论文部分内容阅读
中国作为世界上水资源最紧缺的国家之一,如何解决水资源量不足,尤其是农业用水不足的问题已经成为当前十分紧迫的课题。虽然国内水资源开发尚有潜力,但开发难度很大,同时,仅仅依靠新建灌溉工程等措施解决农业用水紧张的问题几乎是不可能的。因此建立节水型农业发展格局,研究和开发众多节水灌溉新方法,提高水资源利用率已经逐步成为社会发展的必然趋势。作物蒸发蒸腾量是农业用水最主要的水分消耗途径,也是农田水分消耗的主要部分,因此,研究作物蒸发蒸腾规律对农业生产具有重要的意义。 本论文在我国各类传统经济果树不断推广和种植面积日益扩大的发展趋势下,选取宜昌地区柑橘树为研究对象,选取 FAO(联合国粮农组织)推荐的经典蒸散发估算模型——Penman-Monteith模型(以下简称“P-M模型”)作理论指导,采用当前较为先进的实验仪器——SF1-DL2包裹式热平衡茎流计和PQS型人工气候室为技术支撑,紧紧围绕“宜昌柑橘树蒸腾规律及其蒸腾预测模型研究”这一课题,在理论上和方法上对其开展了深入的研究。主要内容如下: (1)通过编程开发,实现了高精度电子天平自动读数和存储功能;对TDR(时域反射仪)法测量不同湿度土壤含水量的精度进行了比较研究;以柑橘树为实验材料,采用天平称重法对SF-DL2包裹式热平衡茎流计测量作物蒸腾进行了标定研究。研究表明:TDR法测定土壤水分虽然具有快速、使用方便等优点,但其使用也有一定的局限性,当土壤特别干燥时,其测量精度较低,在湿润地区或者干旱地区土壤比较湿润时,TDR法测量土壤体积含水量有较高的精度;柑橘树蒸腾速率与茎流速率的相关系数达到了0.83,说明用包裹式茎流计测定的茎流量来计算其蒸发蒸腾量是可行的。 (2)通过室外实验,分析研究了单株柑橘植株在不同天气条件下(晴天、阴天以及雨天)的日内、日际蒸腾规律;探讨了土壤充分供水条件下柑橘植株蒸腾速率与主要气象因子的关系。研究表明:植株茎流速率在晴天和阴天的日内变化过程均呈现出多峰曲线型式,白天变化比较明显,夜间蒸腾量为零;柑橘植株茎流速率与太阳净辐射、大气温度显著正相关,而与大气相对湿度和瞬时风速显著负相关,其中,太阳净辐射和大气温度为主要影响因子,大气相对湿度次之,瞬时风速与柑橘植株茎流速率的相关性很小。 (3)通过室内实验,利用人工气候室控制各气象因子,进一步探讨了土壤充分供水的条件下单株柑橘树蒸腾速率与光照强度、大气温度以及大气相对湿度的关系。同时,研究了柑橘植株蒸腾速率与土壤含水量之间的关系。研究表明,柑橘植株蒸腾与光照强度及大气温度不是呈现简单的线性关系,当光照强度和温度达到某一阈值后,继续增大光强和升高温度,将会抑制植物蒸腾作用。气象条件一定的条件下,连续监测的时段内测量的柑橘植株蒸腾速率并没有随着土壤含水量逐渐变小而逐渐变小,而是以锯齿状波动型式逐渐变小,说明植物蒸腾过程除了受气象、土壤因素影响外,还受自身调节的影响。 (4)以 Penman-Monteith方程为基础,针对宜昌地区特定的气象条件,对柑橘植株空气动力学阻力、冠层气孔阻力等参数进行修正,建立了以气象数据、冠层高度等为主要输入的柑橘蒸腾量估算模型,并通过实验验证了其模拟精度。根据2014年室外实测气象资料,分别模拟计算了单株柑橘树在夏季(6月19日~6月29日)和秋季(11月5日~11月11日)两个阶段内的逐时蒸腾过程。利用传统天平称重法和包裹式茎流计法分别对其进行了验证,结果表明:模拟值和实测值的相关度分别达到了0.88和0.81,说明将该P-M模型应用于湿润地区柑橘植株蒸腾量的估算是可行的。