。     

彭曼-蒙特斯公式在参考作物需水量中的应用研究

介绍了作物需水量计算的几种方法,采用彭曼—蒙特斯(Penman-Monteith)公式,计算了浑蒲灌区水稻的需水量,结果比以往直接算法更为精确,为灌区工程的规划、设计和管理提供了依据。     

浑蒲灌区参考作物需水量的研究

采用联合国粮农组织最新推荐的Penman-Monteith公式,分析了浑蒲灌区参考作物需水量.结果表明,在生育期内浑蒲灌区参考作物需水量的变化规律表现为先增大后逐渐减小.     

豫北地区参考作物需水量计算方法比较与评价

[目的]比较豫北地区参考作物需水量的计算方法。[方法]利用新乡站点连续47年气象资料,采用Hargreaves公式和Priestley Taylor公式计算参考作物需水量,以Penman-Monteith公式计算结果作为对照,用统计学方法对Hargreaves公式和Priestley Taylor公式计算结果进行对比评价。[结果]Hargreaves公式和Priestley Taylor公式计算结果均与Penman-Monteith公式结算结果呈线性关系,相关系数分别为0.946 1和0.922 2,拟合度分别为98%和97%。[结论]在豫北地区可以用Hargreaves公式和Priestley Taylor公式代替Penman-Monteith公式计算参考作物需水量,并且Hargreaves公式比Priestley Taylor公式计算更精准。     

云南省低纬度高原季风气候条件下不同方法计算ET_0的对比研究

为了探求4种不同参照作物需水量(ET_0)计算方法在云南省低纬度高原季风气候区的适用性,根据云南省丽江气象站1980~2005年的气象资料,以Penman-Monteith公式计算结果为参照标准,通过Makkink公式、Hargreaves公式和Priestley-Taylor公式计算了ET_0,分别对每个公式所得的年值和月值的绝对偏差、平均偏差和相对偏差等进行分析对比。结果表明,3种公式的计算精度排序为Makkink公式Priestley-Taylor公式Hargreaves公式。为了探究出更适合该地区计算ET_0的方法,建立回归方程,提出了适合云南地区ET_0的计算公式。     

甘肃张掖地区不同种植模式需水特征及作物系数分析

根据甘肃张掖2007年田间试验数据,利用Penman-Monteith公式和农田水量平衡法,计算了春小麦、春玉米、马铃薯三种单作种植模式的需水特征和作物系数。结果表明:不同种植模式需水量不同,充分灌溉下,春玉米需水量最大,各种植模式需水模比系数最大值均出现在作物生育后期;从全生育期作物系数平均值来看,春玉米(0.96)>春小麦(0.84)>马铃薯(0.83),作物系数最大值均出现在作物生育中后期,各种植模式作物系数在生育期内明显呈现"单峰"变化趋势。     

郑州地区各气象要素与参考作物腾发量的相关性研究

根据郑州地区1980—2000年的气象资料,应用Penman-Monteith公式计算21 a间参考作物腾发量ET0,分析了ET0的月际变化和年际变化特征.结果表明,ET0值呈现为逐年减少趋势,说明气候变化对ET0的影响较大;并分析了各气象要素与ET0的相关性,在郑州地区ET0与平均相对湿度相关性最好.     

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。     

陕西关中地区大豆作物系数试验研究

作物系数-参考作物蒸发蒸腾量法是作物需水量计算最普遍采用的方法。作物系数作为该方法的重要参数,它的确定已成为作物需水量研究的关键问题。依据2005-2007年3年田间试验资料,利用Penman-Monteith公式计算了关中地区大豆全生育期间参考作物蒸散量,并利用农田水量平衡方程及土壤水分胁迫系数计算了作物实际蒸发蒸腾量,由此计算了大豆各生育阶段的作物系数,并分析了大豆作物系数变化规律。结果表明:关中地区大豆全生育期间参考作物蒸散量平均为498.4 mm;大豆作物系数全生育期平均为0.89,在开花~结荚阶段最大,平均为1.26,其次为结荚~成熟阶段,平均为1.04,播种~幼苗阶段最小,为0.29;在关中气候背景下,大豆作物系数与>10℃积温具有较好的二次多项式关系。     

基于CROPWAT模型水稻需水量及灌溉制度研究

为研究黑龙江松嫩平原南部地区气候变化对水稻需水量影响及水稻不同灌溉制度,基于黑龙江省庆安县1966～2015年气象、土壤数据和水稻作物参数,采用Mann-Kendall趋势检验法分析水稻生育期内需水量变化规律,利用CROPWAT模型计算水稻各生育期需水量、有效降雨和灌溉需水量,对不同典型年份水稻需水量和有效降雨作耦合度分析,制定水稻灌溉制度。结果表明,生育期内水稻需水量在气象因素共同作用下以13.68 mm·10年-1速率下降,变化范围为410.8～574.6 mm;该地区特枯水年、枯水年、平水年和丰水年水稻需水量分别为521.0、484.9、451.8、410.8 mm;水稻在拔节和抽穗期需水量较大,两个时期需水量在不同水文年下差异明显;不同水文年下6、7、8月主要需水时期,需水量与有效降雨耦合度均小于1;同一水文年下灌溉定额均为淹水灌溉>"浅、湿"灌溉>干湿交替灌溉>控制灌溉,淹水灌溉灌溉次数最多,干湿交替灌溉模式灌溉次数最少;不同水文年下与淹水灌溉灌溉定额相比水稻"浅、湿"灌溉、干湿交替灌溉和控制灌溉节水效果明显,分别可节水6.3%～13.4%、29.1%～39.4%、30.6%～42.6%。有效降雨量难以满足水稻需水要求,在水稻生育期内应根据不同典型年选择合适灌溉制度灌溉,并在拔节孕穗、抽穗开花两个高耗水时期加强灌溉。     

大连地区一次暴雨过程的成因分析

2006年7月10日辽东半岛地区出现了暴雨或大暴雨天气,利用常规的天气资料、卫星云图以及MM5模式,对发生在大连地区的这次暴雨天气进行天气形势、水汽条件、动力条件等分析。结果表明,这是一次由高空槽、副高后部切变云系、北上台风的外围云系、地面倒槽相互作用引起的对流天气过程。切变线云系中不断产生并发展加强的多个中-β尺度对流云团是这次过程的直接中尺度系统。MM5模式模拟结果分析揭示了造成此次暴雨时,对流层低层存在很强的西南低空急流,台风充足的水汽配合低层旺盛的西南流场为雨区输送水汽和热量;切变线结构为低层有辐合中心,高层有辐散中心,垂直运动场上对应有强上升运动,为暴雨提供动力条件;暴雨区上空存在着较深厚的高湿水汽柱和高温层,为暴雨的产生提供充足的水汽和能量。暴雨区高层有明显冷气流侵入是产生暴雨天气的触发机制;副热带高压的位置及强度变化对这次暴雨的产生和发展起着重要的作用。     

Cold Damage Risk Assessment of Double Cropping Rice in Hunan,China

Combined with remote sensing data and meteorological data, cold damage risk was assessed for planting area of double cropping rice (DCR) in Hunan Province, China. A new methodology of cold damage risk assessment was built that apply to grid and have clear hazard-affected body. Each station cold damage annual frequency and average annual intensity of cold damage was calculated by using 1951–2010 station daily mean temperature and simple cold damage identification index. On this basis, average annual cold damage risk index was obtained by their product. The spatial analysis models of cold damage risk index about double-season early rice (DSER) and double-season later rice (DSLR) were established respectively by the relation of average annual cold damage risk index and its geographic factors. Critical threshold of level of average annual cold damage risk index for DSER and DSLR were respectively divided by the correlative equation of cold damage annual frequency and average annual intensity of cold damage. 2001–2010 planting area of DCR, acquired by time series analysis of MOD09A1 8-d composite land surface reflectance product, was as target of assessment. The results show average annual intensity of cold damage is exponential function of cold damage annual frequency, average annual cold damage risk index is directly proportional to cold damage cumulant and cold damage annual frequency, and is inversely proportional to happen times of cold damage and the square of statistical time sequence length. Cold damage risk of DSER is higher than DSLR in Hunan Province. In the 10-yr stacking map, DCR planting in low risk area accounted for 11.92% of total extraction area, in moderate risk area accounted for 69.62%, in high risk area accounted for 18.46%. According to the cold damage risk assessment result, DCR production can be guided to reduce cold damage losses.     

棉花作物系数的遥感获取——以新疆石河子棉花垦区为例

作物系数是计算作物需水量和农田蒸散量必要的参数,作物系数的遥感获取对于农田生态系统的水分平衡研究具有重要意义。利用Landsat ETM 遥感影像及Penman-Montieth方程,通过计算不同生长状况下棉花的作物需水量和参考作物蒸散量,实现棉花作物系数的遥感获取;在此基础上进一步分析作物系数对反照率、气象因子和植被生长参数等的敏感性。结果表明:1)利用遥感获取作物系数的空间分布是有效可行的;2)作物系数主要受植被生长状况的影响,反照率和气象因子对作物系数的影响相对次要;3)作物系数随气温、大气压、空气湿度和风速等气象因素的增大而增大,并且这种正效应随着植被覆盖度的增大而增大;4)作物系数与作物生长状况直接相关,仅仅根据作物生长阶段确定作物系数存在不合理性。     

中国南方双季稻春季冷害动态监测

【目的】利用星地多源数据,在南方双季稻种植区空间信息提取、双季稻发育期动态图组制作及研究区逐日平均温度反演的基础上,结合冷害监测指标,实现多要素相协同的南方双季稻春季冷害动态监测,为农业部门及时准确地应对双季稻冷害,减少冷害损失提供技术支持。【方法】利用南方双季稻区190个气象站点1951-2011年逐日气温数据,计算各站点≥10℃的多年平均积温。根据各站点多年平均积温与其地理因子的相关关系,建立多年平均积温推算模型。通过所获模型得到研究区积温空间分布图。按照南方双季稻安全生产积温阈值≥5 300℃·d的指标,扣除研究区内积温小于该值的区域,制作南方双季稻积温区划图。利用 MODIS MCD12Q1 分类产品获取了 2001-2010 年 10 年的谷类作物分布图。将以上两步结果叠加求交集,提取南方双季稻种植区空间信息;利用南方双季稻区167个农业试验观测站点1981-2011年的水稻发育期资料,计算各个站点双季早稻主要发育期出现的多年平均日期。依据发育期多年平均日期与地理因子的相关性,获取各主要发育期回归拟合分布图。在拟合结果残差订正的基础上,将南方双季稻春季冷害重点监测时段前后两幅发育期静态图,通过EVNI+IDL编程,制作双季早稻发育期动态图;利用AMSR_E_L2A 89 GHz升轨和降轨垂直极化亮温、地理因子与气象站日平均气温建立多元混合回归拟合模型,通过所获模型反演研究区2010年2-5月逐日平均气温。【结果】对研究所建多年平均积温推算模型,利用未参与建模的90个气象站观测数据进行验证,观测值与模型模拟结果之间的均方根误差（RMSE）为289℃,这一估测精度能够满足研究所需。双季稻积温区划与MODIS土地利用分类结果叠加求交集,提取的双季稻种植区面积占研究区总面积的29.26%。通过该步骤一方面提升了双季稻冷害监测结果的使用价值。另一方面,可使双季稻冷害实时监测在还没有获取当年准确种植位置信息前就能有效开展起来;对研究所获南方双季稻春季冷害重点监测时段（早稻播种期至返青期）两幅发育期静态图,采用未参与建模的 59 个农业试验站观测数据进行验证,观测值与模型模拟结果之间的均方根误差（RMSE）分别为5.68和4.24 d,模型精度符合要求,试验结果可以于后续分析;研究将遥感数据与地面数据相结合通过混合建模反演逐日气温,该方法充分利用了微波遥感受天气影响小的特点,克服了南方常年多云的天气条件,使模拟的日平均气温的RMSE为1.69℃。微波数据的加入使日平均气温估计精度提高了0.35℃。研究对2010年南方双季稻春季冷害的动态监测结果与农业统计部门报道的当年南方双季早稻冷害在发生时间和空间上相吻合。【结论】本研究建立的冷害监测方法具有普适性,能够实现对南方双季稻大范围冷害的同步跟踪监测,对其他作物大范围冷害监测同样也适用。     

水稻低温冷害减产幅度模型的建立

在水稻种植品种、栽培技术、耕作及管理水平一致的基础上,水稻的产量只决定于气象条件,而在气象条件中气温是关键因子。因此,在排除其他因素干扰后,对多年的产量与气温因子进行相关分析,建立了水稻各生育期及全生育期低温冷害减产幅度模型。     

过火面积与气象要素相关性分析

利用统计分析理论,对大兴安岭地区1980-2003年的气象数据和森林火灾数据进行了处理分析,并利用多元线性回归理论建立了以气象要素为影响因子的大兴安岭地区森林火灾过火面积预测模型.模型的相关系数为0.66,通过了回归方程和回归系数的检验.对预测模型进行的验证表明:正确率达到73.68%,预测结果符合实际,能够根据气象因子较准确地预测林火过火面积.     

北疆膜下滴灌玉米年际需水量及耗水规律

【目的】探索新疆天山北部准噶尔盆地南缘区膜下滴灌玉米年际需水量、气象因素、水分生产率、作物系数以及生长、生理动态等变化特征,为调整区域作物种植结构,高效节水提供理论依据。【方法】在新疆灌溉中心试验站,通过2013—2015年3年的旱棚灌溉试验,分析4种不同灌水定额300、375、450、525 m3·hm~(-2)(分别用T1、T2、T3、T4表示)玉米年际内和年际间耗水规律、作物系数及生长、生理指标变化,采用相关分析方法,探明各气象因素与玉米需水量的相关关系,确定影响玉米需水量变化的主要气象因素。【结果】年际内各处理玉米总耗水量、生育阶段耗水量随灌水量增加而增大,2013年各处理(T4—T1)总耗水量为202.69、243.22、317.70、366.99mm;2014年各处理总耗水量为293.81、372.18、466.69、537.13 mm;2015年各处理总耗水量为326.84、401.31、490.76、569.33 mm。年际间,2015年度各处理总耗水量比2014年多5.66%、4.90%、7.26%、10.11%,比2013年多35.54%、35.26%、39.39%、37.98%;2014年度各处理总耗水量比2013年多31.68%、31.92%、34.65%、31.01%。2015年平均温度比前两年高2.6%—3.3%,有效降雨高30.4%—31.2%,相对湿度高11.5%—12.5%。平均温度对玉米播种至灌浆生长期需水量影响突出,线性回归方程的决定系数均达到0.98。玉米产量随灌水量的增加呈先增后减趋势,经优化分析玉米生育期灌水量为3 570—6 370 m~3·hm~(-2),产量可达13 061—14 929 kg·hm~(-2)。水分生产率随灌水量增加而降低,变幅5.92—1.75 kg·m-3之间。作物系数随灌水定额增加而增大,变幅在0.51—1.18之间,3年内作物系数在灌浆—成熟阶段最大,其值为1.01,播种—出苗作物系数最小,其值为0.33。【结论】年际内玉米各处理总耗水量差异显著,各生育阶段耗水量在拔节—抽雄、抽雄—灌浆、灌浆—成熟阶段差异显著。年际间各处理总耗水量变化差异显著,各处理生育阶段耗水量在抽雄—灌浆、灌浆—成熟阶段差异显著。气象因素中平均温度、有效降雨、相对湿度呈逐年增长趋势,太阳辐射、风速、平均温度与需水量成正相关,相对湿度与需水量成负相关。在出苗—拔节阶段,主要气象影响因素是太阳辐射和风速;在拔节—抽雄阶段,主要气象影响因素是相对湿度和平均温度;在抽雄—灌浆阶段,主要气象影响因素是平均温度。平均温度对玉米生育阶段需水量影响最大。玉米产量与全生育期灌水量成二次抛物线关系。玉米作物系数全生育期呈现单峰值变化,峰值出现在抽雄—灌浆期。生育期内玉米株高随灌水量增大而增加,全生育期呈单峰变化,峰值在抽雄期。叶面积指数峰值出现在灌浆期,叶绿素峰值出现在抽雄期。     

贵州水稻有效降水量和需水量特征分析

为了分析贵州水稻生育期内有效降水量和需水量等水资源的变化特征,研究基于贵州80个气象站点1961—2015年的逐日气象资料,采用美国农业部(USDA)土壤保持局推荐的有效降水量和联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的参考作物蒸散量计算方法,计算贵州水稻不同生育期内的有效降水量和需水量,并分析水稻不同生育阶段缺水量和灌溉需求指数的变化特征。结果表明:1961—2015年,贵州水稻全生育期有效降水量为324 mm,呈递减趋势,其中,移栽—抽穗期是有效降水量最大的阶段,呈递增趋势,其他生育期有效降水量均为递减趋势;水稻全生育期需水量为737 mm,呈递减趋势,其中,移栽—抽穗期、抽穗—灌浆期需水量呈递减趋势,其他生育期需水量呈递增趋势;水稻全生育期多年平均缺水量为413 mm,呈递增趋势,其中,移栽—抽穗期缺水量呈递减趋势,其他生育期呈递增趋势。全生育期作物水分盈亏指数为0.56,其中,抽穗—灌浆期对灌溉依赖程度最高。     

2009年辽宁省一次暴雪天气过程分析

利用NCEP逐日4次再分析资料和常规观测资料,对2009年2月12～13日发生在辽宁的雨转暴雪过程的成因进行了探讨,着重讨论和分析了强雨雪发生所需具备的低空急流条件、温度条件以及水汽与动力的耦合机制。结果表明,低空急流为该次过程提供了充足的水汽供应;低空辐合和高空辐散导致强烈的上升运动,为暴雪的产生提供了动力条件;底层冷空气的楔入是快速雨转雪的主要原因;强降水落区与湿位涡有很好的对应关系。