麦田水热传输的控制效应及非线性特征分析

利用波文比－能量平衡法测定了太行山山前平原冬小麦农田生态系统辐射平衡各分量,并计算了波文比、农田蒸散。结果表明,土壤水分对波文比具有控制性效应,波文比与０￣６０ｃｍ土层土壤相对含水量旦线性负相关。农田生态系统的蒸散量随作物的生长发育而呈上升趋势,净辐射是控制农田蒸散的热力驱动因子。农田生态系统的净辐射、潜热通量和显热通量为典型的非线性过程,随时间序列具有白相似的变化趋势。     

黑河中游灌区玉米农田蒸散涡度相关分析研究

农田蒸散是联系作物气孔行为、生态系统水分利用效率的重要生态过程,对农田合理灌溉有重要意义。根据涡度相关系统观测的黑河中游农田生态系统2012年生长季的蒸散数据与气象数据,分析了农田蒸散的日、季节变化,对环境影响因子与农田蒸散的关系进行研究。研究结果表明:试验地在玉米生长季,蒸散日变化呈现早、晚低,中午高的变化特征,但受当地气候影响,正午蒸散值有略微的下降,出现具有"蒸散高地"现象的"单峰型"变化曲线;蒸散最大日峰值出现在大喇叭口期,为0.32mm·h-1,最低日峰值出现在完熟期,为0.16mm·h-1。农田蒸散季节变化动态明显,与玉米叶面积指数密切相关,呈明显的单峰变化曲线,在抽雄吐丝期达到最高值(91.1mm),在完熟期达到最低值(33.0mm)。土壤温度是农田蒸散最主要的环境控制因子,光合有效辐射、空气温度、空气相对湿度、风速次之,土壤含水量的响应最弱。土壤温度、空气温度、风速和空气相对湿度对农田蒸散的影响主要是直接影响,光合有效辐射主要通过土壤温度和空气温度对农田蒸散产生影响。     

天目山常绿、落叶阔叶混交林生长季能量通量及平衡分析

为探讨森林生态系统的能量平衡关系,利用开路涡度相关系统和常规气象仪器的观测结果,分析了2014年天目山常绿、落叶阔叶混交林生长季的能量通量变化特征,并计算了波文比及其能量闭合度.结果表明:生长季净辐射总量为1 810.2MJ·m~(-2),潜热通量、显热通量和土壤热通量分别为1 033.0、727.7和53.8 MJ·m~(-2),潜热通量占净辐射的57%,显热通量占净辐射的40%,土壤热通量占净辐射的3%;生长季能量闭合度为1.002,月平均能量闭合度为0.99.     

林网内农田热量平衡研究之二

本文主要论述黑龙港流域防护林网内农田热量平衡状况。研究结果表明,主要结论与1985年有较好的重复性,如净辐射在林网内比林网外高,蒸散耗热在林网内不同位置相差较大,但日总量平均都比林网外小;林网内湍流热通量比林网外小,且为负值;土壤热通量在林网内此林网外高。在林网内净辐射收入的热量主要用于蒸散耗热。说明林网对水文气象效应有调节作用,为林网内作物生长提供了良好的生态环境。     

辽宁冰砬山长白落叶松林能量平衡和蒸散的研究

利用辽宁冰砬山长白落叶松林内小气候梯度观测塔观测数据,采用波文比-能量平衡法(BREB),计算出冰砬山长白落叶松林的热量平衡各分量和蒸散量,研究生长季和非生长季能量平衡特征和蒸散量的差异.分析了冰砬山落叶松林的净辐射、潜热通量和湍流热交换通量日变化趋势及其形成原因.结果表明:生长季森林生态系统主要能量支出项为潜热通量(LE),平均占能量平衡的65.44%.非生长季主要能量支出项为感热通量(H),平均占能量平衡的64.94%;生长季森林蒸散量明显大于非生长季森林蒸散量,生长季平均日蒸散量(2.6mm)是非生长季平均日蒸散量(0.3mm)的8倍.冰砬山长白落叶松林全年蒸散量531.4mm,占同期降水量(707.9mm)的75.1%.     

天目山常绿落叶阔叶混交林生态系统水汽通量特征

利用涡度相关技术研究了2013年7月至2014年6月浙江天目山常绿落叶阔叶混交林生态系统水汽通量变化特征,结合气象要素的观测,进一步分析了净辐射对水汽通量的影响。结果表明:浙江天目山常绿落叶阔叶混交林生态系统全年水汽通量基本为正值,各月水汽通量日变化趋势基本呈单峰型曲线,7月水汽通量峰值最大（0.115 gm－2s－1）,1月最小（0.029 gm－2s－1）。四季的水汽通量平均日变化中,峰值的大小为夏季＞春季＞秋季＞冬季。生态系统全年蒸散量为721.25 mm, 在相近纬度的不同类型森林生态系统中处于较低水平,全年蒸散量占降雨量的51.46%,各月蒸散量均小于降雨量。生态系统全年净辐射为3 305.65 MJm－2a－1。季节尺度上,对生态系统水汽通量与净辐射进行回归分析,显示四季的相关性都极显著。夏季相关系数（R2）最大,为0.500,其次为春季（0.318）,秋季（0.232）,冬季最低（0.125）。图6表2参28     

双季晚稻农田蒸散量估算研究

基于2014年双季晚稻生长季稻田气象要素的观测资料,应用波文比-能量平衡法对双季晚稻不同生育期稻田蒸散量进行了估算。研究表明:双季晚稻拔节期-成熟收获期,稻田蒸散量随着晚稻生育期呈逐渐减少的趋势;晴天稻田蒸散量日变化呈单峰曲线,与太阳净辐射量存在着极显著的相关性。双季晚稻拔节期-成熟期日平均蒸散量为7.78 mm/d,该段时期内稻田总蒸散量为451.16 mm。基本能反映稻田季节和日变化特征,但因波文比通量观测系统本身因素的影响,双季晚稻田蒸散量估算值与实际值存在着一定的误差,有待进一步改进和研究。     

双季晚稻农田蒸散量估算研究

基于2014年双季晚稻生长季稻田气象要素的观测资料,应用波文比-能量平衡法对双季晚稻不同生育期稻田蒸散量进行了估算。研究表明:双季晚稻拔节期-成熟收获期,稻田蒸散量随着晚稻生育期呈逐渐减少的趋势;晴天稻田蒸散量日变化呈单峰曲线,与太阳净辐射量存在着极显著的相关性。双季晚稻拔节期-成熟期日平均蒸散量为7.78 mm/d,该段时期内稻田总蒸散量为451.16 mm。基本能反映稻田季节和日变化特征,但因波文比通量观测系统本身因素的影响,双季晚稻田蒸散量估算值与实际值存在着一定的误差,有待进一步改进和研究。     

稻油两熟农田生态系统净碳交换特征及其主要影响因子研究北大核心CSCD

为深入了解农田生态系统碳交换规律以及碳循环的机理和过程,本研究采用涡度相关技术,对湘中地区稻油两熟农田生态系统进行了全年的通量观测,分析了碳通量及其各组分在不同时间尺度上的变化特征,探讨了水稻、油菜生长季内碳通量对主要环境因子的响应。结果表明:稻油两熟农田生态系统净碳交换日尺度变化特征总体呈"U"型单峰曲线变化,季节变化特征呈现单峰双谷"W"曲线变化,存在两个明显的碳吸收期;净碳交换吸收峰值水稻普遍高于油菜,总初级生产力和生态系统呼吸的累积速率水稻高于油菜;稻油两熟农田生态系统全年的净碳交换累积总量为-206.26 g/m^(2),总初级生产力累积总量为1 173.9 g/m^(2),生态系统总呼吸累积总量为967.64 g/m^(2),生态系统的碳利用效率为17.6%,总体表现为碳吸收旺盛;水稻和油菜生长季内碳通量与环境因子的相关性不同,白天的净碳交换与光合有效辐射呈负相关,夜间生态系统呼吸随土壤温度的升高呈指数曲线变化,油菜的温度敏感性要高于水稻。本研究结果可为农田固碳减排提供理论依据和数据支持。     

太湖源雷竹林水汽通量变化及其对净辐射的响应

利用涡度相关观测技术研究了2010年10月至2011年9月浙江省临安市太湖源镇人工高效雷竹Phyllostachys violascens林生态系统的水汽通量变化特征,同时结合常规气象观测数据,分析了水汽通量对净辐射的响应。结果显示:雷竹林全年水汽通量基本为正值,夏季最高,春秋季变化特征相似,冬季最低 ,最高月份为7月,最低月份为1月。实验区全年降水量为1 201.72 mm,蒸散量为669.84 mm,蒸散量占全年降水量的55.74%,较人工针叶林,落叶松Larix gmelinii林,红松Pinus koraiensis林,柞树Xylosma racemosum林,杂木林,杉木Cunninghamia lanceolata林等,雷竹林蒸散量偏低。2月、10月和12月蒸散量略大于降水量,其余月份蒸散量均小于当月降水量,以6月份降水量与蒸散量差别最大。雷竹林水汽通量与当地净辐射有极显著的相关性,其相关系数为0.600～0.017。图4表1参13     

计算与预报农田蒸散量的数学模型研究

本文分析了蒸发力、土壤有效含水量和作物叶面积指数对农田蒸散量的影响,分别找出了土壤供水充足和供水受限制时的农田蒸散量及其影响因素之间的关系。以水量平衡方程为基础建立了计算和预报农田实际蒸散量的数学模型。本文还提出了计算蒸发力的半经验公式。最后,分析了农田实际蒸散量对蒸发力、初始土壤含水量和叶面积指数的敏感性。     

夏季持续高温天气对低丘红壤区稻田蒸散的影响

高温天气随气候变暖趋势逐渐频发,研究高温天气背景下的稻田蒸散对分析区域水分平衡和季节性高温干旱防治有重大意义。2016年8月11—26日形成夏季持续高温天气(日最高温度≥35℃),期间稻田蒸散相较2014年、2015年同期的波动趋势与热力因子变化明显不同,并且随着持续高温的累积,稻田日蒸散变化由最初明显的"双峰"曲线变为典型的"单峰"曲线。主成分分析与相关性分析研究气象因子与稻田蒸散的关系,结果显示:净辐射、相对湿度对稻田蒸散的作用不受持续高温胁迫影响;当水稻田受到夏季持续高温胁迫影响时,稻田蒸散受热力因子影响减小,受降水、风速因子影响增加;当水稻田未受到夏季持续高温胁迫影响时,稻田蒸散主要受到净辐射、热力因子影响。     

农田蒸发与蒸发力的测定和计算方法

根据1987～1988年的试验资料,提出了适用于半干旱地区土壤蒸发、农田蒸散、土壤蒸发力与农田蒸散力的测定和计算方法。对农田耗水量的估算和旱地农业的水量平衡研究提供依据。     

海南儋州地区橡胶林生态系统水汽通量变化特征及其对环境因子的响应

运用涡度相关观测技术对海南儋州地区的橡胶人工林（简称橡胶林）进行长期观测,研究了2017-2018年水汽通量变化特征,并结合该地区的梯度系统数据以及气象观测数据,分析了水汽通量对环境因子的响应;同时根据降雨量和蒸散量对该生态系统的水分收支情况进行探讨,以揭示橡胶林生态系统的水分利用能力。结果表明:1）2017-2018年橡胶林生态系统水汽通量为正值,即水汽通过生态系统向大气散发,表现为水汽源;水汽通量日变化曲线为单峰形,在11:00-13:00达到最大值,雨季日间的水汽通量约为旱季的3倍,全年夜间水汽通量保持平稳且接近于0,水汽通量表现出明显的季节变化,雨季（5-10月）最高,旱季（1-4月）次之,11-12月最低;2）2017、2018年度总降雨量分别为1 687.6、2 264.7 mm,蒸散总量为962.24、1 209.29 mm,分别占降雨的57.02%、53.40%;旱季蒸散量约为降雨的2倍,雨季6-10月常出现当月降雨量远大于蒸散的情况,且年蒸散量和降雨量均集中在6-9月;3）影响水汽通量的主要环境因子有净辐射、气温、饱和水汽压差、风速、土壤热通量、土壤含水量等,其中净辐射和大气温度是影响水汽通量的最主要因素,尤其在水分充沛的雨季相关性最高。4）海南儋州橡胶林的蒸散量略高于热带雨林,但其蒸散率属于正常水平,不是导致植胶区缺水的主要因素。     

用涡动相关技术观测长白山阔叶红松林蒸散特征

该文利用开路涡动相关系统测定了长白山阔叶红松林2003年蒸散量(潜热通量LE),并分析了其日、季变化特征.结果表明,该观测系统的能量平衡闭合度为86.5%,处于国际同类观测闭合度范围(60%～90%)的中上水平,说明长白山涡动相关法观测数据可信度较高.潜热通量与净辐射(Rn)呈二次曲线关系,与气温(Ta)呈指数关系,模拟出的LE日总量与Rn、Ta经验关系式,可对LE缺值进行插补.森林蒸散量日变化特点是白天高于夜间,中午最高,夜间潜热通量和显热通量(H)有低估的现象;季节变化特点是7、8月份蒸散量最高,冬季较低,且蒸散量在净辐射中所占的比例为生长季明显高于非生长季.该森林蒸散年总量为1 126.99 MJ/m2,相当于450.8 mm降水量,占年总降水量(538.4 mm)的83.7%. 关键词:森林蒸散, 能量平衡, 涡动相关法, 阔叶红松林      

三江平原寒地稻田蒸散量估算研究

基于非称重式蒸渗仪测定的寒地稻田实际蒸散量,探讨波文比能量平衡法和Penman-Monteith参考作物蒸散-作物系数法(PM-Kc模型)在寒地稻田蒸散量计算中的适用性。结果表明,波文比能量平衡法估算的蒸散量较实测蒸散量偏低9.1%,但总体有较好的相关性(R2=0.87);校正后的PM-Kc模型低估了水稻生长中期和后期的累积ET,但其相对误差均小于10%,而生长初期,PM-Kc模型得到的累积ET比实测的累积ET_a高19.34%,以生长初期为例进一步分析PM-Kc模型与实际蒸散ET_a的关系,展现了随着间隔日数的增加,RMSE、MAE有降低的趋势,一致性系数d有提高的趋势,PM-Kc模型得到的7日平均模拟实际蒸散与实测蒸散数据最为接近。     

不同水分条件下冬小麦农田蒸散研究

利用大型称重式蒸渗仪研究不同水分条件下(T1自然生长,T2土壤相对湿度为50%~60%,T3土壤相对湿度为70%~80%)冬小麦农田蒸散状况,并利用气象要素建立不同水分条件下蒸散模型。结果表明,影响冬小麦农田蒸散的主要气象要素在冬小麦不同发育期、不同水分条件下均有所改变。具体表现为不同水分条件下冬小麦农田蒸散日变化总体上呈现单峰变化趋势,不同发育期出现峰值的时间点不一致,不同发育期日总蒸散量均为T3T1T2。冬小麦农田蒸散量总体表现为拔节期受气温影响较大,孕穗期及发育期T1、T3处理下总辐射对蒸散量影响较大,空气湿度对冬小麦农田蒸散量具有明显负效应;T2处理下冬小麦农田蒸散量日变化和日总蒸散量受干旱累积效应的影响,从孕穗期开始表现出对外界气象要素的变化响应不明显。建立了不同水分经验模型,可供作物蒸散量估算。     

三江平原大豆田湍流热通量研究

【目的】明确大豆田地表湍流热通量变化特征及其规律,为阐明大豆田地表能量平衡奠定基础。【方法】以三江平原大豆田为研究对象,基于涡度相关数据分析大豆生长季地表湍流热通量的日变化、季节变化、地表水分平衡和地表能量分配特征及其主控因子。【结果】大豆田地表潜热和感热通量日变化均表现为明显的单峰特征。潜热通量季节变化特征明显,一般于6月下旬至7月上旬达到最大值,其与净辐射呈显著线性正相关关系,但当降水量较少时也与降水量呈显著线性正相关关系。 大豆田地表感热通量整体呈下降趋势,亦与净辐射呈显著线性正相关关系,但感热通量Hs和Hs/Rn均与降水量呈显著负相关关系。大豆生长季内降水总量明显大于蒸散总量,但降水分布不均也会使得短期内出现水分收支亏缺。2005-2007年,大豆田波文比季节变化特征不完全相同,波文比与降水量和叶面积指数均呈显著负相关关系。【结论】三江平原大豆田潜热和感热通量单峰日变化特征显著,生长季内大豆地表水分盈余。净辐射、降水量和植被发育是影响大豆田潜热和感热通量以及能量分配的主要因子。     

黄土塬区农田和荒草地土壤水分循环特征研究

基于长武黄土高原农业生态试验站长期观测数据,研究了黄土塬区农田和荒草地土壤水分循环特征。结果表明:0~3m剖面内,农田土壤湿度随土层深度的增加呈现"升-降-升"的变化特点,荒草地则表现出随土层深度增加而升高的趋势;土壤水分的变异系数具有随土层深度的增加而呈现"降低-稳定"趋势。土壤水分动态变化具有明显的季节性,可分为两个主要阶段:即以恢复补偿为主的蓄水期(7~10月)和以蒸散耗水为主失水期(10月至翌年6月)。土壤水分平衡状况与气候、土地利用以及土壤储水量等因素有关,丰水年,土壤水分循环正平衡;枯水年,土壤水分循环负平衡,从长时间序列来看,土壤水分多年平均输入量与输出量基本保持均衡。     

Penman-Monteith公式与FAO-PPP-17 Penman修正式计算参考作物蒸散量的比较

本文以田间试验资料为基础,建立了一个农田水量平衡模型,模型中根系吸水项采用 DeJong 吸水函数,用农田潜在蒸散量乘以土壤水分胁迫系数计算农田实际蒸散量,降水或灌水后进入土壤每层的水量选用一个雨水分配模型。利用模型模拟的结果研究了冬小麦和夏玉米农田的水分变化规律,并计算了农田实际蒸散量和土壤分层根系吸水量。