發(fā)布時(shí)間：2018-04-04 08:19

  本文選題：多針熱脈沖傳感器　切入點(diǎn)：HBSF傳感器　出處：《中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：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(cè)定對(duì)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(cè)定作物蒸騰的熱平衡式莖流計(jì)(HBSF)傳感器會(huì)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(wú)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傳感器和多針熱脈沖傳感器進(jìn)一步探討免耕對(duì)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(cè)得的莖流速率(V,g plan~(-1)h~(-1))高估了蒸騰速率(T,g plant~(-1)h~(-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(yáng)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~(-1),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傳感器測(cè)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%和50%。顯著提高了 HBSF傳感器測(cè)得V的準(zhǔn)確性。第二,利用大型稱重式蒸滲儀(9m~2)評(píng)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(cè)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(cè)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(cè)得E的絕對(duì)誤差變化范圍為-0.02-0.29 mmd~(-1),相對(duì)誤差變化范圍為~(-1).17%-8.49%。四個(gè)多針熱脈沖傳感器測(cè)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%~(-1)4.45%。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(cè)農(nóng)田蒸散。利用多針熱脈沖傳感器監(jiān)測(cè)了玉米(Zea mays L.)整個(gè)生育期的E,HBSF傳感器測(cè)定得到玉米生長(zhǎng)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)用稱重式蒸滲儀評(píng)估HBSF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~(-1)0.11 mm d~(-1),平均值為 1.42 mm d~(-1)、2.87 mm d~(-1)和4.32 mm d~(-1)。蒸發(fā)累積量達(dá)到131.78 mm,占農(nóng)田蒸散的33%。HBSF傳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(cè)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傳感器應(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(cè)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 mm d~(-1) 和 0.28-7.24 mm d~(-1)。土壤水分蒸發(fā)和作物蒸騰主要受太陽(yáng)輻射、土壤含水量和葉面積指數(shù)的共同影響。與翻耕相比,免耕可以減少土壤水分蒸發(fā)15 mm,增加作物蒸騰量22 mm,降低了非生產(chǎn)性土壤水分消耗。
[Abstract]:The effect of tillage on transpiration and evaporation of soil water in spring maize field was studied by means of weighing method . The results showed that the maximum error of heat balance type stem flow meter ( HBSF ) was 67 g plant ~ ( -1 ) h ~ ( -1 ) . The results showed that the maximum error of the heat - balanced stem - flow meter ( V , g plan ~ ( -1 ) h ~ ( -1 )) was higher than that of the soil moisture evaporation . The results showed that the variation range of E , T and ET was 0 . 13 - 5 . 10 mm d ~ ( -1 ) and 0 . 28 - 7 . 24 mm d ~ ( -1 ) respectively . The results showed that the variation range of E , T and ET in maize field was 0 . 29 - 2 . 59 mm d ~ ( -1 ) and 0 . 28 - 7.24 mm d ~ ( -1 ) .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S161.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1709133