东北半干旱区农田水循环中蒸散量的影响因素分析

通过对甘南试验基地大豆各生育期土壤含水量和生物量的测定,利用水量平衡公式计算了蒸散量,分析了田间蒸散量的变化,测定各生育期叶面积指数,讨论其对蒸散量的影响,并且以常规气象资料为基础,用相关分析法分析了各气象要素对蒸发量的影响程度。     

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。     

河西绿洲灌区小麦灌溉预报模型的研究

采用土壤含水量的平衡计算模型和土壤水分指数,结合气象资料,对河西绿洲灌区小麦实际蒸散量和农田土壤水分动态变化进行了模拟分析.结果表明,实际观测值与Penman-Monteith公式修正计算值之间误差比较小,水面蒸发量与作物蒸散量的数学模拟之间的线性关系很明显,相关性很高.因此,该模型可以用于灌水时间的预报.     

非水分亏缺条件下设施茄子蒸散量变化特征及影响因子分析

为探明设施茄子在非水分亏缺条件下蒸散量及构成要素的变化特征,围绕关键因子进行调控。以膜下滴灌茄子为研究对象,在苗期、开花坐果期和成熟采摘期土壤水分分别低于田间持水量的70%、80%和70%时,设置3种灌水定额进行灌溉,分析各生育阶段蒸散速率和土壤蒸发速率的变化,并对气象因子(日均温度、湿度、太阳累积辐射)、作物因子(叶面积指数)和土壤水分因子与蒸散量进行相关分析,确定各阶段的关键影响因子。茄子阶段蒸散速率与蒸腾速率变化规律基本一致,均呈单峰型变化曲线,开花坐果期最高,成熟采摘期次之。土壤蒸发速率呈"开口向上"的"U"形变化曲线,开花坐果期最低。蒸散量构成要素所占比重的变化规律为:苗期土壤蒸发量在蒸散量中所占比重最高,达到22.33%～31.40%。开花坐果期最低,为3.31%～3.89%。影响蒸散量因素中,叶面积指数随生育阶段推进影响程度逐渐降低,土壤质量含水率在苗期影响不显著,在开花坐果期和成熟采摘期均达到极显著水平。因此,开花坐果期可以忽略膜下土壤蒸发对蒸散量变化的影响,而在其他2个生育阶段需要充分考虑。叶面积指数对蒸散量的影响主要体现在前中期,而土壤质量含水率主要体现在中后期。     

基于FAO-56双作物系数法估算农田作物蒸腾和土壤蒸发研究——以西北干旱区黑河流域中游绿洲农田为例

【目的】确定中国西北干旱区黑河流域中游绿洲农田蒸散量并区分作物蒸腾和土壤蒸发,为制定合理的作物灌溉制度和提高区域水资源利用效率提供依据。【方法】本文利用中科院临泽内陆河流域研究站绿洲内部大田玉米地2009年的小气候和土壤蒸发等综合观测试验数据,运用FAO-56和ASCE推荐的两种时间步长的四种不同形式的Penman-Monteith模型估算了甘肃临泽绿洲玉米农田2009年参考蒸散量,并结合FAO-56双作物系数法估算了其实际蒸散量。【结果】4种P-M模型FAO-56-PM 24h、ASCE-PM 24h、FAO-56-PM 0.5h及ASCE-PM 0.5h和双作物系数法估算的实际蒸散量依次为672.1、766.2、991.2和805.6 mm。【结论】利用涡动相关数据及小型蒸渗仪实测数据对其进行了检验,结果表明,使用FAO-56-PM 24h模型估算参考作物蒸散量的参考作物蒸散-双作物系数法能够较好估算研究区的蒸散量并有效地区分农田作物蒸腾和土壤蒸发。2009年研究区域农田制种玉米的耗水量大约为671.2 mm,日均蒸散量为4.1 mm,其中作物蒸腾累积量为498.5 mm,土壤蒸发累积量为172.7 mm,分别占蒸散量的74.2%和25.8%。     

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。     

河套灌区春小麦优化灌溉方案及其效益初探

本文采用多重比较检验、三次多项式回归方程等分析方法,比较不同供水条件下的作物产量。得出河套灌区春小麦的最佳灌溉次数为2～3次,每次灌溉量100～150米~3/亩。用实际农田蒸散量与叶面积指数和产量之间的关系寻求的关键灌溉期为:拔节和开花期。分析表明,不论是试验结果,还是理论计算,节水、节资的效益均是显著的。     

冬小麦和夏玉米农田土壤分层水分平衡模型

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。     

沟灌夏玉米棵间土壤蒸发规律研究

采用两种规格的微型棵间蒸发皿(Micro-Lysimeter)分别测定沟灌夏玉米田沟、垄土面蒸发,对沟灌条件下夏玉米棵间土壤蒸发与作物蒸腾变化规律进行了试验研究,分析了相对土面蒸发强度与土壤含水量的关系以及土面蒸发强度与作物叶面积指数的关系.结果表明,沟灌条件下夏玉米田棵间土壤蒸发量占全生育总耗水量的33.0%～34.5%,棵间土面相对蒸发强度与表层土壤含水率和作物叶面积指数之间均呈现良好的指数函数关系,灌溉或降雨后2～3d内土面蒸发强度较大,受大气蒸发力影响明显.     

沟灌夏玉米棵间土壤蒸发规律研究

采用两种规格的微型棵间蒸发皿(Micro-Lysimeter)分别测定沟灌夏玉米田沟、垄土面蒸发,对沟灌条件下夏玉米棵间土壤蒸发与作物蒸腾变化规律进行了试验研究,分析了相对土面蒸发强度与土壤含水量的关系以及土面蒸发强度与作物叶面积指数的关系。结果表明,沟灌条件下夏玉米田棵间土壤蒸发量占全生育总耗水量的33．0％～34．5％,棵间土面相对蒸发强度与表层土壤含水率和作物叶面积指数之间均呈现良好的指数函数关系,灌溉或降雨后2～3d内土面蒸发强度较大,受大气蒸发力影响明显。     

不同耕作方式下春小麦棵间土壤蒸发研究

采用微型棵间土壤蒸发皿,测定传统耕作(CK)、常规垄作沟灌(FRB)、固定道保护性耕作(PRB)和固定道平作(ZT)4种耕作模式下棵间土壤蒸发,研究棵间土壤蒸发量与蒸腾之间的关系,蒸发占蒸散的比例及其随叶面积指数(LAI)和表层土壤体积含水量的变化关系。结果表明:固定道耕作无论是平作还是垄作栽培,在拔节后期均比传统耕作和常规垄作沟灌能更好抑制土壤蒸发。与平作栽培相比,沟垄地形对垄床和垄沟棵间土壤蒸发均有促进作用,且垄沟棵间土壤蒸发要大于垄床。春小麦三叶期至拔节期,CK、ZT、FRB和PRB棵间土壤蒸发量占田间耗水量的比值分别为64.96%、53.16%、74.99%和51.99%。拔节后,各处理棵间土壤蒸发占时段耗水量的比值均降到45%以下。抽穗至灌浆初期,各处理棵间土壤蒸发占时段耗水量的比例在24.46%~31.07%。4种耕作模式相对棵间土壤蒸发强度均随表层土壤体积含水量增大而增加,随LAI的增加而显著减小,两者均呈良好的指数函数关系。     

烤烟棵间蒸发变化规律研究

采用微型蒸渗仪测定烤烟全生育阶段土面蒸发强度,并对测定结果进行分析,分析结果表明:土面蒸发量随烤烟长势在潜在腾发量中所占比例先增大后变小再增大,并与土壤含水量呈y=0.0351x-0.2381线性关系,与作物叶面积指数呈y=9.3688e-3.107x指数函数关系,这为指导烤烟精确灌溉提供了理论依据。     

山西平朔露天矿区复垦农用地表层土壤质量差异对比

以复垦农用地为研究对象,以原地貌未受损农用地和排土场未复垦地作为对照,共选择18个样地,对比研究复垦农用地、未复垦地及原地貌未受损农用地的土壤容重、田间持水量、pH值、有机质、全氮、全钾、有效磷、速效钾的差异,揭示复垦农用地土壤重构的过程及变异的规律。结果表明：（1）复垦农用地土壤容重、田间持水量、pH值、全钾、有效磷、速效钾的均值都略高于未受损农用地;而复垦农用地有机质、全氮的均值都略低于未受损农用地。（2）复垦农用地和未受损农用地在0~10 cm的土壤容重及pH值均略低于10~20 cm土层;0~10 cm的土壤肥力指标均值略高于10~20 cm土层。（3）在0~10 cm土层,复垦耕地和复垦林地的相关土壤理化性质要优于未受损耕地;在10~20 cm,复垦林地土壤理化性质基本上优于未受损耕地。（4）复垦13年的耕地土壤容重、速效钾与未受损耕地差异不显著;复垦22年林地的单个土壤理化指标基本上优于复垦19年林地,复垦19年林地的单个土壤理化指标基本上优于未受损林地。     

内蒙古典型草原区光伏电板降水再分配与土壤水分蒸散分异规律

针对草原地区光伏电站投产使用后光伏电板下不同位置降水、气候环境和土壤水分运移过程发生改变的问题，以内蒙古中部地区典型草原光伏电站为研究对象，采用野外观测及试验的方法对单次降水事件中光伏电板对雨水的再分配作用进行量化，并对光伏电板下不同位置土壤水分蒸散量及大气温、湿度进行逐日测定。最终通过相关分析及线性回归方程得出光伏电板下土壤水分和土壤蒸散量对降水事件的响应过程，确定其耦合关系。结果表明:1)光伏电板对地面水分收集产生了重新分配，光伏电板前檐下方由于电板的汇水作用降水量较未架设电板处平均增加了111.33 mm，电板遮挡下方降水量较未架设电板区域显著降低；2)光伏电板下各土层体积含水率整体高于未架设电板区域的土壤体积含水率，其中对照处0~10 cm土层体积含水率分别占光伏电板前檐下方和电板拼接缝隙下方土层体积含水率的47.61%和38.08%。光伏电板下的2个螺栓下方和电板后檐下方的土壤累积蒸发量仅为3.52、2.76和2.91 mm，均低于未架设电板区域的土壤蒸发量；3)光伏电板下0~10 cm和10~20 cm 土层蓄水量与降水量的回归系数R²分别为0.716 6和0.829 2，表层0~20 cm土层蓄水量受降水影响较为明显。光伏电板下土壤累计蒸发量与降水量拟合R²为0.771 6。土壤逐日蒸发量与初始土壤体积含水率具有较强的相关关系，且随时间推移相关性逐渐增强。     

长沙丘陵区油茶林地土壤蒸发的时空变化

2019年4—9月,采用微型蒸渗仪测定长沙丘陵区油茶林地土壤蒸发量;利用ETgage模拟蒸散仪监测林地局部蒸散量,对比分析长沙丘陵地区土壤蒸发量的时空变化,探讨土壤蒸发随气象因素和土壤含水量的变化关系。结果表明：长沙丘陵区油茶林土壤蒸发总量约为192.15 mm,日均为1.05 mm;不同空间位置上,阳面、绝对阴面、相对阴面的土壤蒸发量依次减少,平均值分别为1.14、0.98和0.94 mm/d;空气温度、地温、风速、太阳辐射强度、空气相对湿度对前期(4—5月)土壤蒸发量的影响依次减小,空气温度、空气相对湿度、太阳辐射强度、地温、风速对中期(6—7月)土壤蒸发量的影响依次减小,地温、太阳辐射强度、空气温度、风速、空气相对湿度对后期(8—9月)土壤蒸发量的影响依次减小;前期土壤蒸发量与土壤含水量的相关性较小,中期、后期土壤蒸发量与5 cm土层土壤含水量呈显著正相关,土壤蒸发前缘主要发生于0~5 cm土层;长沙丘陵区油茶林地局部蒸散量约为2.12 mm/d,局部油茶树蒸腾量约为1.11 mm/d,ETgage所测局部蒸散量与微型蒸渗仪测得的蒸发量变化趋势大体相同,且两者呈显著正相关。     

运用投影寻踪法建立苹果树蒸腾量的预测模型

[目的]运用投影寻踪回归分析法建立苹果树蒸腾量的预测模型,为更方便更好地预测苹果树蒸腾量提供指导。[方法]根据2009年5～9月气象站观测数据,对气温、相对湿度、风速、太阳辐射、大气压、土壤温度、叶温和水面蒸发量进行分析,并应用投影寻踪回归分析法建立了各气象因子与苹果树蒸腾量的预测模型。[结果]气象数据分析表明,大气水势随着气温增高呈减小的趋势,但随着气温降低和湿度增加而增加。气温、净辐射与作物叶水势均呈抛物线关系。随着净辐射的增大,作物消耗的水量增大,叶水势降低。由叶水势与土壤含水率关系可知,当土壤含水率减少时,苹果根系难以吸收到足够的水分,不能满足叶片蒸腾耗水的需求,导致叶片含水量偏低,叶水势也随着下降。苹果叶水势随着土壤含水率的降低而降低。[结论]运用投影寻踪回归分析法建立了气象因子对苹果树蒸腾量的预测模型,且预测精度较高。     

保护性耕作条件下影响蒸发量因素的试验研究

为分析保护性耕作条件下影响日棵间蒸发量的因素,在一年两熟地区保护性耕作条件下对影响蒸发的各因素进行田间试验研究,对10种保护性耕作模式的各参数与日棵间蒸发量的拟合关系进行分析。结果表明:8种耕作模式条件下日棵间蒸发量与叶面积指数、地表覆盖率有较好的三次函数关系,7种耕作模式下日棵间蒸发量与地表含水率具有较好的三次函数关系,3种耕作模式下日棵间蒸发量与地表温度具有三次函数关系。保护性耕作条件下日棵间蒸发量可近似用叶面积指数、地表覆盖率或者地表含水量计算。     

水分胁迫对梨幼树叶水势的影响

采用盆栽1年生苹果梨幼苗作试材,研究水分胁迫对叶水势的影响。结果表明:一天中叶水势值与土壤水分状况密切相关,叶水势与土壤含水量呈正相关,回归方程为变形双曲线;当土壤含水量在9.5％以下时,随土壤含水量的下降叶水势迅速下降;当土壤含水量在9.5％以上时,随土壤含水量的下降叶水势变化不明显。保证梨幼树正常生长的土壤含水量应保持在9,5％以上。     

Modeling water and heat transfer in soil-plant-atmosphere continuum applied to maize growth under plastic film mulching

Based on our previous work modeling crop growth (CropSPAC) and water and heat transfer in the soil-plant-atmosphere continuum (SPAC), the model was improved by considering the effect of plastic film mulching applied to field-grown maize in North-west China. In CropSPAC, a single layer canopy model and a multi-layer soil model were adopted to simulate the energy partition between the canopy and water and heat transfer in the soil, respectively. The maize growth module included photosynthesis, growth stage calculation, biomass accumulation, and participation. The CropSPAC model coupled the maize growth module and SPAC water and heat transfer module through leaf area index (LAI), plant height and soil moisture condition in the root zone. The LAI and plant height were calculated from the maize growth module and used as input for the SPAC water and heat transfer module, and the SPAC module output for soil water stress conditions used as an input for maize growth module. We used r_s, the representation of evaporation resistance, instead of the commonly used evaporation resistance r_s0 to reflect the change of latent heat flux of soil evaporation under film mulching as well as the induced change in energy partition. The model was tested in a maize field at Yingke irrigation area in North-west China. Results showed reasonable agreement between the simulations and measurements of LAI, above-ground biomass and soil water content. Compared with the original model, the modified model was more reliable for maize growth simulation under film mulching and showed better accuracy for the LAI (with the coefficient of determination R² = 0.92, the root mean square of error RMSE= 1.23, and the Nush-Suttclife efficiency E_ns = 0.87), the above-ground biomass (with R² = 0.96, RMSE= 7.17 t·ha⁻¹ and E_ns = 0.95) and the soil water content in 0–1 m soil layer (with R² = 0.78, RMSE= 49.44 mm and E_ns = 0.26). Scenarios were considered to simulate the influence of future climate change and film mulching on crop growth, soil water and heat conditions, and crop yield. The simulations indicated that the change of LAI, leaf biomass and yield are negatively correlated with temperature change, but the growing degree-days, evaporation, soil water content and soil temperature are positively correlated with temperature change. With an increase in the ratio of film mulching area, the evaporation will decrease, while the impact of film mulching on crop transpiration is not significant. In general, film mulching is effective in saving water, preserving soil moisture, increasing soil surface temperature, shortening the potential growth period, and increasing the potential yield of maize.