基于SEBAL模型的小麦水分生产率研究

基于能量平衡原理,运用SEBAL模型和Landsat8影像反演估算了山西省晋中市的小麦水分生产率。首先根据Landsat8卫星影像,反演了晋中地区净辐射通量、土壤热通量和感热通量,使用能量平衡方程计算了水分蒸散;然后基于晋中小麦的产量统计数据,对晋中小麦的产量进行插值并栅格化;最后利用水分生产率公式计算了研究区小麦水分生产率。结果表明,研究区内的太谷、榆社、介休3站点反演的日蒸散量分别为2.93、3.82、3.17 mm/d,范围为0.41~7.22 mm/d,与根据Penman-Monteith公式计算的结果 (2.57、3.48、3.43 mm/d)大致相等,误差范围在10%左右;研究区小麦水分生产率均值为0.94 kg/m3,最高达到2.50 kg/m3,处于合理范围内,可以对晋中地区提高水分利用效率提供有效参考。     

极端干旱区成龄葡萄园蒸散研究

利用波文比能量平衡法对新疆吐哈盆地葡萄园的蒸散变化规律进行了研究。结果表明,葡萄园水热平衡各分量的日变化呈典型的单峰曲线,潜热、感热和土壤热通量都随净辐射的增减而增减,但峰值出现的时间和大小各异,潜热通量占净辐射能量支出的大部分,其变化规律与净辐射的日变化规律一致性最好,土壤热通量变化很平缓,趋势与净辐射基本相同,但滞后净辐射2～3h。在晴朗无云的条件下,葡萄蒸散速率日变化呈单峰型。蒸散从早晨8:00以后出现,迅速增加,到中午13:00-15:00达到峰值,随后蒸散速率迅速下降;葡萄生长期内耗水强度呈现先增大后减小的趋势,果粒膨大期耗水强度最大为8.78mm/d,葡萄整个生长期内的日均蒸发蒸腾量为5.58mm,蒸发蒸腾总量为1 228.45mm。     

基于大型蒸渗仪的1年2作滴灌小麦-玉米耗水特征

利用大型称质量式蒸渗仪,分析了滴灌条件下小麦-复玉米蒸散耗水过程。结果表明,中等灌水条件下,滴灌小麦-玉米蒸散耗水总量为777.93mm,其中小麦耗水占45.8%,玉米耗水占54.2%,小麦拔节期和抽穗期耗水量为188.03mm,占1年2作耗水总量的24.2%,玉米拔节期和抽雄期耗水量为235.42mm,占1年2作耗水总量的30.26%;1年2作滴灌小麦-玉米全生育期平均耗水强度为4.25mm/d,其中小麦、复播玉米平均耗水强度分别为3.93、4.57mm/d。不同天气状况下玉米蒸散耗水强度的差异大于小麦,玉米蒸散日变化具有明显"午休"现象。滴灌小麦-玉米受各气象因子的影响不同,春小麦和夏玉米蒸散强度与各气象因子的相关性分别表现为净辐射相对湿度30cm土壤水分总辐射光合辐射日平均气温风速和相对湿度光合辐射净辐射30cm土壤水分总辐射风速日平均气温。     

低丘红壤区旱田水热通量特征及其气象影响因素

为研究低丘红壤区近地层农田水热通量特征,更好地利用农业气候资源、理解农业水文生态系统过程,利用2013年和2014年田间波文比系统数据和气象资料,分析了红壤区近地层的水热通量分配特征及相关气象因素的影响。结果表明:1能量平衡各个分量的日变化呈单峰趋势且受到天气条件影响很大,其中潜热通量所占份额最大,感热和土壤热通量均较小。2能量平衡各分量的分配具有季节性变化,7月份净辐射和潜热通量较大,土壤热通量在5月、7月为正值,10月、12月为负,表明研究区土壤在秋冬季节向外输出热量;在花生的生长季,花生地的波文比小于橘园,表明花生地的潜热交换多于橘园。3对旱地潜热和感热影响较大的气象因素有净辐射、相对湿度,其次有气温,而风速和水汽压对潜热、感热交换的影响并不显著。雨季降水量与农田潜热、感热总体呈负相关,旱季降水量影响相对较小。     

基于涡度系统的干旱区枣林能量平衡分析

【目的】揭示干旱区枣林的能量循环与能量变化规律。【方法】利用涡度相关法得到干旱区枣林连续2 a的通量数据,分析了能量变化规律、分配方式以及热存储项能量的日平均变化规律。【结果】(1)干旱区枣林生态系统的净辐射Rn、潜热通量LE、显热通量H、土壤热通量G在各月份的日均值变化均呈以净辐射变化规律为基础的单峰变化。(2)干旱区枣林2018年和2019年的整年度30 min尺度能量闭合率为73.45%、73.11%,计入热储存项后,能量闭合率分别提高了3.72%、2.75%,达到了77.17%、75.86%。(3)干旱区枣林的土壤热储存项日均值在生育期和休眠期变化规律相似;潜热热储存项和显热热储存项在生育期和休眠期变化规律不同;光合热储存项和冠层热储存项在休眠期均为0,但在生育期有典型的日变化。【结论】热存储项对干旱区枣林生态系统的能量平衡闭合程度贡献不大,干旱区枣林的能量分配方案受水分条件、植被类型和气候特征的影响。     

柑橘园区红壤水分特征及其对环境气象因子的响应

借助气象自动观测站、土壤水分监测仪等,对柑橘园区2003~2004年内大气总辐射、大气反辐射、大气净辐射、紫外辐射、光合有效辐射、红壤热通量、2 m高度的风速2、m高度的空气温度、2 m高度的空气相对湿度、降水量和日蒸散量等气象环境因子和30 cm土层红壤含水量连续监测分析,发现园区红壤含水量呈现明显的季节性变化,即冬春季高而夏秋季低。红壤水分与气象环境因子中的大气净辐射、紫外辐射、红壤热通量、降水量、2 m高风速和2 m高空气相对温度等达到显著相关。     

南方节水灌溉稻田能量通量特征及其规律分析

利用涡度相关系统在江苏省昆山市试验研究基地2013年水稻生育期所测的净辐射量、土壤热通量、潜热通量和显热通量等观测资料,分析了能量各通量在典型晴天、阴天的日变化规律和稻季能量通量的日变化、月变化及分配特征,讨论了能量各组分占净辐射量的比例和不同时间尺度上稻田的能量闭合情况。结果表明:能量平衡各分量在亚热带南部季风区节水灌溉稻田典型晴天以及水稻生育期间月均日变化均呈明显的倒"U"型单峰趋势,典型阴天能量平衡各分量日均值和峰值均小于晴天,但也呈单峰型变化趋势。稻季潜热通量占净辐射量的86.2%,土壤热通量占净辐射量的1.3%,不同时间尺度上净辐射量均主要以潜热形式加湿大气,感热通量占净辐射量的0.8%,与潜热通量差异显著,且占净辐射量的比例呈此消彼长的关系。在能量通量的测量过程中,与净辐射量相比,感热、潜热通量滞后于净辐射量约0.5 h,土壤热通量滞后1.5~2.5 h。热传输速度不同步,从而影响了能量的短期闭合率。但与其他生态系统相比,该节水灌溉稻田生态系统能量闭合度较高,说明该试验区涡度数据可靠,通量特征及规律具有较好的代表性,有利于通量研究的进一步开展。     

广东省植被NPP时空特征变化分析

利用EOS/MODIS卫星遥感资料,对2000-2005年广东省农田、林地和草地3种植被类型的植被净初级生产力(NPP)的时空变化特征进行了分析.结果表明,广东省农田、林地和草地的年均NPP分别集中在480～590 gC/(m2·a),590～760 gC/(m2·a),540～690 gC/(m2·a)之间,林地最高,草地次之,农田最低.NPP变化趋势检测显示,广东省大部分地区这3类植被NPP均呈增长趋势,生长态势良好,NPP呈显著增长的面积占这3类植被总面积的61.29%.珠三角城市群和汕头等经济工业发达地区的局部NPP表现出显著减少的趋势,表明这些地区城市扩张和新增工业用地等人类活动在较大程度上破坏了当地植被,或影响了其正常生长,导致NPP的降低.     

江淮流域稻麦轮作蒸散特征及其影响因子

蒸散(ET)是水分交换的重要过程,对理解地表水平衡至关重要。基于安徽省寿县国家观测站多年的通量和气象数据,分析了江淮流域稻麦轮作作物ET变化特征,并利用通径分析方法分别对冬小麦和水稻ET的影响因子进行辨识。结果表明:①江淮流域稻麦轮作田多年均ET年总量为740.3 mm,其中冬小麦、水稻、裸地分别占比40.7%、52.3%、7.0%。冬小麦ET的日均值为1.40 mm/d,在生长季内ET变化表现为弱"双峰型"特征,两峰值分别位于出苗-三叶和开花期。水稻ET的日均值为3.23 mm/d,在生长季内ET变化表现为"单峰型",峰值位于拔节期。②冬小麦ET主要受净辐射(R_n)和叶面积指数(LAI)影响,R_n的直接作用最明显,而LAI主要通过R_n路径对ET产生间接影响。水稻ET主要受R_n和20 cm土壤体积含水量(VSWC_(20))影响,R_n直接作用更明显。对比两种作物,R_n对其ET都起决定性作用,LAI对冬小麦ET作用明显高于水稻,而VSWC_(20)对水稻ET促进作用明显,对冬小麦ET变化促进作用可以忽略。     

半湿润地区葡萄园水热通量特征及其对环境因子的响应

研究稀疏植被下垫面水热通量特征对于提高农业水管理和高效利用农业气候资源极为重要,利用2018年葡萄园波文比系统数据和气象资料,分析了半湿润地区葡萄园下垫面水热通量在不同生育阶段和典型天气条件下的分配特征及潜热通量对相关气象因素的响应,并运用BP神经网络对葡萄园潜热通量进行预测,根据预测模型,分析比较潜热通量对环境因子变化的敏感性。结果表明,水热通量的日变化呈单峰二次曲线,从7∶00左右开始增长,12∶30左右达到峰值后开始减小,夜间基本不变。感热通量在全部生育期都占了地表能量的绝大部分,潜热通量较小,所占比例随生育期时间逐渐增大,在果实膨大期达到最大后开始减小。在雨天,水热通量各分量都比晴天小,潜热通量略大于感热通量。而阴天潜热通量的变化幅度明显比其他天气条件下都大。BP神经网络根据气象因子模拟出的潜热通量与波文比法的计算值相关性较高,同时,潜热通量对净辐射和土壤热通量的变化最为敏感,而对风速变化的敏感性较低。