结合遥感数据对云贵地区蒸散发量及干湿变化特征的研究

利用卫星遥感观测MOD16和全球陆面数据同化系统(GLDAS)的逐月实际蒸散量(MOD16_ETa及GLDAS_ETa)与潜在蒸散发(MOD16_ETp及PM_ETp),探讨了2000-2014年云贵地区蒸散发时空变化规律,并综合利用蒸散发数据与降水数据计算多种干湿指数,分析了云贵地区近15年的干湿变化状况以及蒸散发、降水与地区干湿演变的关系。结果表明:①云贵高原的年均ETa在空间分布上表现为在云南南部最高,贵州东部次之,在云南北部最低的特点;变化趋势上,ETa在云南西南部显著增加,而在云南北部显著减小;②基于不同数据集计算的年均ETp在云贵高原空间分布上差异均较小,但变化趋势均反映出云南中部及北部区域ETp有显著上升趋势;③干湿指数的变化趋势反映贵州地区干湿情况较稳定,云南的中部地区具有较显著的变干趋势,原因是该区域的ETa和降水量在显著下降,而ETp在显著增加。     

气候变化下河北省宁晋县参考作物蒸散量变化趋势及敏感性分析

【目的】深入分析宁晋县气候变化及其蒸散发的变化,为该区域的作物种植管理和灌溉计划制定提供参考。【方法】根据1981—2018年河北省宁晋县气象站的逐日气象资料,计算了极端气候指数,并利用FAO56Penman-Monteith公式计算了参考作物蒸散量(ET0)。分析了各气象要素、极端气候指数和ET0的变化趋势,并利用敏感性分析找出影响ET0变化的主要气象因子。【结果】1981—2018年河北省宁晋县降水量无明显变化趋势,平均温度呈显著上升趋势,日照时间、相对湿度和风速呈显著下降趋势;极端高温指标呈上升趋势,极端低温指标呈下降趋势,极端降水指标无显著变化。【结论】相对湿度是ET0年均值主要影响因子;夏季对ET0月均值影响最大的气象因素为净辐射,其他季节,相对湿度对其影响最大;风速和辐射的降低不仅抵消了温度升高和相对湿度降低对ET0的正影响,还使得ET0呈下降趋势,但下降趋势不显著。     

北方常用草坪草的蒸散量差异及耗水性评价

对不同供水条件下,草地早熟禾、高羊茅、多年生黑麦草、野牛草、结缕草和狗牙根整个生长季的蒸散量差异进行研究.结果表明,草坪蒸散主要与草坪本身的生物学特性有关,同时与水分条件也密切相关.另外,根据测定结果估测了理论补水量,并通过计算坪草系数Kc,与北方常用作物的耗水量进行了比较.     

基于PSO-BP神经网络的参考作物蒸腾量预测

针对以往BP神经网络收敛速度慢及易陷于局部极小值等问题,引入粒子群算法优化BP网络的权值和阈值,建立PSO-BP神经网络,预测参考作物蒸腾量ET0。以西安地区的相关资料为基础,设计9种影响因子组合方案,利用PSO-BP网络模型进行ET0的预测,结果表明,该模型运算速度快,预测精度较高;对比分析9种方案的预测结果发现,方案7为最优,该方案只需选用平均温度、平均相对湿度、风速和日照时数四项影响因子,即可获得较高精度的参考作物蒸腾量预测值。     

鄱阳湖流域典型湿地植物需水规律研究

湿地植被需水量是维持湿地生态系统生态平衡和湿地植被正常生长,保障湿地系统生态功能正常发挥所需的水量。选取鄱阳湖流域8种典型湿地植物:藜蒿、菖蒲、美人蕉、茭白、高秆灯芯草、西伯利亚鸢尾、白莲、莲藕,于2013年在江西省灌溉试验中心站人工湿地试验场开展试验,分析了不同湿地植物全生育期需水量及其生育阶段和日变化规律,得到不同湿地植物的作物系数。结果表明,在湿地植物需水高峰期的5-10月,8种湿地植被日均需水量变化范围为4.3~6.1mm,其中菖蒲最高为6.1mm,白莲最低为4.3mm。经测定,湿地日均渗漏量为1.3mm;全生育期湿地植被需水量变化范围为800~1 125.6mm,是平均值的0.86倍至1.21倍;8种湿地植物全生育期作物系数变化范围为1.8~2.4,其中菖蒲最高为2.4,白莲和莲藕最低为1.8,而藜蒿、高杆灯芯草和西伯利亚鸢尾的全生育期作物系数为2.0左右,对照处理作物系数保持在1.7。本文研究结果为鄱阳湖流域不同湿地植物需水规律分析及其计算提供了依据。     

灌溉量对鸡毛菜生长和品质的影响

以鸡毛菜为材料,通过控制穴盘质量,研究不同灌水量(100%ET、90%ET、80%ET和70%ET)对鸡毛菜生长和生理的影响。试验结果表明,补充灌水量100%ET及90%ET处理下鸡毛菜地上部干鲜质量、株高、茎粗均最高;80%ET处理下鸡毛菜叶片叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量最优,但该处理下鸡毛菜生物量显著低于100%ET和90%ET处理的;70%ET处理除鸡毛菜可溶性蛋白质外,生物量与品质均显著低于其他处理。但100%ET处理耗水量高于90%ET处理的,因此,综合鸡毛菜生物量、品质以及耗水量,在试验设计的范围内90%ET灌水量是最适合鸡毛菜生长的灌水处理。     

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。     

A combined technique of floodplain storage and reservoir irrigation for paddy rice cultivation

This paper introduces an irrigation system developed in the floodplain of a lake and studies the water management technique of the irrigation system by estimating the total water balance of the whole system. The system is characterized by a reservoir combined with a dike system in the floodplain of the Tonle Sap Great Lake and an irrigation system. Two main models are used for calculating the total water balance. The first model is the water balance of the reservoir. The inputs to the model are water level of the reservoir, precipitation, lake evaporation, infiltration, and area–volume curve of the reservoir. The outputs are inflow and outflow of the reservoir. The supply from the reservoir to paddy fields is computed from the outflow. The second model is the water balance of paddy fields, based on which the water requirement in paddy fields is derived. The reference evapotranspiration needed to calculate the water requirement is simulated for monthly time series using the FAO Penman–Monteith model. Since there is no drainage network in the irrigation system, surface drainage and runoff are not included in the calculation of the water balance, and seepage is considered negligible in the flat floodplain area. The evapotranspiration, rice variety, soil type and irrigated area are used to simulate water consumption in paddy fields. Finally, the two models are connected to produce the total water balance from the reservoir to paddy fields. The total outflow from the reservoir is estimated and the total water consumption for dry season cultivation is also determined. Finally, the efficiency of the whole system is examined.     

改进WHCNS模型模拟耕作方式对作物生长和水分利用效率的影响

耕作改变了土壤物理特性,进而影响了作物生长和水分利用,定量研究不同耕作方式下的农田土壤水分动态与作物生长过程是制定合理耕作制度的基础。该研究在土壤水热碳氮模拟模型（Soil Water Heat Carbon Nitrogen Simulator,WHCNS）的基础上耦合了EPIC模型的土壤耕作模块,构建了适用于不同耕作方式的土壤水热碳氮过程模拟模型。利用华北平原南部河南商丘试验站2015-2017年实测的不同耕作方式下（深耕、免耕和轮耕）的土体储水量、叶面积指数、地上部干物质质量和产量数据对改进后的WHCNS模型进行了校验和模拟效果评价,并模拟分析了不同耕作方式对冬小麦和夏玉米农田蒸散量、作物产量和水分利用效率的影响。结果表明,所有处理的土体储水量、叶面积指数和地上部干物质质量模拟值与实测值的相对均方根误差均小于30%,一致性指数均大于等于0.90,纳什系数均大于等于0.58,决定系数均大于等于0.90,作物产量模拟值与实测值的决定系数达到0.99。两季冬小麦,与深耕和免耕相比,轮耕的蒸散量分别降低了8.8%～10.8%和13.8%～21.0%,水分利用效率分别提高了6.7%～9.4%和15.7%～24.9%。两季夏玉米,与深耕和轮耕相比,免耕的蒸散量分别降低了12.5%～12.9%和20.7%～22.2%,水分利用效率分别提高了13.4%～15.2%和29.1%～31.3%。耕作方式对产量的影响并不明显。总体而言,改进后的WHCNS模型可以较好地模拟华北平原不同耕作方式下土壤水分与作物生长的动态过程。     

辽宁省生长季气候变化及其对春玉米产量的影响

为了明确气候变化对辽宁省春玉米产量的影响,基于1968—2017年气象站点数据,结合标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),运用M-K趋势分析、相关分析及回归分析等数理统计方法研究了辽宁省春玉米生长季各气候要素、干湿变化特征及其与春玉米产量的关系。结果表明:降水量除丹东呈增加趋势外,其它地区呈现减少趋势; 大部分地区温度呈现升高趋势,风速呈显著减弱趋势,相对湿度变化趋势不显著; 日照时数除辽阳、本溪呈不显著增加外,其他地区呈减少趋势。降水、最高温和平均温是影响辽宁省春玉米产量的重要因子,尤其是朝阳、葫芦岛、锦州、阜新和大连地区,春玉米对这些要素更敏感,与降水量正相关,与最高温、平均温负相关,未来降水量减少、温度升高将不利于这些地区春玉米生长。随着位置东移降水量逐渐以负效应为主,温度逐渐表现为正效应。除阜新、抚顺、本溪等部分地区呈现干旱化外,其他地区表现为不显著的湿润化趋势。朝阳、葫芦岛、阜新等地区春玉米产量对6月、7月的干湿变化较敏感,易受旱减产; 干旱化将使阜新春玉米生产形势变得严峻,朝阳、锦州、大连地区湿润化对春玉米生长有利; 沈阳、鞍山、辽阳和营口地区5—9月的干湿状况均对春玉米产量有影响,抚顺、本溪、铁岭等地区则易受6—8月的干湿状况影响,这些地区当前较适宜春玉米生长; 丹东地区易受涝减产,且湿润化趋势将会对该地区玉米生产造成不利影响。辽宁省不同气候要素及干湿变化对不同地区春玉米产量的影响效应有正有负,程度也各不相同,各地应因地制宜采取合理措施促进玉米丰产。