區(qū)域蒸散發(fā)的實(shí)測(cè)及模擬研究.pdf

1、蒸散發(fā)作為一種自然界中水的物理過程，不僅是生態(tài)圈水循環(huán)重要的組成部分，同時(shí)也是陸地以及大氣之間能量循環(huán)的重要組成部分。準(zhǔn)確的測(cè)定與模擬蒸散量，對(duì)優(yōu)化區(qū)域水資源配置，評(píng)估氣候和人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響具有重要意義。本研究通過利用閉路式激光分析儀對(duì)湖南省岳陽市郊區(qū)的一片蔬菜農(nóng)田實(shí)際蒸散發(fā)進(jìn)行的高精度連續(xù)兩年的野外觀測(cè)，分析了研究區(qū)域不同時(shí)間尺度的蒸散量特點(diǎn)和變化規(guī)律;結(jié)合對(duì)作物生長和農(nóng)田管理等的觀測(cè)和調(diào)研，利用數(shù)字模擬和相關(guān)性分析，研究了農(nóng)

2、業(yè)活動(dòng)和環(huán)境因子對(duì)蒸散發(fā)的影響。
　　本研究根據(jù)獲得的高精度原始水汽濃度和風(fēng)速數(shù)據(jù)，利用EddyPro軟件得到了實(shí)驗(yàn)地2014年10月至2016年9月的實(shí)際蒸散量，水汽通量，以及潛熱通量(LE)。通過分析比較研究區(qū)域?qū)嶋H蒸散量在不同時(shí)間尺度的變化趨勢(shì)，得到該區(qū)域蔬菜地蒸散量在時(shí)間尺度上的特征:春夏季較高，秋冬季較低;種植季較高，非種植季較低;晴天較高，陰雨天較低;正午達(dá)到峰值，夜晚接近于零。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)地在2015年蒸散量為73

3、0mm，每日平均蒸散量2.0mm/day;2016年蒸散量為803mm，每日平均蒸散量2.2mm/day。此外，本文利用高分辨率的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)觀察到了不同的農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)實(shí)際蒸散的影響，其中種植引起蒸散發(fā)上升而作物收割引起蒸散發(fā)下降，同時(shí)收割使蒸散發(fā)下降的幅度要明顯高于種植使蒸散發(fā)上升的幅度;而灌溉也對(duì)于蒸散發(fā)起到促進(jìn)的作用但是幅度較低，施肥對(duì)于蒸散的影響從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)看尚不明確。
　　RZWQM(Root Zone Water Qualit

4、y Model)也稱根系水質(zhì)模型，具有物理模塊、化學(xué)模塊、養(yǎng)分模塊、殺蟲劑模塊、作物模塊和管理模塊等六個(gè)模塊，可以對(duì)水量，水質(zhì)，作物生產(chǎn)和田間管理等進(jìn)行模型模擬。本文根據(jù)野外觀測(cè)的氣象因子數(shù)據(jù)，土壤數(shù)據(jù)，站點(diǎn)初始數(shù)據(jù)和田間管理數(shù)據(jù)作為RZWQM2模型的驅(qū)動(dòng)變量，利用環(huán)境因子數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了率定，運(yùn)用率定后的RZWQM2根系水質(zhì)模型模擬了研究區(qū)域蒸散量并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明，模擬蒸散量R2和RMSE分別為0.79和0.0

5、13，模擬地下水位高度、土壤剩余水分、葉面積指數(shù)和作物高度R2依次為0.71、0.77、0.98、0.97。總體來說RZWQM2模型對(duì)于蒸散和各項(xiàng)環(huán)境因子的模擬效果良好。此外，本文利用模型研究了不同的農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)植物蒸騰的影響，其中，影響最大的是作物種植密度，其次依次為灌溉量和施肥量。
　　最后，為了進(jìn)一步了解實(shí)際蒸散的影響因子，針對(duì)研究區(qū)域種植季和非種植季做了關(guān)于氣象因子的影響性分析，對(duì)蒸散發(fā)影響因子的研究表明空氣溫度的相關(guān)性最高

6、，其后依次為土壤溫度，太陽輻射，土壤濕度，降雨，風(fēng)速，相對(duì)濕度;除水平風(fēng)速和相對(duì)濕度呈負(fù)相關(guān)外，其余均為正相關(guān)。種植作物的株高與蒸散發(fā)雖然在95％的置信度上顯著相關(guān)，但上半年種植季的相關(guān)性遠(yuǎn)高于下半年種植季的相關(guān)性;這在一定程度上，與上半年種植季，隨著作物生長，空氣與土壤溫度，太陽輻射等氣候因子處于升高趨勢(shì)，而下半年種植季，隨著作物生長，這些氣象因子處于降低的趨勢(shì)有關(guān)。
　　本研究有如下創(chuàng)新點(diǎn)和發(fā)現(xiàn):
　　1、在國內(nèi)首次采用