单作物系数法和双作物系数法计算ET
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四、作物蒸腾量ET c的计算流程4.1 ET c计算方法的选择作物蒸腾量由参考作物蒸腾量ET0和作物蒸腾系数K c乘积确定。
目前,计算参考作物蒸腾量(ET0)的方法主要有蒸发皿法、Penman-monteith、Blaney-Criddle、Priestly-Taylor、Hargreaves和FAO-24 Radiation等方法。
Penman-monteith、Blaney-Criddle、Priestly-Taylor、Hargreaves和FAO-24 Radiation 等公式都是采用环境参数、如空气温度、空气湿度、风速等经过计算获得参考作物蒸腾量。
由于Penman-monteith公式使用常规气象资料即可求得ET0,特别是在变化的气候环境,计算时间尺度较短的情况下,研究证明Penman-monteith公式计算精度优于其它公式,又具有易于操作等应用价值,故采用Penman-monteith公式计算参考作物蒸腾量ET0。
4.2 ET c的计算过程植物蒸腾量ET c由参考作物蒸腾量ET0和作物系数K c决定,ET c的计算方法如式6所示。
(6)Penman-monteith公式依据的是能量平衡原理和水汽扩散原理及空气的热导定律,1948年由英国的科学家彭曼提出,由于它的准确性和易操作性,为作物ET0的计算开辟了一条严谨和标准化的新途径,FAO-56重新将Penman-monteith公式推荐为新计算ET0的标准方法,成为当前国内外通用的计算ET0的主流,并编入我国《灌溉试验规范》,是现今被广泛应用来计算作物蒸腾量的方法。
Penman-monteith公式以时间尺度分为小时、天和月三种计算方法,在能够获取小时环境数据的情况,小时为尺度的Penman-monteith公式更为准确。
本文采用小时计算方法计算当前的ET0,采用天计算方法预测未来三天的ET0。
Penman-monteith公式以小时为尺度的计算公式如式7。
青海省巴音河流域节水前后灌溉回归水计算李茜;逄勇;罗缙【摘要】为了解巴音河流域灌区工程节水措施对灌溉回归水的影响程度以及灌溉回归水与灌溉总水量、灌溉面积等的关系,并了解滴灌比例对灌溉回归水的影响程度,对不同年份的灌溉回归水量进行了计算分析,计算出2011年和2014年巴音河流域灌区灌溉回归水量分别为6170.2万m3和3736万m3.根据2011年和2014年这两个不同年份的灌溉回归水量,将滴灌和漫灌两种造成回归水量变化的灌溉方式考虑在内,确定出灌溉回归水量方程式.【期刊名称】《水资源保护》【年(卷),期】2016(032)001【总页数】5页(P167-171)【关键词】回归水量;节水措施;滴灌;巴音河流域【作者】李茜;逄勇;罗缙【作者单位】河海大学环境学院,江苏南京210098;河海大学环境学院,江苏南京210098;河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室,江苏南京210098;河海大学环境学院,江苏南京210098;河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】S274.1水是农业的命脉[1],灌溉显著地增加了农业生产的产量,能够保证稳定地供应食物和原材料[2],对社会的稳定有着重要的作用。
近年来,由于全球人口增长和社会经济发展,需水量增长速度惊人,用水的浪费和水资源的污染,使水资源短缺越来越成为制约经济发展的因素。
许多国家可用于灌溉的水量越来越稀少[3],特别是在我国西北干旱地区,降水量少,气候极端干旱,其水资源状况决定了农业生产的出路在于发展节水农业[4]。
节水农业是农业发展的必然趋势[5-6],并且已经成为西北极干旱地区乃至全国农业的重点。
农业节水灌溉前后回归水量变化的准确估算,不仅对灌区节水措施规划有科学的指导意义,而且对区域水资源的优化配置、大型水利枢纽工程的规划和设计乃至区域经济发展等都有着十分重要的现实意义[7]。
文章编号:1007-4929(2012)櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊殸殸殸殸11-0018-04单双作物系数法计算玉米需水量的对比研究卢晓鹏1,段顺琼2,马显莹1,白树明1(1.云南省水利水电科学研究院,云南昆明650228;2.昆明市松华坝水库管理处,云南昆明650201) 摘 要:基于云南持续干旱对水资源高效利用的要求以及研究作物需水量规律的重要性,利用低纬度高原区的云南省曲靖市的陆良站1990-1992年的逐日气象资料及历史试验资料,采用FAO-56推荐的计算作物需水量的单作物系数法和双作物系数法,计算了陆良站玉米各阶段的需水量,并和实测值进行了对比。
结果表明:用单作物系数法和双作物系数法计算的玉米需水量与实测值是十分接近的;在地面覆盖度比较大的情况下,两者差别不大;总体上,两种方法计算的作物需水量具有很好的相关性。
关键词:玉米需水量;单作物系数法;双作物系数法 中图分类号:S274.1 文献标识码:AA Comparative Study between Single Crop Coefficient Method andDouble Crop Coefficient Method in Calculation of Water Requirement of MaizeLU Xiao-peng1,DUAN Shun-qiong2,MA Xian-ying1,BAI Shu-ming1(1.Yunnan Institute of Water Resource and Hydropower Research,Kunming 650228,China;2.Kunming Songhuaba Reservoir Management Office,Kunming 650201,China)Abstract:Considering the necessity of efficient utilization of water resources due to the continuous drought in Yunnan Province andthe importance of research on water requirement rule of crop,based on the daily meteorological data from 1990to 1992and thehistorical experimental data of Luliang Experimental Station in Qujing City,which is located in the low latitude plateau of YunnanProvince,the water requirements in different growth stages of maize in the station are calculated by using the single crop coefficientmethod and the double crop coefficient method recommended by FAO-56,respectively.Also,the calculation results are comparedwith the experimental date.The results show that both the calculation results of the two methods are very close to the experimentaldate;the difference between them is little under larger ground coverage;overall,the calculating result of water requirement of maizeby using the two methods have good correlation.Key words:water requirement of maize;single crop coefficient method;double crop coefficient method收稿日期:2012-06-28基金项目:水利部公益性行业专项经费(201001044);云南省科技计划项目社会事业发展专项(2010CA013)。
单作物系数法和双作物系数法计算作物需水量的比较研究樊引琴,蔡焕杰(西北农林科技大学农业水土工程实验室)摘要:本文采用FA0-56推荐的计算作物需水量的单作物系数和双作物系数方法,应用陕西杨凌地区的资料,分别计算了作物需水量,并和蒸渗仪的实测值进行了对比,分析了其差异及原因。
结果表明,在地面部分覆盖的情况下,双作物系数法比单作物系数法更接近实测值,而在地面完全覆盖情况下,两者差别不大。
关键词:作物需水量;蒸渗仪;作物系数基金项目:高等学校博士点基金和国家留学回国人员启动基金资助项目的部分内容。
作者简介:樊引琴(1976-),女,陕西宝鸡人,硕士,研究方向:节水灌溉。
作物需水量是制定流域规划,地区水利规划及灌排工程规划、设计、管理和农田灌排实施的基本依据,在农业生产实践中占有重要地位。
因此,准确地确定作物需水量是十分必要的。
作物需水量的计算方法很多,最常用的方法是作物系数-参考作物需水量(K c ET0)法。
作物系数反映作物和参考作物之间需水量的差异,可用一个系数来综合反映,也可用两个系数分别来描述蒸发和蒸腾的影响,即所谓的单作物系数和双作物系数。
双作物系数是把作物系数分为基础作物系数和土壤蒸发系数两部分。
基础作物系数说明蒸腾作用,而土壤蒸发系数则描述蒸发部分。
在已往对作物系数的研究中总是把植株蒸腾和土壤蒸发统一考虑,即用单作物系数。
但土壤蒸发与植株蒸腾的比例在作物生育期内会有很大变化。
在作物完全覆盖地面以后,土壤蒸发相对较小,蒸腾占主导地位;但当作物较小或比较稀疏时,在降雨或灌溉后,土壤蒸发则起主要作用,可以占到很大比例,特别是在土壤表面经常湿润的条件下。
由于大部分作物在生育期中有相当一部分时间地面覆盖不完全,此时,要准确估算作物需水量就需全面考虑土壤蒸发和作物蒸腾。
目前关于作物需水量的计算,大多采用单作物系数法。
本文旨在利用位于陕西杨凌的西北农林科技大学灌溉试验站的资料,对单作物系数法和双作物系数法计算的作物需水量进行比较,分析其差异及原因,以便为准确地计算作物需水量以及制定科学、合理的灌溉制度提供依据。
方法一:作物需水量/参考作物需水量1.作物需水量:2.参考作物蒸散量由我国气象站常规高度的风速测定值换算成2 m高处的风速值时需乘以0.75的系数。
为了考虑干热空气平流作用和温度层结对风速的影响,需要对风速进行修正,其修正系数值C如表5所示。
方法二:地下水埋深法地下水埋深对作物产量与水分利用效率的影响及作物系数变化,地下水[J],2011,vol33:20-23地下水埋深对作物产量与水分利用效率的影响及作物系数变化.pdf 三、参考腾发量(ET。
)用Penman—Monteith公式计算,冬小麦在拔节抽穗期的日蒸散量(E T)由大型蒸渗仪测量冬小麦拔节抽穗期作物系数的研究.PDF以K cini 、K cmid 、K cend表示作物生长发育初期、中期及成熟后的3个作物系数值。
(陕西杨凌,西北农林科技大学教育部旱区农业水土工程重点实验室的灌溉试验站)分段单值平均作物系数法将作物系数的变化过程概化为几个阶段,根据各阶段叶面蒸腾和土面蒸划分4个阶段;双值作物系数法将作物系数分成两部分分别算,一部分是反映作物叶面蒸腾的基本作物系K cb,另一部分是反映土面蒸发的系数K e由实测数据概化的冬小麦各阶段的单作物系数分别为:冬小麦:K cini =0.55;K cmid =1.25;K cend =0.76。
双作物系数调整后的基础作物系数冬小麦为:K cini =0.55;K cmid =1.25;K cend =0.79关中西部冬小麦作物系数的试验研究.PDF节水灌溉条件下作物系数和土壤水分修正系数试验研究.PDF山东禹城1980~1993年Kc情况利用常规气象资料模拟计算作物系数的探讨.PDF鲁北地区主要作物不同生育期需水量和作物系数的试验研究.pdf鲁北地区秸杆覆盖对冬小麦需水量、作物系数及水分利用效率的影响.pdf春小麦奈曼地区位于内蒙古东部,是我国北方农牧交错带沙漠化最严重的地区之一奈曼地区灌溉麦田蒸散量及作物系数的确定.pdf太行山山前平原作物系数与降水年型关系探讨.pdf应用时域反射仪测定作物需水量和作物系数.pdf陕西杨凌的西北农林科技大学灌溉试验站杨凌地区冬小麦和夏玉米蒸发蒸腾和作物系数的确定.pdf[*****]Penman-Monteith form of the combination equation(1948 Penman公式改进)where Rn is the net radiation, G is the soil heat flux, (es - ea) represents the vapour pressure deficit of the air, ρa is the mean air density at constant pressure, cp is the specific heat of the air, Δ represents the slope of the saturation vapour pressure temperature relationship, γ is the psychrometric constant, and rs and ra are the (bulk) surface and aerodynamic resistances.[*****]FAO PENMAN-MONTEITH EQUATION (May 1990)By defining the reference crop as a hypothetical crop with an assumed height of 0.12m having a surface resistance of 70 s m-1 and an albedo of 0.23, closely resembling the evaporation of an extension surface of green grass of uniform height, actively growing and adequately watered, the FAO Penman-Monteith method was developed. The method overcomes shortcomings of the previous FAO Penman method and provides values more consistent with actual crop water use data worldwide.From the original Penman-Monteith equation (Equation 3) and the equations of the aerodynamic (Equation 4) and surface resistance (Equation 5), the FAO Penman-Monteith method to estimate ETo can be derived (Box 6):[*********] Kc & crop evapotranspiration (ETc)By using the FAO Penman-Monteith definition for ETo, one may calculate crop coefficients at research sites by relating the measured crop evapotranspiration (ETc) with the calculated ETo, i.e., Kc = ETc/ETo. In the crop coefficient approach, differences in the crop canopy and aerodynamic resistance relative to the hypothetical reference crop are accounted for within the crop coefficient. The Kc factor serves as an aggregation of the physical and physiological differences between crops and the reference definition.[*********]LAI。
单作物系数法和双作物系数法计算作物需水量的比较研究樊引琴,蔡焕杰(西北农林科技大学农业水土工程实验室)摘要:本文采用FA0-56推荐的计算作物需水量的单作物系数和双作物系数方法,应用陕西杨凌地区的资料,分别计算了作物需水量,并和蒸渗仪的实测值进行了对比,分析了其差异及原因。
结果表明,在地面部分覆盖的情况下,双作物系数法比单作物系数法更接近实测值,而在地面完全覆盖情况下,两者差别不大。
关键词:作物需水量;蒸渗仪;作物系数基金项目:高等学校博士点基金和国家留学回国人员启动基金资助项目的部分内容。
作者简介:樊引琴(1976-),女,陕西宝鸡人,硕士,研究方向:节水灌溉。
作物需水量是制定流域规划,地区水利规划及灌排工程规划、设计、管理和农田灌排实施的基本依据,在农业生产实践中占有重要地位。
因此,准确地确定作物需水量是十分必要的。
作物需水量的计算方法很多,最常用的方法是作物系数-参考作物需水量(K c ET0)法。
作物系数反映作物和参考作物之间需水量的差异,可用一个系数来综合反映,也可用两个系数分别来描述蒸发和蒸腾的影响,即所谓的单作物系数和双作物系数。
双作物系数是把作物系数分为基础作物系数和土壤蒸发系数两部分。
基础作物系数说明蒸腾作用,而土壤蒸发系数则描述蒸发部分。
在已往对作物系数的研究中总是把植株蒸腾和土壤蒸发统一考虑,即用单作物系数。
但土壤蒸发与植株蒸腾的比例在作物生育期内会有很大变化。
在作物完全覆盖地面以后,土壤蒸发相对较小,蒸腾占主导地位;但当作物较小或比较稀疏时,在降雨或灌溉后,土壤蒸发则起主要作用,可以占到很大比例,特别是在土壤表面经常湿润的条件下。
由于大部分作物在生育期中有相当一部分时间地面覆盖不完全,此时,要准确估算作物需水量就需全面考虑土壤蒸发和作物蒸腾。
目前关于作物需水量的计算,大多采用单作物系数法。
本文旨在利用位于陕西杨凌的西北农林科技大学灌溉试验站的资料,对单作物系数法和双作物系数法计算的作物需水量进行比较,分析其差异及原因,以便为准确地计算作物需水量以及制定科学、合理的灌溉制度提供依据。
1 研究条件1.1 试验条件试验在位于陕西杨凌的西北农林科技大学灌溉试验站进行。
供试作物为冬小麦,1999年10月12日播种,次年6月4日收割。
土壤质地为中壤土,1m土层的田间持水量为23%~25%,凋萎含水量为11%~12%(以上均为重量含水量).地下水埋藏较深,其向上补给量可以忽略不计。
试验站内设有气象站,可获得每日的气象资料。
用田间的大型称重式蒸渗仪测定作物的实际蒸发蒸腾量,蒸渗仪面积为2.5m×2.5m,深3m,采用优良的称重系统,具有很高的分辨率和精度,用数据采集系统自动采集和记录数据。
本实验数据每15min采集一次,可得到短时段内的蒸发蒸腾量。
1.2 作物生育期的划分将冬小麦全生育期分为4个阶段:初期、发育期、中期和后期。
初期阶段从播种开始的早期生长时期,土壤根本或基本没有被作物覆盖(地面覆盖率小于10%);发育阶段从初始生长阶段结束到作物有效覆盖土壤表面(地面覆盖率70%~80%)的一段时间;中期阶段从充分覆盖到成熟开始,叶片开始变色衰老的一段时间;后期阶段从中期结束到生理成熟或收获的一段时间。
根据陕西杨凌当地的气候条件及作物的实际生长状况,各生育阶段的长度分别取为:130d(越冬前60d,越冬期70d),50d,37d,20d.初期较长是因为冬小麦需要经历很长的越冬期,在越冬期土壤冻结,地上部分停止生长,土壤蒸发和植株蒸腾都非常小,所以把越冬期划入初期阶段。
2 作物需水量的计算方法FAO作物需水量专家咨询组(Allen等,1994)推荐充分供水条件下采用的作物需水量计算公式如下:ET=K c ET0(1) ET=(K cb+K e)ET0(2) 式中:ET0为参考作物需水量;K c为综合作物系数;K cb为基础作物系数;K e为土壤蒸发系数。
2.1 参考作物需水量的计算参考作物需水量(ET O)的计算方法很多,本文采用标准化、统一化后的FAO Penman-Monteith公式[1]:ET0=0.408Δ(Rn-G)+γ900/T+273u2(e s-e a)/Δ+γ(1+0.34u2) (3) 式中:ET0为采纳靠作物需水量(mm/d);R n为作物表面的净辐射量(MJm-2d-1);G为土壤热通量(MJm-2d-1);T为平均气温(℃);U2为2m高处的平均风速(m/s);e s为饱和水汽压(kP a);e a为实际水汽压(kP a);Δ为饱和水汽压与温度曲线的斜率(kP a/℃);γ为干湿表常数(kP a/℃).2.2 单作物系数(综合作物系数K c)的计算 FAO-56推荐的冬小麦各生育阶段的单作物系数分别为:K c ini1=0.7(非冻土期),K c ini2=0.4(冻土期),K c mid=1.15,K c end=0.25;当地的作物系数值需要按湿润频率和气候条件对推荐值进行调整[2]。
2.2.1 初期阶段作物系数(K c ini)的确定初期阶段土壤蒸发在作物需水量中占主导地位,因此,确定K c ini值时需考虑降雨或灌溉的影响。
土壤蒸发分2个阶段:在第一阶段,潜在蒸发速率E so=1.15ET0,所需时间t1=REW/E so。
当湿润间隔时间t w<t1时,也就是整个过程处在蒸发的第一阶段时,K c ini=1.15;当t w>t1时,即蒸发的第二阶段时,计算公式为:K cini =TEW-(TEW-REW)exp-(t w-t1)E so(1+REW/TEW-REW/TEW)t w ET0(4)式中:TEW为总蒸发水量(mm);REW为易蒸发水量(mm),本文取REW=9mm;t w为湿润间隔时间(d);t1为第一阶段蒸发所需时间(d),;E so 为潜在土壤蒸发速率(mm/d),;ET0为初期参考作物需水量的平均值(mm/d).式中各参数的计算见参考文献[2]。
2.2.2 中期和后期作物系数(K c mid,K c end)的确定根据FAO-56提供的K c mid和K c end,当中期和后期最小相对湿度的平均值RH min≠45%,2m高处的日平均风速u2≠2.0m/s时,按下式调整:K c=K c(推荐)+[0.04(u2-2)-0.004(RH mim-45)](h/3)0.3(5)式中:RH min为计算时段内每日最小相对湿度的平均值(%),20%≤RH≤80%;u2为计算时段内2m高处的日平均风速(m/s),1m/s≤u2≤6m/s;h为计算时段内的平均株高(m),0.1m≤h<10m.2.3 双作物系数的计算3.3.1 基础作物系数(K cb)的确定FAO-56推荐的基础作物系数分别为:K cb ini=0.15,K cb mid=1.10,K cb end=0.15.当中期和后期最小相对湿度的平均值RH min≠45%,2m高处的日平均风速u2≠2m/s,且K cb>0.45时K cb mid 和K cb end按下式调整:K cb=K cb(推荐)+[0.04(u2-2)-0.004(RH min-45)](h/3)0.3(6) 3.3.2 土壤蒸发系数(K e) 在较大降雨或灌溉后表土湿润,K e达到最大值;当表土干燥时,Ke很小,甚至为零。
土壤蒸发系数可用下式确定:K e=K r(K c max-K cb)≤f ew K c max(7) 式中:K e为土壤蒸发系数;K cb为基础作物系数;K c max为降雨或灌溉后作物系数的最大值;Kr为由累积蒸发水深决定的表层土壤蒸发衰减系数;f ew为发生棵间蒸发的土壤占全部土壤的比例。
式中各参数的确定方法见参考文献[2]。
3 结果与讨论3.1 根据推荐值,两种方法计算的作物需水量与实测值的比较 FAO推荐的作物系数经调整后,单作物系数和双作物系数两种方法的计算值与实测值的绝对偏差和相对偏差在发育期和中期特别大,导致全生育期的绝对偏差和相对偏差也很大,所以应根据当地的实际情况重新修正初始值。
根据当地的气候条件,作物的实际生长状况及实测结果,修正后各阶段的单作物系数分别为:K c ini=0.5,K c mid=0.9,K c end=0.3;基础作物系数分别为K cb ini=0.2,K cb mid=0.9,K cb end=0.2.由于本实验在冬小麦的越冬期进行了一次冬灌(I=54mm),越冬期与越冬前的作物系数基本相近,所以在整个初期阶段取为一个值。
3.2 修正后两种方法的计算值与实测值的对比图1是计算的作物需水量与实测值在全生育期的逐日变化过程。
从图1可以看出,在大多数情况下,计算值和实测值非常类似,实测值受偶然因素的干扰,波动较大,计算值比较稳定。
在初期和后期,计算的ET比实测值稍低;在发育期和中期,计算的ET比实测值稍高。
单作物系数的计算值反映了各阶段ET的平均值,而双作物系数的计算值能很好地反映降雨或灌溉后ET的变化。
灌溉后的前几天计算的ET比实测值大,可能是由于过高地估算了土壤蒸发系数(K e).表2给出了各生育阶段2种方法的计算值与实测值的绝对偏差和相对偏差,从表中可以看出,在作物生长的初期、发育期和后期,用双作物系数计算的作物需水量明显地比用单作物系数计算的作物需水量更接近蒸渗仪的实测值;在中期,用单作物系数计算的作物需水量和用双作物系数计算的作物需水量十图1 全生育期内计算的ET与实测值逐日变化过程分接近,绝对偏差分别为4.23mm和5.34mm,相对偏差分别为3.5%和4.4%,单作物系数法计算的绝对和相对偏差稍低。
从全生育期来看,双作物系数计算的作物需水量比单作物系数计算的作物需水量更接近实测值。
表2 两种方法根据修正值计算的作物需水量与实测值的比较单作物系数法双作物系数法生育阶段计算值/mm 实测值/mm ΔET/mm R(%) 计算值/mm 实测值/mm ΔET/mm R(%)初期阶段86.27 88.16 -1.89 -2.14 88.01 88.16 -0.15 -0.17 发育阶段91.10 81.19 9.91 12.20 81.52 81.19 0.33 0.41 中期阶段125.96 121.73 4.23 3.47 127.07 121.73 5.34 4.39 后期阶段45.92 48.65 -2.73 -5.61 48.08 48.65 -0.57 -1.17 全生育期349.25 339.73 9.52 2.80 344.68 339.73 4.95 1.46图2示出了单作物系数法与双作物系数法计算的作物需水量之间的关系。
从图可以看出,单作物系数法与双作物系数法的计算结果相当接近,二者有很好的相关性。