皖南地区玉米农田水热通量的变化规律与模拟研究

发布时间：2020-07-05 17:52

【摘要】：农田水热通量的变化规律与精确模拟,是国际上关注的前沿学术课题,该项研究能为节水农业提供坚实的理论基础,对于了解农田水热通量的过程与控制机理、优化农田灌溉制度的建设具有重要意义。本文基于涡度相关系统的实测数据,在皖南丘陵地区的典型玉米农田进行了连续的观测,针对该玉米农田的耗水规律和能量分配规律等方面进行了深入地研究,从不同的角度分析了玉米农田耗水以及能量分配的变化过程和控制机理,并在3个冠层阻力模型和1个土壤阻力模型的基础上,对冠层阻力计算模型进行改进,新建了3个耦合阻力模型,并以实测数据为基准进行分析比较,找出最适用的计算方法,最后,在冠层阻力模型的基础上,又对两个蒸发蒸腾量的估算方法进行比较。取得的成果有:(1)各个生育期的玉米ET的日变化均呈现出规则的钟形曲线,春夏玉米的季节变化略有差异,夏玉米中期的ET值较高,春玉米则是中后期较高,玉米ET的大小主要受到净辐射和温度的作用;(2)在晴天白天,当Rn-G大于200 W·m~(-2)时,EF差异较小,能量分配均衡,可供能量的消耗主要用于潜热,其次是感热,冠层阻力对能量分配起着重要的作用;(3)将冠层阻力模型与土壤阻力模型耦合,新建了3个耦合阻力模型:临界冠层阻力模型、气候阻力模型和Jarvis多因子阶乘模型,并利用实测数据进行对比分析,结果表明,Jarvis多因子阶乘模型是最适合本地玉米蒸发蒸腾量估算的冠层阻力模型,其次是临界冠层阻力模型,若测量参数有限,可使用临界冠层阻力模型;将Penman-Monteith估算方法和Shuttleworth-Wallace估算方法进行比较,结果表明,在植被较为密植的情况下,二者估算的差异不明显,但是在植被稀疏的情况下,SW估算方法的精度高于PM估算方法,更接近于实测值。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S513
【图文】：

春玉米,夏玉米,气象数据,试验区

(f)饱和水汽压差图 2.1 试验区春玉米（左）与夏玉米（右）气象数据对比Fig 2.1 Comparison of meteorological data about spring maize (left) and summer maize (right) intest area对于 2017年春玉米种植期间，从图中可以看出，气温持续上升，土温也随之上升，平均气温 26℃，最低气温 17℃，最高气温 35℃，生育期内总的温差较小，日夜温差也不大，空气密度和大气压则持续缓慢下降。饱和水汽压差呈现上升趋势，平均风速持续波动，最大瞬时风速为 5.4m s-1，最大的日均风速只有 1.8 m s-1。该地区较为湿润，春季降水较多，小雨 19天（小于 10 mm），中雨 8 天（10-24.9 mm），大雨 3天（25-49.9 mm），暴雨 2天（50-99.9 mm），玉米三个月全生育期内总的降水量为 410 mm。对于 2016年夏玉米则相反，由于玉米播种日期已经接近夏末，气温和土温均持续下降，平均气温 23℃，最高气温 33℃，最低 11℃，空气密度和大气压则持续缓慢上升，饱和水汽压差呈现下降趋势，最大瞬时风速 4.8 m s-1，最大日均风速则-1

玉米,土壤含水量,株高,叶面积指数

图 2.3 春（左）夏（右）玉米土壤含水量和降水Fig 2.3 Soil moisture and precipitation about spring maize (left) and summer maize (right)2.4.2 玉米生长参数的测定玉米的生长参数主要是玉米的株高和叶面积。玉米叶面积指数采取直接测量法测定，即取 10 株长势平均的玉米作为样本，从生育初期至生育末期，用皮尺测量每株玉米所有叶片的长度和宽度，再乘以 0.74 的经验换算系数，可以推算出玉米的叶面积指数值，而株高则同期采用卷尺直接测量。从统计结果可以看出，无论是叶面积指数还是株高均呈现先上升后降低的趋势，这是因为过了植物成熟期之后便是植物的衰落期，春玉米株高最大值是 2 m，夏玉米是 1.3 m，春玉米和夏玉米的叶面积指数最大值分别为 2.8和 0.95，说明该试验地玉米生长系数偏小。2.5 参考作物蒸发蒸腾量利用涡度相关系统自带的气象观测系统连续自动观测降水、净辐射、饱和水

【参考文献】