基于Penman修正式和Penman-Monteith公式的作物系数差异分析

该文针对直接采用20世纪90年代初确定的中国主要作物的作物系数估算作物需水量存在的主要问题,分析了作物系数需要校正的原因:Penman修正式和Penman-Monteith公式在计算ET_0时差异较大,且对生育期较长的越冬作物的影响要高于生育期较短的夏季作物。同时利用河南省18站多年气象资料,分析了引起两公式差异的因素:辐射项处理的不同是引起两公式差异的主要原因。秋冬季,采用两公式计算的月ET_0、ET_rad值差异均高于春夏季,空气动力学项对ET_0值的影响与风速有关,较高的风速可能导致空气动力学项的影响高于辐射项;采用Penman-Monteith公式计算ET_rad值时,受季节、站点情况影响小,稳定性高,18站均表现为:平均气温对ET_rad的影响最小,1、11、12月相对湿度对ET_rad的影响较大,2-10月日照时数对ET_rad的影响较大。并根据2种不同的ET_0估算方法的关系,提出了基于Penman-Monteith公式的作物系数校正方法,对于提高作物需水量的估算精度有重要意义。

基于Penman-Monteith方程的日光温室番茄蒸腾量估算模型

为寻求适合于温室栽培条件下番茄植株蒸腾量的计算模型,该文以Penman-Monteith方程为基础,针对日光温室特定的小气候环境,对番茄冠层整体气孔阻力、空气动力学阻力等参数进行了修正,建立了包含气象数据、番茄叶面积指数和冠层高度为主要参数的日光温室番茄蒸腾量估算模型。分别采用2009-05-02-2009-05-13(开花坐果期)和2009-06-09-2009-06-20(成熟采摘期)2个时段内的实测蒸腾量对模型模拟结果进行验证,2个时段内模型模拟结果的平均相对误差分别为8.48%和9.20%,表明所建模型可以较好地计算日光温室番茄的蒸腾量。该研究提出的蒸腾量估算模型对日光温室番茄需水规律的深入研究具有参考价值。

Penman-Monteith与Penman修正式计算塔里木盆地参考作物潜在腾发量比较

利用1989～1996年阿克苏水平衡试验站的气象资料,对Penman-Monteith公式和Penman修正式计算的参考作物潜在腾发量进行了比较。Penman修正式计算的参考作物潜在腾发量年值略大于Penman-Monteith公式计算的年值,绝对偏差为42～128mm,相对偏差为3.3～9.8%,且年际间变化不大。各月的参考作物潜在腾发量变化较大,绝对偏差可正可负,1、2、12月小于0,3～10月大于0,相对误差1、12月较大,2、11月较小,其它月份变化不大。导致计算偏差的原因在于两种公式采用了不同的辐射项和空气动力项计算公式和参数。两种公式计算的参考作物潜在腾发量具有显著的线性相关性。

Penman-Monteith模型在森林植被蒸散研究中的应用

准确模拟森林植被蒸散可以为提高水分利用效率、合理配置水资源、森林生态系统可持续经营管理提供科学依据。Penman-Monteith模型在蒸散研究中被广泛应用,本文介绍了该模型的发展情况和计算方法,总结分析了Penman-Monteith模型及其各种修正式在森林植被蒸散研究中的应用状况及存在的问题,并指出了今后的发展方向,以期为Penman-Monteith模型的进一步深入研究和广泛应用提供参考。

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。

应用Penman-Monteith方程推算北京地区苜蓿的灌溉定额

该文对应用Penman-Monteith方程和分段单值平均作物系数法推算苜蓿灌溉定额的方法进行了详细的分析,并结合北京市永乐店农业节水中心气象资料和苜蓿试验的有关资料,推算了该地区2003年苜蓿的净灌溉定额,并得到了试验的初步验证,在此基础上推算了在永乐店土壤条件下不同水平年及不同节水灌溉方式下的毛灌溉定额,为苜蓿灌溉管理或灌溉计划提供参考依据。该文推算苜蓿灌溉定额的方法也可用于其它作物灌溉用水定额的估算。

干旱荒漠草原应用Penman-Monteith与Penman修正式计算ET_0的偏差分析

甘肃天祝草原位于我国西北干旱荒漠草原,应用天祝县二道墩试验站2005年的实测气象资料,利用Penman-Monteith公式和Penman修正式计算参考作物腾发量(ET0)并进行了比较。Penman修正式计算的参考作物腾发量ET0值略小于Penman-Monteith公式计算的值,最大绝对偏差0.5 mm/d。分析发现生育期辐射项ETrad是导致参考作物腾发量ET0产生偏差的主要原因。2种方法计算的空气动力项ETaero差别较小,最大绝对偏差不超过0.2 mm/d。导致计算偏差的原因在于2种公式采用了不同的辐射项和空气动力学项计算公式和参数。2个公式计算的参考作物腾发量具有显著的线性相关性。

Penman-Monteith公式与Penman修正式在计算ET_0中的比较研究

利用1961-2001年关中中部地区3个气象站的月气象资料,分别用Penman-Monteith公式和Penman修正式计算3站的ET0,并对计算的结果进行了比较。结果表明,Penman-Monteith公式计算的ET0年值大于Penman修正式计算的ET0的年值,且两种方法逐年的计算结果比较稳定。绝对误差ΔET0的变化为-138～44 mm;相对误差变化为0.17%～13.90%。ET0多年月均值在全年各月变化较大,绝对误差ΔET0在4-7月大于0,其他月份都小于0;相对误差1、10、11和12月相对较大,而在其他月份相对较小。导致差异的原因在于两种公式采用了不同的辐射项和空气动力项计算公式和参数,其中春、夏两季空气动力学项的不同是引起结果差异的主要原因,而在秋、冬两季辐射项不同是引起结果差异的主要原因。两种公式计算的ET0具有显著的线性相关性。

基于天气预报和Penman-Monteith公式的短期逐日参考作物腾发量预报

为探索精确预报未来短期参考作物腾发量（EL）的方法，提出基于天气预报和Penman-Monteith（PM）公式进行ET0预报。收集了南京2012年5月24—2013年1月31日逐日对未来7d的气象预报数据，在气温预报的基础上，将风力等级和天气类型转换成平均风速和日照时数后，采用简化的PM公式进行逐日ET0预报，并与用实测气象数据和PM公式计算的ET0值进行比较。结果表明，预见期1～7d内，ET0预报值与计算值的变化趋势基本一致，率定期和验证期准确率分别达66．3％和94．0％，均方根误差分别为1．51mm／d和0．93mm／d，但相关系数仅为0．55和0．44。误差的原因在于风力预报和天气类型预报准确度较低。提出的方法具有一定物理基础和数据较为容易获取的优点，为较准确地预报ETO进行了有益的探索。

基于遥感和Penman-Monteith模型的内陆河流域不同生态系统蒸散发估算

遥感数据具有很好的时空连续性,它是区域蒸散发通量估算的有效方法。引入了一个简单的具有生物物理基础的Penman-Monteith(P-M)模型,分别利用黑河流域高寒草地阿柔站和干旱区农田盈科站2008—2009年的气象数据和MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)叶面积指数(LAI),实现了2008—2009年日蒸散发的估算,并同时实现了对植被蒸腾和土壤蒸发的分别估算。结果表明,利用P-M公式模拟的蒸散发与实测的蒸散发具有较好的一致性,日蒸散发模拟的决定系数(R2)超过0.8。估算的高寒草甸和干旱区农田玉米全年平均的蒸腾分别为0.78 mm/d和1.20 mm/d,分别占总蒸散发的60%和61%,土壤蒸发分别为0.53和0.77 mm/d,占总蒸发的40%和39%。可见两种生态系统的作物蒸腾均强于土壤蒸发,同时农田玉米蒸腾强于高寒草甸蒸腾。研究结果证明了基于遥感的P-M公式可以很好地实现对高寒草地和干旱区农田生态系统蒸散发的估算。通过考虑土壤水分变化对气孔导度的影响,可以提高模型对农田蒸散发的模拟精度。

基于Penman-Monteith方程的温室茶树蒸腾蒸发模型研究

作物需水量是确定灌溉用水定额的基础,其关键参数是作物的蒸腾蒸发量(腾发量)。以PenmanMonteith方程为基础,借鉴P-M温室修正式的计算方法,提出了基于常规气象数据和茶树生长发育指标的温室茶树蒸腾蒸发模型ET0(Tea)。在试验期间,选取茶园温室2016年3月10日-4月10日的气象数据,利用P-M温室修正式和温室茶树蒸腾蒸发模型ET0(Tea)对作物腾发量进行逐日统计,并用水量平衡原理验证,结果表明ET0(Tea)与实测值的变化趋势较为一致,误差相对较小,且在晴天条件下比阴天效果更好。我们提出的ET0(Tea)计算精度较高,在理论和实践上均具有较好的可行性,可作为北方温室茶树灌溉决策的重要依据。

气象资料缺测时Penman-Monteith温室修正式的应用

【目的】Penman-Monteith公式(P-M公式)是目前计算大田作物蒸腾蒸发量(ETc)的主要方法,利用该方法可预测未来短期内作物水分亏缺状况,但由于温室与大田之间的环境条件存在显著差异且温室气象数据往往不全,故需要研究提高温室作物水分状况预测精确度的途径。【方法】利用温室番茄主要生育期气象环境信息和土壤水分实测数据,对基于水量平衡原理和P-M温室修正式计算出的ETc结果进行了对比,研究分析了P-M温室修正式的可靠性与气象资料缺测时P-M温室修正式的应用方法,同时对温室气象数据缺测时运用P-M温室修正式计算参考作物蒸腾蒸发量(ET0)的精度进行了分析。【结果】基于P-M温室修正式计算出的ETc与水量平衡法计算出的ETc结果较吻合,相对误差均小于10%。当气象资料缺测时,基于FAO推荐的几种计算方法,运用P-M温室修正式计算的ET0相对误差如下:由日照时数(n)估算太阳净辐射(Rn)进而求得ET0的方法相对误差为17.35%;由气温(T)估算Rn进而求得ET0的方法相对误差为41.69%;由最低气温(Tmin)代替相对湿度(RH)计算实际水汽压(ea)进而求得ET0的方法相对误差为19.09%;分别由n估算Rn,由Tmin计算ea进而求得ET0的方法相对误差为36.31%;Rn与ea均由T估算进而求得ET0的方法相对误差为61.23%。【结论】利用P-M温室修正式可以较好地预测温室作物的水分状况,当修正式的参数Rn缺测时可以用n计算Rn;当参数RH缺测时,可以用Tmin代替RH计算ea。

基于Penman-Monteith Leuning模型的遥感蒸散发估算——以四川省马尔康县为例

蒸散发作为地表水分消耗和参与水文生态循环的重要参数,是生态应用研究的重点。尤其对于植被恢复和水资源管理的领域而言,区域蒸散发估算的准确性十分重要。本文以野外实测(气象和蒸散发)数据为基础,利用实测数据对遥感PML模型进行参数优化,基于Landsat-8遥感影像数据对四川省马尔康县蒸散发进行估算。研究结果表明:马尔康县模型模拟蒸散发与实测蒸散发拟合程度较好,PML模型优化的土壤湿度系数为1,气孔导度为0.0165 m/s,模型验证系数RMSE为0.15 mm/d。研究区域内不同土地利用类型的蒸散发差异较大。马尔康县日平均蒸散发为1.05 mm/d,马尔康县区域蒸散发呈现空间异质性,并受到地形、气象以及土地利用类型等因子的影响。

用Penman-Monteith方法与Penman修正算法计算参照作物腾发量的比较

利用阿克苏地区1975-2004年的逐日气象资料，分别采用Penman—Monteith公式与Penman修正公式计算了新疆农一师灌区的参照作物腾发量及其辐射项和空气动力项的逐日均值和旬日均值，比较了2种计算方法的绝对偏差和相对偏差，并对引起偏差的原因进行了分析。

基于Penman-Monteith方程的温室智能滴灌控制系统研究

应用Penman-Monteith(缩写为P-M)方程计算作物灌溉量,设计出一套温室智能滴灌控制系统。系统采用温湿度传感器采集温室内空气的温湿度,利用Penman-Monteith方程计算作物腾发量,通过单片机设定程序控制滴灌时间,控制部分采用上下位机形式,通过无线串行通信进行数据的双向传输。试验证明,该方法方便、可靠,可应用于温室的精确灌溉。

基于Penman-Monteith模型分时段模拟华北落叶松日蒸腾过程

蒸腾是植被主要的耗水形式,研究黄土干旱地区林木的实际蒸腾量,对于提高林木水分的利用效率,加强林地植被的建设和管理以及维持林分的稳定有着重要的研究意义,同时分析其蒸散耗水特性也对调控水分关系,解决干旱地区水分供需矛盾具有重要的指导意义。笔者以青海省黄土干旱区华北落叶松为研究对象,2018年5-8月,利用探针式茎流计获取华北落叶松生长季树干茎流(10 min频率)的实时数据,结合Penman-Monteith方程反推出的冠层整体气孔阻力γst和便携式自动气象站获取的试验区气象数据,分时段构建了高寒区华北落叶松的γst与气象因子的回归模型,为准确估算华北落叶松的蒸腾量提供科学参考依据。结果表明:1)华北落叶松蒸腾速率的日变化呈现单峰型曲线,树干液流存在明显的时滞现象,滞后时间大约70 min。2)不同时段的γst与饱和水汽压差VPD、温度t均呈负相关关系,与空气相对湿度RH呈正相关关系。气象因子多因素回归效果要优于单因素回归,模拟的平均误差约在14.5%以内。γst与3个气象因素在00:00-08:00时段的多元回归方程为γst=-117376.512+103310.241VPD-3134.50t+1608.292RH;08:00-20:00时段的多元回归方程为γst=-269.467+244.359VPD-20.451t+8.033RH;20:00-24:00时段的多元回归方程为γst=-1570.795-141.384t+49.334RH。

内蒙古阿鲁科尔沁旗饲草燕麦需水规律与灌溉定额研究

为了给内蒙古阿鲁科尔沁旗饲草燕麦(Avena spp.)灌溉提供科学依据,本研究利用1984-2013年30年气象数据,采用联合国粮农组织推荐的彭曼-蒙特斯公式法,研究了内蒙古阿鲁科尔沁旗饲草燕麦需水规律和灌溉定额。结果表明,内蒙古阿鲁科尔沁旗饲草燕麦第1、2茬和全生产期需水量分别为370、297和667mm,需水强度分别为4.1、2.9和3.5mm/d,灌溉需水量分别为295、149和443mm,灌溉定额分别为347、175和522mm。

基于多模式集成输出天气变量的参考作物腾发量预报

参考作物腾发量(reference evapotranspiration, ET0)是农业生产中一项重要的参数,对评估未来的干旱程度和实现农业精细化管理具有重要意义。为进一步提高ET0的预报精度,该研究将多模式集成方法应用于ET0的预报,运用遗传算法-回归型支持向量机对欧洲中期天气预报中心、美国国家环境预报中心、日本气象厅和韩国气象厅4个中心全球集合预报模式输出的天气变量进行多模式集成处理,基于最优的模式和方案使用Penman-Monteith公式对山西运城站未来1~7d的ET0进行预报,并对其在站点附近农业试验田的适用性进行验证。结果表明,多模式集成能够调和单一模式在气象预报中的优劣,从而提高ET0预报的精度和长预见期下的稳定性;在ET0预报中,多模式方案的性能明显优于原始单一模式,由最优模式和方案组成的重组方案预报性能最好,具有最小的均方根误差、平均绝对百分比误差,分别为0.65~0.81 mm/d和19.43%~23.78%,以及最高的决定系数(0.83~0.89)。在对试验田未来1~7 d的ET0预报中,重组方案仍表现出良好的预报性能,均方根误差、平均绝对百分比误差不超过0.83 mm/d和34.57%。该研究能有效提升数值天气预报在运城站下属乡镇地区的适应性,为当地农业实际生产提供准确的ET0预报信息,对于农业需水预测以及水资源优化管理具有重要意义。

陕西省榆林市榆阳区饲草燕麦需水规律与.灌溉定额研究

为了给陕西省榆林市榆阳区饲草燕麦(Avena spp.)灌溉提供科学依据,本研究利用1996-2015年20年气象数据,采用联合国粮农组织推荐的彭曼-蒙特斯公式法,研究了陕西省榆林市榆阳区饲草燕麦需水规律和灌溉定额。结果表明,陕西省榆林市榆阳区饲草燕麦第1、2茬和全生产期需水量分别为376、324和699mm,需水强度分别为4.1、3.2和3.6mm/d,灌溉需水量分别为303、135和438mm,灌溉定额分别为356、159和515mm。

基于光辐射时滞效应的温室番茄蒸腾量模型的构建

【目的】构建基于光辐射时滞效应的温室番茄蒸腾量模型并确定其应用参数。【方法】依据自动连续记录仪实际称重获得的番茄单株小时蒸腾量,分析番茄蒸腾与温室环境因子的时滞关系,构建基于光辐射时滞效应的温室番茄蒸腾量模型,并对模型进行检验。按照模型预测蒸腾量(ET),设置T1(1.0 ET)、T2(1.2 ET)、T3(1.4 ET)3个灌溉处理,研究其对番茄基质含水量、光合作用、叶片解剖结构和干物质积累的影响,对模型应用参数进行求证。【结果】晴天时,光辐射与番茄蒸腾量存在1 h的时滞关系,阴天时无时滞关系。考虑时滞效应有利于提升晴天蒸腾模型的精度,时滞模型标准误差与相对误差分别从无时滞模型的0.1172 mm/h和31.00%降至0.0885 mm/h和23.42%,纳什系数从0.72升至0.84。T3处理番茄的光合能力强于T1、T2处理;T2和T3处理番茄的叶片厚度、栅栏组织厚度、栅海比显著高于T1处理;T3处理番茄的干物质积累量显著高于T1,但与T2间差异不显著。考虑水分利用效率因素认为,T2处理综合最优。【结论】晴天时光辐射时滞效应1 h的温室番茄蒸腾模型误差最小,精度最高;在番茄果实膨大期,模型灌溉参数为1.2。