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。     

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。     

西藏高寒牧区燕麦作物系数的推求及验证

运用FAO-56推荐的单作物系数法和双作物系数法推求充分灌溉条件下西藏高寒牧区燕麦的作物系数,并通过灌溉试验数据验证所求作物系数的可靠性以及这2种方法在海拔4 000m以上地区的适用性。结果表明,基于单作物系数法,2011年和2012年作物系数Kcini、Kcmid、Kcend分别为1.06、1.18、0.28和1.09、1.17、0.28。2011年和2012年双作物系数法与单作物系数法计算的ETc拟合相关系数分别为0.743和0.894。理论计算的作物需水量与实测值接近,该2种作物系数法均适用于西藏高寒牧区。     

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SIMDual_Kc模型估算非充分灌水条件下冬小麦蒸散量

为研究关中冬小麦植株蒸腾和土壤蒸发规律,利用2 a冬小麦小区控水试验实测数据,率定和验证了双作物系数SIMDual_Kc模型在关中地区的适用性.用大型称重式蒸渗仪的实测蒸散量值(或水量平衡法计算值)与模型模拟值进行对比.结果表明:SIMDualKc模型可较准确地模拟关中不同水分条件下冬小麦蒸散量,且模拟精度较高.模型估算的平均绝对误差为0.643 3 mm/d.模型估算的冬小麦初期、中期和后期的基础作物系数分别为0.35,1.30,0.20.另外,模型还可以较准确地估算不同水分供应条件下的土壤水分胁迫系数、土壤蒸发量和植株蒸散量.冬小麦整个生育期,土壤蒸发主要发生在作物生育前期,中期较低,后期略微增大;植株蒸腾主要发生在作物快速生长期和生长中期,整个生育期中呈先增大后减小的趋势.     

西北地区冬小麦腾发量估算模型适用性评价

为实现对西北地区冬小麦腾发量(ET)的准确估算,在对不同生育期ET的影响因子进行分析后分别采用双作物系数模型、单作物系数模型和Priestley-Taylor(PT)模型模拟ET,并以大型蒸渗仪实测ET为标准值对比其精度.结果表明:气象因子是播种-返青(Ⅰ期)和抽穗-乳熟(Ⅲ期)ET的主导因子,作物因子是乳熟-收获(Ⅳ期)ET的主导因子,2种因子对返青-抽穗(Ⅱ期)和全生育期ET的驱动作用相近;Ⅰ期双作物系数模型、单作物系数模型和PT模型的R²分别为0.511 8,0.239 3,0.374 2,RMSE变化范围为0.284 6~0.366 3 mm/d,总体评价指标GPI排名分别为1,3,2;Ⅱ期3个模型的R²均在0.700 0 以上,RMSE为0.540 9~0.844 0 mm/d,双作物系数模型模拟效果最好;Ⅲ期各模型的R²均高于0.600 0,RMSE为0.828 8~1.258 7 mm/d,双作物系数模型GPI排名第1;Ⅳ期3个模型的R²分别为0.799 1,0.671 6,0.270 8,RMSE为0.968 1~1.946 2 mm/d,作物系数模型模拟精度明显高于PT模型;全生育期各模型RMSE为0.551 5~0.893 6 mm/d,双作物系数模型的R²达到0.902 2.     

基于大型蒸渗仪的冬小麦蒸散规律及其模拟

【目的】探究不同土壤水分条件下冬小麦蒸散量适宜估算模型。【方法】在华北地区,以冬小麦为研究对象,借助大型蒸渗仪,设置3个土壤含水率灌水控制下限水平(T70:70%田间持水率,T60:60%田间持水率,T50:50%田间持水率),分别采用单作物系数法,双作物系数法以及BP人工神经网络进行蒸散量估算,并结合纳什系数(NSE)和均方根误差/观测值标准差比率(RSR)等统计指标进行模型评价。【结果】随土壤水分胁迫程度的增加,冬小麦蒸散总量和各生长阶段蒸散量逐渐减少(T70处理>T60处理>T50处理);中度水分胁迫处理下(T50),仅双作物系数模型模拟结果适用(NSE=0.646,RSR=0.599);轻度水分胁迫处理下(T60),BP人工神经网络模型相对最优(NSE=0.872,RSR=0.360),双作物系数模型估算效果良好(NSE=0.729,RSR=0.523);适宜水分处理下(T70),各个模型均有较好的估算效果。【结论】双作物系数模型适宜于不同土壤水分胁迫水平。     

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。     

秸秆覆盖条件下玉米需水量及作物系数的试验研究

采用FAO推荐的双作物系数法计算了秸秆覆盖条件下夏玉米的作物系数。结果表明,秸秆覆盖对含水量影响较大,0～10cm土层土壤含水量随着麦秸覆盖量的增加而增大;秸秆覆盖量对棵间蒸发量E和土壤蒸发系数Ke的影响较大,E和Ke值随覆盖量增加而减小,在玉米生长初期阶段影响最大,中期阶段影响最小;有覆盖试验区需水量比无覆盖区小,有一定的节水效果。     

双作物系数法计算华北地区桃树蒸散量的可靠性评价

为评估双作物系数法计算华北地区果树蒸散量和作物系数的可靠性,采用液流法和水量平衡法在2012—2013年对桃树蒸散量和作物系数进行了大田小区试验测定。结果表明,双作物系数法计算的蒸散强度与液流法和水量平衡法测定的蒸散强度在果树生育期内均随时间呈先增大后减小的趋势,计算值与2种实测法测定结果之间均显著相关。全生育期蒸散量计算值与实测值的相对误差小于4.5%,但土壤蒸发量计算值比测定值小59.5%~64.8%,而蒸腾量计算值则比测定值大25.6%~26.0%。双作物系数法计算的作物系数与液流法和水量平衡法测定的作物系数也均随生育期呈先增大后减小的趋势,3种方法获得的整个生育期平均作物系数分别为0.90、0.89和0.95。通过对均方根-实测值标准偏差比(RSR)和纳什效率系数(NES)的分析,认为双作物系数法是估算充分灌溉条件下干旱-半干旱地区桃树蒸散量和作物系数的一种有效方法。     

草甸草原区羊草生育期蒸散量变化规律研究

基于2005~2006年羊草生育期气象因子及生理因子野外观测试验数据,用联合国粮农组织FAO-56分册中最新双作物系数法以日为时段计算了羊草2个不同水文年的蒸散量。模拟计算的蒸腾、蒸发量与实际观测值间进行了拟合相关图、拟合优度参数法的有效性检验。用羊草生育期生理特性、冠层结构变化、气象要素和根系层土壤含水率变化对计算结果进行了分析,得出生育期各生长阶段蒸散量和日平均蒸散强度及它们的变化规律。     

关中地区夏大豆蒸发蒸腾及作物系数的确定

作物系数-参考作物蒸发蒸腾量法是作物需水量计算最普遍采用的方法。作物系数作为该方法的重要参数,它的确定已成为作物需水量研究的关键问题。依据2005-2007年3年田间试验资料,利用Penman-Monteith公式计算了关中地区夏大豆全生育期间参考作物蒸散量,并利用农田水量平衡方程及土壤水分胁迫系数计算了作物实际蒸发蒸腾量,由此计算了大豆各生育阶段的作物系数,并分析了大豆作物系数变化规律。结果表明:关中地区大豆全生育期间参考作物蒸散量平均为524.6 mm;大豆作物系数全生育期平均为0.82,在开花~结荚阶段最大,平均为1.22,其次为结荚~成熟阶段,平均为1.05,播种~幼苗最小为0.26;在关中气候背景下,大豆作物系数与大于10℃积温具有较好的二次多项式关系。     

单双作物系数法计算玉米需水量的对比研究

基于云南持续干旱对水资源高效利用的要求以及研究作物需水量规律的重要性,利用低纬度高原区的云南省曲靖市的陆良站1990～1992年的逐日气象资料及历史试验资料,采用FAO-56推荐的计算作物需水量的单作物系数法和双作物系数法,计算了陆良站玉米各阶段的需水量,并和实测值进行了对比。结果表明：用单作物系数法和双作物系数法计算的玉米需水量与实测值是十分接近的;在地面覆盖度比较大的情况下,两者差别不大;总体上,两种方法计算的作物需水量具有很好的相关性。     

浑善达克沙地东南缘重叠植被生态需水量分析研究

重叠植被非生育期生态需水量是霜期、持续冰冻期地表有效自由水蒸发量,它维系越冬生境。基于2005~2006年对黄柳-扁蓄豆构成的重叠植被生境中气象因子及生理因子野外观测试验数据,用单、双作物系数法计算了重叠植被2个不同水文年生态需水量。这个基础数据对决策重叠植被建设规模、对区域需水预测模提供了基础数据。     

水分胁迫条件下羊草群落生育期双作物系数计算方法的验证

基于浑善达克沙地2005-2006两个不同水文年对羊草、拂子茅、冰草构成的羊草群落生育期中气象因子及生理因子野外观测试验数据,用联合国粮农组织FAO-56分册中介绍的方法计算了羊草群落生育期基本作物系数和土壤蒸发系数,并对基本作物系数进行了地区气象因素和牧草单叶气孔阻力校正。用校正后的作物系数模拟计算的蒸腾、蒸发量与实际观测值间进行了拟合相关图、拟合优度参数法的有效性检验。结果表明:计算的蒸发、蒸腾量与实测结果基本接近。考虑水分胁迫时,有条件的地区应该对作物系数进行地区气象因素和单叶气孔阻力校正。     

水分胁迫条件下羊草群落生育期双作物系数计算方法的验证

基于浑善达克沙地2005-2006两个不同水文年对羊草、拂子茅、冰草构成的羊草群落生育期生境中气象因子及生理因子野外观测试验数据,用联合国粮农组织FAO-56分册中介绍的方法计算了羊草群落生育期基本作物系数和土壤蒸发系数,并对基本作物系数进行了地区气象因素和牧草单叶气孔阻力校正。用校正后的作物系数模拟计算的蒸腾、蒸发量与实际观测值间进行了拟合相关图、拟合优度参数法的有效性检验。结果表明：计算的蒸发、蒸腾量与实测结果基本接近。考虑水分胁迫时,有条件的地区应该对作物系数进行地区气象因素和单叶气孔阻力校正。     

河套灌区套种模式下综合作物系数的试验研究

依据FAO56作物需水量指南提供的作物系数计算方法,分别计算了内蒙古河套灌区磴口试验站小麦套种覆膜玉米、小麦套种未覆膜玉米、小麦套种油料向日葵3种套种模式下的综合单、双值作物系数。结果表明,3种套种模式下的作物在全生育期内均可迎来2次综合需水高峰;共生阶段的作物系数,单值方法高于双值方法的计算结果,而单一作物独立生长阶段,双值方法高于单值方法的计算结果;无论单值计算还是双值计算的套种作物田间综合ET,当单一作物处于独立生长期时差别不大,而2种作物共同生育阶段的差别较大;将3种作物在套种模式下的生育阶段划分的更加详细并分别命名,为套种模式下作物蒸散量提供更准确的计算依据。