黑龙江省参考作物蒸散量变化及气象因子分析

为研究中纬度寒区参考作物蒸散量时空变化及影响因子变化,揭示参考作物蒸散量与各气象因子间响应关系,基于黑龙江省34个标准气象站点数据资料,运用Penman-Monteith公式方法计算逐日参考作物蒸散量。利用累积距平、气候倾向率、趋势分析和突变检验、Hurst指数方法,分析了黑龙江省参考作物蒸散量时空变化特征及气象因子间响应关系,明确了产生差异性的主要原因。结果表明:整体上,黑龙江省1990—2019多年平均参考作物蒸散量呈下降趋势;春季相对湿度是影响参考作物蒸散量变化的主要气象因子,而冬季影响参考作物蒸散量较大的气象因子是平均气温;全省高蒸散区集中在以泰来为中心的西南部,低蒸散区集中在以呼中为中心的西北部;风速和气温是影响黑龙江省南部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素,相对湿度是影响北部地区参考作物蒸散量变化的主要气象因素;对未来变化趋势预测表明,黑龙江省Hurst指数为0.60~0.69,说明未来参考作物蒸散量变化呈与现在相同的下降趋势且具有一定持续性。     

微集水种植对土壤水分蒸散和作物需水量的影响

微集水种植技术能提高北方农业旱区对降水资源的利用率,改善作物的生长环境,提高作物产量。本研究引入了农田实际蒸散量、作物需水量两个参数评价微集水种植技术的保水效果。研究结果表明:作物生育期内,微集水种植的农田实际蒸散量、农田作物需水量小于传统种植技术,其中垄上覆膜沟内覆盖秸秆种植的农田实际蒸散量、作物需水量最小。     

长武塬区实际蒸散发变化及驱动因素分析

以大型称重式蒸渗仪系统的实测农田蒸散量数据为基础,分别从年、月、日和生长季4个尺度分析长武塬区农田蒸散量的变化特征,采用相关分析和主成分分析法探究其影响因素,建立实测蒸散与影响因素之间的定量关系。结果表明:农田蒸散的变化特征与作物生长进程一致,高蒸散期均出现于作物生育旺期,且受到降水、气温、风速、太阳辐射、日照时数、空气相对湿度和土壤含水量的共同作用,其中,气温和太阳辐射是蒸散的主要驱动因素。     

黑河流域参考作物蒸散量时间序列非线性特征研究

为了揭示黑河流域参考作物蒸散量的时间序列非线性特性,利用黑河流域及其周边的17个气象站,采用Penman-Monteith公式计算日、月、季和年的参考作物蒸散量,通过多重分形理论分析ET0时间序列的变异规律。结果表明:除年尺度时间序列为弱变异外,其他时间尺度均为中等强度变异;不同时间尺度参考作物蒸散量时间序列均具有多重分形特征,月尺度时间序列相较于其他时间尺度短距离变异显著,年尺度长距离变异显著。     

基于信息熵原理的东北地区参考作物蒸散量时空特征分析

根据1951—2013年东北地区116个气象站点的常规气象资料,基于信息熵理论构建了东北地区日参考作物蒸散量站点间的信息传输模型并分析了信息场的分布情况,利用聚类分析法解析了东北地区日参考作物蒸散量的区域相似性结构特征;并在此基础上选取6个代表性站点,运用重标极差法分析了参考作物蒸散量(ET_0)的时间分形特征。结果表明:空间上,东北地区日参考作物蒸散量的信息熵随纬度增加而减小,各站点信息传输指数随基站与辅站距离的增大而减小,且具有明显的各向异性;东北地区在站点群层面上的信息传输总体呈由南到北、由东到西的分布规律。时间上,东北地区多年平均ET_0总体呈下降趋势,哈尔滨、沈阳、赤峰、加格达奇、佳木斯、海拉尔6个代表性站点的ET_0在未来一定时段内的变化趋势趋于稳定且具有较强的持续性。     

作物蒸散量计算模型探讨

作物蒸散量是拟定灌溉制度，计算农业灌溉用水及其总量的重要依据。对作物蒸腾、蒸发量的研究动态以及计算模型进行了初步探讨。     

基于修正作物系数模型半干旱区玉米腾发量估算

为准确估算半干旱区玉米腾发量,该研究通过田间实测气象数据、株高、叶面积指数、覆膜情 况、水分及盐分胁迫等信息对基本作物系数（Ｋｃｂ）和蒸发系数（Ｋｅ）进行修正,并基于Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ 模型,采用修正作物系数估算玉米蒸散量,并利用水量平衡法计算得到的玉米实际蒸散量对估算结果进 行验证。结果表明修正作物系数法对于各生育阶段计算误差均低于３％,整个生育期的计算误差仅为 １．９％,其计算精度优于单作物系数法和双作物系数法,可较为准确估算玉米各生育阶段及整个生育期 的腾发量。     

涌泉根灌下陕北山地苹果作物系数确定与蒸散量估算

为探明涌泉根灌下陕北山地苹果的蒸散量与作物系数规律,通过设定高水H₁((85%~100%)θ_f,θ_f为田间持水量）、中水H₂((70%~85%)θ_f)和低水H₃((55%~70%)θ_f)3个灌水水平,研究亏缺灌溉对陕北山地苹果蒸散量和作物系数的影响,并建立蒸散量关于叶面积指数的估算模型。结果表明：陕北山地苹果全物候期耗水范围为483.03～540.10 mm,作物系数在萌芽展叶期、开花坐果期、果实膨大期与果实成熟期的范围分别为0.35～0.38、0.28～0.31、0.70～0.83和0.48～0.57,不同灌水处理的蒸散量及作物系数在果实膨大期差异显著,任一时期亏缺灌水均会减小该时期陕北山地苹果的作物系数和蒸散强度。各处理的叶面积指数均随灌水量的增大而增大。作物系数与叶面积指数之间可以用指数回归较好地描述,由此建立了果树蒸腾蒸发量的估算模型。该研究结果可为制定陕北山地苹果涌泉根灌灌溉制度提供理论支撑。     

鲁北地区秸杆覆盖对冬小麦需水量、作物系数及水分利用效率的影响

作物系数和需水量是制定作物灌溉制度和计算区域水资源平衡的重要参数,不同气候和不同栽培条件下作物系数和需水量会发生变化。通过大田试验,以Penman-Monteith公式计算小麦播种~成熟期间参照作物蒸散量,并利用农田水量平衡方程及土壤水分胁迫系数计算作物实际蒸发蒸散量,进而对小麦秸杆覆盖和露地栽培条件下各生育阶段的作物系数进行计算。结果表明,鲁北地区小麦秸杆覆盖栽培比露地栽培生育期内作物需水量减少40.3 mm,作物系数降低9.1%,水分利用效率增加18.0%。冬小麦产量提高10%左右。     

基于温度效应的作物系数及蒸散量计算方法

准确估算作物蒸散量对于制定合理的灌溉计划和提高水资源利用效率至关重要。为反映逐日需水量的动态变化,考虑温度对作物生长状态的影响,采用三基点温度(最适温度、上限温度、下限温度)计算作物系数及蒸散量,并对不同时间尺度上计算精度进行评价。利用五道沟水文实验站大型称重式蒸渗仪实验资料及气象资料,建立了全生育期冬小麦和夏玉米蒸散量模型,结果表明:通过温度模拟冬小麦和夏玉米作物系数变化拟合度均较高,相关系数均达0.80以上,平均绝对误差均约为0.10;不同时间尺度(1、3、5 d),蒸散量模型均具有良好的预报能力,冬小麦预测值与实测值相关系数分别为0.95、0.98、0.98,夏玉米为0.90、0.94、0.97。随着时间尺度由1 d升至5 d,冬小麦绝对误差由0.67 mm·d-1降至0.41 mm·d-1,预报准确率(1 mm·d-1)由73%升至90%,夏玉米绝对误差由0.94 mm·d-1降至0.37 mm·d-1,预报准确率(1 mm·d-1)由67%升至90%,预报精度提高。     

华北平原不同种植模式作物耗水监测与特点分析

为探究华北平原不同种植模式的作物耗水与生产能力以评价其缓解地下水超采的潜力,于2021—2022年在中国农业科学院北京市顺义试验站进行了冬小麦-夏玉米、冬小麦-夏大豆和冬小麦-夏休闲3种种植模式的对比试验。利用大型称重式蒸渗仪监测各种植模式的蒸散、土壤储水和渗漏,使用FAO-56推荐的双作物系数法估算不同种植模式的蒸散量,同时分析了估算效果和蒸散与环境的响应特征,并比较不同种植模式的水分利用效率和产量、效益的相对关系。结果表明：3种种植模式的实测蒸散量与净辐射呈指数函数关系、与气温呈二次函数关系、与水汽压差呈线性函数关系,可以使用双作物系数法或非线性拟合公式较好地估算不同种植模式的蒸散量;冬小麦-夏玉米种植模式的产量、水分利用效率和经济效益最高,耗水量也最高,地下水净消耗量为197.52 mm,而冬小麦-夏休闲模式净地下水消耗量最小,比冬小麦-夏玉米模式低72.28%。未来需要结合华北平原不同区域可利用和开采的地表水、地下水资源量和土壤储水能力以及作物耗水量优化作物种植模式,以达到地下水的采补平衡。     

新疆和田-若羌地区区域蒸散量估算

基于中等分辨率的MODIS卫星遥感数据及气象数据,应用表面能量平衡系统,对新疆和田-若羌地区2015年的区域蒸散量进行了估算。结果表明:研究区2015年的区域蒸散量为366.22 mm,夏季蒸散量较大,冬季蒸散量较小。最大蒸散量发生在6月份,为88.44 mm,最小蒸散量在1月份,只有0.10 mm。蒸散量随着气温和降水的增加而增大。不同用地类型的蒸散量也不一样,水体和耕地的蒸散量较大,沙地和戈壁的蒸散量最小。     

大型蒸渗仪与小型棵间蒸发器结合测定冬小麦蒸散的研究

本文利用大型称重式蒸渗仪和棵间蒸发器仔细研究了冬小麦生长期间的逐日蒸散和蒸发过程，确定了冬小麦生长期间棵间蒸发占总蒸散量的29.75%；棵间蒸发占蒸散的比例随生育时期叶面积指数(LAI)和表层土壤含水量的变化而变化.同时确定了冬小麦生长期间的作物系数Kc.     

博斯腾湖沼泽芦苇需水规律研究

通过试验对博斯腾湖沼泽芦苇的7～9月的需水规律进行了研究。结果表明博斯腾湖芦苇7～9月的蒸散量为281.8mm、261.7mm和156.6mm,芦苇的蒸散强度和参考作物潜在蒸发蒸腾量以及水面蒸发强度都有着较好的相关关系;7月、8月、9月的植物修正系数分别为:1.50,1.43,1.06,7～9月平均值为1.33;并根据Penman-Monteith公式算出7月、8月、9月月植物系数,分别为:1.60,1.61,1.46,7～9月的平均值为1.56。     

基于SEBAL 模型的锡林浩特蒸散量反演研究

陆面蒸散作为反映土地利用/覆盖变化所引起地表水热变化的敏感因子是当今全球气候变化研究的焦点之一.本文以内蒙古锡林郭勒盟锡林浩特市为研究区域,基于SEBAL（Surface Energy Balance Algorithm for Land）模型,采用研究区2005年8月17日的Landsat TM遥感影像对其地表蒸散量进行反演研究,分析蒸散量的空间变化格局.结果表明：锡林浩特日蒸散量平均值为4.3mm,最大值达到了7.5mm;日蒸散量呈现出西北低、东部高的空间分布格局;日蒸散量较少的区域主要分布于锡林浩特市的西部、北部以及最南部的部分区域,中部较少部分地区的蒸散量较低（接近于0）.     

贵州省植烟土壤干旱预测模型初步研究

采用FAO—56推荐的方法,计算贵州省的参考作物每日蒸散量。根据烤烟不同生育期的需水特性及土壤水分平衡原理,建立了适合贵州省烤烟生产的烟地水分预测模型,并用实际观测数据对模拟值进行验证,效果较好。     

鲁北地区麦秸盖田对夏玉米需水量、作物系数及水分利用效率的影响

作物系数和需水量是制定作物灌溉制度和计算水资源平衡的重要参数,不同气候和栽培条件下作物系数和需水量会发生变化,试验旨在明确鲁北地区麦秸盖田对夏玉米作物系数和需水量的影响。通过大田试验以水量平衡法计算作物需水量,以Penman-Monteith公式计算参照作物蒸散量和作物系数。结果表明麦秸盖田比露地栽培生育期内作物需水量减少30.4 mm,作物系数降低7.2%,水分利用效率增加21.0%。     

白洋淀流域潜在蒸散量与实际蒸散量变化分析

基于Penman-Monteith公式和Budyko假设,利用白洋淀流域1960年-2011年的气象、水文资料,计算分析了该流域潜在蒸散量与实际蒸散量的长期变化趋势,并初步分析了实际蒸散量变化与降水变化、潜在蒸散量变化的关系。结果表明:过去52年白洋淀流域潜在蒸散量和实际蒸散量分别以10.3mm/(10a)和11.6mm/(10a)的速度呈下降趋势;年代际变化分析表明,潜在蒸散量的下降趋势在不同年代际间具有持续性,而实际蒸散量则表现为波动下降,其波动性受降水波动的影响,年实际蒸散量的变化与年降水的变化呈正相关关系(R2=0.99),与潜在蒸散量的变化呈负相关关系(R2=0.37),即降水量的变化对实际蒸散量的变化起主要控制作用。     

节水灌溉稻田蒸散时空尺度特征及影响因素

为研究节水灌溉稻田蒸散规律和尺度特征及其影响因素的尺度依赖性,用小型蒸渗仪和涡度相关仪分别测量了节水灌溉稻田冠层蒸散量(ETCML)和田间尺度蒸散量(ETEC),分析了ETCML和ETEC的典型日和逐日变化规律,以及在小时和日时间尺度上的影响因素。结果表明:节水灌溉稻田ETCML和ETEC变化规律基本一致,但白天ETCML均大于ETEC,且上午两尺度蒸散量大小和相位差均明显大于下午,夜晚ETCML和ETEC接近0,但ETCML呈正负交替波动。两尺度蒸散量的逐日变化总体上呈先增加后减小,高峰期出现在分蘖后期,抽穗开花期较小。ETCML日均值大于ETEC,比值平均为1.50。净辐射和饱和水汽压差是不同时空尺度蒸散量的显著影响因素,但叶面积指数、空气温度、风速和土壤含水率对不同时空尺度蒸散量的影响不同,具有明显的时空尺度效应。     

基于互补相关的乌江流域实际蒸散量分布式模拟

为了提高气候变化下估算乌江流域陆面实际蒸散量的精度,利用乌江流域气象和水文数据,在蒸散互补原理基础上建立用常规气象资料估算流域实际蒸散量的模型。模拟结果显示:该模型能将乌江流域多年平均实际蒸散量的相对误差控制在5%以内;在充分考虑地形起伏等下垫面不均匀的条件下,将估算模型中各分量的分布式模拟结果与估算模型耦合,实现了乌江流域实际蒸散量的分布式模拟;该模型更加精细地表现了流域实际蒸散量的空间变化情况,发现其在空间分布上呈显著的西高东低的分布趋势;在时间变化上,1961-2010年间乌江流域实际蒸散量在总体上表现为下降趋势,降幅为5.08 mm/(10 a),但是2000年以后实际蒸散量有较为明显的上升趋势;日照时数及相对湿度的上升是造成实际蒸散量产生以上变化的主要原因。研究结果可为水资源评价、农业气候区划制定等提供参考。