SPAC系统中的水热CO2通量与光合作用的综合模型(Ⅰ)模型建立

本文建立了模拟农田SPAC(Soil-Plant-Atmosphere Continuum)系统中土壤水分动态，蒸发蒸腾、CO2通量和光合作用的模型。模型包括土壤水流子模型，根系吸水子模型，蒸发蒸腾子模型，冠层阻力-光合作用-CO2通量子模型几个组成部分。土壤水流子模型采用土壤水流的连续方程来描述；根系吸水子模型采用了根据Feddes模型改进得到的模型；蒸发蒸腾子模型采用Shuttleworth-Wallace公式；采用叶片水平的气孔阻力-光合作用模型，并将其扩展到冠层尺度来确定冠层阻力、光合作用速度以及叶片气孔下腔的CO2浓度，并进而确定冠层的CO2通量。本模型的特点是尽可能采用简便的处理方法来描述SPAC系统中的水、热、CO2传输过程与光合作用过程，同时各个子模型又具有较强的机理性。     

SPAC系统中的水热CO_2通量与光合作用的综合模型(Ⅰ)模型建立

本文建立了模拟农田SPAC (Soil Plant AtmosphereContinuum)系统中土壤水分动态 ,蒸发蒸腾、CO2 通量和光合作用的模型 .模型包括土壤水流子模型 ,根系吸水子模型 ,蒸发蒸腾子模型 ,冠层阻力 -光合作用 -CO2 通量子模型几个组成部分 .土壤水流子模型采用土壤水流的连续方程来描述 ;根系吸水子模型采用了根据Feddes模型改进得到的模型 ;蒸发蒸腾子模型采用Shuttleworth Wallace公式 ;采用叶片水平的气孔阻力 光合作用模型 ,并将其扩展到冠层尺度来确定冠层阻力、光合作用速度以及叶片气孔下腔的CO2 浓度 ,并进而确定冠层的CO2 通量 .本模型的特点是尽可能采用简便的处理方法来描述SPAC系统中的水、热、CO2 传输过程与光合作用过程 ,同时各个子模型又具有较强的机理性 .     

SPAC系统中水热CO2通量光合作用的综合模型（Ⅱ）：模型验证

本文利用禹城综合试验站土壤－植物－大气连续体系综合观测场冬小麦田实测资料，对“SPAC系统中水热、CO2通量与光合作用的综合模型（Ⅰ）模型建立”一文所建立的模型土壤水分动态、蒸发蒸腾和冠层CO2通量等功能进行了验证，利用波文比观测水汽通量结果、土壤水分剖面监测结果分别与对模拟计算腾发量和土壤水分剖面的验证结果表明，模拟计算的腾发量和土壤水分剖面是比较准确的；将模拟的光合作用过程中的CO2通量与实测值对比表明，模拟值与实测值的变化趋势是一致的，但是数据上存在一定的差异，模拟光合作用过程和强度符合一般规律，总体说明，所建立的系统模型在上述功能的模拟上是可行的。     

SPAC系统中水热CO2通量与光合作用的综合模型(Ⅱ)：模型验证

本文利用禹城综合试验站土壤-植物-大气连续体系统综合观测场冬小麦田间实测资料，对“SPAC系统中水热、CO2通量与光合作用的综合模型(Ⅰ)模型建立”一文所建立的模拟土壤水分动态、蒸发蒸腾和冠层CO2通量等功能进行了验证。利用波文比观测水汽通量结果、土壤水分剖面监测结果分别对模拟计算腾发量和土壤水分剖面的验证结果表明，模拟计算的腾发量和土壤水分剖面是比较准确的；将模拟的光合作用过程中的CO2通量与实测值对比表明，模拟值与实测值的变化趋势是一致的，但是数量上存在一定的差异。模拟光合作用过程和强度符合一般规律。总体说明，所建立的系统模型在上述功能的模拟上是可行的。     

SPAC系统中水热CO_2通量与光合作用的综合模型(Ⅱ):模型验证

本文利用禹城综合试验站土壤 -植物 -大气连续体系统综合观测场冬小麦田间实测资料 ,对“SPAC系统中水热、CO2 通量与光合作用的综合模型 (Ⅰ )模型建立”一文所建立的模拟土壤水分动态、蒸发蒸腾和冠层CO2 通量等功能进行了验证 .利用波文比观测水汽通量结果、土壤水分剖面监测结果分别对模拟计算腾发量和土壤水分剖面的验证结果表明 ,模拟计算的腾发量和土壤水分剖面是比较准确的 ;将模拟的光合作用过程中的CO2通量与实测值对比表明 ,模拟值与实测值的变化趋势是一致的 ,但是数量上存在一定的差异 .模拟光合作用过程和强度符合一般规律 .总体说明 ,所建立的系统模型在上述功能的模拟上是可行的     

干旱内陆区玉米田水热通量多层模型研究

准确模拟农田水热通量对于干旱内陆区高效利用有限水资源具有重要意义。本文基于物质和能量交换多层模型(ACASA),增加C4作物光合、气孔导度对水分胁迫响应、玉米形态变化和根系非均匀吸水模块,修改土壤蒸发阻力和土壤水分运动参数计算模块,构建玉米田水热通量多层模型ACASA-M。根据实测值对模型关键过程进行参数率定,应用涡度相关系统实测水热通量进行模型验证。结果表明,ACASA-M能较好地模拟玉米田水热通量和土壤蒸发动态,也能模拟冠层内水热通量的时空分布;最大光合能力和叶面积指数非线性交互影响潜热通量;CO2浓度升高会减小潜热通量和冠层导度,增大感热通量。总之,该多层模型既可用于水热通量的模拟和预报,也可作为评价变化环境对农田耗水影响的有力工具。     

冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体水热运移的耦合研究Ⅰ:模型

本文开展了冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体(简称SPAC)水热运移的耦合研究，建立了可以同时动态模拟冬小麦生长过程与SPAC水热运移过程的动力学模型-WheatSPAC模型。模型中，采用有限元差分格式进行土壤水热运移的数值模拟；采用双层模型进行冠层水热运移的模拟；采用改进的Feddes根系吸水模型及负指数分布形式的根系密度模型，实现土壤与冠层的耦合；通过生育阶段、干物质生产、干物质分配等过程的模拟，建立了冬小麦生长的机理性模型；通过对冬小麦叶面积指数、株高、根系分布的模拟，实现冬小麦生长与SPAC水热运移的耦合。     

SPAC系统中的水热CO2通量与光合作用的综合模型 (Ⅰ)模型建立

本文建立了模拟农田SPAC(Soil-Plant-AtmosphereContinuum)系统中土壤水分动态，蒸发蒸腾、CO     

地膜覆盖条件下SPAC系统水热耦合运移模型的研究

本文建立了地膜覆盖条件下SPAC系统水热耦合运移模型。该模型由大气、植物冠层、地膜覆盖层和土壤四层组成。根据能量平衡原理建立了各层的能量平衡方程。采用牛顿-莱普森方法和有限差分法求解了各能量平衡方程和土壤水分及温度剖面，并用冬小麦的实测资料对模型进行了验证，结果表明模型具有一定的精度。此外，本文对SPAC系统中的阻力项进行了探讨。     

土壤-植物-大气连续体水分传输的计算机模拟

本文在土壤-植物-大气连续体(SPAC)水分传输机理研究的基础上,提出了包括根区土壤水分动态模拟、作物根系吸水模拟和蒸发蒸腾模拟三个子系统的SPAC水分传输动态模拟模型,设计了SPAC水分传输模拟的计算机软件,经冬小麦生育期模拟值和实测值的比较分析表明,该模型模拟田间土壤水分动态和作物蒸发蒸腾具有较高的精度。最后,分析了SPAC水分传输动态对土壤水分运动参数、气象因素的敏感性,并进行了SPAC水分传输动态的计算机仿真试验。     

土壤-植物-大气连续体水分传输的计算机模拟

本文在土壤-植物-大气连续体(SPAC)水分传输机理研究的基础上,提出了包括根区土壤水分动态模拟、作物根系吸水模拟和蒸发蒸腾模拟三个子系统的SPAC水分传输动态模拟模型,设计了SPAC水分传输模拟的计算机软件,经冬小麦生育期模拟值和实测值的比较分析表明,该模型模拟田间土壤水分动态和作物蒸发蒸腾具有较高的精度。最后,分析了SPAC水分传输动态对土壤水分运动参数、气象因素的敏感性,并进行了SPAC水分传输动态的计算机仿真试验。     

农田土壤水分二区模型的研究

本文考虑作物根系吸水的特性,把农田土壤水分变化层分为包含根系的根区和无根系的储水区,以土壤-植物-大气连续体物质能量运动原理和土壤水动力学理论为依据,构建了农田土壤水分二区模型。对该模型的简化,即可得到了两个现在常用的描述土壤水分变化的概念性模型,表明本文提出的土壤水分二区模型是一通用式。对其中考虑下界面水分通量的概念性模型与二区模型进行了比较,结果表明,二区模型拟合精度较高,其复相关系数达到0.91以上,由二区模型计算的蒸发蒸腾量和根区下界面水分通量与实测值有更好的一致性。     

求解SPAC系统水热输移的耦合迭代计算方法

根据描述ＳＰＡＣ系统蒸腾蒸发及土壤水热状况的物理模型，导出了反映群丛蒸腾蒸发与土壤水热状况互为作用的冠层湿温方程，提出了能定量描述二者耦合关系，并能同时求解二者的耦合迭代法。经检验，该方法模拟结果可靠。     

基于Penman-Monteith公式的双源模型的改进

本文在Penman-Monteith公式的基础上，推导出能解析计算冠层蒸腾和土壤蒸发的双源模型，使之能广泛用于农田蒸腾和蒸发的计算.采用玉米田波文比-能量平衡(BREB)观测资料对模型进行检验，模拟的蒸散量与BREB的结果相当一致.模型 主要参数对蒸散的敏感性分析表明，这些参数变化±20%时，蒸散的响应小于±7%.     

基于Penman-Monteith公式的双源模型的改进

本文在Penman-Monteith公式的基础上，推导出能解析计算冠层蒸腾和土壤蒸发的双源模型，使之能广泛用于农田蒸腾和蒸发的计算.采用玉米田波文比椖芰科胶?BREB)观测资料对模型进行检验，模拟的蒸散量与BREB的结果相当一致.模型主要参数对蒸散的敏感性分析表明，这些参数变化±20%时，蒸散的响应小于±7%.     

SPAC系统水分循环与转化过程探析

水是植物生长的重要环境因子,探讨SPAC系统中水分循环与转化过程对提高绿洲植物水分利用效率具有重要指导意义。文章通过综述三个界面上水分相互运移状况,即土壤-根系界面上,在水流阻力影响下水分运移和不同土壤条件下水分再分配的情况;植物-大气界面上,水流阻力、叶水势、光合蒸腾作用等对水分运移的重要影响;土壤-大气界面上水的向下入渗和向上蒸发等,明晰SPAC系统水分循环与转化过程,以期为农业用水的合理配置提供理论依据。     

地下水浅埋区土壤缺水条件下植被耗水量模型研究

结合试验地区的土壤、气象及水文条件,通过田间灌溉试验结合定点土柱试验,分析确定土壤导水率有关参数,构建地下水上升通量计算模型.采用概念性的作物蒸发蒸腾量计算方法,建立地下水浅埋区植被耗水量计算模型.为区域植被耗水量的分析计算提供一种具有一定理论基础、且简单实用的方法.     

基于SWAP模型的河套灌区向日葵农田土壤水盐通量模拟

为了探究河套灌区节水实施现状条件下农田土壤水盐动态变化规律,利用向日葵田间试验观测资料,对SWAP模型进行参数率定和验证,并利用该模型模拟向日葵生长条件下0～100 cm土层土壤水盐通量及水盐平衡状况。研究结果表明：在灌溉阶段,向日葵根系层土壤水分主要向下渗漏,水分通量和盐分通量为负,土壤盐分被淋洗;在非灌溉阶段,地下水向上补给向日葵根系层土壤,水分通量和盐分通量为正,根系层土壤积盐。2019、2020年模拟期间水分通量累计量分别为52.5、60.6 mm,盐分通量累计量分别为-4.5、-4.9 mg/cm²,0～100 cm土层土壤盐分通量分别增加了7.5、7.1 mg/cm²。向日葵现状灌溉条件下0～100 cm土层土壤积盐,可能产生土壤次生盐碱化的风险,向日葵生育期结束后需要进行秋浇淋洗盐分来保证下一年度向日葵的正常生长。     

田间土壤墒情预报模型关键参数确定方法研究

为了构建黄河下游引黄灌区墒情预报水量平衡模型,分析了气象、作物蒸腾蒸发、地下水埋深、土壤特性等因子与大田土壤墒情之间的关系。确定构建模型需要率定的参数有作物蒸发蒸腾量、深层渗漏量、降雨量、灌溉量和地下水补给量等,并提出了各参数的计算方法。     

基于PT-Fi模型的新疆地区实际蒸散发计算及其气候环境因子的响应

如何准确估计干旱区的实际蒸散发数值是当前研究的热点和难点。为探索新疆区域蒸散发计算的适宜方法,采用MOD-16A2和AET数据集,对Fisher根据Priestley-Taylor和植物生理学理论建立的模型(PT-Fi模型)进行了验证,并通过模型对新疆地区和南北疆区域2001-2010年的实际蒸散发量及其组分进行了计算。结果表明:PT-Fi模型能较好地模拟区域内实际蒸散发量;新疆地区土壤蒸发的年均占比为69.3%,植被蒸腾的年均占比为29.64%,其余为冠层截流蒸发;南疆的蒸散比约为1∶3,北疆的约为1∶2。