四川冬春季参考作物蒸散量时空变化及其成因

为深入认识四川冬春季参考作物蒸散量(ET₀)的变化特征,利用1980—2016年四川35个气象站的逐日气象观测资料,采用泰森多边形、气候倾向率和克里金空间插值等方法对其冬春季ET₀的时空变化特征进行分析,并通过敏感性和贡献率分析了ET₀的变化成因。结果表明:ET₀的年代际变化呈先降后增的趋势,空间上呈明显的西南高东部低的分布特征,且高值区范围持续扩大,低值区范围波动缩小。ET₀的年际变化呈上升趋势,春季ET₀气候倾向率和空间差异明显大于冬季,且ET₀高值区与低值区空间分布受海拔高度影响明显。ET₀的同一日多年平均值自初冬至初春逐渐上升,1月22日—5月2日仅有8 d的ET₀值低于多年日平均值,具有明显连续的高值时段。ET₀对日照时数的变化最敏感,其次是对相对湿度与平均气温,对三者均呈高敏感性。平均气温的正贡献率是引起ET₀变化的主导因子,其次是相对...     

基于不同LSTM模型和Hargreaves模型估算鲁中地区参考作物蒸散量

为找出在仅使用温度这一气象参数条件下适用于区域参考作物蒸散量(ET₀)估算的简化模型,本研究以鲁中地区为研究区域,基于6个气象站点1961-2019年的逐日气象数据,以长短期记忆神经网络(LSTM)模型和Hargreaves(HS)模型为基础,利用粒子群优化LSTM模型(PSO-LSTM)、遗传算法优化LSTM模型(GA-LSTM)、贝叶斯理论优化LSTM模型(BA-LSTM)和5种HS改进模型估算ET₀,并将估算结果与Penman-Monteith(PM)模型的ET₀进行对比。结果表明,相同参数输入条件下,LSTM模型精度普遍优于HS模型,4种LSTM模型具有较强的适用性,其中BA-LSTM模型对ET₀日值的估算效果最优,其均方根差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、决定系数(R²)、效率系数(E_ns)的中位线分别为0.378 mm/d、0.276 mm/d、0.904和0.902,其综合性指标指数(GPI)的中位线为1.837。同时,BA-LSTM模...     

贵州山地杂交籼稻区水分时空变化规律研究

[目的]研究贵州山地不同杂交籼稻生态区水分亏缺的时空分布特征,为水稻生产区域水分管理策略提供理论支持。[方法]采用气象资料分析和田间试验结合的方法,在贵州5个杂交籼稻生态稻区,收集了1986—2015年30 a的气温、降水等气象资料,并在每一生态区的代表试点进行杂交籼稻生育期试验,按有效分蘖、无效分蘖、孕穗开花和灌浆成熟4个阶段分析需水量、有效降水量和水分时空变化规律。[结果]30 a贵州5个杂交籼稻生态稻区的安全播种期呈现提前的趋势,黔南、黔东、黔北、黔西南和黔中稻区安全播种期的倾向率分别为-6.5、-5.4、-4.9、-4.7和-4.1 d·10 a^-1;5个生态区杂交籼稻的有效分蘖、无效分蘖、孕穗开花和灌浆成熟阶段时长相差6.0～17.2 d,黔西南稻区无效分蘖阶段较长、黔南稻区灌浆成熟阶段较短。本田期参考作物蒸散量（ET₀）由东向西增高,黔西南稻区（612.5 mm）高于其他稻区,30 a杂交籼稻生长前两阶段ET₀呈下降趋势,后两阶段ET₀呈升高的趋势;本田期有效降水量（P_e     

宁南山区参考作物腾发量ET0时空变化特征分析

本研究通过探讨宁夏南部山区ET₀时空变化规律，为当地作物需水量计算、灌溉制度设计、农业水资源优化配置等提供理论依据。选用海原县、西吉县、隆德县和彭阳县4个县的气象站点1959—2019年间的气象资料，对各地ET₀进行计算与分析。结果表明，彭阳县和隆德县在1970—2010年，年累计ET₀呈上升的趋势，与1960年相比，2019年ET₀分别增加了59.83 mm和6.24 mm。西吉县和海原县年ET₀具有明显的阶段特征，但前者整体处于稳定状态，后者整体处于下降的趋势。在气象数据统计观测的时间段内，ET₀的空间变化趋势均是北边大于南边，东边大于西边，海原县1970—1980年平均ET₀较隆德县高33.01%，彭阳县较西吉县高7.42%。海原县和隆德县ET₀差异在相同时间段内变化趋势不大，前者较后者高30.15%～33.07%，而彭阳县与西吉县ET₀差异恰恰相反，彭阳县平均ET₀     

聊城市参考作物蒸散量的多时间尺度特征及影响因子

为聊城市估算和科学分析作物需水量提供依据,选取1961—2015年聊城市8个气象观测站点的逐日气象资料,应用Penman-Monteith法计算该地区参考作物蒸散量(ET0),并与气象因子进行相关性分析。结果表明:参考作物蒸散量的日值为3.04mm,年内极大值呈下降趋势,极小值呈上升趋势;月值1月最小(30.88 mm),6月最大(164.48 mm);春、夏、秋、冬各季值分别为332 mm、435 mm、237 mm和102mm;年值为1108mm;不同尺度的参考作物蒸散量呈下降趋势。参考作物蒸散量与日气象因子气温、风速、日照时数呈正相关,与相对湿度呈负相关,其中与最高气温的典型相关系数最高,达0.841 3。不同尺度的参考作物蒸散量下降的主要影响因素为平均风速和日照时数。     

滴灌条件下枣园蒸散量的显著气象因子分析

【目的】研究不同参考作物蒸散量(ET₀)与显著气象因子的相关性,分析各显著气象因子对滴灌枣园实际蒸散量(ET_c)的贡献率。【方法】在阿克苏地区枣树滴灌试验,选取Penman-Monteith(PM)、Hargreaves-Samani(HS)、Priestley-Taylo(PT)模型,采用多元线性回归分析不同ET₀的显著气象因子,以及各显著气象因子对枣园ET_c的贡献率。【结果】平均相对湿度(RH)与ET₀呈负相关,太阳辐射(R_n)、天顶辐射(R_a)、最高温度(T_max)、最低温度(T_min)、平均温度(T)、风速(U)与ET₀呈正相关;各模型的显著气象因子对ET_c贡献率为:PM-R_n(62.6%)、U(19.9%)、T(11.8%)和RH(5.7%);HS-T_max(55.1%)、T_min(30.1%)、R_a(11.6%)和T(3.2%);PT-R_n(84.1%)、T(12%)和T_min(3.9%)。【结论】T_max及R_n对滴灌枣园ET_c贡献率最大。     

川滇农牧交错带极端降水的时空演变及突变分析

采用川滇农牧交错带内分布较均匀、无缺测站点的1971-2015年逐日降水资料,借助泰森多边形、趋势分析、 Mann-Kendall、滑动T检验、反距离权重空间插值(IDW)等方法,研究该区域极端降水的时空演变特征及突变.结果表明,川滇农牧交错带全区域强降水量(R95pTOT)、强降水日数(R95pD)、一日最大降水量(RX1day)、五日最大降水量(RX5day)均呈上升趋势,松潘高原强降水日数为各区域最高,而横断山区除强降水日数外,其他各极端降水指数均大于松潘高原和川西高原,同时,川西高原各指数年际变化比松潘高原和横断山区更剧烈. R95pTOT与R95pD上升的大值区均集中在川西高原东部和横断山区东部,下降大值区均分布在横断山区西南部;RX1day, RX5day随着持续时间的延长,极端降水量的下降区有明显的扩大,而上升区有明显的缩小.典型站点理塘站和木里站极端降水指数发生突变的时间较接近,大致在20世纪70-80年代.     

江淮区域农田参考作物蒸散量变化特征及其成因分析

为深入了解江淮区域农田参考作物蒸散变化特征及其对气候变化的响应,利用联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,简称FAO)推荐的Penman-Monteith模型和位于江淮区域的安徽省滁州地区7个站点1961—2017年逐日气象观测资料计算该地区的参考作物蒸散量(ET_0),在分析ET_0区域时空变化特征的基础上,探讨影响区域农田ET_0的主导气象因子。结果表明,研究区域ET_0的年平均值为993.8 mm,夏季最大,春、秋季次之,冬季最小,空间上呈西北大东南小的分布特征。ET_0的年际变化呈显著减小趋势,变率为-1.41 mm/年,从季节上看,除春季略有增大外,其余3季均呈减小趋势,其中夏季的减小趋势最明显,ET_0的减小趋势是一个突变现象,突变点为1972年。气温和相对湿度的变化引起ET_0的上升,为正贡献;风速和日照时数的变化引起ET_0下降,为负贡献,其中风速是该地区ET_0变化的主导气象因子。探讨江淮区域农田参考作物蒸散量对气候变化的响应,对加强该区域农业灌溉效率和优化农业水资源配置具有重要参考意义。     

1961—2020年海南岛参考作物蒸散发变化及其成因

揭示参考作物蒸发(ET₀)变化及其相关机理,可以为建立科学的水资源管理制度提供重要科学依据。详细分析了海南岛1961—2020年间年和季节ET₀的时空变化特征,并基于多控制因子联立求解法进行了归因分析。结果显示：(1)海南岛多年平均ET₀总体表现为沿海(除南部)高、岛内低的空间分布特征;但各季节的空间分布特征存在差异。(2)区域平均的年、春和夏季ET₀增加,而秋、冬季下降。除春季,55%以上区域显示年和其他季节的ET₀下降。(3)区域平均的年和春季、夏季、秋冬季ET₀变化的主控因子分别为净辐射、相对湿度、净辐射。55%以上的地区显示年、夏、秋、冬季ET₀的变化可归因于净辐射,而春季42%(45%)地区的主控因子为净辐射(温度和相对湿度)。     

内蒙古参考作物蒸散量时空变化特征

利用内蒙古地区50个站点1959~2009年逐日气象资料,采用FAO56 Penman-Monteith方法计算出逐年参考蒸散量,探讨参考作物蒸散量的年际变化特征,运用ArcGIS软件分析参考作物年均蒸散量的空间分布规律,并分析其与气象因子的相关性。结果表明,51年间,内蒙古自治区的参考作物年蒸散量变化速率为-15~42 mm/(10年);全区的参考作物年均蒸散量从东北部向西部方向呈逐渐增大的趋势;风速和太阳总辐射量是影响参考作物蒸散量变化的主要因子。     

不同参照作物腾发量计算模型在鄂西地区的适用性研究

鄂西地区地理环境复杂多样,气候季节差异性显著,准确估算各类作物的参照作物腾发量(ET₀)是进行灌溉管理的基础。为在气象资料缺测条件下鄂西地区选取ET₀的计算方法提供依据,通过宜昌气象站1951—2013年气象资料,以Penman-Monteith公式法计算ET₀结果为标准值,对Hargreaves、Priestley-Taylor、FAO-24 Radiation及Mc-Cloud 4种公式计算的ET₀结果进行对比分析。结果表明：FAO-24 Radiation公式的适用性较好,典型年平均相关系数为0.994,平均相对误差均为85.9%,可直接用于当地参照作物腾发量的计算;Hargreaves公式和Priestley-Taylor公式误差分析结果分别为189.8%、164.4%;Mc-Cloud的相关性最低,丰水年相关系数不足0.900,3种公式在鄂西地区参照作物腾发量计算时适用性较差。FAO-24 Radiation经过修正后,平均相对误差均处于6%左右,可直接用于鄂西地区参照作物腾发量的计算,特...     

基于深度学习的参考作物蒸散量预测模型

为了科学准确预测参考作物蒸腾量(ET₀)，提高预测精度，减少输入变量的数量，从而降低智能节水灌溉系统的建设成本，采用深度学习和人工神经网络方法分别建立ET₀智能预测模型，采用局部敏感性分析、模糊曲线和模糊曲面等方法研究ET₀预测中各输入变量对预测结果的影响，以影响因子大小为依据，构建8种不同气象因子输入组合，利用日照气象站的逐日气象资料，对采用不同方法和不同输入变量组合的预测模型进行训练和测试，并以彭曼公式的计算结果作为参考，对预测模型的性能进行评估。结果表明，在以完整变量作为预测输入时，深度学习预测模型R²为0.980，高于人工神经网络模型(0.963)，获得了更高的预测精度；而在缺省输入变量的ET₀预测中，深度学习预测模型的性能均优于人工神经网络，以平均温度和日照时数作为输入变量的深度学习预测模型R²仍达到0.935，表明在仅有少量气象参数的情况下，深度学习预测模型仍能获得较好的预测结果。综合分析R²、RMSE、RMSRE、MRE...     

横断山区参考作物蒸散量时空变化分析

参考作物蒸散量是表征气候干旱程度以及水资源供需平衡的重要指标。本研究利用横断山区31个气象站1960—2013年逐月气象资料,采用联合国粮农组织推荐的彭曼公式计算研究区各站点逐月参考作物蒸散量,建立31个站点蒸散量序列,利用气候倾向率、累积距平法、多元逐步回归分析以及基于GIS中的反距离插值技术等方法,分析横断山区蒸散量的空间分布及时间变化趋势。结果表明:横断山区参考作物蒸散量由南向北递减。受气温上升、日照时数减少、风速及相对湿度降低的影响,研究区蒸散量变化呈上升趋势。1960—1968年研究区参考作物蒸散量逐步降低,1968—1984年研究区参考作物蒸散量逐步增加,1984—2004年研究区参考作物蒸散量逐步降低,2004—2013年研究区参考作物蒸散量逐步增加。参考作物蒸散量变化趋势区域差异性明显。就贡献率而言,研究区北部参考作物蒸散量减少与平均风速相关性大;研究区南部参考作物蒸散量增加与平均日照时数相关性大;研究区中部参考作物蒸散量增加与平均气温相关性大。     

基于SPEI和MI分析陕西省干旱特征及趋势变化

【目的】目前干旱研究多为基于历史干旱事件分析成因与变化趋势,而结合过去与未来长时间序列数据更能揭示干旱变化特点。寻找在基于CMIP5模型输出未来气象数据时模拟干旱指数方法并探究陕西省过去与未来干旱变化特点,为陕西省未来农业水资源管理提供依据。【方法】根据陕西省18个气象站历史数据以及CMIP5模式输出未来气象数据,比较了3种模型模拟参考作物蒸发蒸腾量（ET₀）,并基于参考作物蒸发蒸腾量（ET₀）和降水数据计算标准降水蒸发指数（SPEI）和相对湿润指数（MI）反映干旱程度,比较过去（1958—2018年）与未来（2019—2100年）干旱的时空变化特点。【结果】多元线性回归模型（Multiple Linear Regression, MLR）能较准确的模拟参考作物蒸发蒸腾量（ET₀）（RMSE=0.457 mm·d ^-1）;在RCP2.6和RCP8.5情景下未来干旱指数呈现上升趋势,在RCP8.5情景下,21世纪40年代存在干旱指数的突变年份;陕西省未来干旱程度降低,年内干旱分布更加不均匀;未来时期夏玉米生长季干旱程度减小,冬小麦生长季干旱程度增加。【结论】在不同RCP情景下,未来干旱变化特征存在差异,相同RCP情景下,SPEI和MI反映的干旱特征变化基本一致,但部分时段存在变化差异。为有效应对气候变化对旱作作物产量造成的负面影响,应当增强土壤蓄水保墒能力,尤其加强冬小麦生长季的抗旱工作。     

烤烟节水灌溉的研究进展

目的明确云南玉溪烟区烤烟大田生育期适宜滴灌定额。方法2017年通过田间控水试验,以作物蒸散量(ET₀)为基础,设置4个参考需水量水平(50% ET₀、60% ET₀、80% ET₀和100% ET₀)和3个设计湿润比(P,0.4、0.5和0.6),共12个滴灌定额处理,考察不同滴灌定额对烤烟生长发育和水肥利用效率的影响。结果参考需水量水平对烤烟株高、茎干物质量以及氮肥和钾肥利用率有显著影响(P<0.05),对除株高以外的农艺性状、叶和全株干物质量以及灌溉水利用率有极显著影响(P<0.01);设计湿润比对烤烟叶干物质量、根冠比和灌溉水利用率有显著影响(P<0.05),对烤烟主要农艺性状、茎和全株干物质量有极显著影响(P<0.01);两者对烤烟叶片和全株干物质量以及灌溉水利用率的影响存在显著交互效应(P<0.05),对烤烟叶片数和株高的影响存在极显著交互效应(P<0.01)。不同灌溉定额处理中,以80% ET₀-0.5P处理烤烟成熟期生物量和农艺性状表现较优,氮、磷和钾肥及灌溉水利用率相对较高;与其他处理相比,其成熟期烤烟叶片和全株干物质量分别增加了14.6%~97.5%和4.3%~72.8%,氮肥和磷肥利用率分别提高了9.4%~84.2%和11.3%~178.1%。结论本试验条件下,该区域较为适宜的烤烟大田生育期滴灌灌溉定额为200 mm。     

四川省气候干湿变化的特征及其影响因子

为四川农业区划及生产应用提供科学依据,选择1980-2016年四川省32个气象站点逐日气象数据资料,采用Penman-Monteith模型计算各站点参考作物蒸散量和地表湿润指数(SWI),并运用气候倾向率、敏感性系数、气象因子敏感系数贡献率与Arcgis空间插值等方法分析SWI,研究四川省气候的干湿变化特征及其影响因子。结果表明:四川气候总体呈干旱化趋势,东部与南部干旱趋势较大,其余地区均呈湿润趋势;SWI相对1980s、1990s、2000s和2010s4个年代际呈先逐渐变湿润再逐渐变干旱的过程,其季节差异较大,冬春季呈季节性干旱;敏感性最高的气象因子是日照时数,其次是相对湿度;对SWI贡献率最大的气象因子是相对湿度,其次是日照时数。     

中国农牧交错带30年响应气候变异趋势分析

农牧交错带是典型的生态脆弱区和环境变化敏感区,有气象-环境放大镜作用,及时准确地了解农牧交错带的气候时空变异状况,对环境响应全球气候变化具有重要的生态学意义。利用中国大陆752个站点1982—2012年的逐年降水、气温数据资料,运用反距离空间加权法、掩膜提取、变异系数运算等对中国北方和川滇农牧交错带降水、气温进行分区对比分析。结果表明:(1)除北方农牧交错带丘陵草原区(Ⅳ区)降水量增加外,其他4区均呈减少趋势,气候变化对北方农牧交错带草甸草原区(Ⅰ区)影响最大(降水量变异系数VCp=18%),川滇农牧交错带山地草原区(Ⅴ区)受其波动性最小(VCp=7%)。(2)1982—2012年间,研究区总体增温速率为0.45℃/10年,总体变异系数达29%;30年平均变异系数空间上存在差异性,表现为草甸草原区(Ⅰ区)(温度变异系数VCt=14%)丘陵草原区(Ⅳ区)(VCt=12%)荒漠草原区(Ⅲ区)(VCt=9%)灌丛草原区(Ⅱ区)(VCt=7%)山地草原区(Ⅴ区)(VCt=6%)。(3)30年来400 mm等雨量线有向东、向北发展趋势,空间动态变化范围(102°~111°E、35°~40°N)与北方农牧交错带区域(105°45'~124°42'E、36°01'~49°36'N)重合度达89%,且重合度有升高之势。     

气候变化背景下周口市冬小麦农业气候资源时空变化特征

选取周口市10个气象站点1961—2015年的逐日气象资料和霜观测资料,应用气候线性倾向率法、相关分析法和MannKendall突变检验法,分析周口市冬小麦生育期内主要农业气候资源的时空变化趋势和特征。结果表明:研究区域近54年冬小麦生育期内≥0℃积温显著增加,20世纪90年代以来增加趋势更加显著,1993年为突变年;生育期内降水量年际和年代际波动明显,空间上从南至北递减;参考作物蒸散量有明显减少趋势,年际和年代际波动比较剧烈,空间上呈东西递减趋势;生育期内日照时数有明显减少趋势,21世纪初以来减少趋势更为显著,突变年为2005年,空间上东多西少;初霜冻日期呈推迟趋势,终霜冻日期呈提前趋势,导致霜期缩短,且三者的年际波动明显。     

河南省参考作物蒸散量季节变化及其成因分析

利用河南省99个气象站1965—2018年逐日气象资料,采用Penman-Monteith公式计算逐日参考作物蒸散量,利用气候倾向率、相关分析和偏相关分析等方法分析河南省参考作物蒸散量的季节变化特征,并对其主要影响因子进行探讨。结果表明,季参考作物蒸散量呈减少趋势,各季节参考作物蒸散量的气候倾向率绝对值由大到小依次为夏季、秋季、冬季、春季。春季参考作物蒸散量为北高南低的纬向型分布,夏、秋2季均为东高西低的经向型分布。风速的减小和日照时数的缩短是河南省参考作物蒸散量减少的主要原因。     

充分灌溉下毛白杨树干直径变化对气象因子的响应

以三倍体毛白杨为试验对象,在控制土壤水势不低于-25 kPa的充分灌溉条件下,研究了树干直径变化指标与气象因子的关系。对树干直径日最大收缩量(MDS)产生主要影响的气象因子有参考作物蒸腾蒸散量(ET0)、饱和水气压差(VPD)、日平均温度(T_mean)、日最高温度(T_max)、日最低温度(T_min)、空气相对湿度(RH)、太阳辐射(Rn),其中与ET₀、R_n呈极显著正相关,与T_min、RH、VPD极显著负相关,与T_max呈显著正相关; 树干直径日增长量(DG)主要受R_n的影响,影响树干直径日最大值(MXTD)、树干直径日最小值(MNTD)的气象因子主要是3个温度指标:T_mean、T_max、T_min。MDS可以反映大气干旱程度。温度是影响树干直径增长的重要气象指标