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科小麦分层农田土壤水分平衡模型

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１ 引言
气 象 站 固定 地块 冬 小 麦土 壤 水 分预 报 ， 检验 了模
式 的效 果 ２ 模 式 框 槊 ２ １ 基 本 方 程 ．
农 田土壤 水分 动态 模拟 和预测 一直 是 国内外
重 要 的研究课 题 ， 已取得许 多重要 成 果 。 陶祖 并 如
文 运 用农 田蒸 散 的计 算 来 预测 土壤 水 分 状 况＿ ； ｌ － 吴 厚 水 则 通 过 估 算 农 田蒸 散 力 确 定 农 田灌 溉 预 报 口； ｊ鹿浩 忠 从平 衡 观 点 由水 分平 衡 出发 定 量计 算 农 田 干 旱 情 况 并 作 出 适 当 的 预 报口 ； Ｔｈ ｒ ｔ ｗａ ｅ提 出气 候 水 分 平衡 的薄 记 方 法 ； ｏ ｎｈ ｉ ｔ Ｊｅａ ａ ｄ ｅｖ ｎ ｎ ａ也 提 出 一 种 估 算 土 壤 水 分 平 衡 的简 单方 法 ， 有 这 些研 究 都 是 经验 上 的 或 形 态上 ］所 的 尽 管 土壤水 分动 态模 拟研究 中使 用偏 微分水
基本 理 论和 方 法 的研 究 需 要 ， 分 层 土壤 水 分平 据 衡方 程 ， 引入一种 由熵 理论 建立 的水分 人 渗模型 ， 考虑截 留、 蒸腾 、 蒸发 、 水分 扩散等 过程 ， 立冬小 建 麦农 田模拟 模 式 ， 将模 式 应 用 于甘 肃西 峰 市农 业
＝１ ， ｌ （） ＞ ３
所需 环 境要 素 的测定 量 大 大增 加 ， 给这 种方 法 的 应用带 来一 定 的困难 因此 ， 以认 为 在今 后很长 可
一
如果 假 设作 物 生 长期 间无 灌溉 量 ， 生长 地 段
平坦 ， 地下水 位探 ， （ ） 简化 为 则 １式
ｚ ０ 一 尺一 （ １ Ｅ， Ｃ＋ Ｄ ） 一 ｌ ？＋ ＋ （） ２
渗精演度趣过 层， 则渗漏率按下式计算 ：
０ —一 ｐ Ｒ 善
衡 模式 。 ２ ２’参 量估 算 ． ２ ２ １ 地 表蒸 发和 作物蒸 腾 ．．
（ ４ ）
（ ） 即为 所要 研 究 的分 层农 田土 壤水 分 动 态平 ３式
在农 田土壤 水 分 预测 中 ， 接 测 定蒸 散 很 困 直
作物根 区系 统的水 分 收支决 定 了系统 内水分 的 变 化 。考 虑 时 段初 期 土 壤 含 水 率 为 ０（ｍ。 ｃ ・ ｃ ） 时 段 末 期 为 （ｍ ・ ｍ ） 由土壤 水 分 ｍ ， ｃ ｃ ， 平衡方 程可得 系统水分 变化 为 ：
巩一 ０ ＝ （ 尺＋ ，＋Ｐ） （ １ ， 一 ？ ＋丘 ＋Ｃ＋ｒ ＋Ｄ） （ ） １
摘
３ １ ０ ；２ 西安 市 气象局 ，陕 西西安 ２００ ．
７ ０１ ） １ ０ ６
要： 由土 壤 水 分 平 衡 方 程 出 发 ， 合 考 虑 农 田 土 壤 水 分 的 主要 收 支 项 ， 以适 当处 理 ， 立 了 综 加 建
旱 地 农 田土 壤 水 分 动 态 平 衡 模 式 ， 拟 了地 处 半 干 旱地 区 的 甘 肃 西 峰 地 区 ｌ８ ～ １ ８ 模 ９ １ ９ ５年 冬 小 麦 全 生 育 期 农 田分 层 土 壤 水 分 的 逐 日变 化 ， 实测 值 相 比较 ， 式 模 拟 效 果 较 好 。 与 模 关奠词 ： 土壤 水 分 小麦 ； 层 水 分 平 衡 模 型 冬 分 中图 分 类 号 ： ｌ １４ Ｓ ６ ． 文棘 标识 码 ： Ａ
式 中 ， 为 期 内灌 溉 量 ， 为 期 内降 水量 ， 为地 尺 Ｐ
下 水 向根 区补 充 量 ，’ 作 物 蒸腾 ， 是地 表 蒸 了是 丘
发 ， 是植 被 截 留 ， 地 表 径 流 ， 是 根 区 向 下 Ｃ ｒ为 Ｄ 渗漏 量 。
分运 动方 程 求 解 数值 是 公认 的 比较准 确 的方 法 ， 但 技术 操作 的难度 较 大 ， 拟时 间步长 较 小 ， 而 模 因
：பைடு நூலகம் ＋ ＾Ｄ Ｆ ７ ＋ 一 ’
式中 ｉ 是时 序 ， ｊ为土壤层 次 ， ＾ＤＪ 降水后 第 为
收 稿 日期 ：０ １Ｏ 一 Ｏ ２ ０ 一９ｌ
作 者 简 介 ： 紊 芳 （ ９ ６） 女 ， 江 衙 州 』 、 舒 １７ 、 浙 、 助理 工 程 师 ， 事农 业 气象 情 报 、 从 预报 工作 。
腾 、 表蒸发 、 地 植被 截流 和渗 漏 。 将土 壤 分成 不 同层 次 ， 降水经 植 被截 流之 则 后 转变 为 各层 水 分 增 量 ＡＤ， 时 考 虑层 问土 壤 同 水分 扩散 ， 各层 土壤水 分 表示成 则
“ ＝ ＋ Ａ ＋ Ｆ ７ 一 ’ —
‘
结合 干 旱 、 干旱 以及半 湿 润农 田节 水 灌溉 半
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陕
文章 编号 ：ｌ ０ ３ ４ （ ０ ２ ２０ １ － ５ ０ ６ ４ ５ ２ ０ ）０ — ０ ０ ２
西
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象
２０ （） ０ ２ ２
冬 小 麦 分层 农 田土壤 水 分 平 衡模 型
舒 素 芳 ， 高维 英 ，赵 荣。
（ ．金 华 市气 象局 ，浙 江金 华 １
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２ ０ （ ０ ２２
舒素芳等 ： 冬小 麦 分 层 农 田土 壤 水 分 平 衡 模 型
１ ３
屡 盅 璃 ＿ 增 量 ， 土壤 水 分 扩 散 项 （ 壤 水 分 Ｆ 为 土
，
，
分 蔫分 配 ） 。若 考虑 的 最大 层次 为 ， 水后 最 大 降
段 时 问 内 ， 于农 田土 壤 水分 研 究 的方 法 仍然 用
以水 分平衡 为主 如 申双 和等提 出 的牧草 地土壤 水 分 的 动 态 计 算 ； ａｎ ｉ 。Ｃ ｉｅ ｏ的 热带 季 风 气 候 条 ｒ 件下 的土壤 水分 模拟 模式 ”等
式 中水分 收 入仅 来 自降水 ， 水分 支 出包 括作 物 蒸

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土壤含水量及求农田作物需水量

土壤含水量及求农田作物需水量

土壤含水量及农田作物需水量一、土壤含水量的计算1．土壤重量含水量（重量百分数）指必然重量的土壤中水分重量占干土重的百分数。

干土指在105℃下烘干的土壤（干土≠风干土），通常要求烘干时间达8小时以上，准确则要求烘至衡重。

它是普遍应用的一种表示方式，也是经典方式。

一般情况下，若是文献中未做任何说明，则均表示“重量含水量”。

如烘干法测定的结果，其含水量的重量百分数（水重%）可由下式求得：例1：测得湿土重为95克，烘干后重79克，求重量含水量。

2．土壤容积含水量（水容积百分数）指必然土壤水的容积占土壤容积的百分数。

它可以表明土壤水充满土壤孔隙的程度及土壤中水、气的比率。

常温下如土壤的密度为1克/厘米3，因此土壤容积含水量或水容积百分数（水容积%）可由下式求得：土壤容重自然状态下，单位体积内干土重，单：g/cm3。

容重是土壤的一个十分重要的大体参数，在土壤工作顶用途较广，以下举例说明。

（1）判断土壤的松紧程度容重可用来表示土壤的松紧程度，疏蓊或有团粒结构的土壤容重小，紧实板结的土壤则容重大，如下表。

容重（g/cm3松紧程度孔隙度（%））< 1.00最松> 601.00 ~1.14松60~561.14 ~1.26适合56~521.26 ~1.30稍紧52~50>1.30紧< 50（2）计算土壤重量每公顷或每亩耕层土壤有多重，可用土壤的平均容重来计算，一样必然面积土壤（地）上的挖土或盆裁填土量，也要利用容重来计算。

例1：一个直径为40cm，高为50cm的盆，若是按1.15g/cm3容重计算，问需装多少（干）土？解：(40/2)2 3.14 50 1.15 = 72220克= 72千克如一亩地面积（6.67106cm2）的耕层厚度为20cm，容重为1.15g/cm3，其总重量为：6.67 10620 1.15 = 1.5 108(g) = 150(t) =150000kg = 30 万斤土（3）计算土壤各组分的数量 按照土壤容重，可以计算单位面积土壤的水分、有机质含量、养分和盐分含量等，作为浇灌排水、养分和盐分平衡计算和施肥的依据。

土壤有机碳模型研究进展

土壤有机碳模型研究进展

土壤有机碳模型研究进展张凤; 王世航; 王军委【期刊名称】《《宜春学院学报》》【年(卷),期】2019(041)009【总页数】7页(P12-18)【关键词】土壤有机碳; 模型; 模型应用【作者】张凤; 王世航; 王军委【作者单位】安徽理工大学测绘学院安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】S158.9近年来工业发展迅猛，导致全球大气CO2浓度居高不下，温室效应越来越严重。

研究土壤固碳潜力及有机碳的动态变化可以为如何减少碳排放、提高土壤碳储量做参考。

土壤中有机质循环周期长，生物化学反应过程复杂，对研究区进行长期监测是研究土壤有机碳循环的理想方法，但这种方法不可能在整个气候范围及所有对它产生影响的条件下实施。

且长期监测的方法不能对当前短期问题做出很好的解答，不能满足人们在短期内了解人为管理措施及气候变化对土壤有机含量影响[1]。

另一方面，试验站点的数目有限，得到的试验数据在时间和空间上都是离散的，必需用模型加以综合，才能得出对观测变量的规律性认识，进而做合理外推。

1 土壤有机碳土壤中碳的存在形式有两类：有机碳与无机碳。

无机碳占整个碳库的比例较小，大部分是碳酸盐，只有极少部分的无机碳参与了碳的循环且其周转的时间相当长，在碳循环研究中并不为人们所重视[2]。

而有机碳是整个碳库的重要部分[3]，碳循环主要研究的是有机碳。

研究表明，土壤有机碳主要分布于全球1 m深度以内的表层土壤，其储量约为1500G [4]，仅次于海洋碳库。

土壤不仅能释放出CO2成为主要的“源”，土壤也能通过陆地与大气之间的碳循环作用与复杂的相互反馈机制吸收空气中的CO2，控制大气CO2浓度增加的速度，作为CO2主要的“汇”。

土壤有机碳储量是在土壤有机碳的动态循环中，输入碳量与碳损失量之间动态平衡，最终留在土壤中的有机碳量[5]。

国外文献中把土壤有机碳库分为活跃碳库(active carbon pool)，缓效性碳库(slow carbon pool)和惰性碳库(passive carbon pool)。

小麦作物模型研究进展介绍及模型参数敏感性分析

小麦作物模型研究进展介绍及模型参数敏感性分析


生长模型发展较早，目前成熟的模型有数十种，如何从众多模型中选择最优也 是一大难点，可以考虑对现有的作物模型进行集成，建设一个统一的面向作物模 型开发的应用的理论框架和构建平台。 在小麦形态结构模型方面，对于小麦个体形态的模拟主要是细节方面还不完 善，小麦叶片碰撞、遮挡和变形，麦穗和根系的模拟都有待加强，可以借助三维 扫描设备、核磁共振成像技术和微创技术等辅助实现较复杂的小麦个体形态; 针 对小麦群体的模拟较少且真实感不强，未考虑群体中个体的差异以及个体之间的 相互作用，对不同光照、水肥等环境条件下群体的模拟不足，可以将小麦形态结 构模型和小麦生长模型结合更真实地模拟小麦的生长过程。
研究方法 在引进国外作物生长模型 WOFOST 的基础上，首先根据生长作物参数和供 试品种遗传参数以及田间试验资料对作物模型进行本地化处理，确定模型参数， 进行模型参数区域化，建立区域评估模型，然后进行模型区域适宜性分析和干旱 灾害模拟检验，进而构建干旱灾害评估指标，在干旱灾害指标的基础上，建立冬 小麦干旱影响评估模型，最后对 1961—2006 年连续 46a 华北地区冬小麦干旱 进行区域干旱影响评估并给出评估结果，区域影响评估包括历年典型干旱年份评 估和年代干旱影响评估。
2.1 基于WOFOST作物生长模型的冬小麦干旱影响评估技术（模型应用） 先介绍了干旱灾害，引出干旱评估方法上多数采用统计学、天气学、气候 学等方法以及卫星遥感方法等，但是利用作物生长模型评估农业气象灾害评则鲜 有报道，如何科学、正确地辨识和评估干旱灾害，是当前热点问题之一。鉴于此， 本文采用作物模型模拟干旱对作物的影响，建立华北地区冬小麦干旱影响评估模 型，在此基础上构建干旱评估指标，既而实现区域干旱影响评估，以期能够拓展 和延伸农业气象灾害影响评估方法。 论文结构 研究区域概况 选择华北地区为研究区域，主要包括北京、天津两市以及河北、山东、河南 三省。 研究资料及来源 作物资料包括小麦品种类型及其熟性、小麦发育期资料以及田间生物量试验 资料等，均取自中国气象局国家气象信息中心气象资料室( 全国农业气象观测记 录报表、全国农业气象观测 AB 报资料) 。冬小麦发育期观测项目有播种、出苗、 三叶、分蘖、停止生长、返青、拔节、孕穗、抽穗、开花、乳熟、黄熟、成熟日 期。冬小麦田间生物量观测资料取自 华北各地农业气象试验站。用于模型研究 的观测项目有地上部生物量、叶面积、产量因素、产量结构以及 0—100cm 土壤 水分含量。观测的田间管理措施包括播种量、灌溉量以及施肥量等。
AquaCrop 作物模型研究和应用进展

AquaCrop 作物模型研究和应用进展


Ｙ= ｆ Ｈ ＩＢ Ｈ Ｉ ｏ 冠层覆盖度调节
土壤肥力胁迫
花期前的水分胁迫 水分胁迫 受胁迫出现的时间和程度的影响 授粉失败 产量形成过程中的水分胁迫 热胁迫 冷胁迫
图 1 AquaCrop 的总体设计方案
· 272 ·
中国农学通报
图 2 作物生长季内土壤水平衡模拟
3 、 作物蒸腾模拟 3 、 作物蒸腾模拟
冠层老闭 土壤盐分胁迫
土壤水分胁迫 厌氧胁迫
＊ Ｂ= Ｋ ｓ Ｗ Ｐ ｂ ｉ
4 、 地上生物量的模拟 4 、 地上生物量的模拟
Ｔ ｒ ｉ Ｅ Ｔ ｏ ｉ
二氧化碳浓度调节 综合产量调节 温度胁迫
5 、 作物产量模拟 5 、 作物产量模拟
121土壤水分平衡模拟为了精确的模拟土壤剖面在整个作物生长季的水分情况aquacrop将土壤剖面和时间轴都切割成小的片段如图2所示假使土壤深度为z时间为t每个片段的大小为z模型默认为12t为1天对于土壤剖面延g时间轴上土壤深度为zi时间为tj的节点zitj的土壤水平衡ijm式中ij1为节点zitj在上一个时间节点tj1时刻的土壤含量水it时间内的土壤水分的变化量可以由式5计算
朱秀芳等： AquaCrop 作物模型研究和应用进展
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AquaCrop 模型的研究较多， 内容涉及到 AquaCrop 模 型原理 [6]、 算法介绍 [4]、 模块设计开发 [4]、 参数校正 [7]、 模 型验证和应用 [8] 等。而国内对该模型的应用尚处于 起步阶段， 模型在中国的适宜性也有待进一步验证。 笔者旨在为国内同仁更深入的了解该模型以及该模 型在中国的进一步验证和应用提供有用的背景和参考 信息。 1 模型概述 1.1 基本原理 FAO 灌概与排水第 33 号文件给出了作物产量和 水分响应的转换方程， 见式(1)。 Y Y ET æ x oö æ x - ET o ö ç ÷ = kyç ÷ …………………… (1) è Yx ø è ET x ø 式中， Yx 和 Yo 分别是潜在产量(kg/m2)和实际产量 (kg/m )， ETx 和 ETo 分别为作物潜在蒸发量(mm)和实际