越冬期麦田地表蒸散量估算模型适用性分析与参数修正

作     者：程强 徐嫱 陈超 孙宇瑞 王忠义 薛绪掌 HENG Qiang;XU Qiang;CHEN Chao;SUN Yurui;WANG Zhongyi;XUE Xuzhang

作者机构：中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 北京农业智能装备技术研究中心北京100097 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2018年第49卷第10期

页      面：317-325页

核心收录：

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：国家自然科学基金项目(31501231) 北京市优秀人才培养(青年骨干个人)项目(2015000020124G124) 北京市农林科学院创新能力建设专项(KJCX20151411) 

主　　题：麦田 越冬期 地表蒸散量 适用性 参数修正 

摘      要：地表蒸散量是作物需水量估算以及农田水管理的重要依据。越冬期农田地表蒸散过程改变了土壤内部水热参数分布,进而影响春季作物的生长状况。本文对Penman-Monteith(PM)模型、Priestley-Taylor(PT)模型和Simultaneous heat and water(SHAW)模型在越冬期麦田地表蒸散量估算精度及适用性进行分析与评价,并针对冬季土壤冻结的特殊情况对模型参数进行了修正。麦田试验采集了北京市昌平区2011—2012年和2012—2013年2个冬季的气象参数与实际蒸散量。通过对比3种模型默认或经验参数下的估算值与实际测量值发现:PT模型对蒸散量的估算精度最高(PT、PM、SHAW模型RMSE分别为0.159、0.697、0.390 mm),PM和PT模型的估算整体高于实际测量值,其原因在于冬季地表经历了固-液相变和气-液相变两个过程。为了提高估算精度,在PT和PM模型中引入水分胁迫系数,并利用第1年冬季的数据对3种模型参数进行修正,结果表明,修正后的PM模型(2011—2012年RMSE为0.159 mm)和SHAW模型(2011—2012年RMSE为0.280 mm)对蒸散量的估算精度都有明显提高。将参数修正后的模型用于预测2012—2013年冬季的地表蒸散量,结果表明:3种修正模型的估算精度均较高(PT、PM、SHAW模型RMSE分别为0.267、0.252、0.253 mm)。相比之下,PT模型的计算最为简单,所需数据最少,因此,在估算越冬期麦田地表蒸散量时,可优先选择PT模型。