土壤有效水分与气象条件的关系

在自然条件下,土壤水分主要受环境条件制约。为探索作物耕作层(0—30cm土层)内土壤有效水分含量的变化与气象条件的关系,对土壤有效含水量与气温、降水量、日照以及空气湿度等的关系进行初步分析。 1.土壤有效含水量与气温及降水的关系 自然条件下降水是土壤水分的最主要的来源,     

第四讲 农田土壤水分预报

一、开展土壤水分预报服务的意义 农田土壤水分是农作物正常生长发育的重要农业气象条件之一,它对各项田间工作能否顺利进行和能否取得良好作业质量也有密切关系。土壤水分状况,俗称墒情。在自然条件下旱作农田的水分供应,往往与作物需水有矛盾,特别是在干旱和半干旱的农业区,如我国北方各省区,由于降水量少、变率大,这种矛盾更为突出。土壤含水量常不能满足作物生长的要求。尤其是春季,群众素有“十年九春旱”之说,有的年份春夏连早,严重影响作物生长发育和收成。如北京地区小麦生育期间除自然降水外,还要灌溉2—3次才能得到较好的产量。而在多雨的南方,雨多固然对水稻生育有利,然而对小麦     

基于土壤含水量模拟的贵州山区旱地农业干旱监测方法

针对贵州山区季节性农业干旱,建立基于土壤水分收支的旱地农业干旱监测方法。该方法应用历史逐日平均气温、降水量、日照时数等资料,通过降水有效性订正实现对土壤水分收入的计算,通过构建水分消耗经验公式实现对水分支出的计算,通过对逐日水分收入量和支出量的定量计算,实现土壤含水量的动态模拟。基于土壤水分模拟结果,结合干旱临界指标和土壤凋萎湿度等参数,构建了旱地农业干旱指数,实现干旱等级监测。对比检验结果表明,基于该方法的土壤含水量模拟结果能够反映土壤水分动态变化,构建的旱地农业干旱指数能够反映农业干旱等级,对贵州历史干旱的反演结果与干旱实际发生特征相符。     

延安市春季土壤水分解释预报

一、预报对象延安市冬小麦一般于三月中、下旬返青,耕作层土壤亦于此期解冻,而春耕春播则同时于三月下旬至四月间进行。为此,结合农业生产,我们对开春至春播、秋作物出苗期间即三月下旬～五月上旬50Cm层土壤中水分含量逐旬进行预报。二、预报思路土壤中水分的含量,受降水和蒸发散失的影响而变化,而蒸发散失量的大小首先是温度的函数,因此,在我区早春气温较低、降水将少的情况下,土壤中的水分含量则基本取决于前期的土壤水分储存量,也就是说,上一旬的土壤水分量,是本旬土壤含水     

应用谐波分析研究土壤水分周期性

水分是农作物生育的必要条件。土壤水分的多寡是衡量作物需水盈亏的直接标志。由于地形、地貌、海洋及东南季风的影响,使我省气温、降水、风等气象要素的分布具有明显的季节性和地域性,尤其是降水的时空分布规律,直接影响各地土壤水分的含量进而支配着农业生产。因此,本文采用谐波分析法研究土     

利用气象卫星GMS和AVHRR资料推算地面水份含量的方法

根据ＧＭＳ红外通道遥感到的土壤表面温度随时间的变化率对土壤水分最敏感,且该变化率又与极轨卫星测到的植被指数存在负相关的事实,提出了一个更能反映土壤表面水分的干旱分级指数（ＤＣＩ）,对土壤水分按６个等级监测。该指数与江苏、吉林两省实测土壤湿度或降水分级之间的相关系数在０．７０以上。     

黄土高原半干旱区雨养农田地表辐射和能量通量的季节变化

黄土高原陇东地区有着特殊的气候背景和下垫面,对这一地区陆气相互作用特征和影响因素的观测分析对改进和发展陆面过程模式以及气候变化研究有重要意义。利用陇东平凉陆面过程与灾害天气观测研究站连续一年的陆面过程观测资料,分析了雨养农田降水量、土壤含水量、辐射、反照率和能量通量的季节变化,以及降水、土壤含水量和农业生产活动对能量分配的影响。结果表明,陇东地区降水量季节分布不均,土壤含水量有明显季节差异,随降水有明显波动;辐射通量的季节变化较为规律,短波辐射的日均值受天气状况影响,波动较大;地表反照率呈明显的季节变化,全年正午反照率最大值为0.83,出现在降雪后,生长季随着作物的生长,反照率下降至0.2以下,农作物收割以后的裸土反照率随降水变化明显,反照率与土壤体积含水量呈明显的线性相关关系;湍流能量通量日循环和季节变化明显,地表能量分配在很大程度上受降水影响,同时农业生产活动也对其有较大影响,主导能量通量有较大的月际波动,潜热通量月平均日变化峰值最大为240.8 W·m~(-2),出现在5月,感热通量为192.5 W·m~(-2),出现在4月;在年尺度上,正午净辐射多被感热通量消耗,感热通量约占35%,潜热通量约占32%,低于灌溉农田;在冬小麦快速生长季(3-5月),潜热通量约占34%,远低于灌溉的冬小麦田,研究站点的蒸散发过程受到水分限制。     

利用气象卫星GMS和AVHRR资料推算地面水分含量的方法

根据ＧＭＳ红外通道遥感到的土壤表面温度随时间的变化率对土壤水分最敏感,且该变化率又与极轨卫星测到的植被指数存在负相关的事实,提出了一个更能反映土壤表面水分的干旱分级指数（ＤＣＩ）,对土壤水分按６个等级监测．该指数与江苏、吉林两省实测土壤湿度或降水分级之间的相关系数在０．７０以上．     

玉米冠层对降水的截留模型构建

降水资源是农作物的主要水分来源,农作物通过吸收土壤中的水分维持正常的生长发育,但由于未考虑农作物冠层对降水截留作用,在水资源评估和农田水分平衡研究中往往高估降水作用。该文通过2018年玉米生长季在辽宁锦州农业气象试验站开展的降水模拟试验系统分析了玉米冠层对降水的截留效应,结果表明:在降水量一定条件下,玉米冠层截留量与叶面积指数的二次多项式拟合相关最佳;在叶面积指数一定条件下,玉米冠层截留量与降水量的幂函数拟合相关最佳。综合叶面积指数和降水量分析表明:玉米冠层截留量与叶面积指数平方及降水量对数函数拟合呈正相关。根据我国玉米传统种植方式,高产玉米的叶面积指数最大一般为5~6,因此,对一次降水的最大截留量通常约为1.5~2.3 mm,当叶面积指数小于1时,对降水的截留可忽略不计。     

青海海北地区基于自然降水的土壤墒情反演分析

海北地区是干旱易发区,土壤墒情的监测预测对于指导抗旱具有重要意义。利用自然降水数据,结合土壤物理参数,建立了海北地区土壤反演模型。分析表明:表层土壤水分随降水量变化显著,深层土壤变化一般,但在发生干旱时土壤水分与降水匹配较好;浅层土壤体积含水率与旬降水量之间相关性在0.70以上,且均通过了显著性检验;自动站土壤体积含水率数据基本能够代表土壤墒情状况,与人工观测数据具有较好的线性关系;土壤墒情反演值与实测值相关性在0.79以上。     

关于土壤水分的测量技术

对地球环境影响最大的动力系统之一是水分循环。土壤水分贮存量及其运动在这个循环中起着重要的作用(图1)。其他环境变量诸如植物的生长、河川流量、病虫的发展、土壤的稳定性和土壤侵蚀作用等都受土壤水分状况变化的影响。因此,农学家和农业气象学家历来都很重视对土壤水分的研究,研究方法也是逐渐发展和不断完善的。起初多用土壤取样法测定其水分,后来研究出许多接触式感应仪器测量方法,     

额尔古纳市春季土壤墒情变化特点

一年之季在于春，春季是播种的季节，而春季土壤墒情的好坏直接影响着牧草返青、农作物播种和出茁。每地区土壤质地一般是不变的，土壤墒情的好坏主要取决于土壤中含水量的多少。土壤中水分的主要来源是空中降水，而春季的土壤墒情和上年度秋季降水、冬季积雪、当年春季降水、春季风力的大小、温度的高低、解冻和冻结的日期等因素有着一定的关系。下面就对春季土壤墒情影响较大的几个方面进行分析。     

利用MODIS资料监测和预警干旱新方法

为了提高遥感监测土壤水分和干旱的技术水平,在对常用遥感监测土壤水分和干旱方法进行评价的基础上,根据土壤热力学理论,提出了利用EOS/MODIS资料遥感监测农业干旱的新方法———能量指数模式。实际监测应用结果表明,能量指数模式更适合农作物土壤水分和干旱的监测,监测效果明显优于已经业务化的其它模式。农作物生长季节干旱的预警应当在土壤水分遥感监测的基础上,考虑未来预警期内的预报降水量和最高气温,并且把这个预报降水量和最高气温定量转化为土壤水分订正值,按照当地的标准划分成干旱预警等级。     

江苏省主要作物农田水分盈亏量的研究

利用江苏省1980～1992年土壤湿度资料，根据土壤水分平衡原理，运用运筹学中的优化技术，结合本省的自然条件和作物生长实际情况，提出有效降水量、下层水分补给量等计算方法，建立了旱地和稻田农田水分盈亏量的计算模式，以便应用实时降水和土壤湿度等资料，计算全省农田水分盈亏量，及时提供农业气象情报服务。     

半干旱榆中地区最小有效降水量及降水转化率的研究

有效降水对于土壤水分的补充和农作物的生长来说是一个很重要的概念。通常认为大于5 mm的降水即为有效降水。但是有效降水的影响因素很多,在不同的地理环境和气候背景条件下,最小有效降水量也会有所不同。利用2006年6月—2011年3月兰州大学半干旱气候与环境观测站资料,从土壤湿度变化的角度出发,根据有效降水的定义,对甘肃榆中地区的最小有效降水量做了初步研究。通过分析该地区不同季节、温度和植被条件下不同土壤深度最小有效降水量,发现5、10、20 cm土壤层的最小有效降水量分别为4、5、8 mm。季节分布上,各层土壤最小有效降水量均为夏季最高,春季和秋季值较为接近。高温年的最小有效降水量高于低温年的值,生长季高于非生长季。在降水超过最小有效降水量并且量级较小时,随着降水量的增大,土壤湿度增量呈指数形式增大,这时降水的转化率也较高;而当降水达到一定量级时,超过了土壤的入渗率,水分以径流的形式损失,土壤湿度增量的变化率减小,降水的转化率也趋于一定值。0—20 cm土壤层降水转化率达到70%。     

土壤渍水胁迫对华北冬小麦籽粒灌浆及干物质分配的影响

利用少雨旱区华北冬麦主产区河北固城站的电动防雨棚,遮去自然降水,通过人工控制灌水形成土壤渍水、高湿、干旱和对照,冬小麦花后通过测定籽粒灌浆进程和地上生物量以及产量构成要素,解析不受阴雨和低温胁迫影响下土壤渍水对冬小麦籽粒灌浆速率及产量形成的胁迫效应。结果表明,随土壤水分的减少,冬小麦灌浆速率降低,灌浆持续日数缩短;灌浆期土壤高湿有增产效应,理论产量增产5.87%,土壤渍水出现减产,理论产量减产1.50%;高湿和渍水的收获指数比对照略有提高,并均高于0.5000;〖JP2〗干旱胁迫下,收获指数比对照低0.1130～0.1633。〖JP〗北方旱区灌溉解除了气候干旱对作物需水胁迫,晴好天气光照充足,日较差大,作物产量提高,土壤水分是影响北方冬小麦挖掘光温生产潜力和提高单产的关键限制因素。研究结果为应对气候变化引起极端降水事件对农业生产的影响,尤其是科学评估旱、涝灾害对北方旱区农作物的影响有一定参考意义。     

利用AVHRR资料监测植被土壤含水量

干旱是指长时期没有降水或降水显著偏少,造成空气干燥、土壤缺水,使农作物体内水分发生亏缺,影响正常生长发育而减产的一种农业气象灾害。辽宁省地处亚洲大陆东岸,由于自然环境和大气环流等因素的影响,每年的降水量存在着较大的差异,干旱成为影响辽宁省农作物产量的主要自然灾害之一。     

植物对降水截留的研究进展

降水资源是植物生长发育和产量形成的主要水分来源,植物通过吸收土壤中的水分维持正常生长发育,降水不仅影响自然植物物种分布,也影响植物生产力。由于未考虑植物冠层对降水的截留作用,在水资源评估和农田水分平衡研究中往往高估降水作用,因此,讨论降水截留在水文生态学和农业气象学中均有重要意义。该文系统介绍降水截留的观测方法,包括间接测量法中各分量测定方法、直接测量法详细过程及应用各种方法需注意的问题;系统回顾有关森林和农作物对降水截留的研究成果;探讨在植物对降水截留研究中存在的主要问题:对截留概念的理解不同导致截留测定结果差异显著,没有完善的方法导致测定结果准确性不足,植物种植密度不同导致截留差异,降水强度不同导致截留差异,风速、植物形态结构、叶片表面特性等因素也会影响降水截留的大小。降水过程中植物叶面蒸发问题、降雪的截留问题、风的影响、研究尺度、研究方法以及综合模拟模型将是未来研究的重点和难点。     

松原市土壤墒情监测及干旱预报模型方法研究

基于自动土壤水分观测站数据建立本地土壤水分变化模型,通过人工取土烘干法观测的实际土壤湿度数值对自动土壤水分观测站数据进行修正和校订,再由修正过的自动土壤水分观测站数据作为当日的初始湿度,通过天气预报中无降水日数或降水日期及雨量大小做出未来一段时间内的失墒或增墒的模型,再通过不同的气象条件对增、失墒进行相关订正,做出相应的土壤墒情的预报,最后根据土壤墒情预报结果对照本地的土壤干旱量级指标,从而随时做出快速准确的本地旱情预报,为各级领导组织指挥农业生产、开展人影作业、指导农民进行田间管理等活动提供及时可靠的决策依据。本文通过此模型对2012年松原地区夏季干旱情况进行预报,再通过实际土壤墒情实况进行对比,预报结果基本正确。由于人工测值有一定随机性,所以人工观测值与自动站观测数据的对比只能做为参考而不可能完全吻合。但从长期数据应用情况来看,基于土壤自动水分观测站的土壤墒情监测及干旱预报模型方便稳定,反应水分变化趋势更有连续性。     

黑河流域表层土壤水分干化特征研究

土壤水分干化是指降水发生后土壤逐渐变干的过程,此过程一般包括重力排水、大气需求限制的蒸发以及水分限制的蒸发三个阶段,此三阶段在表层土壤中表现最为明显。黑河流域发源于祁连山中段,上中下游具有十分明显的景观地带性,探讨该地区表层土壤水分干化特征将为理解流域内不同环境下土壤蒸发的规律和影响因素提供理论支撑。本文基于2016-2020年黑河流域上中下游10个气象观测站点表层土壤水分、土壤温度、气温等资料,利用降水后的土壤干化事件分析了各区域土壤水分、潜在蒸散、归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)和土壤质地等因素与表层土壤干化速率的关系,并使用指数模型拟合干化事件,总结了各站点干化速率的季节间变化规律。2016-2020年黑河流域10个站点共识别出362个有效干化事件,分析结果表明：(1)土壤进入干化期后,干化速率随土壤含水率降低而逐渐减缓,约12天后,上游、中下游站点土壤干化速率皆趋于稳定,上游站点稳定在约0.04 cm³·cm^-3·day^-1,中下游则趋于0。...