奈曼地区灌溉麦田蒸散量及作物系数的确定

利用大型蒸渗仪测定了奈曼地区春小麦(Triticum aestivum L.)全生育期的蒸散量,并引用FAO Penman-Monteith等5种方法计算了相应时期的参考作物蒸散量,比较了FAO Penman-Monteith公式与其它4种方法间的关系,最后运用作物蒸散量和参考作物蒸散量计算了春小麦的作物系数．结果表明,春小麦苗期每周日平均蒸散量小于3mm·d^-1,随着叶面积系数增大,日平均蒸散量达到最大值6．49mm·d^-1(抽穗开花期),最终下降至1．94mm·d^-1(灌浆成熟期);根据试验年份的降雨分布情况,该地区的自然降水不能满足春小麦对水分需求,小麦苗期、拔节期和抽穗开花期水分亏缺比较严重,是田间水分管理的关键时期;与FAO Penman-Monteith公式的计算结果相比较,用Penman公式和FAO-24 Blaney-Criddle公式估算奈曼地区参考作物蒸散量误差较小;奈曼地区春小麦苗期、营养期、生殖期、成熟期4个生长阶段的作物系数分别为0．45、0．90、1．1l和0．52,其中成熟期的作物系数值与FAO-24给出的小麦作物系数值差异较大．     

温室大棚内作物蒸发蒸腾量计算

以彭曼-蒙特斯（Penman-Monteith）方程为基础,引进作物冠层高度,对方程中与风速有关的空气动力学项进行修正,推导出适合于温室大棚计算作物蒸腾量的简单方法.对推导公式进行理论分析,并应用气象资料给予验证计算.结果表明,修正后的Penman-Monteith计算精确度较高,与实测值较为吻合,相对偏差为4.7％～17.1％,平均相对偏差为11.1％.该公式适于在温室大棚中用于作物蒸腾量的计算.     

河南省冬小麦农田蒸散和作物系数

农田蒸散是农田水分消耗的主要方式,是农田管理和规划必须考虑的重要因素之一。本试验在郑州农业气象试验站开展,用Penman-Monteith公式计算了2017和2018年两年冬小麦越冬期-成熟期的参考作物蒸散量,利用大型称重式蒸渗仪观测了充分灌水(T2)和自然降水(T1)两种状况下冬小麦农田的实际蒸散量,进而计算充分灌溉下冬小麦的作物系数和自然降水条件下的冬小麦实际作物系数,并分析它们的变化规律及其与气象要素的相关关系。结果表明:不同水分条件下冬小麦农田蒸散量均呈现先升高后降低的单峰变化趋势,其中T2处理的蒸散量和波动幅度明显高于T1处理;冬小麦试验观测时期内,T2、T1处理两年总蒸散量均值分别为535.8和256.4 mm,日均蒸散量分别为3.7和1.7 mm;不同发育期日均蒸散量均是孕穗、抽穗期最高,越冬期最低;冬小麦作物系数明显高于自然降水条件下的实际作物系数,总体上均呈现降低-升高-降低的变化趋势; T1处理实际作物系数与空气湿度相关性最好,与平均气温相关性最差; T2处理作物系数与平均气温、总辐射和风速均有较好相关性,而与空气湿度相关性较差。     

西南地区水稻灌溉需水量变化规律

研究作物需水变化规律是制订灌溉计划和水资源规划的重要依据。本文基于西南地区38个气象站点1951—2012年逐日气象观测资料,根据FAO推荐的Penman-Monteith公式计算水稻需水量,并分析了参考作物蒸散量分布及变化趋势、水稻生育期各阶段需水量变异性及灌溉需求指数分布。结果表明:近62年来西南地区参考作物蒸散量随时间变化不明显且随纬度增加而减少,各站点多年平均水稻生育期内参考作物蒸散量占到全年参考作物蒸散量的47.6%;对水稻生育期需水量分析发现,分蘖和抽穗阶段为水稻生长需水关键期,各阶段需水变化均为中等变异;西南地区水稻多年平均需水量、灌溉需水量和灌溉需求指数分别为304.5 mm、76.9 mm和0.24,需求指数分布自西向东呈逐渐增大,但均低于0.5,整体对灌溉依赖程度较低。     

华北平原参考作物蒸散量变化特征及气候影响因素

参考作物蒸散量是估算作物需水量的关键因子,对指导农田灌溉是有十分重要的现实意义。在气候变化的背景下,利用Penman-Monteith方法,计算华北平原典型站点1961 2007年逐日参考作物蒸散量,并从能量平衡和动力学角度对其分解,分析年际变化和季节变化特征;结合数理统计方法,研究影响参考作物蒸散量及其构成项变化的主次气候因子,为该区农田水分管理提供更有效的科学指导。研究结果表明:在华北平原全区温度显著上升、日照时数,相对湿度,平均风速呈显著下降的背景下,绝大部分站点参考作物蒸散量及构成项呈显著下降趋势。夏季的参考作物蒸散量和辐射项值相对最高,冬季值最低;春季的空气动力学项值相对比例最高。辐射项与空气动力学项年际间呈负相关关系,春夏两季之间呈不显著正相关趋势,秋冬两季呈不显著负相关趋势。辐射项的变化主要受日照时数、风速及温度的影响,其中风速的贡献是负效应;空气动力学项的变化主要受风速、相对湿度及平均温度的影响,相对湿度的贡献是负效应。参考作物蒸散量的变化主要受日照时数、相对湿度、温度日较差和风速的综合影响。此外,降水与其呈显著负相关关系,下降幅度略高于参考作物蒸散量的变化幅度。     

三江平原典型下垫面FAO Penman-Monteith模型适用性分析

提高蒸散量估算精度对于研究地表能量和水分平衡具有重要意义.基于涡度相关系统测量值和小气候观测资料,比较分析了FAO Penman-Monteith模型对三江平原典型下垫面沼泽湿地、水稻和大豆田蒸散量的模拟效果,以探讨模型在该区的适用性.结果表明:作物系数采用FAO推荐值时,FAO Penman-Monteith模型对沼泽湿地蒸散量的模拟值明显高于测量值,平均高估81.8%,模拟效率(ME)为负值,说明该模型不适用于沼泽湿地;该模型能够模拟水稻和大豆田蒸散量季节变化,且对稻田的模拟效果明显优于大豆田.沼泽湿地、水稻和大豆田3种类型下垫面的作物系数(Kc)值与叶面积指数(LAI)均呈极显著正相关关系,大豆田的Kc值还与饱和水汽压差(VPD)呈极显著负相关关系.依据线性回归方程校正Kc值后,FAO Penman-Monteith模型对沼泽湿地、水稻和大豆田估算精度均显著提高,平均偏差(MBE)为-0.1~0.3 mm·d-1,均方根误差(RMSE)为0.50~0.67 mm·d-1,ME为0.69~0.85,对水稻田蒸散量的模拟效果最好.无论是否校正作物系数,FAO Penman-Monteith模型都适用于模拟三江平原稻田蒸散量,如果用于模拟沼泽湿地和大豆田蒸散量,则必须要校正作物系数.     

黄土高原半干旱区柠条(Caragana korshinskii)树干液流动态及其影响因子

应用热脉冲技术在黄土高原神木县六道沟小流域于2006年6月13至25日测定了两种不同密度柠条(Caragana korshinskii)群落的树干液流动态.同时测量了土壤水分、太阳辐射、大气温度、相对湿度、风速、水汽压亏缺和作物参考蒸散等环境因子,并根据植物蒸腾的P-M公式,反推计算冠层导度.结果表明,除风速外,柠条树木液流与太阳辐射、大气温度、相对湿度、水汽压亏缺、作物参考蒸散均显著相关,且可用太阳辐射的线性表达式来估测.不同密度群落的日蒸腾量随叶面积指数增大而增加,叶面积指数为2.3的群落平均日蒸腾为3.83mm d-1m-2,而叶面积指数为1.1的林分平均日蒸腾1.64mm d-1m-2.冠层导度与气象因子关系复杂,当土壤水分不存在亏缺时,冠层导度与太阳辐射、大气温度、作物参考蒸散因子显著相关,与水汽亏缺和相对湿度因子无相关性;当土壤水分存在亏缺时,冠层导度与太阳辐射、大气温度、作物参考蒸散因子无相关关系,而与水汽亏缺和相对湿度因子显著相关.     

基于温度的作物需水量估算方法

科学准确地估算作物需水量是灌溉预报和农业用水管理的基础,本文探索如何充分利用温度这一定量信息估算作物需水量,并对不同时间尺度的估算精度进行评判分析,以更好地服务于灌区的灌溉预报和水土资源管理.利用新乡市1970—2010年的气象数据对Hargreaves公式的3个基本参数和McClound公式的2个参数进行了订正;针对冬小麦生育期,筛选出Hargreaves公式作为参考作物需水量（ET₀）的估算方法,然后结合基于温度的作物系数计算模型建立了基于温度的作物需水量计算模型,根据2011年10月—2012年5月新乡气象和灌溉试验资料对不同时间尺度（1、3、7 d）的ET_c进行了预测和精度评估.结果表明： 1、3、7 d ET_c的预测值与实测值的相关系数分别达到0.883、0.933、0.959,一致性指数分别达到0.94、0.95、0.97,预测误差随时间尺度增大而减小,误差<1 mm·d^-1的预报准确率均>80%,误差<2 mm·d^-1的预报准确率均>90%,各时间尺度的预报精度都较高,可为灌区灌溉预报和农业用水管理提供较为可靠的数据支撑.     

基于Penman-Monteith模型的两个蒸散模型在夏玉米农田的参数修正及性能评价

利用涡度相关系统和小气象系统对2013—2015年夏玉米生长季的蒸散量和气象数据进行实时观测,基于观测数据对以Penman-Monteith模型为基础的FAO-PM模型和KP-PM模型进行分析:首先利用2013和2014年数据对两个模型中的关键参数进行校正,其次利用两个模型对2015年夏玉米农田的日蒸散量进行计算,并与测量值对比,说明两个模型在夏玉米农田的适用性;最后采用分阶段法对KP-PM模型中的经验系数进行修正.结果表明: FAO-PM模型对2015年夏玉米农田日蒸散量的计算值更加接近测量值;利用分阶段法对KP-PM模型进行修正后,模型对日蒸散量的计算效果有了很大提高,且计算值比FAO-PM模型更接近测量值.模型中关键系数与气象条件之间有很大关系,因此利用模型进行蒸散预测时,必须先对模型进行参数校正.该研究可为其他研究人员利用模型估算蒸散量提供方法上的参考.     

干旱区绿洲膜下滴灌棉田蒸散过程

水资源是干旱区农业发展最关键的限制因素。近年来,随着节水灌溉技术的发展,对缓解水资源供需矛盾、扩大灌溉面积起到了重要作用。理解非充分灌溉条件下的农田蒸散发过程,对于揭示农田水分循环和指导节水实践均具有重要的科学意义。本研究基于乌兰乌苏农业气象站2012年的涡度相关数据,分析了膜下滴灌棉田不同生育阶段的蒸散过程,通过FAO-56 Penman-Monteith方程估算参考作物蒸散量,在此基础上确定了干旱区绿洲膜下滴灌棉田的作物系数。结果表明:膜下滴灌棉田阶段蒸散耗水量和日蒸散强度在花铃期最大,阶段蒸散耗水量为248.51 mm,平均日蒸散强度为3.94 mm·d-1;蕾期次之,阶段蒸散耗水量为98.34 mm,平均日蒸散强度为3.78 mm·d-1;播种-出苗期最小,阶段蒸散耗水量为10.70 mm,平均日蒸散强度为1.07 mm·d-1;全生育期蒸散量为487.14 mm,平均作物系数为0.42;通过棉花不同生育阶段蒸散量和作物系数的确定,为棉花生育阶段不同灌溉时期和灌溉量的确定以及田间水分管理提供科学依据。     

辽宁省潜在蒸散量演变规律及归因分析

根据辽宁省21个气象站点1965—2017年的逐日实测气象数据,利用Penman-Monteith法、小波分析法、敏感系数和因子分析法探究潜在蒸散量的时空变异规律及其主要气象要素多年变化定量分析。结果表明:(1)从变化趋势来看,在时间尺度上,辽宁省潜在蒸散量下降趋势显著,变化率为2.89 mm/a,多年平均值为955.82 mm,21个气象站点中有20个气象站点潜在蒸散量呈递减趋势,仅有1个气象站点呈递增趋势;在空间尺度上,辽宁省潜在蒸散量由西向东呈递减趋势。(2)潜在蒸散量对相对湿度最为敏感,对最低气温敏感性最小。(3)平均风速是对潜在蒸散量影响最大的气象因子,相对湿度与潜在蒸散量呈负相关。     

华北山区核桃液流变化特征及对不同时间尺度参考作物蒸散量的响应

核桃是华北山区重要的经济树种,但该地区水资源紧缺,因此研究核桃液流耗水变化及其对气象因子的响应对于加强核桃水分管理、确定水分承载力具有指导意义。2008—2010年连续3个生长季节观测分析了华北山区核桃单株液流变化特征,研究了不同时间尺度(日尺度、月尺度)核桃液流与气象因子、参考作物蒸散量(ET0)的关系,并利用2009—2010年数据建立了拟合方程,在此基础上用拟合方程的估算值与2008年液流实测值进行了对比验证。结果表明:核桃液流具有明显的时间变化特征,最大液流量出现在5、6月份,2008—2010年生长季节(4—9月份)核桃液流量分别为893.23 L、854.88 L和841.77 L,日平均液流量分别为4.96 L、4.75 L和4.68 L。液流年际差异主要是由年降雨量引起。核桃液流与不同时间尺度下气象因子、ET0均有较好的相关性,且随着时间尺度的增加,二者间的相关性变大。利用2009—2010年液流实测值与气象因子、ET0建立的拟合方程,对2008年液流值进行了拟合,并与实测值进行了对比验证,发现不同时间尺度下液流拟合值与实测值均具有较好的一致性。在不能实现对液流进行连续观测的情况下,可以结合当地的气象资料、ET0等因子,利用建立的拟合方程对树木液流进行估算,弥补缺失的数据,具有较高的精确性,可用于指导当地核桃水分管理。     

华北平原参考作物蒸散量时空变化及其影响因素分析

根据华北平原56个气象站1960—2012年逐日气象数据和Penman-Monteith模型计算了各站及区域整体参考作物蒸散量(ET0),利用样条插值法、气候倾向率、累积距平、敏感性系数等方法对华北平原ET0的时空变化及其影响因素进行了分析。结果表明:(1)华北平原多年平均ET0为1071.37mm,空间上呈现高低值相间分布格局,高值中心分布在冀北、鲁中、豫西,而低值中心分布在冀东、鲁南、豫东及豫南等地;(2)近53年ET0呈减少趋势(-12.8mm/10a),山东半岛北部及冀北等地有缓慢增加趋势,其余地区以减少为主;(3)ET0对气温、平均风速、日照时数为正敏感,而对相对湿度为负敏感。平均气温与日照时数敏感系数呈现下降趋势,相对湿度与风速敏感系数表现出上升趋势。ET0对气温和风速敏感度高的区域同时对日照时数和相对湿度敏感度较低;(4)归因分析表明,华北平原ET0的主导因子是日照时数,平均风速次之,相对湿度、最高温度、最低温度对ET0变化影响较小,日照时数主导区域包括冀北、坝上地区、冀中、豫西、豫南、鲁中及鲁西北,平均风速的主导区域为冀南、河南黄河以北、豫中、鲁西北,温度主导区域零星分布于冀北、豫西、山东半岛等地,相对湿度的主导区域主要分布在鲁南、山东半岛。     

松嫩平原潜在蒸散量的时空变化特征

利用松嫩平原及周边地区72个气象站1961—2003年逐日气象资料,应用Penman-Monteith方程计算潜在蒸散量,采用气候倾向率、Mann-Kendall突变检验、累积距平法,对松嫩平原地区潜在蒸散量变化进行定量分析,并应用ArcGIS软件的空间分析功能对研究区潜在蒸散量的空间分布特征进行分析.结果表明:1961—2003年,松嫩平原年均潜在蒸散量在330~860 mm,总体呈减小趋势,空间分布总体特征为西南高、四周低,呈环带状向西南方向增加;年潜在蒸散量的气候倾向率为-0.21 mm.a-1;年潜在蒸散量在1982年达最大值,形成突变点,而后下降,至1995年降至最低,此后呈增加趋势;春、夏、秋、冬季潜在蒸散量的气候倾向率分别为-0.19、0.01、-0.05、0.03 mm.a-1,表明春、秋季潜在蒸散量呈微弱减小趋势,夏、冬呈微弱增加趋势.     

Penman-Monteith approaches for estimating crop evapotranspiration in screenhouses—a case study with table-grape

In arid and semi-arid regions many crops are grown under screens or in screenhouses to protect them from excessive radiation, strong winds, hailstorms and insects, and to reduce crop water requirements. Screens modify the crop microclimate, which means that it is necessary to accurately estimate crop water use under screens in order to improve the irrigation management and thereby increase water-use efficiency. The goal of the present study was to develop a set of calibrated relationships between inside and outside climatic variables, which would enable growers to predict crop water use under screens, based on standard external meteorological measurements and evapotranspiration (ET) models. Experiments were carried out in the Jordan Valley region of eastern Israel in a table-grape vineyard that was covered with a transparent screen providing 10 % shading. An eddy covariance system was deployed in the middle of the vineyard and meteorological variables were measured inside and outside the screenhouse. Two ET models were evaluated: a classical Penman-Monteith model (PM) and a Penman-Monteith model modified for screenhouse conditions by the inclusion of an additional boundary-layer resistance (PMsc). Energy-balance closure analysis, presented as a linear relation between half-hourly values of available and consumed energy (1,344 data points), yielded the regression Y?=?1.05X–9.93 (W m^?2), in which Y = sum of latent and sensible heat fluxes, and X = net radiation minus soil heat flux, with R ²?=?0.81. To compensate for overestimation of the eddy fluxes, ET was corrected by forcing the energy balance closure. Average daily ET under the screen was 5.4?±?0.54 mm day^?1, in general agreement with the model estimates and the applied irrigation. The results showed that measured ET under the screen was, on average, 34 % lower than that estimated outside, indicating significant potential water saving through screening irrigated vineyards. The PM model was somewhat more accurate than the PMsc for estimating ET under the screen. A model sensitivity analysis illustrates how changes in certain climatic conditions or screen properties would affect evapotranspiration.     

温室甜瓜营养生长期日蒸腾量估算模型

建立了基于温室环境参数、甜瓜生长发育参数和土壤水分参数的温室甜瓜日蒸腾量估算模型,以研究温室条件下甜瓜蒸腾量的估算方法.根据温室内特定环境对Penman-Monteith方程中空气动力项进行修正,推导出了适于计算温室条件下参考作物蒸腾量的温室环境因子子模型;以甜瓜叶面积指数为自变量构建了作物因子子模型,模型形式为线性函数;以土壤相对有效含水量为自变量构建了土壤水分因子子模型,模型形式为对数函数.采用分期播种法,根据周年不同播期实测数据对模型参数进行估计和分析.采用土壤相对含水量分别为80%、70%、60%的实测蒸腾数据,对模型在充分灌溉和节水灌溉条件下的预测精度进行了检验,模拟值的平均相对误差分别为11.5%、16.2%、16.9%.所建蒸腾模型是对Penman-Monteith公式在温室环境和节水灌溉条件下的有益探索,具有重要推广应用价值.     

分布式模型在流域蒸散模拟中的应用与验证

根据四川杂谷脑河流域上游地区1989～2000年气象站常规观测数据,应用分布式模型方法,考虑流域的空间异质性及时空变异性,选择离散单元格尺度为500 m,时间步长为1 d,采用Penman-Monteith公式的改进形式,估算流域多年平均潜在蒸散量的时空分布;结合流域下垫面特点,估算逐日实际蒸散量的时空分布;并将模型模拟的多年平均值与研究区同期水量平衡法计算结果相比,相对误差为+3.47%且时空分布合理.为流域分布式降雨-径流模型提供了可靠的实际蒸散量模拟方法.