ngstrm-Prescott系数选取对参考作物蒸散量的影响—以黄河中游站点为例

利用黄河中游三个站点近50a的气象资料,研究了ngstrm-Prescott系数不同取值对参考作物蒸散量的影响。结果显示,当ngstrm-Prescott系数as和bs分别相差56%和93%时,引起的ET0差异月值在0.6%~26.2%,年值在173.1~197.4mm(18.2%~21.9%)。ngstrm-Prescott系数不同取值对ET0的影响程度随地点而变化,即随海拔和日照时数的增加,对ET0的影响程度相应增大。因此在高海拔和高辐射地区,应对ngstrm-Prescott系数进行校正。尽管FAO56PM推荐的ngstrm-Prescott系数在世界各地广泛应用,但依据本文结果尚不能确定其在中国能否直接使用。随着辐射数据的不断积累,有必要对这些系数进一步研究、验证和校正。     

Ångström-Prescott系数选取对参考作物蒸散量的影响-以黄河中游站点为例

利用黄河中游三个站点近50a的气象资料,研究了(A)ngstr(o)m-Prescott系数不同取值对参考作物蒸散量的影响.结果显示,当ngstrm-Prescott系数as和bs分别相差56%和93%时,引起的ET0差异月值在0.6%～26.2%,年值在173.1～197.4mm(18.2%～21.9%).ngstrm-Prescott系数不同取值对ET0的影响程度随地点而变化,即随海拔和日照时数的增加,对ET0的影响程度相应增大.因此在高海拔和高辐射地区,应对ngstrm-Prescott系数进行校正.尽管FAO56 PM推荐的(A)ngstr(o)m-Prescott系数在世界各地广泛应用,但依据本文结果尚不能确定其在中国能否直接使用.随着辐射数据的不断积累,有必要对这些系数进一步研究、验证和校正.     

A^°ngstrǒm—Prescott系数选取对参考作物蒸散量的影响-以黄河中游站点为例

利用黄河中游三个站点近50a的气象资料，研究了A^°ngstrǒm—Prescott系数不同取值对参考作物蒸散量的影响。结果显示，当A^°ngstrǒm—Prescott系数as和bs分别相差56％和93％时，引起的ET0差异月值在0．6％-26．2％，年值在173．1—197．4mm（18．2％-21．9％）。A^°ngstrǒm-Prescott系数不同取值对ET0的影响程度随地点而变化，即随海拔和日照时数的增加，对ET0的影响程度相应增大。因此在高海拔和高辐射地区，应对A^°ngstrǒm—Prescott系数进行校正。尽管FAO56PM推荐的A^°ngstrǒm-Prescott系数在世界各地广泛应用，但依据本文结果尚不能确定其在中国能否直接使用。随着辐射数据的不断积累，有必要对这些系数进一步研究、验证和校正。     

吐鲁番地区气候变化对参考作物蒸散量的影响

新疆吐鲁番盆地是中国气候最干旱、水资源最紧缺的地区之一,农业用水完全依赖于山区径流和地下水的灌溉。研究在气候变化背景下的参考作物蒸散量的变化,对制定科学合理的水资源管理技术方案具有重要意义。根据吐鲁番地区4个气象台站1959-2007年的历史气候资料以及联合国粮农组织（FAO）推荐的Pen-man-Monteith公式计算各地逐年参考作物蒸散量,采用线性回归、Morlet小波和Mann-Kendall突变检测等方法,分析近49a各站年平均气温、降水量、日照时数、年平均风速和空气相对湿度等气候要素以及年参考作物蒸散量的变化趋势和变化特征,据此分析参考作物蒸散量变化的气候成因。结果表明：①近49a吐鲁番地区年平均气温和空气相对湿度呈升高趋势,日照时数和年平均风速呈减小的趋势,降水量变化不明显;②年参考作物蒸散量与上述各气候要素均具有较好的相关关系（p〈0.1）,其中与年平均风速、空气相对湿度、降水量和平均气温的相关性最为密切（p〈0.01）。受上述各气候要素变化的综合影响,近49a吐鲁番地区的参考作物蒸散量总体呈明显的减小趋势（P〈0.01）,这对降低农作物需水量和农田灌溉量具有重要影响;③突变检测表明,吐鲁番地区年平均气温在1970年发生了突变性升高,年平均风速在1965年发生了突变性减小,参考作物蒸散量在1968年发生了突变性减小,其它气候要素未发生突变;④各气候要素和参考作物蒸散量分别存在准2～8a的年际尺度和16～24a的年代际尺度的周期性变化。     

阿勒泰地区参考作物蒸散量时空变化特征

基于阿勒泰地区7个气象站1961—2012年逐日气象资料,采用Penman-Monteith模型计算了逐日参考作物蒸散量,运用Mann-Kendall非参数检验法、小波分析法,并结合ArcGIS软件对作物参考蒸散量的时空变化特征进行了研究。结果表明:阿勒泰年和春季作物参考蒸散量呈增加趋势,而夏季、秋季和冬季作物参考蒸散量呈减少趋势。年和夏季的作物参考蒸散量分别在1994年、1992年发生突变,而春季、秋季和冬季的作物参考蒸散量则没有发生突变。年和四季的作物参考蒸散量都存在27 a的周期。空间分布上,年、春季、夏季和秋季的平均作物参考蒸散量呈自阿勒泰市南部和福海县西北部向东部、南部和西部逐渐递减的变化趋势。而冬季作物潜在蒸散量大致呈现自西向东逐渐递减。变化趋势上,春季潜在蒸散量在空间上都呈增加趋势,而年、夏季、秋季和冬季的潜在蒸散量在阿勒泰的东部呈增加趋势,在西部则呈减少趋势。     

黄土高原地区近50年参考作物蒸散量变化特征

为了探求黄土高原地区深层土壤干燥化过程及成因和该地区植被耗水的变化情况,该文根据黄土高原5站点近50 a的日气象资料,利用Penman-Monteith公式计算了同参考作物蒸散量,并分析了Eto的日均值、月均值和年值的变化特征,同时分析了平均温度、最高温度、最低温度、日照时数、风速和相对湿度与Eto的相关性.结果表明:黄土高原地区Eto日值和月均值与大气温度、日照时数均达到了极显著的相关性,其Eto日值和层Eto月均值曲线均呈单峰型,存在明显的季节变化特征,峰值均出现在6月.除了西安和西宁Eto年值显著降低外,其他3站点的年际间变化趋势不显著,同时除西宁站外其他各站点在20世纪80年代后Eto均有上升的趋势.     

甘肃地区参考作物蒸散量时空变化研究

区域水土平衡模型的建立通常需要确定计算参考作物蒸散量的模型,这一模型的精确与否,直接影响整体预测模型的最终预报精度.运用FAO-24 Blaney-Criddle法、FAO-24 Radiation法、FAO PPP-17 Penman法及FAO Penman-Monteith(98) 4种方法,对甘肃省1981～2000年33个站点的月参考作物蒸散量进行了计算.对比分析结果表明,AO Penman-Monteith(98)模型的精度与灵敏度均显示了较强的优越性.运用该模型对甘肃省参考作物蒸散量的时空分布特征进行研究表明:甘肃省参考作物蒸散量年内逐月演变曲线呈单峰状;年际蒸散量变化与夏季年际波动变化存在较高一致性;全年参考作物蒸散量分布具有从东南向西北递增的趋势.     

滇中地区参考作物蒸散量时空变化特征

参考作物蒸散量是灌溉设计、灌溉计划等的基础数据,利用滇中地区19个气象台站的观测数据,计算了滇中地区的参考作物蒸散量（ET₀）,分析了ET₀时间和空间的变化特征及气象要素对其的影响。结果表明:研究区的ET₀于1982年发生突变,1960—1982年变化趋势不明显,1982—2002年呈现下降的趋势,2003—2012年ET₀呈现增加的趋势,多年平均ET₀约为1 223.7 mm。ET₀的空间特征表现为中部高,东西低,春季最大,夏季高于秋季,冬季最小,高值区出现在元谋地区。ET₀与风速、气温和日照时数呈现显著的正相关关系,与相对湿度呈现极显著的负相关关系。偏相关分析和逐步回归分析显示在年尺度上,风速、相对湿度和日照时数的组合可以预测ET₀的年际变化。     

基于极限学习机的参考作物蒸散量预测模型

为实现气象资料缺乏情况下参考作物蒸散量（reference crop evapotranspiration, ET0）高精度预测,以气象因子的不同组合为输入参数,利用FAO-56 Penman-Monteith公式计算的ET0作为预测标准值建立基于极限学习机（extreme learning machine, ELM）的ET0预测模型。选取川中丘陵区7个气象站点1963－2012年逐日气象资料进行模型训练与测试,并将模拟结果同Hargreaves、Priestley-Taylor、Makkink及Irmark-Allen等4种常用模型进行对比。结果表明：ELM模型能很好地反映气象因子同ET0间复杂的非线性关系,且模拟精度较高;基于最高和最低温度的ELM模型模拟精度（均方根误差和模型效率系数分别为0.504 mm/d和0.827）高于Hargreaves模型（均方根误差和模型有效系数分别为0.692 mm/d和0.741）;基于最高、最低温度和辐射的ELM模型模拟精度（均方根误差和模型有效系数分别为0.291 mm/d和0.938）明显高于Priestley-Taylor（均方根误差和模型有效系数分别为0.467 mm/d和0.823）、Makkink（均方根误差和模型有效系数分别为0.540 mm/d和0.800）和Irmark-Allen模型（均方根误差和模型有效系数分别为0.880 mm/d和0.623）。因此基于最高、最低温度和辐射的ELM模型可以作为气象资料缺乏情况下川中丘陵区ET0计算的推荐模型。该研究可为川中丘陵区气象资料缺乏情境下ET0精确计算提供科学依据。     

新疆1961-2013年参考作物蒸散量时空变异

准确评估参考作物蒸散量的变化规律对新疆农业生产及水资源合理利用具有重要作用,采用Penman-Monteith公式以及55个气象站的逐日气象资料,计算了新疆1961-2013年参考作物蒸散量并分析其时空变化特征,运用多元回归分析法对影响参考作物蒸散量变化的主导气象因素进行了定量分析.结果表明:新疆ET0总体呈下降趋势,年际变化率为-1.01 mm/a.在20世纪80年代之前ET0偏高,90年代减少到最大,2000年以来又逐渐增大.从季节来看,夏季、秋季的ET0与年ET0的减小趋势一致,春季冬季ET0的减少趋势不明显.在不同年代际时间尺度,新疆全年及季节ET0的年际变化在空间上存在一定的分异.风速是全年及夏、秋季ET0变化的主导因素,而温度是春季及冬季新疆区域蒸发量变化的主导因素.     

基于称重式蒸渗仪实测日值评价16种参考作物蒸散量(ET_0)模型

参考作物蒸散量(ET_0)的准确估算是作物需水量及区域农业水分供需计算的关键,尽管已提出大量方法,但缺乏基于实测值的严格检验。本文利用北京小汤山2012年称重式蒸渗仪实测日值,检验16个ET_0模型,包括5个综合法、6个辐射法、5个温度法模型。依据均方根误差RMSE值,各模型估算效果的排序为FAO79 Penman=1963 Peman1996 Kimberly PenmanFAO24 PenmanFAO56 Penman-Monteith(PM)TurcFAO24 Blaney-Criddle(BC)DeBruin-KeijmanJensen-HaisePriestley-Taylor(PT)FAO24RadiationHargreavesMakkinkHamonMcloudBlaney-Criddle(BC)。总体而言,综合法表现最好,其RMSE在1.33~1.47mm·d~(-1),以FAO79 Penman和1963 Penman为最好;辐射法次之,其RMSE在1.48~1.77mm·d~(-1),以Turc最好;温度法检验效果最差,其RMSE在1.50~2.68mm·d~(-1),以FAO24 BC为最好。FAO79Penman和1963 Penman比最好的辐射法和温度法模型的精度分别高10%和13%。综合法、辐射法模型普适性好于温度法的原因在于其均含有影响ET_0的关键因子——辐射或饱和水汽压差VPD。所有模型均具有低蒸发条件下高估、高蒸发条件下低估的阈值特点,综合法及辐射法平均低估0.14mm·d~(-1)和0.33mm·d~(-1),而温度法平均高估0.52mm·d~(-1)。前两类方法 ET_0阈值相对较低,更适于低蒸发力条件,而温度法较适于高蒸发力条件。所有综合法、辐射法模型及温度法的Hargreaves和FAO24 BC法估算值与实测值变化趋势一致,说明模型结构合理,可通过参数校正提高精度;但对于与实测值趋势不吻合的温度法,模型结构尚需优化。VPD和最大湿度RHx是影响综合法、辐射法估算偏差的两大主要因子,其中VPD对低估类模型偏差影响最大,且偏差随着VPD增加而增大;而RHx对高估类综合法模型(1963 Penman、FAO79 Penman)偏差影响最大,且偏差随RHx增加而减小。校正后的PT(1.38)、Makkink(0.83)、Turc(0.014)及Hamon(1.248)系数大于原系数,而Hargreaves(0.0019)和BC(0.192)校正系数低于原系数。此外,PT与Hamon的系数利用最小相对湿度、Turc和Makkink系数利用VPD、Hargreaves和BC系数利用辐射或日照时数能得到最佳估算。FAO56 PM表现不佳(RMSE=1.47mm·d~(-1))的原因与站点气候干燥程度、较低的空气动力项权重有关。后人对原始Penman式的诸多修正并没有显著改善精度,因此建议在类似气候条件地区继续使用老版本Penman式。同时,对FAO56 PM的进一步检验将有助于回答"FAO56 PM是否真正比其它综合法具有优势,在何种气候下表现好,在高蒸发条件下低估是否为普遍现象"等科学问题。     

黄河柳林滩段全新世古洪水滞流沉积物物源研究

通过对黄河中游进行古洪水沉积学研究和水文学研究,为超长尺度水文学提供数据基础。对黄河中游晋陕峡谷段进行详细的考察,在黄河窟野河口右侧柳林滩附近发现3层全新世古洪水滞流沉积物(SWD)。光释光(OSL)测年结果表明,这一期3次古洪水事件分别发生在11 800~11 000aB.P.,10 800~10 200a B.P.,10 600~9 600aB.P.。通过对样品进行磁化率、烧失量、粒度成分、化学元素和扫描电镜的试验分析,确定其为河流悬移质泥沙在高水位滞流环境下的产物,是典型的古洪水滞流沉积物。其中,古洪水SWD的磁化率和烧失量较古土壤低,说明其是新鲜的滞流沉积物,未受到风化成壤作用的影响。3层古洪水SWD的自然分布频率曲线都呈现单峰,峰态尖锐,为极正偏态,说明其分选性好。扫描电镜的分析表明,3层SWD属于河流沙,偏关县L0属于典型的黄土—风积粉砂。不同层次的沉积物记录了不同期次的古洪水事件,反映出其水动力大小的不同或物质来源的差异。结合粒度分析和化学元素的结果,确定古洪水SWD2、SWD3与现代洪水SWD均为细沙质粉沙,化学成分相同,表明是黄河主流大洪水悬移质沉积形成。古洪水SWD1为中沙,与SWD2、SWD3在常量元素和重金属元素含量上有显著差异,而与前人在毛乌素沙漠地区所进行的粒度和元素分析结果接近,说明本层古洪水SWD是支流窟野河流域暴雨洪水从毛乌素沙漠地区侵蚀搬运而沉积下来的物质。该研究成果为今后准确鉴别古洪水SWD及来源判断提供参考借鉴。     

Partial replacement of Fe(o,o‐EDDHA) by humic substances for Fe nutrition and fruit quality of citrus

The most widely used Iron (Fe) fertilizer in calcareous soils is the synthetic chelate Fe(o,o‐EDDHA). However, humic substances are occasionally combined with Fe chelates in drip irrigation systems in order to lower costs. We investigated the effect of various mixtures of Fe(o,o‐EDDHA) and a commercially available humic substance on Fe availability in a calcareous soil from Murcia, Spain (in vitro experiment) and on leaf Fe content and fruit‐quality attributes of Citrus macrophylla (field experiment). In the in vitro experiment, a calcareous soil was incubated for 15 d with solutions of sole Fe(o,o‐EDDHA) and humic substance and of a mixture of humic substance and Fe(o,o‐EDDHA) to determine the dynamics of available Fe. While the mixture did not significantly increase the available soil Fe, it did decrease the rate of Fe retention in the surface soil compared to sole Fe(o,o‐EDDHA). In the field experiment, the substitution in the application solution of 67% of Fe(o,o‐EDDHA) by commercial humic substance increased leaf P in lemon trees from 0.19% with sole Fe(o,o‐EDDHA) to 0.30% and leaf Fe from 94 mg kg^–1 to 115 mg kg^–1. Some quality parameters like vitamin C content and peel thickness were also improved with a partial substitution of Fe(o,o‐EDDHA) by humic substances. We conclude that a partial substitution of commercial Fe chelates by humic substance can improve crop Fe uptake and may thus be economically attractive. The underlying physiological mechanisms and ecological implications require further studies.     

黄河中游多沙粗沙区治理分期(区)研究

对黄河下游河道主槽淤积危害最大的是粒径d≥0.10mm的粗泥沙。按照快速减少黄河下游河道主槽粗泥沙淤积和治理面积相对较小、拦减粗泥沙量相对较多的原则,以≥0.10mm的粗泥沙输沙模数分别为≥1400、≥700而<1400和<700t/(km2·a)为指标,将黄河中游7.86万km2的多沙粗沙区分为粗泥沙集中来源区、多粗泥沙区和多沙粗沙区3个治理期(区),其对应的面积分别为1.88万、2.06万和3.92万km2。经分析,该研究治理分期(区)中的划分结果,符合黄河水利委员会针对黄河中游多沙粗沙区“先粗后细,分期治理”的战略部署。     

不同频率黄河上中游径流量变化特征及其趋势预测

水资源是影响黄河流域高质量发展的战略资源,在人类活动及气候作用影响下,黄河上中游径流发生极大的变化,因此研究黄河径流变化特点及其预测对水资源的合理开发和分配调控具有重要生产意义。对黄河潼关水文站实测1950—2018年径流量进行分析,通过M—K等方法分析了黄河上中游区径流量变化特征,并预测未来20年不同频率径流量变化趋势。结果表明：黄河上中游1950—2018年径流量呈极显著性减少趋势;黄河潼关水文站径流变化突变点位于1985年,减少趋势较之前显著增加;通过优化后的GM （1,1）模型对5%及95%频率径流量进行预测,表明未来20年的径流量变化为113.38~210.35亿m³,并持续减少趋于稳定;该优化模型对黄河潼关水文数据有较好的模拟结果,适用于频率优化后低递减水文长序列的预测。     

黄河中游昕水河流域水沙变化及归因研究

为了探讨人类活动和气候变化对黄河流域水沙情势的影响,选取黄河中游典型流域——昕水河流域为研究区域,分析流域1958—2015年水文气象年际变化规律,采用Mann-Kendall检验法和Pettitt检验法对流域径流量、输沙量及含沙量进行趋势分析和突变检验,并分别利用双累积曲线法、回归分析法和弹性系数法对水沙变化的归因进行了对比评价。结果表明：（1）流域多年平均径流量、输沙量和含沙量分别为32.0 mm,1 289.1 t/km²和33.7 kg/m³,年径流量、输沙量和含沙量均呈现显著下降趋势,且其突变时间均出现在1980年附近;（2）在1958—1980年和1981—2002年期间,流域年水沙关系表现出较好的线性关系,但是2003—2015年期间流域年径流—输沙关系的相关性明显减弱,水沙关系难以用确定的回归方程来表征,其主要原因为流域内水土保持工程措施的实施特别是淤地坝的建设,削弱了流域的水沙关系;（3）双累积曲线法、回归分析法和弹性系数法的计算结果较为接近,人类活动是引起昕水河流域水沙变化的主要驱动因素,传统的经验统计法确实有一定的可靠性和适用性。研究成果可为黄河流域生态恢复及水沙调控提供科学依据。     

黄河中游多沙粗沙区小流域坝系相对稳定研究

小流域坝系相对稳定是指当淤地坝达到一定高度，坝地面积与集流面积的比例达到一定数值之后，淤地坝对洪水泥沙将长期控制而不致影响坝地作物的生长，达到产水产沙与用水用沙的相对平衡。据对陕北、晋西、内蒙西南地区小流域的调查研究，坝系相对稳定需要满足的防洪保坝标准，应选用淤地坝最高的校核洪水标准，即洪水重现期约500年；坝地允许淹水深度0．8m，淹水历时小于7d，可作为衡量坝地作物保收的标准。坝系相对稳定的条件是：坝地面积与坝控制流域面积之比0．04～0．05，流域骨干坝和大型坝总的剩余滞洪库容应大于当地100年到200年一遇校核洪水的总量，骨干工程与中小型淤地坝的比例一般为1：2—9。     

人类活动对黄河中游水沙影响的分析计算

河龙区间及泾河、北洛河、渭河流域是黄河流域水土流失最为严重的地区。人类活动对该地区径流泥沙影响的研究结果表明：50-60年代、70年代、80年代、90年代年均增沙量分别为2439.99万t、4469.25万t、4948.46万t和7254.84万t;年均增洪量分别为528.07万m^3、324.22万m^3、089.03万m^3和9 583.26万m^3。1970~1996年增沙量分别占同期河道洪水输沙量和水保措施减沙量的5.28%和14.1%,增洪量分别占1.06%和3.35%。     

黄河泥沙淤改造地区域综合效应评估研究

本文对沿黄涝洼地泥沙淤改造地这一项目的综合效应进行评估,评估内容包括:经济效应、社会效应、生态效应及其组成的综合效应。根据指标选择的科学性、实用性、相对独立性、可操作性和可比性等原则,分别建立经济、社会、生态环境指标体系。其中经济指标包括单位土地面积纯收入、人均GDP、农村人均纯收入;社会指标包括土地利用率、灌溉面积率、人均耕地面积、供水能力;生态环境指标包括森林覆盖率、沙化土地比、土壤侵蚀比、地下水位变化、区域景观美观度。在建立一系列综合效应评价指标体系后,在典型区内运用模糊数学法对淤改造地的综合效应进行客观评价,估算淤改造地所带来的经济、社会、生态、综合效益,通过分析数据得到总体评价,以此指导沿黄涝洼地综合整治的实施。