基于通量站的農(nóng)田蒸散發(fā)研究.pdf

1、陸地生態(tài)系統(tǒng)水、碳循環(huán)的研宄是目前全球變化研究領(lǐng)域的核心問題。長期以來,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是一種直接愛人類活動(dòng)形響的生態(tài)系統(tǒng),一直都是長期通量觀測(cè)研究的重點(diǎn)。我國的通量觀測(cè)與研究工作啟動(dòng)較晚,通量觀測(cè)所積累的數(shù)據(jù)也有限,需要在繼續(xù)進(jìn)行連續(xù)通量觀測(cè)的同時(shí),對(duì)不同下墊面條件下增加通量站點(diǎn)數(shù)量,為不同下墊面條件下不同生態(tài)系統(tǒng)水熱通量、C02通量以及相關(guān)生態(tài)環(huán)境要素時(shí)空變化特征及其動(dòng)力學(xué)機(jī)制等研究工作提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
　　基于上述研究現(xiàn)狀,本研究

2、選取富平具有代表性的鹵泊灘地區(qū)鹽堿地農(nóng)田建立富平生-監(jiān)測(cè)站,用于長期觀測(cè)的數(shù)據(jù)累積,為進(jìn)一步研究提供資料依據(jù)。同時(shí),本論文以站點(diǎn)建立后的初期觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對(duì)2013年4月至2013年10月期間農(nóng)田與近地層大氣間的通量數(shù)據(jù)進(jìn)行了初步分析,并采用渦度相關(guān)法和P-M法對(duì)研究區(qū)農(nóng)田蒸散量進(jìn)行了計(jì)算和對(duì)比。并得到了以下成果及結(jié)論。
　　(1)在具有代表性的鹽堿地農(nóng)田完成富平生態(tài)監(jiān)測(cè)站的建立工作。在儀器安裝及調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)用于測(cè)定土壤含水率

3、的CS616傳感器不適用于類似于鹵泊灘地區(qū)這種土壤含鹽量較大的地區(qū)。
　　(2)進(jìn)行渦度相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、常規(guī)氣象數(shù)據(jù)和地面土壤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和處理工作。通過二次坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)消除了“傾斜”誤差或者湍流通量不同分量之間的交叉干擾;超聲虛溫修正后使感熱通量值有所減小;WPL修正效果主要體現(xiàn)在白天,夜間并不明顯,它使?jié)摕嵬恐涤兴黾?而使C02通量值有所減小,而且玉米冠層覆蓋下對(duì)cO2通量修正效果比裸地時(shí)顯著;兩種F墊面條件下潛熱通量的日變

4、化規(guī)律大體一致,均呈現(xiàn)倒“U”型變化?？傮w來說,超聲虛溫修正對(duì)惑熱通量的影響較大,WPL修正對(duì)潛熱通量和C02通量的影響都比較顯著,這也充分說明了對(duì)渦度相關(guān)原始通量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正的必要性。
　　(3)對(duì)比分析渦度相關(guān)法和P-M法計(jì)算研究區(qū)內(nèi)蒸散量,得出渦度相關(guān)法計(jì)算的蒸散量更符A玉米生長期內(nèi)研究區(qū)內(nèi)蒸散量的變化規(guī)律。在玉米生長的苗期階段和穗期階段兩種方法計(jì)算蒸散量變化趨勢(shì)基本一致,渦度相關(guān)法計(jì)算得蒸散量比P-M法分別大0.24mm/

5、d和0.28mm/d,但在玉米花粒期階段,隨玉米的成熟至逐漸衰老P-M法得到蒸散量卻有明顯增大趨勢(shì)與該時(shí)段內(nèi)玉米生長狀態(tài)不相符,而渦度相關(guān)法計(jì)算結(jié)果符合玉米生長期內(nèi)研宄區(qū)內(nèi)蒸散量變化規(guī)律。
　　以渦度相關(guān)法計(jì)算結(jié)果為研究區(qū)內(nèi)蒸散量真實(shí)值進(jìn)行分析,綜合來說,白天蒸散量較大,約占全天蒸散量的93.4％.且與全天蒸散量變化趨勢(shì)幾乎一致,而夜間蒸散量較小約占6.6％且波動(dòng)變化趨勢(shì)平緩。
　　(4)對(duì)比分析不同尺度下蒸散量與各要素的關(guān)

6、系,日尺度下蒸散量與各要素之間的相關(guān)性不顯著,代表性相對(duì)較差,30min尺度下蒸散量變化情況與各要素之間相關(guān)性很高,對(duì)研究區(qū)內(nèi)蒸散量的研究具有代表性。
　　基于30min尺度下對(duì)研究區(qū)內(nèi)不同下墊面情況下蒸散量的變化趨勢(shì)較為一致,整體呈倒‘U’型曲線。蒸散量在夜間保持較低的水平,而白天蒸散量變化明顯,自8:00開始呈顯著增加趨勢(shì),到13:00左右達(dá)到最大值,達(dá)到倒‘U’型的弧頂處,之后開始下降,直至18:00左右下降到夜間水平。但是

7、,下墊面為生長旺盛的玉米冠層時(shí)日總蒸散量比裸地多40.3％左右,且增加的蒸散量絕大部分都源于白天蒸散量的增加,而夜間增加很小。
　　(5)相關(guān)分析表明,蒸散量與空氣溫度、表面溫度、日照時(shí)數(shù)、平均風(fēng)速和光合有效輻射均呈正相關(guān)關(guān)系,相對(duì)濕度和水汽壓與蒸散量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,表面溫度和光合有效輻射與蒸散量相關(guān)性特別顯著,相關(guān)系數(shù)都在0.9以上,在影響蒸發(fā)的因子中,蒸發(fā)面的溫度(熱量)通常是影響蒸發(fā)能力起決定作用的因子。裸地時(shí)期相關(guān)性依次為

8、PAR>IRCT>suntime>e>ws>RH>Ta,各要素與蒸散量相關(guān)系數(shù)均大于0.75;玉米生長旺盛時(shí)期相關(guān)性依次為 PAR>IRCT>suntime>RH>Ta>ws>e,其中 ws和 e與蒸散量相關(guān)性較差,其他要素與蒸散量間的相關(guān)系數(shù)均大于0.75。而降雨量與蒸散量呈較弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)在-0.26左右。平均風(fēng)速和水汽壓在不同下墊面情況下相關(guān)性差別較大,當(dāng)下墊面為裸地時(shí),蒸散量與平均風(fēng)速及水汽壓的相關(guān)性較大,相關(guān)系數(shù)分別