参考作物蒸发蒸腾量计算方法在海河流域的适用性

参考作物蒸发蒸腾量(ET0)的计算公式很多,各公式所需参数各异,为寻找一种所需资料少而又精度较高的替代方法,选用1998年FAO-56分册推荐的Penman-Monteith(PM)、Hargreaves、Irmark-Allen等6种方法分别计算海河流域10个典型气象站30a的参考作物蒸发蒸腾量,并以PM公式为标准,对其他方法进行评价。结果表明,10个站点中除了五台山地区,Hargreaves与FAO-24Radiation这2种方法更接近于PM方法的计算结果,其误差较小,在海河流域缺少辐射和风速资料的站点,可以利用Hargreaves方法来代替PM方法;在五台山地区,可以考虑在Hargreaves基础上对其参数进行适当调整。

西北地区夏玉米不同生育期蒸发蒸腾量模拟模型适用性评价

【目的】蒸发蒸腾量(ET)是农业生产的主要参数,ET的准确估算对农田精准用水管理和区域水资源优化配置具有重要意义。【方法】利用2012—2013年夏玉米作物指数与气象因子,采用基于参考作物蒸发蒸腾量(ET0)经验模型(Schendel、Hargreaves-M4(H-M4))的单作物系数法、单源模型(Priestley-Taylor(P-T))和双源模型(Shuttleworth-Wallace、Two-Patch)对作物蒸发蒸腾量进行模拟,并对比分析各估算模型模拟情况。【结果】基于不同生育期实测和平衡蒸发蒸腾量均值的比值修正P-T模型经验系数?,P-T修正模型对夏玉米全生育期ET模拟值与大型称质量式蒸渗仪实测值拟合的平均绝对误差(MAE)、决定系数(R2)、平均相对误差(MRE)、相对均方根误差(Relative root mean-squared error,RRMSE)和整体评价指标(GPI)排名分别为0.9775 mm/d、0.5689、0.8434、0.4504和1,苗期分别为0.9592 mm/d、0.3320、0.4784、0.4811和3,拔节抽雄期分别为1.0388 mm/d、0.5078、0.5517、0.4290和1,成熟期分别为0.5481 mm/d、0.7746、0.9158、0.4239、0.6921和1;H-M4模型对灌浆期ET模拟MAE、R2、MRE、RRMSE和GPI排名分别为1.3443 mm/d、0.7279、2.2983、0.4910和1。模拟结果均达到极显著(P<0.01,P代表显著性水平)。【结论】P-T和基于单作物系数法的H-M4均具有输入较少参数获取较精确ET估算值的优势,因此P-T可作为全生育期及苗期、拔节抽雄期和成熟期蒸发蒸腾量最优模拟模型,H-M4可作为灌浆期蒸发蒸腾量最优模拟模型。

深圳市多年参考蒸发蒸腾量变化及其影响因素研究

参考蒸腾蒸发量(Reference Evapotranspiration,ET0)是作物需水的重要计算依据,对于区域农业生产用水具有指导性意义。本文基于广东省深圳市气象站点近60 a的气象数据,根据联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的彭曼-蒙蒂斯公式(Penman-Monteith)来计算ET0,并采用线性趋势法、滑动平均法和相关分析法对区域的ET0变化进行详细论证。结果表明:深圳气象站近60 a年际和年内ET0变化趋势趋于一致,均呈现为下降;近60 a不同季节的ET0分析表明夏季ET0最大,冬季ET0最小;近60 a年际季节ET0分析表明春季、夏季、秋季和冬季均呈现出下降趋势;日最高气温对ET0相关性最强,相对湿度对ET0相关性最弱。

应用涡度相关技术监测地表蒸发蒸腾量的研究进展

准确测定地表蒸发蒸腾量对于研究土壤-作物-大气系统内水循环及水资源优化管理等意义重大。测量蒸发蒸腾量的方法较多,但涡度相关法被公认为标准方法。本文简要回顾了涡度相关技术的发展历程与基本原理,概述了其优缺点,着重总结了耗水监测方面的重要成果,并从观测系统升级﹑方法改进及数据的空间拓展等方面探讨了今后的研究重点。

温室大棚内作物蒸发蒸腾量计算

以彭曼-蒙特斯(Penman-Monteith)方程为基础,引进作物冠层高度,对方程中与风速有关的空气动力学项进行修正,推导出适合于温室大棚计算作物蒸腾量的简单方法.对推导公式进行理论分析,并应用气象资料给予验证计算.结果表明,修正后的Penman-Monteith计算精确度较高,与实测值较为吻合,相对偏差为4.7%～17.1%,平均相对偏差为11.1%.该公式适于在温室大棚中用于作物蒸腾量的计算.

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。

夏玉米田蒸发蒸腾量与棵间蒸发的试验研究

本文利用2年的大型称重式蒸渗仪和小型棵间蒸发器的测定资料,研究了不同灌水(2001年灌140mm、2002年灌65mm)条件下夏玉米生长期间的逐日蒸发蒸腾和棵间蒸发过程。结果表明,2年夏玉米生长期间棵间蒸发占总蒸发蒸腾量的比例分别为43 69%和48 12%。分析得出夏玉米出苗前利用小型棵间蒸发器实测蒸发的修正系数为0 96。同时,分析了棵间蒸发占蒸发蒸腾的比例随叶面积指数(LAI)和表层土壤含水量的变化关系。

基于随机森林算法的参考作物蒸发蒸腾量模拟计算

选取西南喀斯特地区4个气象站点(都安、河池、百色和融安)5 a(2008—2012年)的逐日气象数据,包括日最高气温Tmax、日最低气温T_(min)、相对湿度R_H、日照时数n和风速u2这5个气象因子的不同组合作为输入,并以FAO 56 Penman-Monteith法(FAO P-M)的计算结果作为标准值,建立基于随机森林(Random forest,RF)算法和基因表达式编程(Gene expression programming,GEP)算法的ET0模型,并将模拟结果与传统Hargreaves模型的计算结果进行比较。结果表明,不同气象因子组合下建立的RF模型均能较好地反映气象因子与ET0之间的非线性关系。随着气象因子的增加,RF模型模拟的精度随之提高。在仅有气温数据时,RF模型仍具有足够的精度(R^2为0.875,RMSE为0.546 mm/d),与传统Hargreaves模型相比R2平均增加了1.98%,RMSE平均减小了22.88%,因此在仅有气温数据时可用RF模型代替Hargreaves模型。RF算法对气象因子的重要性评估表明,在该区域对ET_0最重要的气象因子依次为T_(max)、n、T_(min)、R_a、R_H和u_2。相同气象因子输入下,RF模型精度高于GEP模型。

植物蒸发蒸腾量测定方法述评

评述了水文学方法、微气象学法、植物生理学方法、红外遥感法等4类植物蒸发蒸腾量测定方法的基本原理、计算方法、优缺点及误差来源等;给出了合理选择测定方法的参考标准;指出目前研究和实践中存在的一些问题,并对未来发展趋势进行了展望。

基于温度资料的参考作物蒸发蒸腾量计算方法

针对利用FAO56-PM法计算参考作物蒸发蒸腾量ET0时气象资料需求往往不易满足的问题,研究了温度法及基于温度资料的BP人工神经网络预测模型.以FAO56-PM法ET0计算值为标准,比较分析了Hargreaves法、改进的Thornthwaite法、简化的FAO56-PM法以及Mc cloud法在我国湿润气候区的应用效果,评价了校正后的温度法以及基于温度资料的BP人工神经网络预测模型在该气候区的适用性.结果表明,在ET0较小时,Hargreaves法、改进的Thornthwaite法和简化的FAO56-PM法计算值较FAO56-PM法偏大,在ET0较大时较FAO56-PM法偏小;改进后的Thornthwaite法与FAO56-PM法最为接近,Mc cloud法与FAO56-PM法的计算结果差异最大;除Mc cloud法外,校正后的温度法检验合格率较高,具有较好的地区适用性;基于温度资料的BP人工神经网络预测模型具有较高的预测精度,结果好于校正后的Thornthwaite法和Mc cloud法,可应用于只有温度资料时湿润气候区ET0的预测.

陕西关中地区参考作物蒸发蒸腾量变化及原因

根据关中地区30个气象站41年的气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物蒸发蒸腾量（ET0）,分析了陕西关中地区ET0的变化及原因,结果表明,从长期来看,关中地区ET0在减少趋势的基础上表现出周期性变化,从阶段性来看,1980年之前和之后则主要表现为增加趋势。关中地区年内ET0的最大值在1980年前主要出现在6月,1980年以后则主要出现在6月和7月,且以7月为多;1980年后5～8月ET0所占比值在减少,但仍在全年中占50%以上。关中地区平均气温、最高气温和最低气温表现为增加趋势,风速、日照时数和相对湿度表现为减少趋势。关中地区ET0与平均气温、最高气温和最低气温表现为不显著正相关,与风速和日照时数表现为显著正相关,与水汽压表现为显著负相关,与年降水量表现为不显著负相关,近一半地区的ET0与年蒸发量显著正相关。对关中地区ET0影响显著的气象因子的顺序为：风速〉日照时数〉水汽压〉年蒸发量。即风速和日照时数的减少趋势是引起关中地区ET0降低趋势的主要原因。

Hargreaves计算参考作物蒸发蒸腾量公式经验系数的确定

介绍了联合国粮农组织(FAO)推荐的Hargreaves公式计算参考作物蒸发蒸腾量与Penman-Monteith公式计算值的转换系数,依据位于陕西省杨凌区的西北农林科技大学灌溉试验站19a的气象观测资料,分别用FAO推荐的Penman-Monteith公式和Hargreaves公式计算对应时段的参考作物蒸发蒸腾量,然后通过分析确定出Hargreaves公式的经验系数。经验证表明,得出的结果可靠,可应用于生产实际。

控制灌溉条件下水稻蒸发蒸腾量及作物系数试验研究

根据国家“863”节水农业重大专项江西示范区晚稻节水灌溉试验资料,分析了控制灌溉条件下晚稻移栽后各周蒸发蒸腾量变化规律和影响因素,研究了控制灌溉条件下水稻作物系数的变化.研究结果表明:控制灌溉条件下水稻蒸发蒸腾在拔节孕穗期以及抽穗开花期保持较大值,其他时期则较小;蒸发蒸腾量与冠层净辐射量、饱和水汽压差等气象因素以及田间土壤水分状况关系密切,叶面积指数不是关键的影响因子;利用冠层净辐射量等气象因子及土壤水分系数表示的冠层阻抗与蒸发蒸腾量呈明显负相关关系;双季晚稻全生育期作物系数Kc平均值为1.27,生育中期的作物系数值稍大于FAO推荐参考值.

日光温室作物蒸发蒸腾量的计算方法研究及其评价

对FAO推荐计算参考作物蒸发蒸腾量的Penman-Monteith(缩写为P-M)公式,在日光温室微气候的条件应用作了详细的分析。将P-M公式分为2个部分,即辐射项(ETrad)和空气动力学项(ETaero),推导出了计算温室内参考作物蒸发蒸腾量的P-M修正公式,解决了P-M公式假定温室内风速为“0”所引起的一系列问题。并根据2004年和2005年温室内实测气象数据和水面蒸发对其进行了验证,通过相关分析得出用修正后的P-M公式计算作物蒸发蒸腾量比FAO推荐的P-M公式计算值误差小、精度高。建议在日光温室里使用修正后的P-M公式计算参考作物的蒸发蒸腾量。

参考作物蒸发蒸腾量的多元线性回归模型研究

利用FAOPenman Monteith(1992)公式,根据新疆生产建设兵团农七师127团2004年7月至8月每日的气象资料,计算了逐日参考作物潜在腾发量,建立与实测的日平均气温(T)、日照时数(N1)、风速(W)、相对湿度(RH)的相关关系,Y=0.005+0.162×T-0.03×RH+0.607×W+0.077×N1,Y=-3.382+0.205×T+0.679×W+0.118×N1,Y=3.738+0.131×T-0.047×RH,Y=-1.258+0.218×T。利用这些相关关系进行参考作物潜在腾发量的估算,通过验证精度较高,方法简单。

湛江地区适宜参考作物蒸发蒸腾量计算模型分析

用湛江市日平均、旬平均、月平均气象资料,以6种方法计算参考作物蒸发蒸腾量,并以FAO56 Penman-Monteith公式计算结果为标准,评价其他方法在湛江的适用性。结果表明:Hargreaves-Samani方法的年平均参考作物蒸发蒸腾量与FAO56 Penman-Monteith没有显著差异;月平均参考作物蒸发蒸腾量,除个别月份外,其他5种方法与FAO56 Penman-Monteith方法都有显著差异;不同方法计算结果与FAO56 Penman-Monteith法的均方偏差不同的时间尺度表现不同,日值计算,1948 Penman方法最小,Irmark-Allen次之;旬值计算,1948 Penman方法最小,Hargreaves-Samani、Irmark-Allen次之;月值计算Hargreaves-Samani最小,1948 Penman次之。1948 Penman、FAO24 Penman与FAO56 Penman-Monteith法的相关系数较大,Priestley-Taylor、Irmark-Allen次之,Hargreaves-Samani法的较小。

波文比仪与蒸渗仪测定作物蒸发蒸腾量对比

为了更准确地估算作物蒸发蒸腾量,该文结合波文比仪和大型称重式蒸渗仪,对波文比-能量平衡法估算的冬小麦蒸发蒸腾量(ETb)和蒸渗仪实测的冬小麦蒸发蒸腾量(ETl)进行了分析研究。结果表明,波文比计算值(ETb)和蒸渗仪实测值(ETl)的变化趋势基本一致,相关性比较好。波文比计算值(ETb)和蒸渗仪实测值(ETl)的日变化曲线都呈单峰型,早晚小,中午大,夜间多为负值,波文比计算值的日变化比较稳定,蒸渗仪实测值的日变化比较敏感。风速较大时,蒸渗仪实测值日变化随风速的增大而减小的趋势比较明显,波文比计算值日变化受大的风速影响较小;风速较小时,波文比计算值和蒸渗仪实测值的日变化与风速呈很弱的负相关关系。波文比计算值日变化和太阳净辐射日变化的关系比较密切,蒸渗仪实测值日变化和太阳净辐射日变化的关系不是很明显。波文比计算值更能稳定地反映出冬小麦蒸发蒸腾量的日变化规律。

苹果树蒸发蒸腾量的测定和计算

采用热脉冲技术 -微型蒸渗仪和水量平衡原理 ,测定和计算了树体大小不均匀的苹果树蒸发蒸腾及其组成 ,利用冠层分析仪测定了叶面积指数动态变化。两种不同的方法测定和计算的蒸发蒸腾量之间的偏差很小 ,最大偏差不超过 10 %。在夏季 ,蒸发蒸腾主要由果树蒸腾组成 ,而在春季和秋季 ,刚好相反。作物系数 (Kc)和叶面积指数成线性关系 。

西藏参考作物蒸发蒸腾量的时空变异规律

根据西藏高原区38个气象站点自建站到2006年的逐日气象观测资料,利用FAO-56标准Penman-Monteith公式计算各站逐日参考作物蒸发蒸腾量(ET0)。重点分析了7个站点逐日、逐月ET0年内变化规律,采用Mann-Kendall法对其月际和年际ET0进行趋势检验;利用Kriging插值及Surfer8.0空间分析功能,得到西藏高原区年ET0均值的等值线图,分析了全区年ET0均值的空间分布特征。结果表明:昌都、林芝和那曲的逐日ET0在年内变化曲线基本一致,呈现单峰抛物线形状,拉萨、泽当和日喀则的逐日ET0年内变化趋势基本一致,6～9月变化曲线呈现较快的下降趋势,狮泉河的ET0呈现单独变化趋势;所有站点的逐月ET0年内变化规律与逐日ET0相同,最大值均出现在6月份,最小值出现在12月份;日喀则各月及干湿季ET0的Mann-Kendall检验大多呈现显著的降低趋势,其次是泽当,呈现增加趋势较多的是林芝;全系列年ET0均值Mann-Kendall检验呈现降低趋势的站点偏多;西藏高原区年ET0均值具有东部和中南部高,东北部和东南缘低的空间分布规律。

基于负压灌溉系统的温室番茄蒸发蒸腾量自动检测

针对目前关于作物蒸发蒸腾量测量方法中存在测定成本高、工作强度大及精确度差等问题,设计了一种测量作物蒸发蒸腾量的负压灌溉系统(negative pressure irrigation,NI)。为验证测量结果的精确性,以水量平衡法为对照(CK),采用田间小区定位试验,研究了NI条件下日光温室番茄周年土壤水分动态变化,并对比分析了温室番茄蒸发蒸腾量及水分利用效率。结果表明:NI条件下的温室番茄0~20 cm土壤含水率及0~100 cm土体贮水量变化稳定,周年变化幅度分别为21.4%~23.8%和322.2~333.3 mm。负压灌溉系统测量的春茬番茄蒸发蒸腾量呈单峰曲线变化,季节变化幅度为0.46~5.68 mm,最高值出现在5月20日;秋茬番茄的蒸发蒸腾量季节变化幅度小于春茬番茄,仅为0.56~3.43 mm,最高值出现在10月12日。NI测定的番茄周年蒸发蒸腾量为533.4 mm,低于CK计算结果(541.6 mm),但并无显著性差异(P>0.05)。2种方法测定的周年蒸发蒸腾量呈极显著线性正相关关系(P<0.01),相对误差绝对值的平均仅为3.83%~7.71%,绝对误差绝对值的平均也只有2.14~5.08 mm。2种方法得到的温室番茄水分利用效率也无显著性差异。综合分析,负压灌溉系统能够实现温室番茄蒸发蒸腾量的计算,其结果不仅与水量平衡法无显著差异,而且简便快捷、使用成本低、测定结果可靠,为温室作物的蒸发蒸腾量测量提供了新的技术手段。