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。     

涡度相关技术在农田生态系统通量研究中的应用

阐述了涡度相关技术的基本原理、观测特征及影响因素,综述了其在我国农田生态系统水热、碳通量的研究进展和模型模拟,分析了农田通量的变化特征,对应用涡度相关技术开展农田地表—大气间水、热通量交换观测所面临的问题进行分析,指出目前存在的主要问题是通量数据修正方法的选择、数据的质量保证、通量模拟模型的尺度转换,对其在农田生态系统的应用提出建议,认为观测数据处理分析、通量数据的校正与评价、模型开发、增加观测站点、尺度推演、长期观测是未来研究的重点。     

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      

黄土高原旱作春玉米农田能量交换变化研究

为了研究旱作春玉米蒸散耗热的变化规律,采用涡度相关技术监测并分析黄土高原东部常规旱作春玉米农田能量交换传输特征。结果表明,非降雨天气情况下,逐日正午(12:00—14:00)时间段内旱作春玉米农田能量平衡比值主要介于0.75～1.0范围内,整个生育期内波文比值呈"L"型变化趋势,春玉米苗期波文比值最高,阶段平均值为4.85±1.42;蒸发比值呈单峰型变化趋势,在降水较多的8月蒸发比值较高,平均值为0.55±0.06;全生育期内波文比值和蒸发比值平均值分别为1.78±1.71和0.40±0.18。旱作农田生态系统地表获取的可供能量有40%左右用于蒸散耗热。     

塔里木盆地南缘荒漠绿洲交错带蒸散发特征

本研究选取塔里木盆地南缘和田地区策勒绿洲外围荒漠交错带为典型研究区,基于涡度相关仪器观测数据和气象数据,分析荒漠交错带下垫面植物生长季的蒸散特征及其对降水因素的响应,通过PT-Fi模型对下垫面的蒸散发组分加以区别分析。结果表明,观测区中,在研究时段内总蒸散量为276.44mm,土壤蒸散所占比例为47.4%,植被蒸腾所占比例为52.6%。     

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%。     

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。     

农田蒸散量模型构建及蒸散状况分析

笔者以辽宁省为例,利用1981～2002年间18个代表站点常规气象资料与土壤湿度观测资料,建立了不同供水条件下农田蒸散量的模拟模型,计算了自然条件下的农田蒸散量的变化。结果表明,辽宁省农田蒸散量年内呈单峰形变化,峰值出现在玉米抽雄开花期。农田蒸散量区域分布中间高四周低,趋势与自然降水分布不一致。农田蒸散量年际间呈波动性变化,多水年农田蒸散量明显高于正常年,90年代辽宁中部、辽东、辽南、辽北地区农田蒸散量呈逐年上升趋势,辽西地区农田蒸散量呈逐年下降趋势。     

内蒙古高原不同植物群落对生态环境的响应

在静态箱法的基础上，采用改进的动态箱法对典型草原不同植物群落的碳交换量进行了测定，并与该区域涡度相关测定结果进行比较。结果表明：围封恢复植物群落较自由放牧植物群落生物量高，在相同的时期表现出不同的CO2源、汇特征。与该区域涡度相关测定数据的分析结果亦表明，围封植物群落固碳能力（CO2净交换）显著优于典型草原的平均水平。     

基于NDVI科克苏湿地蒸散量时空变化特征分析

【目的】分析科克苏湿地蒸散量时空变化特征。【方法】采用ArcGIS10.2和ENVI4.5/ID软件平台,利用涡度相关系统实测的ET时间序列数据和MODIS MOD13Q1产品的NDVI遥感数据集估算的ET空间数据,分析2018和2019年科克苏湿地蒸散量的时空变化特征。【结果】(1)科克苏湿地蒸散量年内时序呈单峰型分布,变化特征明显,2018和2019年7月蒸散量值最高分别为313.31和302.54 mm,占全区蒸散量的27.72%和26.20%。(2)NDVI指数和蒸散量实测值之间呈现正相关关系。(3)湿地平均蒸散量空间变化呈出现东南低西北高的变化趋势,2018和2019年研究区月平均蒸散量分别为126.35和126.86 mm;变化率多位于-36～0 mm·a~(-1),其比例为27.90%。【结论】生长季科克苏湿地蒸散量时间尺度上7月最高,空间上分布受植被覆盖所控制,不同区域蒸散量的差异明显。     

长白山森林生态系统二氧化碳通量与涡动相关研究

利用涡动相关技术观测资料和同步的气象要素监测资料,分析了CO2的浓度日变化,描述了CO2通量的变化规律,探讨了风速、温度、动量通量、感热通量、潜热通量以及光合有效辐射对长白山森林生态系统CO2通量的影响,结果表明:在白天,CO2通量和梯度的输送方向是从大气向植被,在中午输送达到负的最大值。在夜间,CO2通量和梯度输送的方向与白天相反,并且,在早晨达到正的最大值。     

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。     

基于通量源区模型的雷竹林生态系统碳通量信息提取

基于浙江省临安市太湖源雷竹Phyllostachys violascens林涡度相关通量观测塔2013年全年数据,应用通量源区模型（flux source area model,FSAM）,分析不同大气稳定度条件、不同风向和不同时间段该观测点通量信息的贡献区的分布,并基于贡献区分析结果,从通量观测值中分解出来自雷竹林生态系统的碳通量信息。结果表明:90%贡献水平的通量贡献区在观测塔为中心的2.0 km 2.0 km范围内,大气稳定度相同时,4个不同方向的通量贡献区范围差别不大。通量贡献区长度在稳定的大气条件下要显著大于在不稳定大气条件下,前者为96.19～941.63 m,后者为28.62～313.54 m。通过雷竹林和非雷竹林在通量贡献区所占面积和各自的贡献率,从涡度相关所测通量数据中分解出雷竹林和非雷竹林的月平均碳通量。通量分解后的雷竹林生态系统年总净固碳量为4.25 thm－2a－1,当下垫面全部为非雷竹林时年总净固碳量为6.65 thm－2a－1。如果不进行碳通量的分解,把涡度相关所测通量值作为雷竹林的通量值,则年总净固碳量为5.46 thm－2a－1。该研究对于正确评价雷竹林生态系统的固碳能力可提供一定理论依据。图4表4参29     

安吉毛竹林生态系统大小年水气通量变化特征

利用涡度相关技术对安吉毛竹(Phyllostachys edulis)林生态系统进行观测,获得2014年(小年)和2015年(大年)毛竹林水气通量数据,并结合相关气象数据,对毛竹林大、小年水气通量变化特征进行对比分析。结果表明:毛竹林生态系统无论在大年还是小年水气通量值都为正值,月平均日变化和季节日变化都呈现单峰曲线;2015年8月份水气通量值最高(0.038 g·m~(-2)·s~(-1)),大于2014年7月份最高值(0.032 g·m~(-2)·s~(-1)),2014年水气通量值最低值出现在12月份,为0.009 6 g·m~(-2)·s~(-1),2015年水气通量值最低值出现在1月份,为0.011 g·m~(-2)·s~(-1);季节尺度上,具有明显的季节变化特征,水气通量值都是夏季最高,冬季最低,春秋季次之。大年毛竹春季受发笋抽叶的影响虽然大于秋季,但蒸散量却小于秋季;而小年春季降水量与蒸散量都小于秋季;大小年毛竹林各季节净辐射日变化都表现为单峰曲线,且水气通量与净辐射都表现出显著的相关性,但是受大小年差异的影响,大年春季的R2大于秋季R2,而小年则秋季R2大于春季R2。     

内蒙古流动沙丘下垫面水热交换研究

利用2001年夏季的内蒙古东部流动沙丘地区大气边界层试验资料,采用空气动力学方法和涡动相关法计算动量通量、感热通量等湍流通量;分析了非平坦下垫面风速、温度廓线结构对湍流通量获取结果的影响和通量廓线关系的适用性;对比了空气动力学方法和涡动相关法获取湍流通量结果。同时,结合流动沙丘可移动、含水量多等地形和气候特征,讨论了非均匀下垫面下湍流通量获取方法。     

热带森林植被冠层CO2储存项的估算方法研究

评价植被冠层CO2储存项有助于提高森林-大气层面净生态系统CO2交换量(FNEE)的估算精度.基于西双版纳热带季节雨林2年完整的涡度相关系统和CO2廓线的同步观测资料,详细分析涡度相关法(Fs-EC)和廓线法(Fs-PM)CO2储存项估算结果和变化趋势.结果表明:1)廓线法CO2储存项年平均日变化曲线相比涡度相关法能更...     

盘锦芦苇湿地蒸发散特征研究

采用盘锦湿地生态系统野外观测站在2005年的小气候梯度系统及涡动相关系统观测的数据,对盘锦芦苇湿地蒸发散变化规律进行了分析。结果表明:芦苇蒸发散日变化过程为单峰曲线变化,即中午高,早晚低;蒸发散随生长阶段变化明显,且主要集中在展叶期~开花期~枯黄期内,非生长季蒸发散量很小;净辐射和气温是全年蒸发散的主导影响因子,相对湿度在芦苇生长季内对蒸发散影响显著,风速在非生长季内对蒸发散的影响显著;降水量不能满足蒸发散的需水要求,河流补给也是蒸发散的重要来源。