作物需水量预测计算研究进展

本文评估了不同气候和农艺条件下作物需水量的预测方法.作物的蒸发蒸腾用来满足水分损失所需的水的深度,并且在给定的生长环境下实现完全的生产潜力.影响作物需水量的因素有多种,气候、作物特征、作物种植地条件、种植模式、种植时间都或多或少对作物需水量产生一定影响.随着全球温度变暖,作物需水量也不是一成不变的,对作物需水量预测的研...     

节水灌溉条件下作物系数和土壤水分修正系数试验研究

考虑土壤水分调控所产生的作物生长滞后效应与补偿生长效应,对节水灌溉条件下作物蒸发蒸腾量ETc的理论计算模型进行了研究。根据灌溉试验资料,确定了冬小麦、夏玉米、棉花及水稻作物的作物系数Kc,得出节水灌溉条件下主要农作物土壤水分修正系数Ks的计算公式。覆膜旱作节水灌溉模式的水稻需水量计算实例结果显示,计算值与实测值较为吻合,模型具有较高的精度。     

单作物系数法和双作物系数法计算作物需水量的比较研究

本文采用FA0-56推荐的计算作物需水量的单作物系数和双作物系数方法，应用陕西杨凌地区的资料，分别计算了作物需水量，并和蒸渗仪的实测值进行了对比，分析了其差异及原因。结果表明，在地面部分覆盖的情况下，双作物系数法比单作物系数法更接近实测值，而在地面完全覆盖情况下，两者差别不大。     

利用彭曼公式计算作物需水量

作物需水量的计算方法很多，过去常采用经验公式，即采用主要气象因子与作物需水量的经验关系进行估算，误差较大。近年来，国内外采用较多的是利用彭曼公式计算作物需水量，即通过采用参考作物需水量ETO与作物系数KC的计算方法。彭曼公式理论基础可靠，计算精度较高，但计算较复杂。本文简要介绍利用彭曼公式计算作物需水量的方法和过程。     

西安地区Priestley-Taylor和Hargreaves方法应用比较

以世界粮农组织推荐的Penman-Monteith方法作为计算参考作物蒸发蒸腾量的标准,对Priestley-Taylor和Hargreaves方法在西安地区的适用性问题进行了探讨,分别建立了这两个公式的回归关系式,并且对这两种方法进行修正。结果表明:Hargreaves方法在西安地区有着较好的准确度,相对误差较小。而Priestley—Taylor方法得到的结果虽然与Penman—Monteith方法计算结果呈相同的变化趋势,相关系数R2=0.94,但计算值有较大的差异;经过修正后相对误差明显减小。因此,在气象资料有限的条件下,可以直接用Hargreaves方法来计算参考作物蒸发蒸腾量;而Priestley-Taylor方法必须经过修正后才能使用。     

基于灰色关联分析与BP神经网络模型的日参考作物蒸发蒸腾量预测

采用灰色系统理论中的关联分析方法,对影响作物蒸发蒸腾量的各个气象因素进行关联度分析,挑选出影响作物蒸发蒸腾量的主要气象因子,并以这些气象因子为输入向量,以参考作物蒸发蒸腾量为输出向量,建立作物蒸发蒸腾量与主要气象因子之间的BP神经网络预测模型。实例证明：该方法简单可行,预测精度较高,能满足实际生产需要。     

基于气象预报的参考作物蒸发蒸腾量的神经网络预测模型

参考作物蒸发蒸腾量(ET0)是进行实时灌溉预报和农田水分管理的主要参数,BP神经网络能够较好地反映ET0与诸影响因素间复杂的非线性关系。本文将ET0看作时间序列,选取前3日ET0作为影响因子,以天气预报可测因子包括最高、最低和日平均温度、反映天气类型的阴晴指数、日序数和风力等级进行修正,建立了三层BP神经网络模型。选取江苏射阳站2003与2004年气象资料,应用Matlab神经网络工具箱,采用trainer算法进行模型训练与预测。结果证明,所建模型能够很好地反映诸多影响因子与ET0之间的关系,具有较高的模拟精度和较好的泛化能力。     

作物需水量计算模型研究

引入灰色关联度和层次性系统分析理论,从气象、作物生理学特性和土壤因素3个方面考虑,建立了作物需水量计算模型优选的多层次灰色关联分析模型.通过层次分析法确定其权重,运用灰色关联分析法确定评价因素间的关联度.结果表明,6种作物需水量计算模型的优劣顺序为:Blaney-Criddel模型、Penman模型、Thornthwait模型、詹森-海斯模型、水面蒸发量模型、特克模型.     

石羊河流域参考作物蒸发蒸腾量对气候变化的响应模拟及预测

模拟和预测气候变化对石羊河流域参考作物蒸发蒸腾量(ET0)时空分布的影响,为发展节水农业和科学利用水资源提供参考依据。根据石羊河流域及周边11个气象站点1951—2012年的逐日气象资料,使用PenmanMonteith公式计算现状ET0,利用大气环流模型HadCM3的输出和SDSM统计降尺度模型,预测A2、B2两种排放情景下未来石羊河流域2020s,2050s和2080s的ET0,使用反距离加权插值法(IDW)和Mann-Kendall检验分别研究ET0的空间分布特征和随时间的变化趋势。结果表明,石羊河流域多年平均ET0值为1 061mm,高值区位于东北地区,低值区位于西南地区,预计未来2020s、2050s和2080s,在HadCM3模式的A2情景下ET0将分别增加6%、14%和23%,B2情景下将分别增加7%、12%和17%,增幅较大的地区位于流域东南,2050s和2080s在B2情景下增幅低于A2情景。石羊河流域ET0在未来将持续增加,2050s之后增加趋势更为显著。     

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。     

乌鲁木齐参考作物蒸散量计算方法的比较

以Penman-Monteith方法为标准,利用Hargreaves方法,Priestley-Taylor方法和FAO-17 Penman方法计算乌鲁木齐的参考作物蒸散量ET0(Reference Crop Evapotranspiration),对计算结果分别作了对比分析,并对不同的方法进行相应的修正。结果表明:(1)乌鲁木齐的ET0季节分布极不均匀,表现出夏季、春季、秋季、冬季依次减小的趋势;(2)总的来说,PT和HG方法的估算值比PM的标准值要偏低,F17方法的估算值比PM方法的标准值要偏高,造成不同方法的估算偏差的主要原因是由于各自选用了不同的辐射项和动力项所致;(3)在气象资料缺乏、精度要求不高的时候,PT方法能够用来计算乌鲁木齐的ET0,如果精度要求较高,可以使用修正后的公式;(4)修正后的HG公式计算结果最接近PM方法的标准计算结果,如果使用HG方法估算乌鲁木齐的ET0,必须先进行修正;(5)F17方法采用了与PM方法不同的风速修正方案,修正前后的误差都较大,不适用于乌鲁木齐ET0的计算。上述方法在其它地区的适用性有待进一步检验。     

贵州省多种参考作物蒸散量估算方法的适用性及修正研究

基于 1961—2013 年贵州 19 个气象站点观测资料,以 FAO56 Penman － Monteith( P － M)方法 为 标 准,分 析 了 Imark － Allen、Hargreaves － Samani、McCloud、Priestley － Taylor、Makkink、Thornthwaite 等 6 种参考作物蒸散量估算方法在贵州省的适用性,并利用经验系数对 6 种方法进行修正。结果表明: 修正前,年尺度上 McCloud、Thornthwaite 法与 P － M 法十分接近,应用前景较好,Priestley － Taylor 法适合在季节和月尺度上的估算,Imark － Allen、Hargreaves － Samani、Makkink 法的偏差较大,适 用 性 较 差。修 正 后 Imark － Allen、Hargreaves － Samani、McCloud、Priestley － Taylor、Makkink 法的适用性提高,修正后 Thornthwaite 法适用性仍不高。利用经验系数对这些方法进行修正可以较好地提高估算精度。     

利用SPAC模型对冬小麦蒸散发的研究

根据SPAC模型对不同灌水处理下冬小麦返青至成熟期田间水热传输及转化规律的数值模拟结果，拟合了根据地表以下1m土层贮水量和参考作物腾发量进行农田蒸散发估算的经验公式。利用经验公式和SPAC模型对不同灌水处理和不同潜水埋深下冬小麦返青至成熟期的蒸散发进行了计算，结果吻合良好。     

一个预测作物根系层储水量动态变化的概念性随机模型

本文在文献[1][2]的基础上，构造了色噪声驱动下的根系层储水量动态变化的概念性随机模型；利用数值方法对模型进行求解，得到了根系层储水量的概率密度函数，利用禹城站大型蒸渗仪1997年冬小麦返青期的观测资料对模拟结果进行了验证。验证结果表明，本文建立的概念性随机模型是有效的，可以用于田间墒情预报。     

一个预测作物根系层储水量动态变化的概念性随机模型

本文在文献「１」「２」的基础上，构造了色噪声劝下的根系层府水量动态的概念生随机模型；利用数值方法对模型进行求解，得到了根繁层储水量的概率密度函数，利用禹域站大型蒸渗 １９９７年冬小麦反青期的观测资料对模拟结果进行限验证，验证结果表明，本文建立的概念性随机模型是有铲的，可以用于田间墒情预报。     

参考作物蒸发蒸腾量计算方法在额尔齐斯河流域的适用性研究

基于额尔齐斯河流域5个气象站哈巴河、吉木乃、福海、阿勒泰、富蕴站1962-2012年的日观测气象资料,选用7种方法计算各站历年逐日参考作物蒸发蒸腾量(ET0),并以FAO Penman-Monteith法计算结果为标准,建立7种方法间的拟合关系,以比较日尺度与月尺度下各计算方法的精度与地区适宜性。结果表明:在额尔齐斯河流域,7种方法计算的参考作物蒸发蒸腾量变化趋势基本相同,但数值上有一定差异;Kimberly Penman法、HargreavesSamani法与FAO Penman-Monteith法计算结果接近,适用性较好;对于缺少气象资料地区,使用Hargreaves-Samani法可获得较好估值;同时分析了7种方法计算的ET0与实测的水面蒸发量之间的关系,利用拟合公式,可以用水面蒸发资料估算该地区ET0值。     

应用双作物系数模型估算温室番茄耗水量

准确估算作物耗水量对于合理利用有限的水资源和制定合理的灌溉制度至关重要。本文利用3个生长季的西北地区日光温室番茄水量平衡计算耗水资料,率定和验证双作物系数模型SIMDual Kc在日光温室条件下的适用性。结果表明耗水模拟值与实测值有较好的一致性。模型估算的平均标准误差为0.55 mm·d-1,平均绝对误差为0.44 mm·d-1。模型估算的番茄初期、中期和后期的基础作物系数分别为0.50、0.85和0.55。番茄生育初期蒸发占耗水的比例最大为22.8%;发育期最小,仅为3.2%。3年全生育期总蒸发量占总耗水量的比例平均为5.9%,表明温室生产中植株蒸腾为耗水最主要部分。