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.     

滴灌条件下温室番茄需水量估算模型

基于修正后的Pnman-Monteith方程,通过分析作物系数与积温的关系,构建了基于常规气象资料的滴灌条件下温室番茄需水量估算模型,并分别采用2009年5月2-13日(开花坐果期)和6月9-20日(成熟采摘期)2个时段内的实测蒸腾量和实测棵间土壤蒸发量对模型模拟结果进行验证.结果表明:修正后的Penman-Monteith方程适用于温室参考作物需水量(ET0)的计算;温室番茄作物系数与积温呈抛物线关系;所建需水量模型模拟值的平均相对误差小于10%,可用于估算滴灌条件下温室番茄需水量.     

深圳地区参考作物蒸散量计算方法适用性分析

根据深圳1998~2007日值气象资料,以4种方法计算参考作物蒸散量,并以FAO Penman-Monteith公式计算结果为标准,评价其他各公式在深圳的适用性。结果表明:Irmark-Allen公式的月平均参考作物蒸散量及年参考作物蒸散量与Penman-Monteith公式结果没有显著差异,与Hargreaves公式和Pristley-Taylor公式计算结果差异显著,Hargreaves最大,Pristley-Taylor最小;Irmark-Allen公式、Pristley-Taylor公式与Penman-Monteith公式的相关性较高,而Hargreaves相关性较低。Irmark-Allen法可作为深圳地区缺少相关气象资料条件下计算ET0较理想的替代方法。     

南方现代化温室黄瓜冬季蒸腾测量与模拟研究

 温室作物蒸腾直接影响到温室内空气温湿度,是进行温室温度和湿度优化调控所必需的信息。通过冬季温室小气候和蒸腾速率与气孔阻力的实验观测,分析了冬季南方温室黄瓜(Cucumis sativus)蒸腾速率的变化特征及其与温室小气候要素之间的定量关系,确定了南方现代温室冬季黄瓜冠层阻力rc和边界层动力学阻力ra的特征值和作物蒸腾消耗的潜热占到达冠层上方的净辐射的比例,并采用Penman-Monteith方法模拟计算了冬季温室内黄瓜作物蒸腾速率。结果表明,冬季温室内作物蒸腾速率的日变化趋势与净辐射的日变化基本一致,在正午达一天中的最大值。而空气饱和水汽压差（VPD）的日最大值则基本出现在午后1～2 h。在我国南方温室冬季高湿的环境下（VPD<2 kPa）,作物蒸腾速率日变化主要取决于太阳辐射日变化。冠层上方的净辐射和VPD及作物冠层蒸腾速率日最大值分别在350 W·m－2、2.0 kPa和200 W·m－2以下。冬季温室作物蒸腾消耗的潜热占到达冠层上方的净辐射的比例为46%。冬季黄瓜作物的rc和ra特征值分别为100 s·m-1和600 s·m-1。采用实际变化的rc与ra值和rc与ra的特征值计算的作物蒸腾速率和累积蒸腾量均与实测值基本一致。作物蒸腾消耗的潜热占到达冠层上方的净辐射的比例及rc和ra特征值的确定为研制基于作物蒸腾模型的温室环境和肥水灌溉的优化控制系统奠定了基础。但研究所确定的这些特征值在其它地区和其它类型温室是否适用,尚需进一步的实验资料来证明。     

基于Penman-Monteith方程模拟青海云杉生长季日蒸腾过程

青海云杉（Picea crassifolia）作为我国黄土高原与青藏高原地区的主要造林树种,对其林分蒸腾耗水特征的研究,能够更合理的指导该地区植被重建与林分调控,以加强林分的稳定性,提高水分利用效率。为了揭示青海云杉在生长季内的冠层蒸腾规律以及冠层整体气孔阻力与环境因子的响应,评价Penman-Monteith方程在青海云杉冠层尺度上的适用性,采用探针式热扩散茎流计（TDP）进行测定,同步长期监测了环境数据,利用反推法建立冠层整体气孔阻力（r_sT）与环境因子之间的回归模型,结合Penman-Monteith方程模拟出青海云杉生长季的日蒸腾量,采用均方根误差、平均绝对误差和平均相对误差对蒸腾量的实测值与模拟值进行误差分析,以验证模型的准确性。得出的主要结论有：（1）生长季内青海云杉日蒸腾量随月份变化呈先增高后降低的趋势;各月蒸腾量占潜在蒸散量的比例为7月（79.68%） > 8月（72.71%） > 6月（72.53%） > 5月（67.08%） > 9月（66.48%） > 10月（64.29%）;（2）树干液流对气象因子的滞后时间为0.5 h;（3）不同月份云杉冠层整体气孔阻力（r_sT）与空气相对湿度（RH）呈正相关关系,与大气温度（T）、饱和水汽压差（VPD）呈负相关关系;（4）应用所建立的多因素回归模型结合Penman-Monteith方程对青海云杉蒸腾量进行模拟验证,累计平均相对误差为14.381%,平均绝对误差为0.160 mm,均方根误差为0.2。综上所述,Penman-Monteith方程在林分冠层尺度上有较好适用性根据所建立的多因素回归模型并结合Penman-Monteith方程,可以利用饱和水汽压差、温度和空气相对湿度三个气象因子较好地模拟日蒸腾过程。     

田间作物蒸腾量测算方法研究

本文依据Penman-Monteith方法对田间蒸腾量的测算进行了探讨,从理论上分析并导出蒸腾量的估算模式,对参数的估算也做了详细分析和讨论。最后用大屯农业生态系统试验站的观测资料对模式进行验证,结果表明,采用本模式计算田间蒸腾量效果很好。     

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．     

农业高效用水理论研究综述

农业高效用水包括节水灌溉和旱作农业,其核心是提高自然降水和灌溉水的利用效率和效益．农田蒸散的测定方法各有利弊．FAO先后建议用Penman修正式和Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量．Jensen乘法模型和Blank加法模型在作物水分生产函数研究中得到广泛应用．土壤适宜含水量和土壤干旱下限指标的最新研究成果,为低定额的农业供水提供了土壤物理学的重要依据．水分亏缺对与产量形成相关的各个生理过程影响的先后顺序为细胞扩张＞气孔运动＞蒸腾运动＞光合作用＞物质运输．不很严重的干旱反而对物质运输有促进作用．农田灌溉研究已由传统的充分灌溉,转向非充分灌溉、调亏灌溉和控制性分根交替灌溉．未来农业高效用水理论将在界面、土壤水动力学、生物节水、缺水逆境等方面深入开展研究。     

温室番茄蒸腾量与其影响因子的相关分析及模型模拟

采用盆栽方法,研究不同灌溉量处理下温室番茄日蒸腾量与单株总叶面积、土壤相对含水量、空气温度、空气相对湿度、太阳辐射等因子的相关关系,并建立日蒸腾量的回归模型.结果表明:番茄日蒸腾量与单株总叶面积、土壤相对含水量、空气温度、空气相对湿度和太阳辐射等因子呈显著的线性关系,各因子之间存在复杂的相互作用;土壤水分状况是番茄蒸腾量的主要决策因子,决策系数为27.4％;日最低空气相对湿度是主要限制因子,决策系数为-119.7％;番茄日蒸腾量预测值和实测值的回归系数平方值(R2)为0.81,回归估计标准误差(RMSE)和相对误差(RE)分别为68.52 g和19.4％.根据通径分析筛选主要影响因子建立的番茄日蒸腾量回归模型能够较好地模拟温室番茄日蒸腾量.     

宁夏六盘山人工林和天然林生长季的蒸散特征

为了系统地认识森林生态系统结构对蒸散特征的影响,2009年5-10月,应用热扩散技术和传统水文学方法,对六盘山香水河小流域华北落叶松人工林和华山松天然林的蒸散及分量进行对比研究.结果表明: 华北落叶松人工林生长季总蒸散量为518.2 mm,是同期降雨量的104.6%,远高于天然林蒸散量420.5 mm.两种林分总蒸散量在其垂直层次上的分配比例相近,表现为冠层蒸腾量>草本+土壤层蒸散量>灌木蒸腾量,但林分各组成分量占总蒸散量的比例明显不同.其中,人工林冠层月均截留量和蒸腾量为19.6和25.2 mm,分别是天然林的1.2和1.9倍;人工林灌木层月均蒸腾量为 4.4 mm,占天然林的23.4%;人工林草本+土壤层月均蒸散量为37.1 mm,是天然林的1.8倍.采用Penman-Monteith方程对林分的实测蒸散量进行对比检验,两种方法对林分蒸散量的估计值基本接近.
     

Measuring dew formation and its threshold value for net radiation loss on top leaves in a paddy rice crop by using the dewball: a new and simple instrument

In a field experiment on dew formation in tropical paddy rice, the threshold value for the nocturnal net radiative loss required for dew formation was investigated during 23 nights from February to April 1994. The onset and cessation of dew were visually observed on both the top leaves of a rice crop and on a glass sphere, the ”dewball”, installed in the field 1.0 m above the ground. The threshold value for the nocturnal net radiative loss (R _n,thresh) necessary for dew formation on the ball was deduced from the maximum zenith angle on the ball surface reached by the dew formed. R _n,thresh was found to be linearly related to the nightly minimum vapour-pressure deficit. This linear relationship as well as the Penman-Monteith equation (an energy-balance approach) were used to predict both the time of dew onset and the duration of dew on the ball. These predicted values agreed well with the observed results. Dew duration and time of dew onset on the ball were well correlated. During most nights, dew began to form on the top leaf surfaces at almost the same time as it reached the zenith angle of 60° on the ball. A linear relationship was found between the observed daily duration of dew on the top leaf surfaces of the rice crop and the estimated time when dew reached the zenith angle of 60° on the ball. This relationship gave as accurate an estimation of dew duration on the top leaf surface of the rice crop as did the Penman-Monteith combination equation. This study showed that the dewball is a potentially useful device for observing dew formation. Received: 26 April 1999 / Revised: 8 May 2000 / Accepted: 9 May 2000     

Assessment of transpiration estimates for Picea abies trees during a growing season

Summary The tree-trunk heat balance method with internal heating and sensing of temperature was used to estimate sap-flow rate of spruce trees in a stand in southern Sweden. Sap-flow rate values were scaled up to stand transpiration and utilised for calculation of canopy conductance. The calculated values provided the basis for a function relating canopy conductance to vapour pressure deficit, which was implemented in the Penman-Monteith equation. The stand was mostly growing in non-limiting soil water conditions (irrigation regime applied during dry periods). The whole-season transpiration was assessed by two different approaches and then compared: the sap-flow rate measurements were scaled to stand transpiration and the adapted Penman-Monteith estimate. They gave similar results: the transpiration totals differed by 3% and the coefficient of determination of the linear regression was r² = 0.89. Similarly good was the assessment for a set of rainy days. The Penman-Monteith estimate adapted in this way proved to be reasonably precise and reliable in this forest stand and usable even in wet conditions. The seasonal transpiration of the spruce stand was 392 mm according to the adapted Penman-Monteith equation. Mean daily transpiration was 1.8 mm and daily maximum transpiration was 4.8–4.9 mm as estimated by sap-flow rate measurements.     

北疆地区棉花作物需水量时空演变及其气象影响因子

基于北疆25个气象站1961—2013年的气象资料和棉花生育期资料,利用 FAO 推荐的 Penman-Monteith 公式及作物系数法,对棉花各生育阶段的作物需水量和灌溉需水量进行估算.结果表明: 过去53年,北疆地区棉花需水量在各个生育期总体呈下降趋势,其中,花铃期作物需水量下降趋势最为显著,变化率为-0.15 mm·a^-1;各生育期内存在多尺度的周期变化,其中在30年左右的大周期尺度上,各生育期作物需水量大致呈现“偏高-偏低-偏高”的变化过程,在15～17年的中周期尺度上,经历了“偏低-偏高-偏低”的变化过程,而在较小年际尺度上,作物需水量无明显的周期特征;在空间分布上,作物需水量、灌溉需水量和水分盈亏指数多年均值总体上大致呈现自西向东递减的分布特征;突变结果显示作物需水量在各生育期均呈显著减少趋势,且在北疆西北和西南地区最为明显.各个生育期内,棉花需水量与平均风速、日照时数和平均气温都呈显著正相关,与相对湿度呈显著负相关.研究结果可为北疆棉花适时定量灌溉和提高水分利用效率提供基础数据支撑.     

减氮施肥对春玉米-晚稻生产系统碳足迹的影响

随着对气候变化和粮食安全的的日益认识,低碳农业引起了人们的广泛关注.低碳农业的研究需要综合考虑作物产量和温室气体排放,改进氮肥管理可能有助于减缓作物生产系统的温室气体排放,同时实现对作物稳产甚至高产的需求.本试验利用生命周期法研究了不同施氮量(150、225、300 kg N·hm^-2)对春玉米-晚稻轮作系统碳足迹的影响.结果表明: 随着氮肥用量增加,两季作物生产过程中温室气体和碳足迹增加.在春玉米生产过程中,氮肥生产和施用引起的温室气体排放对碳足迹贡献最大,占36.2%～50.2%;而在晚稻生产中,甲烷的排放贡献最大,占42.8%～48.0%,并且随氮肥用量增加甲烷排放增加.当氮肥施用量减少25%(225 kg N·hm^-2)和50%(150 kg N·hm^-2)时,春玉米生产的温室气体排放分别下降了21.9%和44.3%,碳足迹分别下降了20.3%和39.1%;晚稻生产的温室气体排放分别下降了12.3%和20.4%,碳足迹分别降低了13.7%和16.7%.氮肥减量对春玉米产量无显著影响,而晚稻产量在225 kg N·hm^-2施肥量下最高.因此,春玉米氮肥用量降低至150 kg N·hm^-2和晚稻氮肥用量降低至225 kg N·hm^-2不仅能够保持作物高产,而且还能大幅度降低作物系统的碳足迹.     

基于遥感和Penman-Monteith模型的内陆河流域不同生态系统蒸散发估算

遥感数据具有很好的时空连续性,它是区域蒸散发通量估算的有效方法。引入了一个简单的具有生物物理基础的Penman-Monteith(P-M)模型,分别利用黑河流域高寒草地阿柔站和干旱区农田盈科站2008—2009年的气象数据和MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)叶面积指数(LAI),实现了2008—2009年日蒸散发的估算,并同时实现了对植被蒸腾和土壤蒸发的分别估算。结果表明,利用P-M公式模拟的蒸散发与实测的蒸散发具有较好的一致性,日蒸散发模拟的决定系数(R2)超过0.8。估算的高寒草甸和干旱区农田玉米全年平均的蒸腾分别为0.78 mm/d和1.20 mm/d,分别占总蒸散发的60%和61%,土壤蒸发分别为0.53和0.77 mm/d,占总蒸发的40%和39%。可见两种生态系统的作物蒸腾均强于土壤蒸发,同时农田玉米蒸腾强于高寒草甸蒸腾。研究结果证明了基于遥感的P-M公式可以很好地实现对高寒草地和干旱区农田生态系统蒸散发的估算。通过考虑土壤水分变化对气孔导度的影响,可以提高模型对农田蒸散发的模拟精度。