农田蒸散的测定与分解：茎流计和热脉冲传感器的应用

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1、农田蒸散的测定与分解：茎流计和热脉冲传感器的应用农田蒸散(ET)是农田生态系统中地表能量平衡和水分平衡的重要组成部分，主要由作物蒸腾和土壤水分蒸发两部分组成。 作物蒸腾和土壤水分蒸发的准确测 定对于指导农田灌溉 ,提高水分利用效率具有重要意义。但目前广泛用于测定作物蒸腾的热平衡式茎流计(HBSF传感器会高估茎流速率,而基于感热平衡原理的多针热脉冲传感器无法得到 0.5 mm 土层以上的蒸 发速率,且其准确度和精度尚不明确。 本研究的主要目的是通过称重法校准 HBSF 传感器,改进表层土壤水分蒸发计算方法 ,获取玉米整个生育期的作物蒸腾及土 壤水分蒸发动态。并利用HBSF专感器和多针热脉冲传感器

2、进一步探讨免耕对春玉米农田作物 蒸腾和土壤水分蒸发的影响。主要研究结果如下：第一,HBSF传感器测得的茎流 速率(V,g plan-1h-1) 高估了蒸腾速率(T,g plant-1h-1), 且误差呈日变化规律 ： 在早晨和傍晚较小 , 随 T 的增大而变大 , 在太阳辐射强度最大时达到最大值 (称重式蒸渗仪试验中最 大误差为 67 g plant-1 h-1, 盆栽试验为 154 g plant-1 h-1, 田间试验研究为 30 g plant-1 h-1) 。以称重法得到的T为标准,建立了关于玉米植株T和HBSF专感器测得V的线 性经验方程 ：T=0.65K+0.39 。并在称重式蒸渗

3、仪试验、盆栽试验及田间试验研究 中进行验证,结果表明,该方程可分别降低最大 V误差达60% 50呀口 50%显著提高了 HBSF传感器测得V的准确性。第二,利用大型称重式蒸渗仪(9m2评估多针热脉冲传感器的结果表明,多针热脉冲传感器可以 动态监测蒸发速率（ E）, 且准确性和精度较好。四个多针热脉冲传感器分别安装在蒸渗仪的不同位置，动态监测0-5cm 土层 的热导率、热容量和温度梯度 , 基于感热平衡原理和改进的感热平衡原理计算得 到E。另外,根据Penman-Monteith方程计算了参照蒸发速率（E0）。结果表明,在前四天E/E0值大于0.9,之后急剧下降,最后达到稳定值0.4。 热脉冲结

4、果与蒸渗仪数据有很好的线性关系 , 斜率为 0.95, 截距为 0.09。多针热脉冲传感器测得E的绝对误差变化范围为-0.02-0.29 mmd-1相对误差变化范围为-1.17%-8.49%。四个多针热 脉冲传感器测得的E的标准差和变异系数的变化范围分别为0.07-0.51 mmd1和3.30%-14.45%。第三,HBSF传感器和多针热脉冲传感器结合能够准确监测农田蒸散。利用多针热脉冲传感器监测了玉米（Zea maysL.）整个生育期的E,HBSF传感器测定得 到玉米生长后期T,并通过FAO-56中提出的作物系数模型得到玉米生育前期 T。同时用称重式蒸渗仪评估HBS传感器和多针热脉冲传感器结

5、合得到 ET的准 确性。结果表明，玉米农田整个生育期的E、T和ET的变化范围分别为0.13-5.10 mm d-1,0-8.67mmd-1 和 0.39-10.11 mm d-1, 平均值为 1.42 mm d-1 、 2.87 mm d-1 和 4.32 mm d-1 。蒸发累积量达到131.78 mm,占农田蒸散的33% HBSF专感器和多针热脉冲 传感器结合得到的ET与称重式蒸渗仪测得的ET一致性较好，回归分析得到r2 = 0.80 。第四,将多针热脉冲传感器和HBSF专感器应用于比较免耕和翻耕下春玉米农田E和T的变化动态。结果表明，测定期间免耕和翻耕耕作方式下玉米农田E的变化范围分别为 0.29-2.59 mm d-1 和 0.10-4.15 mm d-1, 玉米植株 T 的变化范围分别为 0.35-6.86 mmd-1 和 0.28-7.24 mm d-1 。土壤水分蒸发和作物蒸腾主要受太阳辐射、 土壤含水量和叶面积指数的共同 影响。与翻耕相比，免耕可以减少土壤水分蒸发15 mm,增加作物蒸腾量22 mm, 降低了非生产性土壤水分消耗。