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在基于水文氣象要素的淮北平原夏玉米蒸散灰色模型研究中的應(yīng)用

閱讀:936      發(fā)布時(shí)間:2022-10-14
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文獻(xiàn)信息

 


文獻(xiàn)摘要

準(zhǔn)確預(yù)測(cè)作物蒸散量對(duì)制定精準(zhǔn)的灌溉制度和提高水分利用率至關(guān)重要。為進(jìn)一步研究識(shí)別氣象要素對(duì)作物蒸散的影響,本文采用五道溝水文實(shí)驗(yàn)站SoilScope控制型蒸滲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(大型稱重式蒸滲儀)實(shí)測(cè)資料及氣象資料,利用灰色關(guān)聯(lián)法分析了玉米蒸散量與14個(gè)水文氣象要素間的關(guān)聯(lián)度,建立12個(gè)不同影響因素組合下的GM1,n)逐日蒸散量預(yù)測(cè)模型。結(jié)果表明:淮北平原夏玉米蒸散量與各影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度從大到小排序依次為:水汽壓力差>日最高氣溫>地溫100cm>地溫30cm>地溫10cm>地溫50cm>日平均氣溫>相對(duì)濕度>絕對(duì)濕度>葉面積指數(shù)>飽和差>日z低氣溫>日照時(shí)數(shù)>風(fēng)速;不同影響因素組合下的建模結(jié)果表明輸入要素個(gè)數(shù)為4-8時(shí),模型預(yù)測(cè)精度均合格,后驗(yàn)差比值均小于0.45,小誤差概率均大于0.8,可用于蒸散預(yù)測(cè)。采用GM1,7)模型時(shí),模型精度最高。

實(shí)驗(yàn)概述

試驗(yàn)于2018 年在安徽省蚌埠市五道溝水文水資源實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行。該地區(qū)(117°21E,33°09N)屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,四季分明,雨熱同期。降雨量年際變化大,多年平均降雨量為899mm,其中汛期(6~9 月)占63.8%。多年平均蒸發(fā)為1181.3mm,地下水埋深在1~3m變化,凋萎含水率為10%~13%,田間持水率為28%~30%。土壤類型主要是砂姜黑土(54%)和黃潮土(33%),作物以玉米、小麥和大豆為主。

 

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實(shí)驗(yàn)設(shè)施

以淮北平原分布較廣泛的砂姜黑土區(qū)為對(duì)象,研究夏玉米逐日蒸散動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,玉米實(shí)際蒸散量由SoilScope控制型蒸滲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(大型稱重式蒸滲儀)測(cè)得。蒸滲儀土柱口徑4.0㎡,高度4.0m,地下水埋深設(shè)為1m。土壤為分層回填土,10cm、30cm、50cm、100cm 埋深處分別設(shè)有土壤水分、溫度、電導(dǎo)三參數(shù)傳感器,數(shù)據(jù)每10min 獲取一次。蒸滲儀南側(cè)設(shè)有氣象觀測(cè)場(chǎng),可獲取空氣溫度、濕度、降水量、風(fēng)速、水面蒸發(fā)量和日照時(shí)數(shù)等水文氣象要素。夏玉米于2018 6 22 日播種,10 9 日收獲。自動(dòng)采集數(shù)據(jù)資料時(shí)段選取2018 6 22 日至10 8 日,及同期氣象觀測(cè)場(chǎng)的氣象要素?cái)?shù)據(jù)。

 

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結(jié)果與分析

 

    1)夏玉米逐日蒸散量與各影響因子灰色關(guān)聯(lián)分析,按關(guān)聯(lián)度從大到小依次為:水汽壓力差(0.8229>日最高氣溫(0.7812> 地溫100cm 0.7812> 地溫30cm0.7774>地溫10cm0.7762>地溫50cm0.7760>日平均氣溫(0.7716> 相對(duì)濕度(0.7684> 絕對(duì)濕度(0.7646>葉面積指數(shù)(0.7626>飽和差(0.7584>日z低氣溫(0.7531>日照時(shí)數(shù)(0.7398>風(fēng)速(0.7100)。

 


2)以關(guān)聯(lián)度最大的3個(gè)要素為基礎(chǔ)建立灰色模型,逐步添加要素至14個(gè)??芍斎?/span>7個(gè)影響要素時(shí),模型精度最高,后驗(yàn)差比值C0.3272,小誤差概率P0.9825。該模型在訓(xùn)練集和驗(yàn)證集中均方根誤差分別為0.710.64,納什效率系數(shù)分別為0.740.70。

3)本文以灰關(guān)聯(lián)分析為基礎(chǔ)建立了作物蒸散量GM1n)模型,該模型具有適用、精度高等優(yōu)點(diǎn),可用于蒸散預(yù)測(cè)。不同土壤、不同作物的灰色預(yù)測(cè)模型構(gòu)建及其在大田尺度上的應(yīng)用需要進(jìn)一步研究。

1、 基于SoilScope控制試驗(yàn)平臺(tái)的“LysiCosm 地上地下碳氮循環(huán)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”,配套可升降呼吸室“iChamber 群落自動(dòng)箱”,同步測(cè)量表面 N2O/CO2/CH4等溫室氣體排放;“iChamber-G土壤采氣矛”測(cè)量蒸滲儀內(nèi)土壤剖面N2O/CO2/CH4等濃度廓線。

 

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2、“RhizoScope 根系生態(tài)倉(cāng)”依托SoilScope系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)土壤水、熱通量控制,采用攝像與掃描一體化“AZR-300復(fù)合根系”原位觀測(cè)根系分布、細(xì)根周轉(zhuǎn),環(huán)境變化對(duì)同化物分配的影響、根際微生態(tài)過程。

 

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