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.

基于Penman-Monteith方程的节水灌溉稻田蒸散量模型

为利用Penman-Monteith方程直接计算非充分灌溉条件下的稻田蒸散量,该文根据国家"863"节水农业重大专项试验资料,在K-P表层阻抗模型修正研究基础上,提出改进的稻田蒸散量模拟模型。结果表明:根据土壤相对含水率修正后的K-P模型较好地模拟了水稻表层阻抗,且反映出不同土壤水分状况下表层阻抗的变化规律;采用改进的Penman-Monteith方程模拟水分胁迫条件下的稻田蒸散量后,误差从改进前的18.57%降低至10.84%,且对冠层未完全覆盖条件下的稻田蒸散量也具有较好的模拟效果;土壤含水率、空气温度和空气湿度是改进的Penman-Monteith方程最为敏感的因子,它们的准确观测对于提高模型的估算精度至关重要;模型回归系数(c1、c0)的变化对模型估算结果的影响较小。表明当某一特定作物的回归系数值确定后,改进的Penman-Monteith方程可应用于不同地区、不同灌溉模式下作物蒸发蒸腾量的估算。

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.

不同地下水埋深时甜椒需水量及作物系数试验研究

采用排水式蒸渗仪试验，研究了不同地下水埋深时，甜椒需水量和地下水利用量的变化规律及与外界环境因子的关系。分析和模拟了甜椒作物系数，并与FAO-56推荐作物系数值进行了比较。结果表明，地下水埋深为0．6～0．9m时，地下水与降雨利用量占需水量的40％～50％．灌溉量较低。地下水埋深较浅时，需水量与地下水利用量与蒸发量、气温和地温具有显著的线性关系。地下水埋深较深时，需水量主要受降雨的影响，与环境因子的相关性较小；地下水利用量与蒸发量、气温、地温及饱和水气压差仍具有显著的线性关系。甜椒全生育期作物系数为1．35，与移栽后旬数、地温和需水系数分别表现出3次、2次和3次多项式的关系。生长中期和后期．作物系数分别为1．25和1．25～1．1，高于FAO-56推荐值。研究结果为蔬菜类作物节水灌溉制度的制定和高效灌溉管理提供参考。

用FAO-56作物系数法推求控制灌溉条件下晚稻作物系数及验证

根据国家"863"节水农业重大专项试验资料,利用FAO-56推荐的分段单值法和双值法构建了控制灌溉条件下晚稻的作物系数曲线,分析了调整灌溉或降雨后的最大作物系数值对双值法水稻作物系数计算结果的影响,并根据2004年实测资料对研究结果进行了验证。结果表明:控制灌溉条件下,晚稻分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期及乳熟期的作物系数实测值分别为1.14、1.49、1.43和1.12。分段单值法得到初始生长期、生育中期和后期的作物系数分别为1.1、1.39和0.79。降雨频繁阶段或灌溉阶段,对最大作物系数作调整后,减小了双值法作物系数计算值与实测值的误差。验证结果表明,2004年晚稻累积蒸发蒸腾量模拟值与实测值的相对误差为12.42%～16.24%,以基于调整后的双值法作物系数的晚稻蒸发蒸腾量模拟结果与实测值最为接近。

节水灌溉模式对稻田CH_4排放规律的影响

基于水稻节水灌溉技术和密闭静态箱技术田间原位采集甲烷气样,试验研究了水稻节水控制灌溉模式对稻田CH4排放规律的影响.结果表明,控制灌溉稻田CH4排放呈现明显的下午极大值型日变化,CH4排放高峰主要出现在下午13:00,淹水处理CH4排放峰值在1 d中各个时刻的出现具有一定的随机性.控制灌溉稻田CH4排放呈现明显的单峰型季节排放规律,排放高峰发生在分蘖前期,比淹水处理提前了10 d.所以,控制灌溉模式在水稻返青期后的水分调控及生产性用水等水管理措施对稻田CH4排放的影响至关重要.控制灌溉水稻全生育期的稻田CH4排放总量为24.46 g.m-2,比淹水稻田减少了39%,平均排放率为7.96 mg.(m2.h)-1,但返青期和分蘖前期的CH4平均排放率比淹水稻田高,在以后的各个生育阶段均低于淹水稻田.

节水灌溉条件下稻田生态与环境效应

对节水灌溉条件下稻田温度、土壤通气性、杂草生长及病虫害、温室气体的排放和矿质营养等生态环境因子的变化及规律进行了归纳总结,分析了节水灌溉条件下稻田温室气体CH4和N2O的排放变化及其综合效应,提出今后应加强节水灌溉条件下稻田杂草及病虫害的防治策略、稻田温室气体排放及水肥耦合效应等稻田生态环境方面的研究.

节水灌溉条件下水稻叶气温差变化规律与水分亏缺诊断试验研究

根据江西示范区的现场试验资料,分析了晚稻叶片叶气温差的日变化、全生育期变化规律及其与土壤水分和空气温度等外界影响因子的相互关系,分析了控制灌溉条件下水稻叶气孔温差对气孔导度、蒸腾速率与光合速率的影响,确定了水稻不同生育阶段光合与蒸腾出现下降的叶气温差临界值。结果表明:水稻叶气温差在不同的土壤水分条件下表现出不同的日变化规律,较低的土壤水分导致了较高的叶气温差;全生育期水稻叶气温差呈上升趋势,并随土壤水分降低而升高,灌水后出现降低;分蘖期、拔节孕穗期和抽穗开花期蒸腾出现下降的水稻叶气温差临界值分别为-0.64℃、0.83℃和1.09℃,生育后期高于生育期前期;分蘖期光合速率下降的临界叶气温差值为0.4℃,拔节孕穗期和抽穗开花期光合速率没有出现明显下降的趋势。

控制灌溉的水稻气孔限制值变化规律试验研究

根据国家“863”节水农业重大专项江西示范区的现场试验资料,分析了晚稻叶片气孔限制情况的日变化、全生育期变化规律及其与外界影响因子包括土壤水分和叶气温差的相互关系,分析了控制灌溉条件下水稻气孔限制值对蒸腾速率、净光合速率以及叶片水分利用效率的影响。结果表明:气孔限制值在不同的土壤水分条件下表现出不同的日变化规律,较低的土壤水分导致了较高的气孔限制;全生育期气孔限制值随土壤水分降低而升高,灌水后出现降低;气孔限制值随叶气温差的增加而增加;适度水分控制条件下气孔限制值的增加带来了净光合速率的增加,气孔限制值超过0.2后,净光合速率增加趋势变缓,蒸腾速率出现一定的下降趋势,而叶片水分利用效率持续增加。

TDR在测量农田土壤水分中的室内标定

给出了一种较简便、准确的时域反射仪（TDR）室内标定方法，该方法工作量小，克服了田间土壤水分空间变异的影响，更适用于粘壤土质的TDR标定。通过对昆山地区粘壤土质的实例标定发现，TDR测量值较烘干法明显偏低，绝对偏差范围0．02～0．09cm^3／cm^3，相对偏差随着土壤含水量的减小有增加趋势。但TDR的测量值与真实值之间有较高的相关性（R^2=0．9837，P〈0．001），可以用一个简单的线形函数进行校正，校正后的TDR测量值中将有98．4％的值接近土壤含水量真实值，说明该校正公式可以作为昆山地区进行TDR校正的参考。

溶质种类和浓度对棕壤土水分扩散率的影响

通过水平土柱入渗法,采用KCl、KH2PO4、(NH4)2SO43种不同溶质,配制成浓度分别为5‰、10‰、20‰、35‰、50‰的入渗溶液,对溶质种类和溶液浓度对棕壤土水分扩散率的影响进行了研究。结果表明,同一溶质,体积含水率θ<30%时,土壤水分扩散率随浓度降低而增大。入渗溶液浓度相同时,入渗溶液为KCl的土柱的土壤水分扩散率始终大于入渗溶液为KH2PO4的。对扩散率与含水率之间的关系采用多种曲线拟合的结果表明,指数函数拟合效果最佳。

参考作物腾发量主成分神经网络预测模型

为解决采用神经网络模型预测参考作物蒸发蒸腾量ET0研究中预测能力不足的问题,将气象因子包括最高、最低和日平均温度、日照时数、气压、水汽压、相对湿度和风速进行主成分分析,提取主成分,建立了基于主成分的三层BP神经网络模型。选取崇川水利科学试验站2001年到2004年的旬气象资料,采用Matlab神经网络工具箱进行模型训练与预测,并以传统BP网络模型作为对照。结果表明,主成分网络模型能够很好地反映诸多影响因子与ET0之间的关系,尤其对训练样本以外的验证样本,主成分网络模型具有显著优于传统BP网络模型的识别能力,取得更为可靠的预测结果。

a_s和b_s取值对参考作物蒸发蒸腾量计算结果的影响

Penm an-Monte ith公式中as和bs是计算净辐射不可缺少的参数,采用江苏射阳2002年日气象资料,分别采用FAO56推荐值和邻近地区南京市的校正值进行计算,得到了日参考作物蒸发蒸腾量和相应的太阳辐射与净辐射资料。分全年、夏半年和冬半年等不同情况分析了2种取值方案计算结果的差异。结果表明:采用邻近站点推荐值计算得到的参考作物蒸发蒸腾量ET0和净辐射Rn计算结果与FAO推荐值计算结果相比偏大,并且在计算值较小的冬半年误差也相对较大。与此相反,采用邻近站点推荐值计算得到太阳辐射Rs的计算结果偏小,并且在计算值较大的夏半年误差更大。因此,参数as和bs的选择对于参考作物蒸发蒸腾量计算结果的影响是不可以忽略的,尤其在辐射较低、蒸腾较弱的冬半年,根据实测的辐射资料进行校正是很有意义的。

不同e_a计算方法对Penman-Monteith公式的影响

实际水汽压eα是Penman—Monteith公式中计算参考作物蒸发蒸腾量的重要过程参数．为了研究在湿度缺测条件下，露点温度法替代相对湿度法计算eα在我国长江三角洲地区的适用性，选用江苏南通2000-2004年的旬气象资料，采用FAO推荐的相对湿度法和露点温度法两种方法计算了实际水汽压ea和旬参考作物蒸发蒸腾量E710，分析了这两种方法计算结果的误差及其与影响因素间的关系．结果表明：这两种方法计算结果间误差较小，有98％以上的计算结果其误差小于20％；实际水汽压间的误差差异与最高最低温差相关关系最强，旬参考作物蒸发蒸腾量间的误差差异与最低温度的相关性最强；在湿度缺测条件下，可以采用露点温度法替代相对湿度法计算eα并进一步计算ET0．

控制灌溉水稻气孔导度变化规律试验研究

根据江西示范区的现场试验资料,分析了晚稻叶片气孔导度的日变化以及全生育期内的变化规律,分析了控制灌溉条件下叶片气孔导度与外界影响因子等的相互关系,并对气孔导度进行了模拟。结果表明:气孔导度在不同的土壤水分条件下表现出不同的日变化规律,较低的土壤水分加大了其在中午的下降幅度;全生育期气孔导度先升后降,并随土壤水分降低而降低,灌水后出现反弹;叶气温差是影响气孔导度的关键因素;在一定的空气温度和CO2浓度范围内,气孔导度随之增加而增加,超出该范围后,则出现下降趋势。引入叶气温差考虑土壤水分与植物水分亏缺的影响,建立了改进的Leuning-Ball模型,模型对大田试验数据的解释能力有所提高。

国内外节水灌溉技术比较与认识

从喷灌、微灌、管道输水、渠道防渗衬砌、劣质水灌溉、节水灌溉管理、水稻节水灌溉等七个方面对比分析了我国与发达国家的节水灌溉技术,认为我国在输配灌水技术方面整体水平不高,节水灌溉管理技术发展明显落后.指出发展我国的节水灌溉技术需要从我国国情出发,重视改进地面灌溉技术;因地制宜推广喷、微灌技术;需要着眼于世界节水灌溉技术发展的趋势,研究开发自动化、现代化的节水灌溉系统,推动我国传统农业向高效优质农业的转化;需要依据可持续发展的要求慎重对待污水灌溉技术,重视灌溉不当引发的生态环境问题,使农业和生态协调发展.

不同灌溉条件下水稻光合规律试验研究

根据双季晚稻灌溉试验资料,分析了控制灌溉和浅水灌溉条件下水稻叶片净光合速率的日变化、日光合产物积累量以及全生育期净光合速率变化规律。结果表明:控制灌溉条件并未影响水稻叶片的光合性能,净光合速率峰值没有下降,主要生育期内日光合物质积累与浅水灌溉基本持平。控制灌溉土壤水分指标满足水稻的生理需水,从作物光合角度说明了水稻控制灌溉技术的节水高产的科学性。

晚稻蒸腾速率及其影响因素试验研究

根据国家"863"节水农业重大专项"江西示范区晚稻控制灌溉"试验资料,分析了水稻蒸腾速率日变化、全生育期变化的规律以及不同生育阶段蒸腾速率与环境因子、气孔导度和土壤水分状况的相互关系。研究结果表明,田间土壤含水率的降低推延了蒸腾速率日最大值的出现;常灌处理水稻蒸腾速率一般高于控灌处理,但控灌午后的蒸腾速率等于或高于常灌;空气温度、叶面温度、饱和水汽压差和气孔导度是影响水稻的蒸腾速率的关键因素,并在水稻不同生育阶段表现不同的影响程度;气孔导度与晚稻蒸腾速率具有一定相关性;蒸腾速率受土壤含水率变化的影响,且在恢复供水后,蒸腾速率出现一定的反弹现象并表现出不同程度的滞后性。

控制灌溉模式下水稻群体结构试验研究

根据国家“86 3”节水农业专项子课题现场试验资料 ,分析了控制灌溉和常规灌溉条件下水稻茎蘖动态变化、株高变化以及叶面积变化趋势 ,建立了两种灌溉条件下茎蘖消长的Logistic模型和叶面积增长模型 ,并对水稻冠层受光结构进行了分析。结果表明 ,控制灌溉通过对土壤水分的合理调控 ,使得无效分蘖减少 ,提高了水分和养分的有效利用率 ;在大部分生育期内水稻保持了较适宜的冠层叶面积指数 (CLAI) ,具有良好的株型 ,能更多的截获太阳能 。

灌区土壤水分空间变异及监测方法研究

根据灌区田间实测资料 ,利用地统计学法和传统统计学方法 ,对灌区土壤水分的空间变异性进行了研究 ,得到典型斗渠土壤水分空间分布的特点 ,并以此为基础提出了灌区土壤水分监测分区原则、各分区取样数目的确定及取样点分布方法 ,为建立合理的灌区土壤水分监测系统 ,获得实时准确的灌区土壤水分状态 。