作物生长条件下潜水蒸发估算的蒸发面下降折算法

建立了作物生长条件下潜水蒸发估算的ＧＳＰＡＣ水热传输模型,根据同期裸地与作物生长条件下潜水蒸发的对比,提出了利用裸地潜水蒸发估算作物生长条件下潜水蒸发的蒸发面下降折算法     

有作物条件下潜水蒸发计算方法的实验研究

为了研究有作物条件下潜水蒸发的计算方法，根据有作物条件下潜水蒸发取决于作物生长本身，与水面蒸发（大气蒸发能力）并无直接关系；有作物条件下潜水蒸发与作物根系层下的土壤水吸力关系较好，提出了利用土壤水吸力计算有作物条件下潜水蒸发的方法。该方法的计算结果与实测值相符。     

作物生长条件下潜水蒸发的数值模拟研究

作物生长条件下的潜水蒸发不仅与地下水埋深和土质有关，作物的种类，根系发育程度对潜水蒸发的影响也不容忽视，特别是在作物生长旺盛期，根系吸水占潜水蒸发很大比例。为此，以由能量平衡原理及边界层水气扩散理论导出的Penman-Monteith公式为基础，在考虑根系吸水的情况下，建立潜水蒸发模型，并采用全隐式有限差分格式进行求解。采用北京市水科所永乐店试验站的资料对模型进行检验，并分析了有作物情况的潜水蒸发的影响因素。     

计算潜水蒸发系数的反Logistic公式

根据新疆叶尔羌河流域地下水均衡场裸地潜水蒸发的试验观测资料,提出了进行潜水蒸发系数计算的反Ｌｏｇｉｓｔｉｃ公式,同时采用可变多面体法对公式进行了非线性拟合。该公式较全面地反映了潜水蒸发系数的变化规律,简单实用,适于当地潜水蒸发量的估算     

盐渍土壤覆膜种植条件潜水蒸发的探讨与分析

盐渍土区潜水蒸发机理、特性及其计算方法的研究,对防治土壤盐碱化、地下水资源评价及农田水分管理具有重要意义.基于潜水蒸发的最新国内外研究成果,提出了当前在潜水蒸发研究方面的薄弱之处:即以往有关潜水蒸发的研究较多集中于其常规影响因素,且大多是对裸土条件下潜水蒸发特性及其计算进行研究,而对种植作物、土表覆膜和特殊土壤等条件下潜水蒸发问题的认识和研究较为不足.根据我国干旱地区土壤特性和种植模式,分别对有无作物种植、土表覆膜和盐渍土壤等3种条件下的潜水蒸发特性及计算方法进行了较为详细地阐述和评价,并就目前研究中存在的不足和未来亟待深入研究的问题进行了探讨,认为在今后的研究工作中,应把潜水蒸发对作物耗水的补给比例、不同地区适宜潜水埋深和生态地下水位、潜水蒸发昼夜变化特性,以及盐碱地潜水蒸发与土壤积盐的数值模拟等内容,作为研究重点.     

不同地下水埋深条件下农田潜水蒸发试验研究

不同潜水埋深下裸地逐旬日平均潜水蒸发过程表现为:夏季最强,春季和秋季较弱,冬季最弱。随着地下水埋深的增加,潜水蒸发量呈现降低的趋势。裸地累计潜水蒸发量随埋深增大而减少,二者符合幂函数关系。当潜水埋深较小时,潜水蒸发与直径20 cm蒸发皿的水面蒸发量的关系接近直线,随着埋深加大,当水面蒸发强度增大到某种程度,曲线的斜率逐渐变小。降水对裸地潜水蒸发的影响主要是2个方面的作用:有降水时大气蒸发能力接近于零,同时降水补给了土壤水而削弱了毛管作用从而降低了潜水蒸发。     

辽河平原种植条件下潜水蒸发试验研究

根据辽宁台安水文试验站历年潜水蒸发试验资料，探讨了埋深，大气蒸发能力、土质、作物生育期等影响潜水蒸发的因素，并对计算潜水蒸发系数的经验公式进行了拟合。     

豫东平原潜水蒸发试验研究

为了探讨潜水蒸发规律，为水资源评价提供依据，根据河南省惠北试验站地下水量均衡观测试验场内同一时期不同潜水埋深、不同土质地及有无种植作物的测筒试验，通过对潜水蒸发影响因素及其规律的探讨，得到潜水蒸发与气象因素、地下水埋深、土壤质地影响因素之间的关系。并利用柯夫达公式分别同不同土质下无种植作物的潜水蒸发量。由于考虑因素更多，故比以往用单一值计算潜水蒸发量的精度更高。     

计算潜水蒸发系数的反Logistic公式

根据新疆叶尔羌河流域地下水均衡场地潜水蒸发的试验观测资料，提出了进行潜水蒸发系数计算的反Ｌｏｇｉｓｔｉｃ公式，同时采用可变多面体法对公式进行了非线性拟合。该公式较全面地反映了潜水蒸系数的变化规律，简单实用，适于当地潜水蒸发量的估算。     

引黄灌区潜水蒸发规律与计算方法研究

潜水蒸发是浅层地下水向土壤水和大气水转化的重要途径,也是地下水的主要消耗项。根据惠北试验站2003-2008年实测的逐日潜水蒸发资料,分析了气象因素、作物因素、土壤因素、地下水埋深以及降雨量对潜水蒸发强度的影响规律。利用叶水庭指数模型建立了不同时段的潜水蒸发计算模型,并进行了验证,分析了日指数模型计算结果偏大的原因。基...     

砂姜黑土区有无作物生长土壤水与地下水转化关系研究

为研究砂姜黑土区有无作物生长条件下土壤水与地下水的转化关系,采用五道沟实验站蒸渗仪1991-2015年10-5月份小麦生长期及同期裸地不同地下水埋深水平下蒸发和入渗实测资料,分析了不同下垫面条件下潜水蒸发量、入渗补给量和潜水补耗差随地下水埋深变化规律。结果表明:小麦生长条件下,潜水蒸发主要发生在2.5 m以浅,裸地潜水蒸发主要发生在0.4 m以浅,且其均随地下水埋深增加而递减;裸地累积入渗补给量大于小麦地累积入渗补给量,均随地下水埋深增大而减小,裸地与小麦地累积入渗量之间差值随地下水埋深的增大呈先增加后减少趋势,在2～3 m时小麦地蓄水能力最大;在种植小麦条件下,潜水补耗差与地下水埋深呈对数关系,土壤水与地下水转化量的均衡临界埋深为1.62 m,地下水埋深小于1.62 m,潜水消耗起主导作用,地下水向土壤水转化,大于1.62 m,土壤水补给地下水,裸地条件下土壤水与地下水转化量的均衡临界埋深0.2～0.5 m之间。土壤水与地下水的转化受作物和均衡临界埋深共同影响。     

春玉米生长中期灌水量差异对其蒸发蒸腾量估算精度的影响

为提高旱区作物蒸发蒸腾量估算精度,以石羊河流域春玉米为研究对象,分析灌水量对FAO-56估算作物蒸发蒸腾量精度的影响,并对估算误差进行讨论,提出使用部分根区含水量平均值用于土壤水分胁迫系数计算.结果表明:FAO-56对不同灌水处理下作物蒸发蒸腾量的估算精度存在较大差异,可较精确地估算低灌水处理下作物蒸发蒸腾量;随着灌水量增大,其估算精度有所降低,对高灌水处理下作物蒸发蒸腾量的估算误差达-14.13%;根区上部土层含水量与土壤水分胁迫状况关系紧密,以缓变层及以上土层含水量平均值代替整个根区含水量平均值用于土壤水分胁迫系数计算,可有效改善高灌水处理下旱区作物蒸发蒸腾量计算精度,亦可较为精确地估算低灌水处理下作物蒸发蒸腾量.     

西北干旱区滴灌棉田膜间土壤蒸发试验研究

膜间土壤蒸发是覆膜棉田水分消耗的主要组成部分,在干旱少雨的新疆石河子利用微型蒸渗仪观测了地下滴灌和膜下滴灌条件下,覆膜棉田膜间土壤水分蒸发,并对膜间不同位置处的土壤蒸发规律进行了试验研究,研究结果表明,滴灌条件下膜间土壤水分蒸发分别与气温、辐射、饱和水汽差以及相对湿度呈指数相关关系,与参考作物需水量呈线型相关关系,与表层土壤含水率呈指数关系;膜间土壤累积蒸发量在苗期最高、其次是花铃期、吐絮期最小;膜下滴灌条件下膜边土壤的蒸发量高于膜间（两条膜正中间的裸地）蒸发量;地下滴灌条件下,错位种植会导致灌溉水的无效蒸发,不利于灌溉水的高效利用。     

基于大型蒸渗仪和遗传算法的受旱玉米蒸发蒸腾量估算

受旱胁迫下作物蒸发蒸腾量估算重要且复杂,依托新马桥农水综合试验站6台大型称重式蒸渗仪开展玉米受旱胁迫专项试验,对不同受旱胁迫下玉米蒸发蒸腾量特征进行分析,在双作物系数法估算无受旱胁迫下玉米蒸发蒸腾量的基础上,采用遗传算法优化率定基础作物系数Kcbini、Kcbmid、Kcbend和作物系数上限Kcmax,同时基于试验站实测太阳辐射数据采用遗传算法优化率定了Angstrom公式经验参数a、b,进而优化了参考作物蒸发蒸腾量(ET0)的计算结果,并以此基础运用双作物系数法估算受旱胁迫下玉米蒸发蒸腾量。结果表明:营养生长中前期轻微的水分亏缺可能会刺激玉米适应性机能,复水后各项生理功能恢复正常;水分亏缺加重时不仅会使玉米当期的蒸发蒸腾量减少,而且会产生累积效应,将这种胁迫影响传递到之后的生育阶段;相同受旱胁迫强度对玉米生殖生长阶段影响更为明显,且易造成永久胁迫;Kcbini、Kcbmid、Kcbend、Kcmax的率定结果分别为0.150、1.090、0.152和1.400,在此基础上运用双作物系数法估算无受旱胁迫下玉米全生育期蒸发蒸腾量的均方根误差RMSE和平均绝对误差MAE分别为1.39 mm和0.97 mm,比对应的FAO-56推荐值估算结果小6.74%和8.23%,受旱胁迫下玉米计算的2个处理全生育期RMSE、MAE和MRE均值分别为1.60 mm、1.18 mm和6.73%,整体估算效果虽然没有无受旱胁迫下的好,但仍优于FAO-56推荐值的估算结果。因此,基于双作物系数法和遗传算法的受旱胁迫下玉米蒸发蒸腾量估算合理可靠,该研究可为区域制定适宜灌溉制度和降低农业旱灾损失风险提供理论依据。     

基于原状土与回填土蒸渗仪的潜水蒸发差异性研究

为揭示原状土与回填土潜水蒸发之间的差异性,利用五道沟实验站蒸渗仪2017-2019年冬小麦与夏玉米日潜水蒸发试验数据,对砂姜黑土原状土与回填土2种土壤蒸渗仪作物全生育期潜水蒸发量进行了对比研究.结果表明:冬小麦和夏玉米全生育期原状土与回填土潜水蒸发量存在差异,其中2017-2018年和2018-2019冬小麦日平均潜水...     

砂石覆盖条件下夏玉米蒸发蒸腾量的估算

【目的】准确估算作物蒸发蒸腾量(ETc)。【方法】基于2014—2016年遮雨棚下夏玉米土箱生长试验,对砂石覆盖条件下夏玉米ETc的单、双作物系数法计算公式进行了修正,并以小型蒸渗仪测得的ETc,实测对修正后的作物系数法的适用性进行了评估。单作物系数由ETc,实测和参考作物蒸发蒸腾量直接计算得到,用2014和2016年的单作物系数与砂石覆盖量进行拟合,得出计算ETc的单作物系数法修正公式后对2015年度的数据进行验证。【结果】砂石覆盖条件下夏玉米各生育阶段的ETc,单和ETc,实测较为接近。在双作物系数法中引入修正系数验证后发现各处理条件下的计算值接近ETc,实测。【结论】双作物系数法的计算结果能更好地估算砂石覆盖条件下夏玉米的蒸发蒸腾量。     

浅地下水对作物生长规律的影响研究

通过开展不同地下水埋深条件下冬小麦和玉米全生育期潜水蒸发试验,探讨浅埋深地下水对作物生长规律的影响,为地下水浅埋区制定灌溉制度提供参考。试验结果分析表明,不同埋深的地下水对作物的生长发育过程有着很大影响,根系生长在分蘖期和拔节期受地下水位影响较大;而冠的生长则是在孕穗期到灌浆期影响较明显;作物的腾发量也不同。     

冬小麦蒸发系数变化规律研究

作物蒸发蒸腾量(ET)是进行合理灌溉和水资源配置的重要依据。为了更方便地估算作物蒸发蒸腾量,以大型称重式蒸渗仪实测的冬小麦蒸发蒸腾量(ET)为依据,分析了水面蒸发量(E0)与实测蒸发蒸腾量(ET)的相关性,并研究了蒸发系数的变化规律。结果表明:水面蒸发量(E0)和蒸渗仪实测值(ET)呈线性关系,冬小麦全生育期内二者的相关系数R2=0.7708,蒸发系数α=1.37。在冬小麦的整个生育期内α先是由大变小,接着再增大直到在抽穗—灌浆期达到最大值,之后再慢慢减小。     

基于CatBoost的温室日参考作物蒸发蒸腾量估算模型研究

参考作物蒸发蒸腾量(Reference Evapotranspiration,ET₀)是估算作物需水量、制定灌溉制度、提高用水效率,实现农业节水的重要参数。针对传统Penman-Monteith(P-M)公式计算作物蒸发蒸腾量需要参数多,计算复杂等问题,提出了一种基于支持分类特征的梯度提升决策树(CatBoost)算法估算温室日参考作物蒸发蒸腾量。以温室修正型Penman-Monteith公式计算的ET₀作为标准值,通过Pearson’s方法对输入参数与ET₀之间的相关性进行分析,组合不同输入特征向量。当输入参数组合为3参数,即平均室内温度、平均相对湿度、累积太阳辐射时,CatBoost性能最优,测试集估算精度MAE为0.220 mm/d,RMSE为0.310 mm/d。进一步对比了6种其他机器学习模型(XGBoost、AdaBoost、随机森林、决策树、KNN、SVM)的估算精度,结果表明CatBoost模型具有最佳的估算精度和稳定性,能够较好地模拟参考作物蒸发蒸腾量。构建的日参考作物蒸发蒸腾量估算模型为水肥精准化管理、灌溉控制系统研发提供了一种新的思路。     

采用作物系数法和PM模型估算南京地区玉米田蒸发蒸腾量

蒸发蒸腾量(ET)是农田水平衡中的重要环节,ET的准确估算有助于提高农田水分管理水平。在测定农田小气候、土壤蒸发和玉米生长旺季液流量基础上,比较了单作物系数法(Kc法)、双作物系数法(Kcb法)、不同冠层阻力计算的Penman-Monteith模型(PM1和PM2法)估算南京地区玉米田ET的适用性,并对玉米整个生育期ET变化及其影响因素进行分析。结果表明以液流法和土壤蒸发测定的总ET为基准,PM1方法估算的夏玉米ET误差最小,与实际测定ET的决定系数(R2)、平均绝对误差(MAE)和一致性指数(d)分别为0.52、0.8 mm/d和0.48。以PM1模型估算的夏玉米全生育期ET为310mm,日均ET为3.16mm/d,最大值出现在拔节期和抽穗期,整体变化呈单峰型。ET与气象因素响应顺序为净辐射饱和水汽压温度风速。本研究可为优化玉米田水资源管理和提高水资源有效利用提供参考。