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摘要:利用基于闭路QCLAS-EC激光分析仪的涡度相关法对湖南省岳阳市郊区的一片蔬菜地的实际蒸散发、水汽通量以及潜热通量进行了连续两年的野外观测,并对原始观测数据进行处理,计算蒸散量,以分析研究区域实际蒸散量的年际尺度周期变化趋势和季节变化规律.结果表明,实验区域全年蒸散量在730~803 mm之间;季节变化大,8月达到全年最高水平3.5 mm/d,而1月只有0.4 mm/d.整个研究区域实测蒸散量变化规律是:春夏季较高,秋冬季较低;种植季较高,非种植季较低;每天的正午以及下午较高,夜晚较低.此外,利用高分辨率的实测工具观察不同的农业活动对实际蒸散的影响,发现种植引起蒸散发上升,收割引起蒸散发下降,并且收割使蒸散发下降的幅度要明显高于种植使蒸散发上升的幅度;灌溉对蒸散发有促进作用但是作用较小,施肥对蒸散发的影响目前尚不明确....
摘要:在区域水循环各个环节中,蒸散发是占比最大最难估算的分量,如何对其进行长时间、高精度、高频率的测定成为难题.近年来随着微气象学理论和量子激光技术的逐渐成熟,利用涡动相关法测定蒸散发成为可能.湖南省作为典型的中国南方地区,农业主要以蔬菜等经济作物以及水稻为主,在总的用水量中,农业用水占到了总用水量的70%,并且在农业总失水量中蒸散发是很大的一部分,所以对蒸散发准确的测定是十分必要的.本文简要介绍了涡动相关法的相关原理,利用EC-QCL分析仪和三维超声风速仪,以及其他一些辅助仪器对岳阳市广兴洲镇的一个大面积包菜地进行了实地蒸散发的测定,并利用EddyPro软件计算了2015年的蒸散量,分析了研究区域蒸散量在不同时间尺度的变化趋势.本文采用的研究方法可为以后蒸散发的实测工作提供参考与借鉴....
[硕士论文] 陈晗
水利工程 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:蒸散发作为一种自然界中水的物理过程,不仅是生态圈水循环重要的组成部分,同时也是陆地以及大气之间能量循环的重要组成部分。准确的测定与模拟蒸散量,对优化区域水资源配置,评估气候和人类活动对生态系统的影响具有重要意义。本研究通过利用闭路式激光分析仪对湖南省岳阳市郊区的一片蔬菜农田实际蒸散发进行的高精度连续两年的野外观测,分析了研究区域不同时间尺度的蒸散量特点和变化规律;结合对作物生长和农田管理等的观测和调研,利用数字模拟和相关性分析,研究了农业活动和环境因子对蒸散发的影响。
  本研究根据获得的高精度原始水汽浓度和风速数据,利用EddyPro软件得到了实验地2014年10月至2016年9月的实际蒸散量,水汽通量,以及潜热通量(LE)。通过分析比较研究区域实际蒸散量在不同时间尺度的变化趋势,得到该区域蔬菜地蒸散量在时间尺度上的特征:春夏季较高,秋冬季较低;种植季较高,非种植季较低;晴天较高,阴雨天较低;正午达到峰值,夜晚接近于零。结果表明,实验地在2015年蒸散量为730mm,每日平均蒸散量2.0mm/day;2016年蒸散量为803mm,每日平均蒸散量2.2mm/day。此外,本文利用高分辨率的实测数据观察到了不同的农业活动对实际蒸散的影响,其中种植引起蒸散发上升而作物收割引起蒸散发下降,同时收割使蒸散发下降的幅度要明显高于种植使蒸散发上升的幅度;而灌溉也对于蒸散发起到促进的作用但是幅度较低,施肥对于蒸散的影响从实测数据看尚不明确。
  RZWQM(Root Zone Water Quality Model)也称根系水质模型,具有物理模块、化学模块、养分模块、杀虫剂模块、作物模块和管理模块等六个模块,可以对水量,水质,作物生产和田间管理等进行模型模拟。本文根据野外观测的气象因子数据,土壤数据,站点初始数据和田间管理数据作为RZWQM2模型的驱动变量,利用环境因子数据对模型进行了率定,运用率定后的RZWQM2根系水质模型模拟了研究区域蒸散量并与实测数据进行了对比验证。验证结果表明,模拟蒸散量R2和RMSE分别为0.79和0.013,模拟地下水位高度、土壤剩余水分、叶面积指数和作物高度R2依次为0.71、0.77、0.98、0.97。总体来说RZWQM2模型对于蒸散和各项环境因子的模拟效果良好。此外,本文利用模型研究了不同的农业活动对植物蒸腾的影响,其中,影响最大的是作物种植密度,其次依次为灌溉量和施肥量。
  最后,为了进一步了解实际蒸散的影响因子,针对研究区域种植季和非种植季做了关于气象因子的影响性分析,对蒸散发影响因子的研究表明空气温度的相关性最高,其后依次为土壤温度,太阳辐射,土壤湿度,降雨,风速,相对湿度;除水平风速和相对湿度呈负相关外,其余均为正相关。种植作物的株高与蒸散发虽然在95%的置信度上显著相关,但上半年种植季的相关性远高于下半年种植季的相关性;这在一定程度上,与上半年种植季,随着作物生长,空气与土壤温度,太阳辐射等气候因子处于升高趋势,而下半年种植季,随着作物生长,这些气象因子处于降低的趋势有关。
  本研究有如下创新点和发现:
  1、在国内首次采用闭路式激光分析仪对农田的蒸散发进行测定,解决了传统涡动相关法在雨天无法观测的问题。
  2、本文利用高分辨率的实测数据观察到了不同的农业活动对实际蒸散的影响。
  3、利用长历时,高精度的实际蒸散发观测数据,利用RZWQM2数值模拟方法研究了作物种植密度,灌溉量和施肥量等农业活动对蒸散发的影响。
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