(5.4.1)-作物蒸发蒸腾量的测定与计算

作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量与影响因素作物蒸发蒸腾量的测定与计算1.1作物需水量的概念作物需水量：生长在大面积上的无病虫害作物，土壤水分和肥力适宜时，在给定的生长环境中能取得高产潜力的条件下为满足植株蒸腾、棵间蒸发、组成植株体所需要的水量。在实际中由于组成植株体的水分占总需水量的比例很小(一般小于1%)，而且这一小部分的影响因素较复杂，难于准确计算，故人们均将此部分忽略不计，认为作物需水量就等于植株蒸腾量加上棵间蒸发量，即“作物蒸发蒸腾量”，水文学中称为“蒸散量”或“腾发量”。作物需水量与影响因素作物需水量包含生理需水和生态需水两个方面．作物生理需水：作物生命过程中各种生理活动（如蒸腾作用、光合作用等）所需要的水分。植株蒸腾实际上是作物生理需水的一部分．作物生态需水：指生育过程中，为给作物正常生长发育创造良好的生长环境所需要的水分。棵间蒸发即属于作物的生态需水．作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量与影响因素1.2作物需水量规律作物在不同生长阶段的需水规律为：随着作物的生长和叶面积的增加，需水量值也不断增大。作物苗期，需水量值较小；当作物进入生长盛期，需水量增加很快，叶面积最大时，作物需水量出现高峰；到作物成熟期，需水量值又迅速下降。作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量与影响因素在整个作物的生育期内，植株蒸腾和棵间蒸发两者所占比例互为消长。孙景生和康绍忠等，2000彭世彰等，2014作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量与影响因素1.3作物需水敏感期作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物整个生育期中通常把对缺水最敏感、缺水对产量影响最大的时期称为作物需水临界期或需水关键期、需水敏感期。各种作物需水临界期不完全相同，但大多数出现在从营养生长向生殖生长的过渡阶段，在作物需水临界期缺水，会对产量产生很大影响。作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量与影响因素2．影响作物需水量的主要因素作物需水规律随作物种类和品种、土壤、气候气象、生产力水平等诸多因素而变化，应结合各地情况来探索作物需水规律。因此，在生产实际中，必须因时、因地、因作物、因气候等各种自然与人为条件确定作物的需水量，以利于指导生产。作物需水量是水资源合理开发、利用所必需的重要资料，同时也是灌排工程规划、设计、管理的基本依据。作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定1．器测法—蒸渗仪蒸渗仪是根据水量平衡原理设计的一种用来计算农田水文循环各主要成分的专门仪器。国外利用蒸渗仪研究作物蒸发蒸腾非常普遍。我国利用蒸渗仪进行作物蒸发蒸腾的研究始于80年代中期。作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定蒸渗仪可分为：称重式与水力式称重式：又可分为充填式与整块式两种。前者在容器内充填均匀的土壤或沙土混合物，后者在容器内装整块原状土。蒸渗仪（美国加州大学戴维斯分校）作物：番茄直径：6.70米深：0.96米作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定蒸渗仪的基本工作原理：国内外已建成的蒸渗仪，尽管种类繁多，形式各异，规模不一，但它们的共同特点是观测盛土容器中土壤水分动态变化，量测不同时段水分总量，研究土体中水分收支量及变化过程。试验土体监测设备称量设备数据存储系统利用大型称重式蒸渗仪直接测定的作物蒸发蒸腾量比较准确，常被用来检验各种作物蒸发蒸腾计算公式，进行适当修正和确定作物系数，但由于其设备价格昂贵而限制了广泛应用。作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定2．坑测法坑测法是在专门修建的测坑中测定作物需水量，这是我国目前最主要的应用方法。(1)有底测坑土壤常为回填土，底部一般铺设20cm厚由砂和砾石组成的滤水层，基部设侧向排水管，与排水收集系统相连。坑中土壤回填时应严格按照原有土层容重分层回填，以保证测坑试验结果的代表性。作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定(2)无底测坑可用原状土，也可用扰动回填土。测坑内的水分变化通过先后两次测定的土壤含水量差值计算。测定含水量最好选择可以定点、连续测定的方法。土壤含水率主要测量方法有中子散射法、电阻法、TDR法等。为了控制降雨，测坑上方通常还要安设防雨设施，以更好地人工控制测坑水量。作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定3．田测法田测法是在大田条件下监测水量平衡方程各要素，从而测定作物蒸发蒸腾量。优点：测定环境与作物生长发育所处的环境完全相同，有较强的真实性和代表性．缺点：易受环境条件的干扰，如果控制不好，水平衡有些项目测定不准，则引起的误差会降低作物需水量测定精度，结果具有不确定性。作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量ETc）的估算ETc的估算方法有两类:直接计算法和间接计算法直接计算法直接计算作物蒸发蒸腾量的方法均为经验公式法，即根据作物蒸发蒸腾量和主要气象要素以及作物产量等实测成果，用回归分析方法确定作物蒸发蒸腾量随这些因素变化的经验方程。在我国采用较多的有蒸发皿法、产量法和多因素法。作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量ETc）的估算间接计算法通过参考作物蒸发蒸腾量ET0与作物系数Kc估算的方法。间接计算法分为以下两步：第一步：考虑气象因素对作物需水量的影响，计算参考作物蒸发蒸腾量。第二步：考虑土壤水分及作物条件的影响，对参考作物蒸发蒸腾量进行调整或修正，而计算出作物实际蒸发蒸腾量。作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量ETc）的估算估算参考作物蒸发蒸腾量ET0的方法包括经验公式法和理论公式法。经验公式法中常采用辐射、温度、水汽压、相对湿度、风速及日照等气象数据作为参数，按照某种与参考作物蒸发蒸腾量的经验函数关系进行估值。理论公式法有能量平衡法、水汽扩散法和综合法等。理论公式法中综合法最常应用的是Penman法和Penman－Monteith法。

作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量ETc）的估算Penman-Monteith公式以能量平衡和水汽扩散理论为基础，既考虑了作物的生理特征，又考虑了空气动力学参数的变化，具有较充分的理论依据和较高的计算精度。根据1990年世界粮农组织的规定（FAO－56）：参考作物蒸发蒸腾量：是一种假想的参考作物冠层的蒸发蒸腾速率，参考作物被假设为高度为12cm，表面阻力为70s/m，反射率为0.23，非常类似于表面开阔、高度一致、生长旺盛、完全遮盖地面而不缺水的绿色草地。作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量ETc）的估算

ET0—参考作物蒸发蒸腾量[mmday－1];Rn—输入冠层净辐射量[MJm－2day－1];G—土壤热通量[MJm－2day－1];T—2m高处日平均温度[℃]；

u2—2m高处风速[ms－1]；

es—饱和水汽压[kPa];ea—实际水汽压[kPa];Δ—饱和水汽压与温度关系曲线在某处的斜率[kPa℃－1];γ—干湿表常数[kPa℃－1]。作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量ETc）的估算2.作物系数的确定FAO作物需水量专家咨询组(Allen等，1997)所采纳和修正的作物系数概念如下：ETc

=

Kc·ET0orET

c

=(Kcb+Ke)·ET0

计算作物蒸发蒸腾量的上述两种方法，FAO分别命名为单作物系数法和双作物系数法。作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量ETc）的估算单作物系数法Kc为综合作物系数，与作物种类、品种、生育期、作物的群体叶面积指数等因素有关，是作物自身生物学特性的反映。作物系数Kc不仅随作物而变化，更主要的是随作物生育阶段而异。生育初期和末期的值较小，而中期的Kc较大。作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量ETc）的估算单作物系数法综合作物系数（Kc）曲线Generalizedcropcoefficientcurveforthesinglecropcoefficientapproach作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量ETc）的估算3.水分胁迫条件下作物蒸发蒸腾量估算方法作物蒸发蒸腾不仅受外界蒸发条件的支配，同时还受作物本身的生理特性以及土壤水分状况的限制。在干旱缺水时，土壤含水量降低，土壤中毛管传导率减小，根系吸水率降低，供水不足，作物遭受水分胁迫，引起叶片含水量减小，气孔阻力增大，从而导致水分胁迫条件下的作物蒸发蒸腾速率低于无水分胁迫时的作物蒸发蒸腾速率。水分胁迫条件下的作物蒸发蒸腾量ETa是充分供水条件下的作物蒸发蒸腾量ETc和土壤水分胁迫因子Ks的乘积，即

ETa=Ks·Kc·ET0

or

ETa

=(Kcb·Ks+Ke)·ET0

估算ETa时，需要确定土壤水分胁迫因子Ks。作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物需水量（蒸发蒸腾量ETc）的估算Dr>RAW,Ks用下式计算:

TAW=1000(θFC-θWP)Zr