農(nóng)田蒸散的測定與分解：莖流計(jì)和熱脈沖傳感器的應(yīng)用

1、農(nóng)田蒸散的測定與分解：莖流計(jì)和熱脈沖傳感器的應(yīng)用農(nóng)田蒸散(ET)是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中地表能量平衡和水分平衡的重要組成部分，主要由作物蒸騰和土壤水分蒸發(fā)兩部分組成。 作物蒸騰和土壤水分蒸發(fā)的準(zhǔn)確測 定對于指導(dǎo)農(nóng)田灌溉 ,提高水分利用效率具有重要意義。但目前廣泛用于測定作物蒸騰的熱平衡式莖流計(jì)(HBSF傳感器會高估莖流速率,而基于感熱平衡原理的多針熱脈沖傳感器無法得到 0.5 mm 土層以上的蒸 發(fā)速率,且其準(zhǔn)確度和精度尚不明確。 本研究的主要目的是通過稱重法校準(zhǔn) HBSF 傳感器,改進(jìn)表層土壤水分蒸發(fā)計(jì)算方法 ,獲取玉米整個(gè)生育期的作物蒸騰及土 壤水分蒸發(fā)動(dòng)態(tài)。并利用HBSF專感器和多針熱脈沖傳感器

2、進(jìn)一步探討免耕對春玉米農(nóng)田作物 蒸騰和土壤水分蒸發(fā)的影響。主要研究結(jié)果如下：第一,HBSF傳感器測得的莖流 速率(V,g plan^-1h^-1) 高估了蒸騰速率(T,g plant^-1h^-1), 且誤差呈日變化規(guī)律 ： 在早晨和傍晚較小 , 隨 T 的增大而變大 , 在太陽輻射強(qiáng)度最大時(shí)達(dá)到最大值 (稱重式蒸滲儀試驗(yàn)中最 大誤差為 67 g plant^-1 h<s

3、up>-1</sup>, 盆栽試驗(yàn)為 154 g plant^-1 h^-1, 田間試驗(yàn)研究為 30 g plant^-1 h^-1) 。以稱重法得到的T為標(biāo)準(zhǔn),建立了關(guān)于玉米植株T和HBSF專感器測得V的線 性經(jīng)驗(yàn)方程 ：T=0.65K+0.39 。并在稱重式蒸滲儀試驗(yàn)、盆栽試驗(yàn)及田間試驗(yàn)研究 中進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明,該方程可分別降低最大 V誤差達(dá)60% 50呀口 50%顯著提高了 HBSF傳感器測得V

4、的準(zhǔn)確性。第二,利用大型稱重式蒸滲儀(9m²評估多針熱脈沖傳感器的結(jié)果表明,多針熱脈沖傳感器可以 動(dòng)態(tài)監(jiān)測蒸發(fā)速率（ E）, 且準(zhǔn)確性和精度較好。四個(gè)多針熱脈沖傳感器分別安裝在蒸滲儀的不同位置，動(dòng)態(tài)監(jiān)測0-5cm 土層 的熱導(dǎo)率、熱容量和溫度梯度 , 基于感熱平衡原理和改進(jìn)的感熱平衡原理計(jì)算得 到E。另外,根據(jù)Penman-Monteith方程計(jì)算了參照蒸發(fā)速率（E0）。結(jié)果表明,在前四天E/E0值大于0.9,之后急劇下降,最后達(dá)到穩(wěn)定值0.4。 熱脈沖結(jié)果與蒸滲儀數(shù)據(jù)有很好的線性關(guān)系 , 斜率為 0.95, 截距為 0.09。多針熱脈沖傳感器測得

5、E的絕對誤差變化范圍為-0.02-0.29 mmd^-1相對誤差變化范圍為^-1.17%-8.49%。四個(gè)多針熱 脈沖傳感器測得的E的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)的變化范圍分別為0.07-0.51 mmd1和3.30%^-14.45%。第三,HBSF傳感器和多針熱脈沖傳感器結(jié)合能夠準(zhǔn)確監(jiān)測農(nóng)田蒸散。利用多針熱脈沖傳感器監(jiān)測了玉米（Zea maysL.）整個(gè)生育期的E,HBSF傳感器測定得 到玉米生長后期T,并通過FAO-56中提出的作物系數(shù)模型得到玉米生育前期 T。同時(shí)用稱重

6、式蒸滲儀評估HBS傳感器和多針熱脈沖傳感器結(jié)合得到 ET的準(zhǔn) 確性。結(jié)果表明，玉米農(nóng)田整個(gè)生育期的E、T和ET的變化范圍分別為0.13-5.10 mm d^-1,0-8.67mmd^-1 和 0.39^-10.11 mm d^-1, 平均值為 1.42 mm d^-1 、 2.87 mm d^-1 和 4.32 mm d<sup

7、>-1</sup> 。蒸發(fā)累積量達(dá)到131.78 mm,占農(nóng)田蒸散的33% HBSF專感器和多針熱脈沖 傳感器結(jié)合得到的ET與稱重式蒸滲儀測得的ET一致性較好，回歸分析得到r2 = 0.80 。第四,將多針熱脈沖傳感器和HBSF專感器應(yīng)用于比較免耕和翻耕下春玉米農(nóng)田E和T的變化動(dòng)態(tài)。結(jié)果表明，測定期間免耕和翻耕耕作方式下玉米農(nóng)田E的變化范圍分別為 0.29-2.59 mm d^-1 和 0.10-4.15 mm d^-1, 玉米植株 T 的變化范圍分別為 0.35-6.86 mmd^-1 和 0.28-7.24 mm d<s