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覆膜滴灌甘薯农田水热通量传输规律及蒸发蒸腾模拟

覆膜滴灌甘薯农田水热通量传输规律及蒸发蒸腾模拟

作     者:李躲 

作者单位:扬州大学 

学位级别:硕士

导师姓名:张友良

授予年度:2023年

学科分类:08[工学] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 0901[农学-作物学] 

主      题:甘薯 山东地区 覆膜滴灌 水热通量 蒸发蒸腾模拟 

摘      要:覆膜滴灌技术的应用可以有效提高作物产量和水分利用效率。随着畦灌、沟灌等传统灌溉农田被覆膜滴灌农田所取代,地表反射率、地表吸收率、地表发射率和地表粗糙度等各项农田地表物理特性发生改变,会影响到农田的能量分配与水量循环。本研究基于波文比能量平衡法对山东地区的覆膜滴灌甘薯农田的水热传输机制及其蒸发蒸腾模拟展开研究,取得以下主要结果:(1)验证了波文比能量平衡法在我国山东地区覆膜滴灌甘薯农田的适用性。以水量平衡法为参照标准,两年内波文比能量平衡法测定值与水量平衡法之间的R2、MAE、RMSE、IA分别为0.79、0.34mm/d、0.67mm/d、0.92,说明波文比系统测定的数据精度较高,波文比法可以适用于山东地区覆膜滴灌甘薯农田的水热通量研究。(2)分析了覆膜滴灌甘薯农田水热通量传输规律及其对环境因子的响应。覆膜滴灌甘薯农田全生育期各水热通量日变化均呈现昼高夜低的单峰型曲线特征。2021年潜热通量、显热通量、土壤热通量在全生育期能量支出占比分别为69.12%、25.14%、6.57%,2022年则分别为60.89%、27.39%、11.90%。降雨和灌溉后,覆膜滴灌甘薯农田潜热通量会明显增加,降雨影响程度大于灌溉,且降雨对生育前期的影响大于生育后期。净辐射、气温对覆膜滴灌甘薯农田10min潜热通量的影响较大,其次为饱和水汽压差和土壤热通量,其他因子的影响较低,各环境因子均通过直接和间接作用共同对潜热通量产生影响。(3)探究了覆膜滴灌甘薯农田的蒸发蒸腾模拟。综合R2、MAE、RMSE、IA的值来看,SW模型最能反映出覆膜滴灌甘薯农田蒸发蒸腾量的变化规律,其次为双作物系数法,最后为单作物系数法。2021年SW模型估算的蒸发蒸腾量与波文比能量平衡法测定值的 R2、MAE、RMSE、IA分别为 0.79、0.29mm/d、0.69mm/d、0.92,2022 分别为 0.77、0.26mm/d、0.67mm/d、0.93。(4)2021年SW模型模拟的土壤蒸发量与微型蒸渗仪之间的R2、MAE、RMSE、IA分别为 0.67、0.09mm/d、0.12mm/d、0.82;2022 年分别为 0.64、0.03mm/d、0.08mm/d、0.82,估算结果准确度较高,可以使用SW模型来分别估算山东地区覆膜滴灌甘薯农田的E与T。(5)以波文比能量平衡法为参考标准,2021、2022年SW模型的分别存在8.66%、8.54%程度的低估,单作物系数法分别存在3.66%、7.98%的低估,双作物系数法则分别存在7.43%、10.37%的高估。(6)覆膜滴灌甘薯基础系数值(Kcb)均值表现为先增加在减小,其值在生育前、中、后期分别为0.15、1.07、0.45;土壤蒸发系数(Ke)均值则表现为先减小在增加,其值在生育前、中、后期分别为0.33、0.10、0.28。

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