作物需水时空尺度特征研究进展_刘丙军
1971-2016年黑龙江省作物生长季降水量时空演变特征
Vol.37 No.4Dec. 2020第37卷第4期2020年12月黑龙江气象HEILONGJIANG METEOROLOGY 文章编号：1002-252X(2020)04-0021-041971-2016年黑龙江省作物生长*降水量时空演变特征王晓明1,吕佳佳",季生太#,吴 琼#，何锋"，闫 平",韩俊杰",姜丽霞"（1.黑龙江省气象数据中心，黑龙江哈尔滨150030；2.黑龙江省气象科学研究所，黑龙江哈尔滨150030；3.黑龙江省生态气象中心，黑龙江哈尔滨150030）摘 要：利用黑龙江省78个气象站1971-2016年作物生长季内（5-9月）逐日降水资料，采用数理 统计方法，分析了黑龙江省作物生长季各月降水量的时空演变特征。
结果表明：1971-2016年间，研究区作物生长季5月降水量呈显著增加趋势（P ＜0.05）,6月（7月降水量呈上升变化（P ＞0.05）,8 月（9月降水量呈减少趋势（P ＞0.05）；研究期内，生长季各月降水量的空间分布总体存的态势，但略有差异,6月（8月少、中部多，5月西部少、中东部多，7月西多东少，而9月呈由北逐渐增多的趋势；生长季各月降水量的离散程度不同，总体表现为7月＞8月＞6月＞9月＞5月，盛夏7月降水量离散程度最大，春季5月最/J 、。
关键词：作物生长季；降水量；演变特征；黑龙江中图分类号：P468.0+24文献标识码:A1引言黑龙江省是我国秋粮生产的最大省份，粮食产 量已连续多年居全国首位， 的压舱石。
而粮食生产与气，气候条件的 量的高低。
降水；响粮食生产的主要气候因子之一，在一定区域、一定时间里 降水量多或少 ， 生产受到威胁617，并常常导致粮食产量 程度的损叫因此研究黑龙江省作物生长季节降水量的变化规律和特点，可一定程度为研究该省旱涝变化 趋势， 分合理利用水分资.农业防灾减灾中具有重要意义。
东北典型黑土区农田景观多尺度土壤养分时空分异研究进展
Journal of Northeast Agricultural University东北农业大学学报第51卷第7期51(7):86~962020年7月July 2020东北典型黑土区农田景观多尺度土壤养分时空分异研究进展张少良1，张海军1，肖梓良1，曲凤娟1，王雪珊1，霍纪平1，张兴义2，刘晓冰2（1.东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨150030；2.中国科学院东北地理与农业生态研究所，哈尔滨150081）摘要：东北黑土区是我国重要商品粮生产基地，黑土区土壤养分时空分异规律及其主要驱动机制是区域土壤养分管理重要依据。
文章系统总结不同尺度下典型黑土土壤养分时空分布格局主要特征和驱动机制：典型黑土区尺度，有机质（SOM ）、全氮（TN ）、全磷（TP ）、碱解氮（AN ）、速效钾（AK ）从南向北逐渐升高，呈纬度地带性规律。
区域尺度，以哈尔滨市辖区为例，受纬度地带性和海陆分布影响，SOM 和全量养分从西南向东北逐渐增加，同时全量养分和速效养均表现明显“城市效应”，即越靠近城市土壤SOM 和土壤养分含量越高。
村域尺度和小流域尺度，SOM 和全量土壤养分分布与水文过程密切相关，尤其受到侵蚀和沉积影响；速效养分主要受坡向、坡度和坡位，以及土地利用方式影响，且不同土壤速效养分与其各自理化性质和土壤本底值密切相关。
坡面尺度，土壤速效养分受坡位、侵蚀、沉积、水热、施肥和作物生长过程影响，土壤AN 含量峰值在作物生长期从坡顶向坡底逐渐迁移，AP 变化不明显。
受土地利用、地形、耕作方式、融雪侵蚀、沉积、水文过程等影响，冻融过程不同程度改变流域尺度和坡面尺度土壤N 和P 时空分布格局。
不同尺度典型黑土养分空间分布格局主要驱动机制不同，因此无法直接通过尺度推绎方法预测土壤养分时空分布规律；黑土区土壤养分调查方法、采样方法和插值方法逐渐改进，但需进一步探索更简单、高效、精准插值方法。
研究旨在为黑土区土壤养分管理和区域生态环境保护等提供理论依据和技术支撑。
农业水文模型的研究进展及其效应分析
农业水文模型的研究进展及其效应分析王新源;王姗姗【摘要】文章简要论述了农业水文模型在农业水文过程模拟、农业用水效率评估以及农业水文效应三个方面的应用研究,并简要概括了上述三个研究方面在目前研究中的不足和可以改进之处,总结并展望了农业水文模型在未来发展中应该重点关注的问题.【期刊名称】《黑龙江水利科技》【年(卷),期】2018(046)010【总页数】4页(P42-44,76)【关键词】研究进展;农业水文模拟;农业用水效率;农业水文效应【作者】王新源;王姗姗【作者单位】黑龙江大学水利电力学院,哈尔滨150080;黑龙江大学农业资源与环境学院,哈尔滨150080【正文语种】中文【中图分类】P3340 引言我国是一个严重干旱缺水的国家。
人口急剧增长和经济的迅猛发展对我国水资源的分配和利用造成了巨大挑战，我国水资源本就存在着时间和空间分配不均的问题，降水量从东南沿海向西北内陆递减，同时，我国大部分地区属于温带季风性气候，降水量呈现明显的夏季多、冬季少的特点。
纵然大江大河数量众多，淡水资源总量为28000亿m3，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大。
而我国的农业用水消耗量竟然占据了全国耗水总量的60%，因此，发展农业高效用水，节水灌溉，实施农业节水对我国水资源的高效利用和可持续发展有重大意义。
下面我们将详细论述水文模型在农业水文过程模拟、农业用水效率评价以及农业水文效应中的应用及不足。
1 农业水文过程模拟研究进展为了水资源的长期可持续发展，灌区农业水循环过程及其所驱动的生态水文过程研究已成为近年来的研究热点之一，生态环境在节水灌溉和高效用水中受到的影响也受到越来越多的关注。
随着水资源内涵的进一步扩大，农业水文循环研究已从较单一的田间水资源转化研究扩展至灌区农田水文过程、生态环境、地下水文等不同领域的相互融合，向着多学科交叉的综合研究模式发展。
对于干旱引水灌区而言，实施农业节水在解决流域水资源短缺问题的同时，可能对灌区农业和生态水文过程带来系列的负面效应。
山东植棉区降水与棉花需水耦合度的时空变化特征分析
采 用 反 距 离插 值 法 生 成 山东 省 棉 花 各 生 育 阶 段 耦合 度 的分 布 图 ， 并 对 耦合 度 的 时 间序 列 进 行 趋 势 分 析 。 结 果 表 明 ： 山 东植 棉 区棉 花 全 生 育 期 降水 与 作 物 需 水 耦 合度 多年 平 均 值 在 ０ ． ６ ９ ２ ￣０ ． ８ ４ ７之 间 ，全 生 育 期 耦合 度 的 空 间 变 化 趋
ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ Ｃｏ ｔ ｔ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｓｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ
Ｃｕｉ Ｒｉ ｘ ｉ １ ． Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ａ ｇ ｒ ｏ ｎ ｏ ｍｙ ａ ｎ ｄＰ ｌ ａ ｎ ｔ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇＰ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｉ ａ ｌ Ｋ ｅ ｙＬ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙｏ ｆ Ｄｒ ｙ ｌ ａ ｎ ｄＦ ａ ｒ ｍｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｓ ， Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ
摘要 ： 基 于 山东 省 １ ７个 气 象 站 １ ９ ６ １ －２ ０ １ ２年 的逐 日气 象 资 料 ， 利用 Ｆ Ａ Ｏ 推荐 的 Ｐ ｅ ｎ ｍａ ｎ — Ｍｏ ｎ ｔ ｅ ｉ ｔ ｈ公 式 及 作 物 系 数 对 棉 花 各 生育 阶段 的作 物 需 水 量 进 行 估 算 ， 并 利 用 同期 降水 量 计 算 了各 生 育 阶段 的 降水 与 作 物 需 水 耦 合 度 ， 最后
文章编号 ： １ ０ ０ ２ ． ７ ８ ０ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ ４ ９ — ０ ９
Ｓｐ ａ ｔ ｉ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｍｐ ｏ ｒ ａ ｌ Ｖａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ Ｒａ ｉ ｎ ｆ ａ ｌ ｌ ａ ｎ ｄ Ｃｒ ｏ ｐ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｒｅ ・
生态系统水分利用效率研究进展
第29卷第3期2009年3月生态学报ACT A ECOLOGI CA SI N I CA Vol .29,No .3Mar .,2009基金项目:国家自然科学基金重大资助项目(30590381);中国科学院院长奖获得者科研启动基金资助项目;中国科学院知识创新工程重要方向资助项目(KZCX22Y W 2432)和国家自然科学基金资助项目(30800151)和国家自然基金项目(30800151)收稿日期:2007210216; 修订日期:2008204215致谢:感谢中国科学院地理科学与资源研究所李胜功研究员对本文写作的帮助。
3通讯作者Corres ponding author .E 2mail:yugr@igsnrr .ac .cn;huz m@igsnrr .ac .cn生态系统水分利用效率研究进展胡中民1,2,于贵瑞1,3,王秋凤1,赵风华1,2(1.生态系统网络观测与模拟重点实验室,中国生态系统研究网络综合研究中心,中国科学院地理科学与资源研究所,北京 1001012.中国科学院研究生院,北京100049)摘要:水分利用效率(WU E )是反映生态系统水碳循环相互关系的重要指标,开展生态系统水平WU E 的时空变异性的研究有助于预测气候变化对生态系统水碳过程的影响。
目前不同研究常常基于不同的算法估算生态系统WU E ,一方面不同算法因包含了不同复杂程度的水过程而有着不同的内涵,另一方面各种算法又因包含了相同的核心过程而有着密切的联系。
长期以来人们通过传统的生物量动态调查和生态系统水文过程的测定来估算生态系统的WU E ,但该方法大大限制了在短时间尺度上对生态系统WU E 进行分析,近年来发展起来的以涡度相关为代表的新技术的应用使得研究生态系统WU E 在多个时空尺度上的变异特征取得了突破性的进展。
生态系统WU E 的主要影响因子与叶片尺度相似,主要有空气饱和水气压差(V PD )、土壤水分、大气CO 2浓度、C i /C a 等,另外,生态系统水分平衡特征也有着重要影响。
人民胜利渠灌区冬小麦灌溉需水量模拟与时空特征研究
2018年11月灌溉排水学报第37卷第11期Nov.2018Journal of Irrigation and Drainage No.11V ol.37文章编号：1672-3317（2018）11-0076-08人民胜利渠灌区冬小麦灌溉需水量模拟与时空特征研究常迪1,2，黄仲冬1,3，韩洋1,2，梁志杰1,3，齐学斌1,3*（1.中国农业科学院农田灌溉研究所，河南新乡453002；2.中国农业科学院研究生院，北京100081；3.中国农业科学院农业水资源高效安全利用重点开放实验室，河南新乡453002）摘要：【目的】研究人民胜利渠灌区冬小麦灌溉需水量的时空分布特征，明确冬小麦灌溉需水量对种植面积、降水量以及作物需水量的敏感性。
【方法】采用基于土壤水分动态随机模型构建的灌溉需水量模型计算了灌区冬小麦灌溉需水量，利用面向对象分类方法获取人民胜利渠灌区冬小麦种植面积，并结合敏感性分析了冬小麦灌溉需水量的主要影响因素。
【结果】2005—2015年人民胜利渠灌区冬小麦灌溉需水量整体随时间呈现波动变化趋势，多年平均灌溉需水量在175~238mm之间；灌溉需水量分布变化比较稳定，总体呈现东部、西部高、中间低的特点。
灌区冬小麦灌溉需水量对作物需水量最敏感，其次是日降水频率、冬小麦种植面积，日均降水量。
【结论】冬小麦灌溉需水量时空差异较大，主要受作物需水量影响。
关键词：人民胜利渠灌区；冬小麦；灌溉需水量；面向对象分类方法；时空分布中图分类号：S274.4文献标志码：A doi：10.13522/ki.ggps.2017.0699常迪，黄仲冬，韩洋，等.人民胜利渠灌区冬小麦灌溉需水量模拟与时空特征研究[J].灌溉排水学报，2018，37（11）：76-83.0引言人民胜利渠灌区作为河南省主要的大型灌区之一，位于东经113°31′—114°25′，北纬35°0′—35°30′，地处黄河、沁河冲积平原，南起黄河，北至卫河，属于暖温带大陆性季风气候区，降水季节分布不均匀，6—9月降雨量占全年降雨量的70%～80%[1]，是我国冬小麦的主产区之一。
作物需水量灰色预测模型
作物需水量灰色预测模型
郭宗楼;白宪台;马学强
【期刊名称】《水电能源科学》
【年(卷),期】1995(13)3
【摘要】应用灰色系统理论进行作物需水量预测．经实例验证，其预报精度是满意的．
【总页数】7页(P186-192)
【关键词】作物;需水量;灰色预测;实时配水
【作者】郭宗楼;白宪台;马学强
【作者单位】武汉水利电力大学
【正文语种】中文
【中图分类】S507
【相关文献】
1.基于灰色预测模型对白城市未来五年居民需水量的预测 [J], 王丽颖;卢广庆
2.灰色关联分析和BP神经网络组合预测模型在区域需水量预测中的应用 [J], 汪志强;黄晶;康晋乐
3.基于灰色动态预测模型的城市需水量与废水排放量预测研究 [J], 车忠坤
4.基于灰色两次拟合与残差修正的水稻需水量预测模型研究 [J], 侯铁铮
5.基于灰色神经网络的作物需水量预测模型研究 [J], 夏泽豪;翁绍捷;罗微;张文清因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
广东1992—2020_年蔬菜生产时空变化特征分析
收稿日期：2022-08-09基金项目：广东省重点领域研发计划项目（2020B020*******）；广东省现代农业产业技术体系建设果菜产业技术体系创新团队项目（2021KJ110）；广东省农业科学院“十四五”新兴学科团队建设项目（202124TD）；广东省农业科学院中青年学科带头人培养计划项目（R2020PY-JG014）；广东省农业科学院科技人才引进专项（R2022YJ-YB1002）；广东省农业科学院院长基金（202019）广东农业科学2023，50（1）：50-59Guangdong Agricultural SciencesDOI:10.16768/j.issn.1004-874X.2023.01.005冯珊珊，刘序，梁俊芬，周灿芳. 广东1992—2020年蔬菜生产时空变化特征分析［J］. 广东农业科学，2023，50（1）：50-59.广东1992—2020年蔬菜生产时空变化特征分析冯珊珊，刘 序，梁俊芬，周灿芳（广东省农业科学院农业经济与信息研究所/农业农村部华南都市农业重点实验室，广东 广州 510640）摘 要：【目的】揭示广东1992—2020年蔬菜生产时空变化特征，为广东蔬菜生产空间布局优化与蔬菜产业发展提供决策依据。
【方法】以1992—2020年广东蔬菜生产数据为基础，利用时序统计、生产规模指数、生产集中度指数、变化检测等方法，分别从省、市和县域尺度分析广东蔬菜生产的时序变化、空间差异、分布格局与时空变化。
【结果】省域尺度上，1992—2020年广东蔬菜播种面积、产量与单产呈波动上升趋势，播种面积共计增加73.23万hm 2，产量共计增加2 503.31万t，单产由19.07 t/hm 2增至27.19 t/hm 2。
市域尺度上，蔬菜种植与产量强市为广州、湛江和茂名；汕头、揭阳和潮州的蔬菜单产相对更高。
县域尺度上，蔬菜播种面积≥2万hm 2、产量≥50万t 的县域数量呈明显上升趋势，分布格局从零星分散向聚集连片发展；蔬菜单产≥30 t/hm 2的县域分布格局由粤东地区零星分布向全省多地聚集连片发展。
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第23卷第5期2007年5月农业工程学报Tr ansactions of the CSAE V ol.23 N o.5Ma y 2007作物需水时空尺度特征研究进展刘丙军1,2,邵东国1,沈新平1(1.中山大学地理学科与规划学院水资源与环境系,广州510275;2.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉430072)摘 要:受气象、土壤和种植条件等客观条件的影响,作物需水时空尺度分布具有明显的时空异质性,致使作物需水的理论和模型具有高度的尺度依赖性。
基于此,该文对作物需水时空尺度特征的计算方法及其运用情况作了详细的阐述,并建议在今后作物需水时空尺度特征的进一步研究中,应以试验数据为基础,运用分形、小波、信息熵等复杂性理论,研究作物需水的时空尺度特征,发展既有理论基础又便于应用的区域尺度的作物需水量估算新模式。
关键词:作物需水量;需水量确定;时空尺度特征;研究中图分类号:S152.7 文献标识码:A 文章编号:1002-6819(2007)5-0258-07刘丙军,邵东国,沈新平.作物需水时空尺度特征研究进展[J ].农业工程学报,2007,23(5):258-264.Liu Bing jun,Shao Dongg uo ,Shen Xinping.Adv ances in researches o n the spa tial-tem po ral features o f c rop w ater r equir ement [J].Tr ansactions of the CSAE,2007,23(5):258-264.(in Chinese with Eng lish a bst ract)收稿日期:2006-04-20 修订日期:2007-01-05基金项目:国家重点973项目(2003CB415206);中山大学青年教师科研启动基金作者简介:刘丙军(1976-),男,湖南益阳人,博士,从事农业水资源系统分析的研究。
广州 中山大学地理科学与规划学院,510275。
Email:liu bj @mail .sys u .edu .cn 0 引 言多年来,人们对作物需水量的研究主要集中在田间,如经验公式法、水量平衡法、微气象学法(包括能量平衡法、空气动力学法、结合Penma n 法和遥感表面温度法)等研究和运用均取得了较大进展。
但在实际运用中,为了掌握区域内作物总体需水动态,对其研究往往采用绘制区域作物需水量等直线分布图的方法。
由于该法很难克服作物需水时空异质性所产生的影响,使得计算结果与实际情况有较大误差。
从尺度的角度分析其原因,一是作物需水是一个涉及气象、水文、土壤等众多方面的复杂系统,通常存在于较大的时空尺度范围内。
而对其相应大多数因子的测定只能在短时间、小范围内现场测定,所掌握的实验数据远远达不到计算要求;另一方面是作物需水的各类影响因子(如土壤类型、气候、耕作方式、灌溉技术与灌溉方式等)存在时空异质性,某一尺度下作物需水理论或参数具有高度的尺度依赖性,在某一尺度上建立的模型一般不能移植到高一级或低一级时空问题中求解,使得小尺度的各类作物需水计算方法运用于大尺度上将产生较大误差。
尺度[1]已成为唯一解析这类复杂现象的有效手段以及整合相关知识和研究成果的核心轴线。
为此,研究作物需水时空尺度特征,对于准确计算作物需水量、优化区域灌溉制度、实现区域农业水资源可持续发展有着非常重要的理论和实际意义。
1 作物需水空间尺度特征研究进展1.1 田间尺度作物需水研究进展1.1.1 田间蒸发蒸腾量测定研究田间蒸发蒸腾在水量平衡和热量平衡中占有十分重要地位,是SPAC 水分运移的关键环节,并与作物生理活动和产量关系极为密切,是农田灌溉管理、作物产量估算和土壤水分动态预报等各项研究重要参考数据。
目前,田间蒸发蒸腾的研究方法主要有两类:一类是土壤水量平衡法,另一类是微气象学方法。
1)土壤水量平衡法 土壤水量平衡法是根据水量平衡的原理,在分析一段时间内田间作物土壤储水量差值、降水量、地下水补给量、灌溉水量、地面径流量、土壤水分渗漏量的基础上,根据水量平衡方程计算作物该时段的蒸发蒸腾量。
该方法计算简单直接,但受各种观测值测量精度有限的影响,使得土壤水量平衡的最短时间间隔通常达到一周左右,计算精度与实际情况相距甚远。
为解决此类问题,20世纪50年代起人们开始研制测定土壤水分和蒸发蒸腾的各种仪器,包括张力计、射线仪、中子水分控制仪等,其中,最常用的方法是蒸渗仪。
H a tfield (1996)[2]认为蒸渗仪是测量蒸发蒸腾最具代表性的仪器,尤其对于校正涡度相关法、波文比法、能量平衡法、土壤水量平衡法等具有较好效果。
此后,Terry A.How ett (1998)[3]、Tudy A.Tolk (1998)[4]、N.K.Tyagi (2000)[5]、柯晓新(1996)[6]、冯金朝(1995)258等[7]分别运用称重式蒸渗仪测量了多种作物的蒸发蒸腾。
2)微气象学方法 随着小气候仪器和计算机技术的不断发展进步,以往受某些因素限制而具有一定物理基础的微气象学方法逐步成为测定田间蒸发蒸腾的重要手段,主要包括空气动力学法、涡度相关法和能量平衡-空气动力学阻抗综合法等。
①空气动力学法 1939年,Thornthw aite和Ho lzman首次利用近地边界层相似理论提出了空气动力学法。
该法讨论了近地面或作物覆盖上方短距离内水蒸气的紊流转移,以一个均匀的植物冠层上方为研究背景,通过分析不同水平面上空气的水汽压和流动速度,联合相关的测定值用以确定瞬时蒸发蒸腾速率,推求田间作物的蒸发蒸腾量。
空气动力学法所遇到的主要问题是作物冠层上方空气的不规则运动。
谢贤群(1990)[8]认为在运用空气动力学法时,如不能确保测定严格准确,计算推求的田间蒸发蒸腾量误差将很大,尤其是在不稳定层下偏差更大。
②涡度相关法 采用涡度相关法测量蒸发蒸腾始于20世纪上叶。
1930年,Scrase在记录垂直方向风速分量和水平分量成正比的信号时,首次将涡度相关技术用于计算水平动量的垂直涡度通量的涡度能量。
此后, Sw inbank(1955)着重研究了测量湿热和潜热的涡度相关技术。
根据Blank(1968)、Kanemasu(1979)等人的研究表明,在粗糙表面采用涡度相关技术计算田间蒸发蒸腾量的精度远高于一些依靠梯度公式来计算通量的方法,但在比较平坦的表面,涡度相关技术需要安装精度较高的测量仪器。
③能量平衡-空气动力学阻抗综合法 能量平衡-空气动力学阻抗综合法是根据植株下垫面能量平衡方程和空气动力学理论来测定田间总蒸发蒸腾量的一种方法。
1948年Penman在英格兰南部的Rotham sted 地区首次研究了无水气水平输送情况下的参考作物腾发量计算方法,并于1953年提出了计算单个叶面气孔蒸腾的模式;1959年Cov ey把气孔阻力的概念推广到整个植被表层;Mo nteith(1959)在Penman和Cov ey等人的工作基础上得出了计算整个冠层的参考作物腾发量方法,建立了Penm an-M onteith计算模式,为蒸发、蒸散的研究开辟了一条新的途径。
此后,Allen (1994)[9]、龚元石(1995)[10]等人对Penman-Mo nteith 计算模式作出了有益补充等。
1.1.2 田间作物需水研究目前,田间尺度作物需水量的计算方法可归结为两类:一类直接计算法,该法主要是经验公式,即采用主要气象因子与作物需水量的经验关系进行计算;另一类方法是通过参考作物需水量E T0与作物系数K c来确定作物需水量的间接计算方法。
1)直接计算法直接计算方法一般是根据实测资料,分析几个主要影响因素(如水面蒸发、气温、湿度、日照、辐射等)与作物需水量之间存在的数量关系,归纳成某种形式的经验公式,它又分为两种方法:一种是先计算整个作物生育期的需水量,然后用阶段需水模系数分配各阶段的作物需水量,如以产量为参数的需水系数法(简称“K值法”)、水面蒸发量法(“α值法”)、积温法、日照时数法、多因素法等。
该法的精度在很大程度上取决于阶段需水模系数的准确程度。
由于影响需水模系数的因素很多,如作物品种、气象条件,以及土、水、肥条件和生育阶段划分的不严格等,同一生育阶段不同年份同品种作物的需水模系数并不稳定,而不同品种的作物需水模系数则变化更大。
大量试验分析表明,该法计算作物阶段需水量时,受阶段需水模系数的影响,绝大多数误差超过±50%;另一种方法是直接计算各生育阶段作物需水量,包括经验公式法、水汽扩散法、能量平衡法和综合法等。
由于作物全生育期内各计算的冠层结构对太阳辐射的吸收、反射等影响较大,如果全生育期用一个函数进行计算,则误差较大;如采用不同阶段选用不同的函数形式或同一函数形式中各阶段不同的参数,参数难于确定,给计算带来很大不便。
2)间接计算方法①参考作物潜在腾发量 计算参考作物需水量的方法很多,概括起来分为两类方法:一类是经验公式法,另一类较为常用的是Penma n法或Penman-Mo nteith 法。
其中,经验公式是在特定的环境条件下推导出来的,有较强的区域局限性,或过于精巧而缺乏难以测得的资料而不便推广,或公式简单但计算结果过于粗略。
以能量平衡原理为基础的Penm an公式法,只需利用常规气象资料便可较为准确地计算出参考作物的需水量,该法已成为计算参考作物需水量的一种主要方法。
1948年,Penman在英格兰南部的Ro thansted地区首先提出无水汽水平输送情况下计算水面蒸发、裸地和牧草蒸发的公式,并于1953年通过对植物水分蒸腾生理机制的研究,提出了单片叶片气孔蒸腾的计算模式。
Co nvey对此计算模式进行了修正,把气孔阻力的概念应用到整个植被表面。
Mo nteith综合两人的研究成果,对其理论构思进行了进一步的丰富和完善,提出了以能量平衡和水汽扩散理论为基础的作物腾发量计算模式,即Penma n-M onteith公式。
此后经过多次修改,形成了多种形式的修正彭曼公式。
联合国粮农组织FAO在1977年推荐经修改后的Penman公式(FAO-259 第5期刘丙军等:作物需水时空尺度特征研究进展24)来确定参考作物需水量,首次充分利用了参考作物需水量和作物系数的概念,但因昼夜风速修正系数C 与众多因素有关,使得该公式在实际运用时受到一定的限制;此后,联合国粮农组织FAO[11]在1979年提出了Penma n修正公式(FAO-17),该公式虽精度略低,但便于运用。
1993年在意大利罗马举行的作物蒸发蒸腾量计算方法国际研讨上,FAO和ICID认为有必要规范作物蒸发蒸腾量的计算方法,并按照Penman-Mo nteith 公式的要求,对参考作物蒸发蒸腾做了新的定义。