基于称重式蒸渗仪实测值的温室茄子日蒸散量估算方法评价

以称重式蒸渗仪实测温室茄子日蒸散量为标准值,对基于FAO-56 P-M法(P-Ms)、修正P-M法(P-Mm)、Priestley-Taylor法(P-T)和Irmak-Allen法(I-A)4种模型方法计算的温室茄子日蒸散量进行对比分析,评价各方法在温室内的适用性。结果表明,利用4种模型方法计算得到的温室茄子日蒸散量与实测值(ETc)均具有相似的生育期变化规律,但各方法的计算精度差异明显。其中基于P-Mm法得到的ETc-m高估了32.1mm,而基于P-Ms、P-T和I-A法计算得到ETc-s、ETc-PT和ETc-IA则分别低估了132.3mm、80.0mm和53.5mm。ETc-m与实测值(ETc)的相关性最高,方程决定系数R2为0.905(P<0.01),一致性指数达0.944,RMSE仅为0.769mm·d^?1;而基于I-A法计算得到的ETc-IA与实测蒸散量的方程决定系数也较高(R^2=0.775),一致性指数为0.828。P-Ms和P-T法在温室内应用均有较大误差,其中,ETc-s和ETc-PT仅相当于实测值(ETc)的59.4%和74.8%,一致性指数分别为0.723和0.748,RMSE则分别达1.672mm·d^?1和1.304mm·d^?1。因此,计算温室作物蒸散量可优先选择P-Mm法,而在气象数据短缺时,I-A法可作为替代方法在温室内使用。

晋西黄土残塬区坡面的日蒸散模型

基于蒸发的物理机制,分析晋西黄土残塬区影响坡面蒸发的主导因子,提出了可以在不饱和土壤水分情况下应用的坡面土壤蒸发模型。认为坡度、坡向、土壤含水量、最高气温及植被盖度是影响坡面蒸发的主导因子。该模型对精确定量黄土残塬区小流域的生态需水及指导小流域水土保持生态环境建设具有重要意义。

冬小麦农田日蒸散量的计算

本文从小气候观测资料着手,采用彭曼法、能量平衡法、波温比法和空气动力学等方法,对处于抽穗至乳熟期的冬小麦农田日蒸散量做了尝试性计算。着重考虑了彭曼公式的修正,并以水量平衡法为标准,对以上各方法的精度做了评价与误差分析。结果表明,订正后的彭曼公式可较为准确地计算各种能量、水分供应条件下有作物覆盖农田的日蒸散量,其它方法则存在较明显的不确定性误差。

日蒸散多尺度移动平均及插值研究

日ET观测序列数据经常存在缺失。为了重构精准、稳定、连续的日ET序列,需要最大限度地保留原信息,并提高插值精度。基于特定尺度的移动平均日ET序列插值既可保留相应尺度的ET特征,又可提高插值精度。为此提出了基于移动平均日ET序列的短步长对称反距离权重插值和局域参照修正插值方法,以水利部"948"项目遥感地面场涡动相关系统的紫花苜蓿日ET序列为例,分析多尺度移动平均日ET反映的苜蓿特征及产生变化的原因,并模拟2种新方法日ET插值效果。结果表明:基于这些方法重构涡度仪观测日ET序列取得了良好的应用效果;短步长对称反距离权重插值精度大于85%,局域参照修正插值大于80%。

阿克苏地区日蒸散量估算方法研究

采用阿克苏地区2006—2015年日蒸散量数据和气象数据,对几种不同的日蒸散量估算方法进行评估与修正。结果表明,修正后的彭曼公式在阿克苏地区的适用性、准确性有所提高,均方根误差值由11.78减小到8.80;BP神经网络比GRNN神经网络估算效果好,前者Nash-Sutcliffe系数为-0.09、RMSE值为3.27,后者Nash-Sutcliffe系数为-0.44、RMSE值为3.34。研究成果可为极端干旱区的棉花等作物节水种植提供参考。

耦合模拟退火优化最小二乘支持向量机的日参照蒸散量模拟计算

针对传统最小二乘支持向量机模型的训练速度慢、不易在线训练、计算量大及参数选择困难等缺陷,提出采用耦合模拟退火优化最小二乘支持向量机算法,建立基于耦合模拟退火优化最小二乘支持向量机的参照作物蒸散量预测模型。选取陕西省的榆林、安康和西安气象站监测的1971-2014年气象资料进行模型训练、测试与验证,研究气象监测获取原始数据作为网络输入,参照蒸散量ET0为输出,构建CSA-LSSVM预测模型,并将CSA-LS-SVM预测结果与LSSVM模型及经典ET0模型模拟计算结果进行比较。结果表明,CSA-LS-SVM模型模拟计算精度和总ET0模拟模型都优于LSSVM模型及其他经典模型模拟结果。该研究CSA-LS-SVM模型为陕西地区气象资料缺乏情况下ET0精确计算提供科学依据,为作物需水量的智能决策提供参考。

用卫星资料反演中国西北地区东部蒸散量的遥感模型

根据定西干旱气象与生态环境试验基地的麦田微气象观测和研究区的124个气象站常规资料，结合NOAA-16／AVHRR的资料，采用地表能量平衡算法的卫星遥感模型估算了中国西北地区东部4—8月的日蒸散量及其区域分布，并按气候和土地利用类型分别统计灌溉农田、干旱草地、冬春小麦农田、针阔混合林、常绿林和沼泽草甸等不同地表的蒸散量平均值和标准差，揭示了作物不同生育期自南到北由湿润的常绿林区至半干旱雨养农田直到干旱的荒漠地带的蒸散递减的分布特征。模型探索了卫星遥感无法得到近地层气温的难点，从而提高计算精度。经试验区54站蒸发皿推算的日蒸散量检验，相对误差为16．6％，与定西用LI7500型CO2／H2O通量仪实测的日蒸散量误差仅16．2％。结果表明计算的蒸散量与实测值在整个试验区内有良好的一致性。

运用高分辨率ETM^+数据计算区域作物蒸散

在太行山山前平原典型农区,对区域地表能量平衡及日蒸散模型进行了实证研究,且通过中国科学院栾城农业生态试验站田间实测资料对模型估算结果进行了有效性的验证。结果显示,采用LANDSAT 7ETM+的高分辨率数据结合地面同步的观测数据作为模型的输入变量,可以很好地估算农田的日蒸散量及能量平衡各分量。在典型农区,日蒸散量、NDVI的频率分布随作物生长季节的变化表现出一定的差异性。

利用作物冠气温差估算农田蒸散量

准确估算农田蒸散量,对于促进节水型农业和旱地农业的发展、科学管理有限的水资源、评估环境变化对农业生态系统的影响等具有重要意义。利用河套灌区解放闸灌域农田连续观测的玉米、向日葵的冠层温度和田间气象要素等数据,采集并计算出Seguin和Itier简化模型中日蒸散量ETd、日净辐射Rnd和冠气温差(Ts-Ta),并对模型中参数a、b进行了回归和拟合,检验其在当地的适用性。结果表明,该简化模型可以用于估算玉米和向日葵的日蒸散量,以每日13∶00时数据拟合效果最优,决定系数R2分别为0.690和0.864;日蒸散量估算模型中玉米田块参数a和b分别为-0.859和-0.116,向日葵田块参数a和b分别为0.548和-0.343。研究结果可为大面积遥感反演区域农田耗水提供参考依据。

渭-库绿洲土地利用/覆被变化与蒸散量时空特征分析

以新疆维吾尔自治区渭干河-库车河三角洲绿洲为研究对象,利用支持向量机法(SVM)对1997和2015年Landsat TM/OLI遥感影像获取土地利用/覆被类型信息,基于SEBAL模型对研究区蒸散发(ET)进行估算并分析土地利用/覆被类型对ET的影响.研究结果表明:1997—2015年渭-库绿洲土地利用/覆被类型变化较显著,总体呈"一增四减"的变化趋势;不同土地类型的SEBAL模型参数和ET具有明显差异,而水体中ET与LAI、NDVI、SAVI之间呈反相对应;而研究区2期ET空间分布特征基本一致,整体表现为西高东低、北高南低的分布规律,植被覆盖越高,ET越高,而低植被覆盖区域地表温度越高,则ET越低,表明土地利用类型变化对ET的空间分布具有一定的影响..

多伦县草原植被覆盖与蒸散量时空变化及其关系

研究内蒙古退化草地的蒸散变化,有利于了解该地区退化草地生态系统水循环,并对该地区草地的水资源合理利用提供重要依据。本研究以内蒙古多伦县为研究对象,利用2001—2017年间生长茂盛期的MODIS数据反演了近17 a该区域植被覆盖度及其日蒸散量的空间分布和变化规律,分析了土地利用和草地退化对蒸散量的影响。结果表明:①不同土地利用类型的植被覆盖度从大到小的顺序为:林地>农田>居民建设用地>草地>未利用地>水域,不同土地利用类型的日蒸散量从大到小的顺序为:水域>林地>农田>居民建设用地>草地>未利用地;②2001—2017年间多伦县草地类型以第Ⅲ和Ⅳ等级的草地为主,低等级草地面积有下降的趋势,而优质草地面积有上升的趋势,说明该地区对草原的保护性措施有一定的成效;③2001—2017年间,各等级草地日蒸散量总体无明显变化趋势。除个别年份外,植被覆盖度与日蒸散量呈现一致的年际波动;④综合植被覆盖度与日蒸散量的时空分布格局,分析得出植被覆盖与日蒸散量具有一定的正相关性。

不同放牧率下冷蒿生物量对蒸散的影响

探讨不同放牧率下荒漠草原优势植物冷蒿的个体蒸散量与生物量之间的关系。结果表明,CK区和LG区的个体日蒸散量相对较高,HG区较低;冷蒿个体日蒸散量随地上生物量变化表现为相对滞后,随地下生物量的变化呈相反趋势。

荒漠草原主要植物蒸散对土壤含水量的响应

对荒漠草原不同放牧强度下主要植物的日蒸散量及其根部土壤含水量进行了研究。结果表明,短花针茅根部的土壤含水量随着放牧强度的增加呈增加趋势;冷蒿、无芒隐子草表层根部的土壤含水量随放牧强度的增加变化不大。相同放牧条件下,短花针茅个体日蒸散量相对较大,冷蒿个体日蒸散量相对较小。土壤含水量同植被日蒸散量具有高度的正相关关系。

黄河源头高寒草甸夏季土壤水热特征及相互关系研究

根据青藏高原玛多县2010年6-8月夏季每天24个时次的土壤温湿度、热通量资料,分析了黄河源头高寒草甸夏季土壤温湿度的时空分布特征以及相互作用、土壤温度和热通量的关系;利用Penman公式计算了日蒸散量,分析了与气候因子的相关性。结果表明,黄河源头高寒草甸土壤湿度在夏季各月的日变化上表现出一致的变化趋势,各月、各土层土壤湿度的变化基本一致;各层土壤湿度最高平均值为17.58m3/m3,出现在7月4日,最低平均值为6.83m3/m3出现在8月9日;6-8月10cm土壤湿度最大平均值为15.26m3/m3,出现在16-17时、最小平均值为14.49m3/m3,出现在8时;30cm土壤湿度最大平均值为15.56m3/m3,出现在22时、0时,最小平均值为15.32m3/m3,出现在11-13时;夏季各月土壤温度在各层变化趋势一致,土壤温度的梯度变化对土壤湿度变化有很大影响;各层土壤温度最高平均值为17.59℃,出现在7月底8月初,最低平均值为4.57℃,出现在6月1日;通过对土壤温度和热通量的分析,得出:6-8月10和30cm土壤热通量变化呈正弦曲线,10cm土壤热通量震荡明显,最大平均值为67.35W/m2,最小平均值为-21.62 W/m2,而30cm土壤热通量变化相对平缓,最大平均值为21.33W/m2,最小平均值为-2.73W/m2;土壤温度的变化较土壤热通量变化滞后,当土壤热通量下降的时候,土壤温度也在下降;当热通量负值的时候,下层土壤释放热量,是热源;当为正值的时候,下层土壤吸收热量,是热汇。与气候因子的相关分析中得出,对日蒸散量影响显著的气候因子为风速,相关系数为0.8,在0.01水平上显著相关,风速和空气相对湿度是影响日蒸散量变化的主要原因。

滴灌棉田不同盐分土壤水分变化规律及其利用效率研究

通过研究滴灌条件下不同盐分含量土壤含水率、日蒸散量和棉花干物质积累量的变化规律,以及棉花的干物质水分利用效率,探讨滴灌棉花的水盐互作效应。设置室内模拟试验,采用称质量法获得棉花蒸散量和干物质积累量,分析不同土壤盐分含量〔0(CK)、0.15%、0.25%、0.35%、0.45%、0.55%、0.65%〕条件下,棉花日蒸散量、干物质积累量以及土壤水分含量变化规律,计算棉花干物质水分利用效率。结果表明:随着棉花生育期的推进,不同盐分含量土壤的水分含量变化和日平均蒸散量均呈现先增大后减小的趋势,蕾铃期土壤日平均蒸散量达到最大;棉花的干物质积累量和生育期耗水量随土壤盐分含量的增大呈减小的趋势。棉花的干物质水分利用效率在T4处理达到最大,与CK、T1、T2、T5处理差异并不显著,说明土壤中适量的含盐量在一定程度上可以有效提高水分利用效率。

负水头供液施肥对温室番茄水分利用效率的影响

为探讨日光温室番茄的日蒸散量变化规律,明确日光温室番茄合理的灌溉施肥模式,基于负水头供液系统研究了常规基追肥处理（F1）、按EC值调配的施肥处理（F2）和山崎大量元素配方施肥处理（F3）对日光温室番茄日蒸散量及水分利用效率的影响。结果表明,基于负水头供液系统可以实现0~20 cm土壤含水率的精确控制,各处理变异系数（CV）仅为5.92%~11.9%。日光温室番茄的日蒸散量变动幅度为0.43~5.90 mm,呈先升高后降低的单峰曲线。开花坐果期为日光温室番茄蒸散量最大的时期,日均蒸散量达3.65~3.78 mm,蒸散量可占到全生育期的60%以上。处理F3的生育期蒸散量最大,与处理F1和F2相比,分别增加了3.72%和2.09%。温室番茄的生物量和产量以及生物量水分利用效率和产量水分利用效率均以处理F3为最高,与处理F1相比,分别提高了29.0%和24.1%以及16.4%和9.84%。综合分析,采用山崎大量元素配方的施肥处理（F3）不仅增加了番茄蒸散量和产量,而且提高了水分利用效率,为供试条件下最优的水肥管理模式。

基于SEBAL模型的渭-库绿洲蒸散量特征及影响因子研究

对渭-库绿洲蒸散发量的估算在绿洲水资源管理和分配以及生态环境的保护方面扮演着重要作用,同时对于深刻了解流域水循环和水文过程也具有重要意义。本文以渭干河-库车河绿洲为研究靶区,将Landsat TM/OLI遥感数据与地面气象站点实测数据相结合,利用SEBAL模型估算了渭-库绿洲1997年和2016年的日蒸散量,并对日蒸散量的空间分布特征及日蒸散量与相关地表参数的相关性进行了分析。结果表明:渭-库绿洲日蒸散量的空间分布表现为西高东低,北高南低的分布特征,其高值出现在水体和植被覆盖较多的绿洲内部区域,低值则分布在研究区东、东南和西部的低植被覆盖区域;在日蒸散量与植被指数(NDVI、SAVI、LAI)、水体指数(MNDWI、NDWI、TVI、VSWI、TVDI)和地表温度(LST)等地表参数的相关性方面,研究时段内全部地表参数与日ET具有较高的相关关系,Pearson相关系数都通过0.01水平的显著性检验,其中NDWI与日蒸散量表现出了最好的相关性,表明在渭-库绿洲水分对日蒸散量分布与变化的影响是最大的。