大孔径闪烁仪与涡度相关系统对灌溉农田蒸散量的对比观测

蒸散是地表能量平衡的重要组成部分,在土壤-植物-大气连续体的能量、质量、动量交换过程中起着重要作用。大孔径闪烁仪(LAS)是近时期兴起的观测跨像元尺度地表通量的地面仪器,为验证其观测数据的可靠性,本文把专家认可且在中国生态系统研究网络(CERN)中广泛应用的涡度相关仪(EC)的观测数据作为参考依据,于2010年8月在中国科学院栾城农业生态系统试验站夏玉米田对大孔径闪烁仪计算结果进行验证。验证结果表明,两种仪器测定的地表感热通量日变化和月变化观测结果基本一致。由于下垫面属性、环境因子及观测范围等因素的影响,大孔径闪烁仪与涡度相关仪观测的蒸散量日变化之间有一定的差异,但日蒸散总量的测定基本一致。试验证明了大孔径闪烁仪观测数据的准确性。将大孔径闪烁仪计算的蒸散量与涡度相关仪观测值进行线性回归分析,二者的吻合度较高(R2=0.800 4)。研究结果显示,大孔径闪烁仪在地表水热通量的数据监测中具有很大的使用价值,为日后用大孔径闪烁仪验证遥感估算蒸散值奠定了基础。

高压线电磁场强度对大孔径闪烁仪观测的影响

大孔径闪烁仪(Large Aperture Scintillometer,LAS)是测量水平距离上250～4 500 m地表能量平衡和水热通量的仪器。在其红外波传输的过程中会受到环境因素以及下垫面属性的影响。鉴于外界条件的复杂性,还会受到树木的阻挡以及高压线电磁场辐射等因素的影响。本文通过分析2009年8月～2010年3月在中国科学院栾城农业生态系统试验站开展LAS观测过程中的影响因素,研究了高压输电线电磁场对LAS观测的影响。结果表明,当LAS红外光路径距高压线过近时对测定的感热通量HLAS影响较大,导致计算结果与实际不符。通过计算提出了避免高压输电线电磁场干扰LAS观测信号的安全安装距离应是保证高压输电线电磁场强度小于4.05μT的距离。结果可为开展同类观测试验提供参考。

美国高平原农业发展对地下水资源的影响及启示

全球范围内的高强度灌溉农业已经造成了严重的地下水危机,威胁农业生态系统和经济社会的可持续运行。在中国北方农耕区,依靠地下水支撑的农业系统正面临严重的水资源问题,其中以华北平原最为严重。美国高平原在近60年中依靠消耗地下水支撑农业生产,小麦、玉米的生产总量分别增加了2倍和10倍,这些农业上的成就却以累积消耗地下水约3 360亿m3为代价,并降低了农业系统应对极端干旱事件的能力。1980年以后,高平原北部地区依靠良好的地下水补给条件并通过地下水的禁采限采、推广喷灌技术等措施降低了地下水的消耗速率。然而由于高平原中、南部地下水采补依然失衡而导致地下水资源持续减少;北部地区在地下水保护的同时却未能有效减少农田的氮肥施用水平,导致地下水浅埋区比较严重的地下水污染。因此,在当下华北平原及我国北方地下水灌溉区大力治理地下水超采问题的实践中,必须与农业面源污染的控制和治理相向而行、质量兼顾、综合统筹。