不同ET0计算方法在内蒙古东部地区适用性比较

内蒙古东部地区,土地资源丰富,但气象站点偏少,相关气象资料匮乏,应用FAO56 Penman-Monteith法计算ET0在多数地区相对困难。依据内蒙古东部地区典型气象站点(通辽气象站)1974—2013年40年气象资料,以FAO56 Penman-Monteith法作为标准,以FAO~(-1)7 Penman法、Hargreaves-Samani法、Priestley-Taylor法、Irmark-Allen拟合法分别对ET0进行计算,就其与FAO56 Penman-Monteith法的相关性进行分析。结果表明,Hargreaves-Samani法和Priestley-Taylor法的计算结果要明显高于FAO56 Penman-Monteith法计算所得的结果,不适合内蒙古东部地区应用;FAO~(-1)7 Penman法结果与FAO56 Penman-Monteith法相关性最好,但是4—9月份相对误差较大;Irmark-Allen拟合法结果最接近FAO56 Penman-Monteith法(相对误差19%,R20.92),计算简单且所需气象资料最少,更适宜内蒙古东部地区缺测气象条件下ET0的计算。     

中国大陆地区基于太阳辐射经验值计算ET0的适用性研究

太阳辐射是利用FAO推荐的Penman-Monteith(PM)公式计算参考作物需水量(ET_0)的必要参数。为了探究PM公式在辐射数据缺失的条件下,利用FAO推荐的公式及参数获得太阳辐射值(R_(s_c))替代观测值(R_(s_o))在中国大陆地区的适用性,本研究选用了中国大陆112个站点至少15 a的多年月平均观测数据,通过逐点计算分析了R_(s_c)和R_(s_o)的时空差异及二者分别输入PM公式获得的参考作物需水量ET_(0_c)和ET_(0_o)的时空差异。结果表明,R_(s_c)与R_(s_o)存在显著的时空差异性,二者相对差值范围为-2.86～4.41 MJ·m~(-2)·d~(-1),且在4—8月份差异较大;大致以"胡焕庸线"为界,线西北区域R_(s_c)与R_(s_o)的时空差异相对较小,且稳定,线东南区域的时空差异较大,且不稳定。但是,基于二者计算的ET_(0_c)和ET_(0_o)时空差异却不显著,平均只有0.06～0.26 mm·d~(-1)的误差;"胡焕庸线"西北地区的ET_(0_c)和ET_(0_o)绝对差值常年稳定在0.00～0.25 mm·d~(-1),"胡焕庸线"线东南地区则随季节而变化,夏季差异相对较大。在实际的应用中,西北地区全年和北方地区春、秋、冬三季以及长江、珠江流域所覆盖的南方地区在1、2、10、11、12月使用R_(s_c)替代R_(s_o)获得ET_0具有较好的适用性,北方地区的夏季、南方地区的3—9月份使用R_(s_c)计算ET_0则必须研究相应的方法对结果进行矫正,否则会有误差,且偏大。     

基于改进Valiantzas方程的黄河下游柳园口灌区ET0预测研究

根据黄河调度旬方案编制对作物需水量逐旬预报的要求,分析了参考作物需水量计算方法。以河南省柳园口灌区为典型,对以空气相对湿度等为输入参数的Valiantzas方程进行了改进,研究建立了基于特征气温的空气相对湿度预测方法。采用多元回归方法,建立了以特征气温、日序数为输入的改进Valiantzas方程,并对模型精度进行了验证。研究表明,改进的Valiantzas方程的相对误差比原方程可减少12.4%,均方根偏差降低37.4%,相关系数提高13.4%。同时,改进的Valiantzas方程能够实现对未来10 d作物需水量的预测,符合黄河水量旬精细调度对基础数据中期预报的要求。     

基于辐射和温度的ET0模型在吐鲁番地区的比较与修正

利用吐鲁番地区3个气象站2000—2015年逐日气象资料,以FAO-56 Penman-Monteith(FAO-56 PM)模型为标准,对6种ET_0模型(M-A模型、P-T模型、M-H模型、H-S模型、Traj模型和B-H模型)进行评价并修正,采用均方根误差(RMSE)、绝对平均误差(MAE)、平均相对误差(MRE)评价指标和Wilcoxon非参数检验法比较年、月尺度上各模型修正前后的估算精度,以筛选适用吐鲁番地区ET_0简化估算模型。结果表明:吐鲁番地区ET_0的主要影响因子是R_s(太阳辐射),其次是e_s(饱和水汽压)和R_n(作物表面净辐射);修正前,年尺度上,M-H模型的估算精度最高;月尺度上,各模型误差较大且与FAO-56 PM模型存在显著差异,适用性较差;修正后,各模型在年、月尺度上的精度均有明显提高,无显著差异,其中修正后的P-T、M-H和B-H模型估算精度最高,可作为吐鲁番地区ET_0简化估算模型。     

ET_0预测的卡尔曼滤波修正ANFIS模型研究

实时、准确地对作物需水量的预测是实现智能节水灌溉的关键技术。预测模型的合理选择及精度提高是作物需水决策系统的核心。本文将陕西西安地区的气象数据环境信息引入自适应神经模糊推理(ANFIS)作物参考蒸腾量(ET_0)预测模型,应用卡尔曼滤波器对气象数据经ANFIS建模得到的ET_0预测值进行滤波去噪,以提高模型的预测精度,并通过仿真和实验验证,从理论和实践两个方面来验证模型的精度。仿真结果得到,反映模型预测值与真实值之间拟合程度的均等系数(EC)值校正前为0.93,校正后达到0.98。实验结果得到,ANFIS预测模型的平均绝对误差是28.94%,平均相对误差是26.37%,卡尔曼修正后的ANFIS预测模型的平均绝对误差是7.24%,平均相对误差是6.59%。仿真和实验结果表明,利用卡尔曼滤波对ANFIS预测模型进行修正,可以提高预测的精度,经卡尔曼修正后的ANFIS模型能更佳地反映ET_0的变化趋势。     

新疆焉耆盆地ET_0计算方法的适用性评价

以新疆焉耆盆地为例,以PM模型计算值为标准,评价了H-S、P-T与Mc Cloud模型在研究区的适用性。结果表明:太阳总辐射与ET0日值之间呈现极强的相关性(r=0.937)与偏相关性(r=0.962),说明太阳辐射能量是影响ET0的主要因素;在ET0日值计算中,H-S模型计算结果显著大于PM模型,P-T模型与Mc Cloud模型计算值显著小于PM模型,其中H-S模型计算精度最高,均方根误差为0.836 mm,平均偏差为0.638 mm;通过对H-S模型、P-T模型与Mc Cloud模型进行修正,不同模型的计算精度均有所提高,修正后P-T模型的计算精度最高(均方根误差RMSE为0.613 mm,纳什效率指数E为0.6821),且3种模型修正后ET0日值与PM模型计算值均无显著差异。     

甘肃省参考作物蒸散量变化特征与影响因子分析

为了探寻甘肃省参考作物蒸散量(ET_0)的变化特征及其影响因子,利用FAO-Penman-Monteith(98)公式计算甘肃省4个分区的ET_0。依靠处理定性概念与定量描述不确定转换的云模型对ET_0变化特征和影响ET_0的气象因子进行了研究;同时,采用通径分析的方法,对不同区域影响ET_0变化的气象因子进行了探讨。结果表明:63年来,ET_0在空间上表现为西北地区大于东南地区。其中,河西地区ET_0在甘肃省内一直处于最高值,但呈逐年减小的趋势;陇中地区和陇东地区前30年先减小,后33年较之前有所增加,但总体趋于稳定;陇南地区则表现为多年最低值且较为稳定,无明显变化。63年来河西地区ET_0分布最为离散,不均匀性也最不稳定性;陇东地区ET_0分布最为均匀,稳定性也相对最好。通径分析表明,各个气象因子对ET_0变化都有影响且对不同区域ET_0的主要影响因子也不尽相同。对河西地区和陇南地区ET_0变化直接作用最大的气象因子为平均温度;对陇中地区和陇东地区ET_0变化直接作用最大的气象因子分别为平均相对湿度和日照时数。平均风速是对河西地区、陇中地区和陇东地区间接作用最为显著的气象因子;而对陇南地区ET_0间接作用最为显著的气象因子则为日照时数。     

基于气象参数的内陆干旱区作物生育期ET0预测

为实现大田作物灌溉的精细化管理,研究了基于气象因素的生育期ET₀预测模型。采用灰色理论对ET₀与日均、日最高、最低温度,日均风速,相对湿度以及日照时数进行灰色关联度分析,结果表明ET₀与温度（包括日均、最高、最低温度）及相对湿度的灰色关联度较高。在分析ET₀与上述气象因素间的相关系数基础上,采用日均温度、日均风速以及日照时数作为模型的输入,ET₀作为输出,建立了BP神经网络（BPNN）预测模型;采用日均温度、日均风速、日照时数及灰色关联度作为输入,建立了模糊最小二乘支持向量机（FLSSVM）预测模型。研究结果表明,BPNN模型的训练值决定系数为0.8643,平均相对误差6.29%,预测值决定系数为0.8099,平均相对误差7.83%;FLSSVM模型的训练值决定系数为0.9684,平均相对误差2.89%;预测值决定系数为0.9663,平均相对误差3.43%。BP神经网络与FLSSVM模型的精度均较高,可以用来预测ET₀日值,这为大田作物的精细化灌溉管理提供理论与技术支持。     

Effects of the molluscicidal agent GA-C13:0, a natural occurring ginkgolic acid, on snail mitochondria

Ginkgolic acids (GAs) from the leaves and sarcotesta of Ginkgo biloba L. represent a new kind of molluscicide agent. To date, the mechanism(s) for the observed molluscicidal activity remains largely unknown. Since GA-C_13:0 has effectively inhibited snail mobility, we examined the effects of the compound on mitochondrial function and gene expression as compared to niclosamide. Snail mitochondrial damage induced by GAs was tested using transmission electron microscopy (TEM) and gene-expression profiling of five mitochondrial enzymes using real-time PCR. GA-C_13:0 was found to have a pronounced effect on snail mitochondria with gross ultrastructural changes. In addition, GA-C_13:0 was also found to inhibit the gene expression of four mitochondrial enzymes including cytochrome c oxidase, adenosine triphosphate (ATP) synthase, cytochrome b and dihydronicotinamide adenine dinucleotide (NADH) dehydrogenase. In contrast, niclosamide did not show such effects on mitochondrial function and gene expression, suggesting that the molluscicidal activity of GA-C_13:0 and niclosamide differed. Our results imply that snail mitochondria are a potential target for the molluscicidal activity of ginkgolic acids.     

汾河中下游土地生态系统固碳释氧动态测评

本文基于光能利用率模型测算净第一性生产(NPP)物质量,通过光合作用方程式换算固定CO_2和释放O_2的物质量,并采用造林成本法和工业制氧法对汾河中下游流域的固碳释氧价值量进行估算,旨在定量评价其固碳释氧价值的时空动态,为改善区域生态环境提供一定的参考。结果表明:(1)2000—2010年汾河中下游流域NPP物质总量共增加了18.3%,耕地的NPP物质总量占研究区NPP物质总量的50%以上,主要在于汾河下游为山西省主要的粮棉产区;(2)从固碳释氧来看,释氧O_2物质量随着固定CO_2物质量的增加而增加。固碳释氧价值总量由2000年的467.38×10~7元增加到552.24×10~7元,净增84.86×10~7元,增长率为18.16%。从大到小排序为:耕地草地林地其他地。(3)从县域行政空间来看,万荣县的单位面积NPP价值量和单位面积固碳释氧价值量均最高,而介休市均最低。表明汾河下游固碳释氧价值量较高,中游由于城市化进程的加快固碳释氧价值量较低,近年来退耕还林政策的落实使研究区生态环境趋势出现好转。但由于水热条件限制,区域林地增加不明显,以草地增加较为显著。