冬小麦和夏玉米蒸发蒸腾量估算及其影响因素分析开题报告
2022-01-17 23:13:33
全文总字数：7406字
1. 研究目的与意义及国内外研究现状
蒸发蒸散，对于植物的发展来说是必不可少的，而它的变化往往关系着植物的需水量变化，而需水量与农田灌溉又有直接的关联，因此关注作物的蒸发蒸散对于农田用水来说是非常必要的关注项。如今水资源严重短缺，对于农田用水来说，合理的浇灌有助于水资源的合理高效的运用，这有利于对水资源的节约。作为农业大国，关注蒸发蒸散量的研究，有助于农业生产更好更高效的发展。
在对蒸发蒸散量进行研究分析的时候，我们将使用双作物系数法来对其进行计算。双作物系数法是作物系数法中的一种，是一种易于操作，实用性强的估算作物蒸发蒸腾量的经验模型，虽然这种方法会根据当地环境气候条件调整fao-56的推荐值，但蒸发蒸腾量估算值与实测值仍有一定偏差（袁宏伟等，2018）[2]，因此在本次研究中运用双作物系数法，并且来验证这个方法的是否能够准确反映所选地区冬小麦和夏玉米的蒸发蒸腾量。这有助于我们更好的了解这个计算方法。通过分析蒸发蒸腾量的数据，我们可以观察到作物的蒸发蒸腾的变化趋势，从而得到相应的变化规律，掌握规律，更好的安排农田用水的计划安排，能够提早合理的进行灌溉。国内外研究现状
在水资源紧缺的今天，农业用水在用水中依旧占据很大的比重，现今既存在农业用水不足的情况，又存在浪费水资源的情况，因此如何合理高效的利用水资源变得至关重要。作物的蒸发蒸腾量，体现了作物的需水量，它与农业用水息息相关，研究作物的蒸发蒸腾量有助于我们得到农业灌溉用水的信息以及进行相关灌溉决策，从而能够更高效合理的运用水资源。如今，国内外对作物的蒸发蒸腾量进行了大量研究，涌现出很多对作物的蒸发蒸腾的计算方法，并取得了很大的成果，例如，priestley-taylor模型、冠层稠密条件下的p-m单源模型、冠层稀疏的条件下的s-w双源模型、dolman的三层模型、brenner和incoll的三层模型等[19].
作物的蒸发蒸腾量的计算方法大致有两类：一种经验公式法；另一种是通过参考作物蒸发蒸腾量与作物系数来进行计算的方法。但是第一种方法的使用范围具有区域局限性，现今较通用的是计算方法是双作物系数法来计算作物的蒸发蒸腾量的方法[22]。
2. 研究的基本内容
1 材料与方法1.1试验区概况试验的材料使用的是位于南京信息工程大学的农业实验站（北纬32.0o，东经118.8o，海拔高度32m）的冬小麦和夏玉米的实验数据，此实验点为亚热带季风气候，年均气温为15.6℃，年平均降水量为1106mm，年平均日照时数为1722h，土壤为人为水成黄黏土。此试验地气候四季分明，降雨量适中，夏玉米与冬小麦能够很好的生长和发育，这助于我们更好的观测相关数据，获得试验结果。 1.2实验数据采集(1) 气象数据气象数据是从南京信息工程大学农业实验站点所测量获得，测定的相关数据有2m处的每小时的平均风速u2 (2) 作物指标种植冬小麦和夏玉米的品种分别为扬麦13，浚单66；株行距为50cm*50cm，冬小麦是2017年11月13日种植，2018年5月27日收获；夏玉米是2018年6月15日种植，2018年9月21日收获。在种植期间使用钢尺来测量出冬小麦和夏玉米的植株高度。
(3) 土壤的含水量和蒸发蒸腾量的测量使用蒸渗仪测量实际的蒸发量，将三个蒸渗仪放入小麦田和玉米田内，每一天都对蒸渗仪进行称重测定，最后计算得到土壤蒸发量。对小麦的蒸发蒸腾的测定是从2018年3月23日开始到同年5月15号结束。 1.3试验设计(1)使用双作物系数法计算数值 1)双作物系数法是将系数Kc，分成Kcb（基础作物系数）和Ke（土地蒸发系数），其中Kcb反映植物的蒸腾情况，Ke代表了短期内出现的土地湿润的情况会对作物的需水量ETc的影响情况。公式是： ETc=(KsKcb Ke)ET0 2)确定Kcb（基础作物系数）
订正参数使用如下公式： Kcbini mid end=Kcb(tap) 0.04u2-2-0.004Rhmin-45h30.3 Rhmin：三个生育期的最低相对温度。 Kcb(tap)：FAO-56中所推荐的作物系数。 h:各个生育期内作物的平均高度。 u2：2m处的风速。 3)Ke（土面蒸发系数） Ke=KrKcmax-Kcb≤fewKcmax 在上式中： Kr是土壤蒸发衰减系数，裸露的土壤的蒸发可以假定是分两个阶段进行的：能量限制阶段和蒸发下降阶段。当降水或灌溉之后， Kr=1。而De≥REW时， Kr=TEW-De,i-1TEW-REW TEW：土壤最大累积蒸发的深度。 REW：累积蒸发深度。 De,i-1：第i-1天的累积蒸发深度。 Kcmax是Kc的上限，反映了能量的平衡，不可能无上限的增长，会受到自然的约束。 Kcmax=max1.2 0.04U2-2-0.004RHmin-45h30.3Kcb 0.05 few：土壤有效蒸发，反映了土壤蒸发中的有效蒸发部分。 few=min1-fc,fw fc：地表作物覆盖率；fw：土壤湿润表面的平均比值。 fc=Kcb-KcmidKcmax-Kcmin1 0.5h 4)Ks（土壤水分胁迫系数） Ks=1 Taw-DrTaw-Raw Dr：根系中消耗水量 5) 通过彭曼公式计算出ET0（参考作物蒸发蒸腾量） ET0=0.408ΔRn-G γ900T 273u2(es-ea)Δ γ(1 0.34u2) Rn=(1-α)Rs-Rn1 计算饱和水汽压和实际水汽压从而得到水汽压差。公式为： es=0.618exp17.27TT 237.3 ea=RHes100 Δ=4098[0.6108exp17.27TT 237.3]T 237.32
二、试验内容 1) 使用冬小麦和夏玉米的相关测量得到的数据，用FAO-56确定的双作物系数法估算其的蒸发蒸腾量（a）使用彭曼公式得到参考作物蒸发蒸腾量，而后使用双作物系数法得到作物的蒸发蒸腾量（b）得到估算量的数值与实际数值相比较（c）通过相关分析等应用统计手段来分析估算值和实际值之间的相关性。
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3. 实施方案、进度安排及预期效果
| 一、试验实行过程
二、试验进度 2019.01.02-2019.02.27：翻阅资料，了解国内外有关双作物系数法冬小麦和夏玉米的蒸发蒸腾的研究，处理相关数据，得到蒸发蒸腾量的估算值。 2019.03.01-2019.03.31：利用相关天气要素的数据，对蒸发蒸腾的估算值进行相关分析 2019.04.02-2019.04.26：书写论文。 2019.04.26-2019.05.14：提交论文，完成学位论文答辩。 三、预期效果： |
4. 参考文献
| [1]李丰琇,马英杰.基于双作物系数法的新疆覆膜滴灌夏玉米蒸散量估算[J].农业机械学报,2018,49(11):268-274. [2]袁宏伟,崔毅,蒋尚明,汤广民,袁先江.基于大型蒸渗仪和遗传算法的受旱玉米蒸发蒸腾量估算[J].农业机械学报,2018,49(10):326-335. [3]唐德秀.土壤斥水性对蒸散发及夏玉米生长过程的影响[D].西北农林科技大学,2018. [4]李毅,付亚亚,唐德秀,李思逸,冯浩.砂石覆盖条件下冬小麦蒸散量的单、双作物系数法估算[J].农业机械学报,2018,49(03):261-270. [5]裴跃锋.不同覆盖对土壤水热及冬小麦生长的影响[D].西北农林科技大学,2017. [6]冯禹,龚道枝,王罕博,郝卫平,梅旭荣,崔宁博.基于双作物系数的旱作玉米田蒸散估算与验证[J].中国农业气象,2017,38(03):141-149. [7]龚雪文,刘浩,孙景生,马筱建,王万宁,崔永生.基于双作物系数法估算不同水分条件下温室番茄蒸发蒸腾量[J].应用生态学报,2017,28(04):1255-1264. [8]刘春伟,吴心语,邱让建.采用作物系数法和PM模型估算南京地区玉米田蒸发蒸腾量[J].节水灌溉,2016(09):12-17. [9]冯禹,崔宁博,龚道枝,王罕博,郝卫平,梅旭荣.基于叶面积指数改进双作物系数法估算旱作玉米蒸散[J].农业工程学报,2016,32(09):90-98. [10]赵丹.砂石覆盖对蒸散发及夏玉米生长过程的影响[D].西北农林科技大学,2016. [11]仝国栋,刘洪禄,李法虎,杨胜利,范海燕.双作物系数法计算华北地区桃树蒸散量的可靠性评价[J].农业机械学报,2016,47(06):154-162. [12]何军,李飞,刘增进.单、双作物系数法计算夏玉米需水量对比研究[J].安徽农业科学,2013,41(33):12830-12831 12910. [13]卢晓鹏,段顺琼,马显莹,白树明.单双作物系数法计算玉米需水量的对比研究[J].节水灌溉,2012(11):18-21. [14]赵娜娜,刘钰,蔡甲冰,于福亮,李传哲.夏玉米棵间蒸发的田间试验与模拟[J].农业工程学报,2012,28(21):66-73. [15]吕成长,谭君位,陈苏春,崔远来.南方低山丘陵区滴灌葡萄蒸发蒸腾量实时预报[J].灌溉排水学报,2012,31(05):47-52. [16]范晓慧.不同水分胁迫下青贮玉米需水量及优化灌溉制度的分析研究[D].内蒙古农业大学,2013. [17]赵娜娜,刘钰,蔡甲冰,L.S.Pereira.双作物系数模型SIMDual_Kc的验证及应用[J].农业工程学报,2011,27(02):89-95. [18]刘艳伟,朱仲元,乌云,荆玉龙,朝伦巴根.浑善达克沙地天然植被蒸散量两种计算方法的比较[J].农业机械学报,2010,41(11):84-88. [19]赵丽雯,吉喜斌.基于FAO-56双作物系数法估算农田作物蒸腾和土壤蒸发研究——以西北干旱区黑河流域中游绿洲农田为例[J].中国农业科学,2010,43(19):4016-4026. [20]贾德彬,刘艳伟,朝伦巴根.北方干旱寒冷地区羊草生育期蒸散量变化规律研究[J].干旱区资源与环境,2010,24(05):158-165. [21]刘艳伟,朱仲元,朝伦巴根,荆玉龙,郑永波.水分胁迫条件下羊草群落生育期双作物系数计算方法的验证[J].中国农村水利水电,2010(04):39-42. [22]闫浩芳.内蒙古河套灌区不同作物腾发量及作物系数的研究[D].内蒙古农业大学,2008. [23]王志强,朝伦巴根,柴建华.由双作物系数法确定干旱地区人工牧草基本作物系数地区值的研究[J].干旱区资源与环境,2006(03):100-104. [24]陈凤,蔡焕杰,王健,马海亭.杨凌地区冬小麦和夏玉米蒸发蒸腾和作物系数的确定[J].农业工程学报,2006(05):191-193. [25]于婵.无水分胁迫下行作物蒸散发与双涌源能量分配和交换关系研究[D].内蒙古农业大学,2006. [26]刘丙军等，作物需水时空尺度特征研究进展[A].农业工程学报,2007，23（5）：258-264 [27]JosO.Payero,SuatIrmak.Dailyenergy?uxes,evapotranspirationandcropcoef?cien ofsoybean.AgriculturalWaterManagement129(2013)31–43 [28]IsidroCampos,ChristopherM.U.Neale,AndrewE.Suyker,Timothy.ArkebauerIvoZ.Gonc?alvesReflectance-basedcropcoefficientsREDUX:Foroperationalevapotranspirationestimatesintheageofhighproducinghybridvarieties.AgriculturalWaterManagement187(2017)140–153 [29] R.G.Allen*，Using the FAO-56 dual crop coefficient method over anirrigated region as part of an evapotranspiration intercomparisonstudy，Journal of Hydrology 229 (2000) 27–41 [30]RayG.AndersonRayG.Anderson,JosephG.Alfieri,RebeccaTirado-Corbal,JimGartung,LynnG.McKee,JohnH.Prueger,DongWang,JamesE.Ayars,WilliamP.KustasAssessingFAO-56dualcropcoefficientsusingeddycovariancefluxpartitioningAgriculturalWaterManagement179(2017)92–102 [31]E.Farg,S.M.ArafatM.S.AbdEl-WahedA.M.EL-GindyEstimationofEvapotranspirationETcandCropCoefficientKcofWheat,insouthNileDeltaofEgyptUsingintegratedFAO-56approachandremotesensingdata.TheEgyptianJournalofRemoteSensingandSpaceSciences(2012)15,83–89 |
