砾石覆盖量对夏玉米作物系数及水分利用效率的影响

为评价半湿润易旱地区砾石覆盖对土壤贮水量、作物生长与产量及水分利用效率的影响,利用杨凌地区夏玉米2014年实测数据及气象数据,基于Penman-Monteith公式计算了砾石不同覆盖量下全生育期内参考作物蒸发蒸腾量,并根据FAO推荐的分段单值平均法,计算夏玉米各生育期作物系数,以及砾石不同覆盖量下作物水分利用效率。结果表明:砾石覆盖的保水效果主要体现在作物生长初期,拔节期最大砾石覆盖处理0~200 cm土壤贮水量较对照增大12.8%,后期由于冠层覆盖影响其效果减弱;夏玉米全生育期作物系数与覆盖量呈线性关系;覆盖量越大,不同生育阶段的作物系数也相应增加;叶面积和株高与作物系数有着较好的回归关系,可以对生育期内的玉米蒸散量进行预报;砾石覆盖可以缩短夏玉米生育期的天数,最大可缩短19 d;砾石覆盖能促进作物生长,提高作物产量,且在该试验覆盖量范围内,覆盖量越大,增产增效越明显,随覆盖量增加,各处理分别较对照提高4.65%~38.17%;作物水分利用效率随覆盖量的增大分别较对照提高2.94%~32.99%。     

基于波文比-能量平衡法的半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾量估算

为准确估算半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾量,在测定气象数据的基础上,以水量平衡法的实测蒸发蒸腾量（ET）为参考,分析判断波文比-能量平衡法估算半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾量的适用性以及整个生育期内葡萄ET的变化规律,分别采用单作物系数法（K_c）、双作物系数法（K_cb）估算半干旱半湿润地区葡萄ET。结果表明：全生育期内波文比-能量平衡法与水量平衡法之间的均方根误差(RMSE)与纳什系数(NSE)分别为0.54与0.64,决定系数为0.82,说明波文比-能量平衡法可以较好地应用于半湿润地区葡萄园蒸发蒸腾估算,双作物系数法比单作物系数法估算结果更为精确,计算出的双作物系数0.85、1.07、0.71可以作为本地区值。     

水分胁迫条件下膜下滴灌作物蒸发蒸腾量计算模式的研究

研究了充分供水和水分胁迫条件下膜下滴灌棉花的需水规律,确定了膜下滴灌棉花作物系数Kc的分布规律,根据作物水分胁迫指标CWSI的物理意义,建立了水分胁迫条件下CWSI和作物实际蒸发蒸腾量ETa的函数关系。依据实测的ET0、Kc以及不同水分处理各生育阶段的CWSI值,计算出干旱缺水条件下膜下滴灌棉花的ETa,同实测值相比单生育阶段的计算值相对误差在16%以下,全生育期相对误差不到4%。     

Hargreaves计算参考作物蒸发蒸腾量公式经验系数的确定

介绍了联合国粮农组织(FAO)推荐的Hargreaves公式计算参考作物蒸发蒸腾量与Penman-Monteith公式计算值的转换系数,依据位于陕西省杨凌区的西北农林科技大学灌溉试验站19a的气象观测资料,分别用FAO推荐的Penman-Monteith公式和Hargreaves公式计算对应时段的参考作物蒸发蒸腾量,然后通过分析确定出Hargreaves公式的经验系数。经验证表明,得出的结果可靠,可应用于生产实际。     

参考条件下苜蓿冠层阻力变化规律试验研究

冠层阻力是参考作物蒸发蒸腾量计算公式中的一个重要参数,对准确计算参考作物蒸发蒸腾量(ET0)及诊断作物缺水等都有非常重要的意义.本研究以FAO(1994)推荐的ET0公式(Penman-Monteith公式)假定条件为出发点,结合ET0值的实测资料,对经过修剪的苜蓿冠层阻力进行试验分析.结果表明:在参考条件下,冠层阻力随着作物生育期的延长,呈递增趋势.日变化过程呈现"U"型,最低点出现在中午(低于50 s/m),最高点出现在早晨8∶00和傍晚18∶00(高于100 s/m).     

零通量面法用于农田蒸发蒸腾量的研究

应用土壤水分零通量面的原理方法,对北京房山节水灌溉区进行了研究。通过土壤水势监测分析,显示了灌区在研究时段内零通量面的性质及其出现的空间位置。用数值方法处理了零通量面随时间变化的情况,计算了监测时段的蒸发蒸腾量,并与大田水量平衡模型法、作物系数-参考作物需水量法进行了比较。     

不同保护性耕作方式对冬小麦叶片水平水分利用效率的影响

比较河西灌区传统耕作方式和4种保护性耕作方式对冬小麦抽穗期旗叶叶片水平水分利用效率以及与之相关生理生态因子的影响,探索高产节水、保护耕地的冬小麦栽培措施。结果表明:秸秆翻压(TIS)、免耕(NT)和免耕覆盖(NTS)的耕作方式使冬小麦的叶片水分利用效率(WUEl)日变幅缩小,而免耕立茬耕作方式(NTSS)使冬小麦WUEl日变幅加大;NT、NTS和TIS的日光合量均明显高于传统耕作,但由于它们的日蒸腾量也明显高于传统耕作(T),使得这三种耕作方式的日累积水分利用效率和日平均水分利用效率都低于T。NTSS和T耕作方式的叶片水平水分利用效率在11∶00~13∶00的高峰区有可能就是Pn和Tr达到优化组合的一种状态。免耕覆盖可以减少棵间蒸发,缓慢释放CO2,使植株间的CO2浓度升高,从而提高作物的水分利用效率;RHin是冬小麦水分利用效率(WUE)变化的一个重要值,在生产实践中采用各种提高RHin的生产措施,都能有效地提高作物叶片水平WUE。     

夏玉米日蒸发蒸腾量计算方法的试验研究

根据实测资料，对波文比计算的蒸发蒸腾量和蒸渗仪实测的蒸发蒸腾量日变化进行比较及分析。结果表明，波文比所测蒸发蒸腾量与太阳净辐射的相关性比较好，薰渗仪所测值与太阳净辐射的相关性不明显。蒸发蒸腾量的日变化曲线呈单峰型，早晚小，中午大，夜间为负值。蒸渗仪受自身因素影响，变化比较敏感。两种方法计算平均值比较接近。波文比的计算值比蒸渗仪的测量值更能精确地反应短时段作物的蒸发蒸腾规律。     

北疆地区滴灌冬小麦农田蒸散特征

于石河子大学灌溉试验站运用大型称重式蒸渗仪和小型棵间蒸发器开展滴灌冬小麦田间控水试验,设置3个灌量处理(W1=375 mm、W2=600 mm、W3=750 mm),旨在探明北疆地区滴灌冬小麦生育期农田蒸散与棵间蒸发特征。结果表明:滴灌冬小麦产量随灌量的增加呈显著增加趋势,但W2(8 450 kg·hm~(-2))与W3(8 670kg·hm~(-2))处理间差异不显著;水分利用效率以W2处理最大(1.4 kg·m~(-3)),显著高于W3和W1处理;滴灌冬小麦全生育期蒸散量随灌量增加而增加,介于412.3~707.6 mm,其中棵间蒸发量占蒸散量的27.9%~29.1%。表层土壤含水率和叶面积指数对棵间土壤蒸发影响明显,二者与棵间土壤蒸发占耗水比例均有良好的指数函数关系。深入分析表明,北疆地区滴灌冬小麦高产高效实现背景下生育期内的耗水特征为:生育期内耗水强度播种~越冬为1.0mm·d~(~(-1))、越冬~返青为0.3 mm·d~(~(-1))、返青~拔节为2.6 mm·d~(~(-1))、拔节~抽穗为6.3 mm·d~(~(-1))、抽穗~乳熟为6.6mm·d~(~(-1))、乳熟~成熟为6.2 mm·d~(~(-1))。     

科尔沁沙地青贮玉米蒸散量的估算与分析

为准确估算科尔沁沙地青贮玉米实际蒸散量的变化规律,选用ASCE Penman-Monteith(ASCE-PM)模型计算参考作物蒸散发(ET0);利用双作物系数模型模拟土壤含水率与对应实测值进行统计分析,根据均方根误差、一致性指数、平均绝对误差和Nash-Sutcliffe效率指数4个指标以及回归系数和决定性系数对双作物系数模型进行率定和验证,然后模拟青贮玉米的作物系数,与ASCE-PM模型结合后模拟青贮玉米的蒸散发、棵间土壤蒸发和作物蒸腾规律,并分析其影响因素。结果表明:双作物系数模型准确地模拟土壤含水率和棵间土壤蒸发的变化过程,率定各阶段基础作物系数为0.25、0.9和0.5。棵间土壤蒸发先由播种时峰值下降到较低水平,于收割前有所回升;蒸腾速率除刚出苗和收割前呈单峰变化外大部分时段呈双峰变化,日内变化规律大体为中午高,早晚低,自出苗之日起生长中期后半段处于较高水平,之后逐渐减弱。青贮玉米蒸散量与太阳辐射线性关系最为显著(R=0.643),与气温、空气湿度和风速的相关性依次次之。ASCE-PM模型空气动力项5 d尺度贡献率为27.94%~77.66%,且随风速同增减。综上所述,ASCE-PM模型结合双作物系数可较好估算科尔沁沙地青贮玉米的实际蒸散量,以及棵间土壤蒸发和作物蒸腾量。     

基于改进的SEBS模型的作物需水量研究

为了探讨以蒸散发为基础的作物需水量情况,便于为农业生产提供数据支持,利用风云三号、风云二号气象卫星数据,结合自动站气象数据,基于改进的SEBS模型对山西省进行作物需水量研究。结果表明:通过与实测数据对比验证发现模型结果精度较高。山西省2012年3—9月全省日均作物需水量最大值出现在春季的5月份,为1.27 mm,其中,以单季作物为代表的晋东北和中西部日均作物需水量最大值均出现在5月,分别为1.05 mm和1.38 mm;以双季作物为代表的晋东南日均作物需水量最大值出现在5月和7月,分别为1.28 mm和1.23 mm。可见山西省作物需水量普遍以春季最大,其中尤以中西部突出,晋东北则相对最低。     

Actual evapotranspiration of subalpine meadows in the Qilian Mountains,Northwest China

As a main component in water balance, evapotranspiration(ET) is of great importance for water saving, especially in arid and semi-arid areas. In this study, the FAO(Food and Agriculture Organization) Penman-Monteith model was used to estimate the magnitude and temporal dynamics of reference evapotranspiration(ET0) in 2014 in subalpine meadows of the Qilian Mountains, Northwest China. Meanwhile, actual ET(ETc) was also investigated by the eddy covariance(EC) system. Results indicated that ETc estimated by the EC System was 583 mm, lower than ET0(923 mm) estimated by the FAO Penman-Monteith model in 2014. Moreover, ET0 began to increase in March and reached the peak value in August and then declined in September, however, ETc began to increase from April and reached the peak value in July, and then declined in August. Total ETc and ET0 values during the growing season(from May to September) were 441 and 666 mm, respectively, which accounted for 75.73% of annual cumulative ETc and 72.34% of annual cumulative ET0, respectively. A crop coefficient(k_c) was also estimated for calculating the ETc, and average value of kc during the growing season was 0.81(ranging from 0.45 to 1.16). Air temperature(T_a), wind speed(u), net radiation(R_n) and soil temperature(T_s) at the depth of 5 cm and aboveground biomass were critical factors for affecting kc, furthermore, a daily empirical kc equation including these main driving factors was developed. Our result demonstrated that the ETc value estimated by the data of kc and ET0 was validated and consistent with the growing season data in 2015 and 2016.     

北疆春小麦蒸散规律及蒸散量估算研究

通过对2002～2003年北疆春小麦田试验数据的分析结果表明,北疆春小麦全生育期蒸散量在410～430mm左右,蒸散强度为4.11～4.14mm,蒸散量和蒸散强度均在抽穗～乳熟期达到最大,平均棵间蒸发占总蒸散量的比例为38.3%～42.0%。叶面积指数与蒸散强度关系极为密切,可用复合曲线方程来描述二者的关系。通过采用Penman-Montieth模式配合单值平均作物系数和水分胁迫系数估算农田蒸散量的方法,对当地春小麦田的日蒸散量进行估算,精确度检验结果表明该方法是切实可行的。     

半干旱区旱作春小麦耗水规律研究

对甘肃定西由大型称重式蒸渗计(Lysimeter)实时观测得到的1993-1997(1995年除外)4a春小麦生育期日蒸散资料进行分析,研究了早作春小麦的耗水规律及对产量的影响。结果表明;在春小麦生育期内,日耗水量变化的幅度比较大,高值一般出现在较大降水之后;耗水量的年际变化也很大,其最小值还不到最大值的一半;春小麦在整个生长过程中的耗水量远达不到需水量要求,平均相差达1．0mm／d;而耗水量多少及其耗水规律与需水规律是否一致,对春小麦产量的影响十分明显。     

河西走廊荒漠-绿洲蒸散对夏季高温天气响应的初步研究

高温事件对水文过程的影响以及生态系统对高温事件的响应成为全球变化关注的重要问题之一。以2010年7月20-30日河西走廊临泽地区出现的持续高温天气为案例,初步探讨了高温期间该地区水面蒸发、参考作物蒸散量和植物蒸腾的变化规律,分析了蒸散产生变化的主要原因,并分析了气温与蒸散之间的关系。结果表明：高温期间水面蒸发量比多年同期平均值增加42%,参考作物蒸散比多年同期平均值增加19%。平均气温和最高气温增加是其变化的主要原因。回归分析表明,在2005-2009年7月20-30日平均气温距平值每升高1 ℃时,水面蒸发距平值增加0.58 mm;最高气温距平值每升高1 ℃时,水面蒸发距平值增加0.39 mm。而对于参考作物蒸散而言,在2005-2009年7月20-30日平均气温距平值每升高1 ℃,参考作物蒸散量距平值增加0.11 mm;最高气温距平值每升高1 ℃,参考作物蒸散量距平值增加0.06 mm。荒漠灌木沙拐枣蒸腾速率在2010年高温期比2008-2009年同期平均值增加373%,在2008-2009年7月20-30日,相对湿度距平值每增加1%,蒸腾速率减少0.39 g•cm-²•d-¹。     

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。     

浑善达克沙地参照作物腾发量简易计算方法初探

为了寻找适合浑善达克沙地参照作物腾发量计算的简易方法,该文以实测的微气象数据为基础,分别采用FAO56 Penman-Monteith(1998)、Hargreaves-Samani(1985)、Irmark-Allen拟合以及Priestley-Tay-lor(1972)计算参照作物腾发量,并以普适性强、精度高的FAO56 Penman-Monteith为基准,对其他方法进行气象因子的非线性修正。结果表明:气象因子修正后的参照作物腾发量精度大大提高,为获得相对可靠的参照作物腾发量开辟了新的途径。FAO56 Penman-Monteith、Irmark-Allen拟合和Priestley-Taylor都需要用到净辐射,而专业测量净辐射的设备在农业气象站里很少安装,使三种方法推广使用受到一定限制。气象因子修正后Hargreaves-Samani需要的气象数据相对容易获得,且计算简单,具有较高的精度,建议在缺少气象资料的干旱地区推广采用。     

泾河上游典型站近45年参考作物蒸散量变化特征

为了更好地探讨泾河上游地区植被耗水的变化情况,利用泾河上游4个典型站点近45 a的逐日气象资料,采用Penman-Monteith公式,计算了日参考作物蒸散量,并对ETo的日、月、年值的变化特征进行了分析,同时分析了影响ET0的主要气候因子.结果表明:泾河上游ET0的日均值和月均值与大气温度、日照时数等气象要素均达到极显著相关,与风速的相关程度最低,ET0日变化和月变化均呈现为相似的单峰型变化趋势,峰值出现在夏季7月份.近45年来,只有隆德ET0年值呈显著性增加,其他站ET0年值变化不明显.固原的夏季,隆德的冬、夏、秋季的ET0呈显著性变化,其他站各季节变化均不明显.