一种改进的土壤水分平衡模式

将美国学者,Ｊ．Ｔ．Ｒｉｔｃｈｉｅ等研制的作物生长模拟模式（ＣＥＲＥＳ－小麦模式）中的土壤水分平衡子模式应用于我国半干旱地区甘肃省西峰市农业气象试验站固定地块麦地土壤水分的模拟,对原有模式中潜在蒸散、地表蒸发和作物蒸腾加以修正,同时,为增强模式的应用性能,引入一种由作物生育期来估算作物根系最大深度和土壤各层相对根密度的方法。改进后的土壤水分平衡模式取得较好的应用效果,为旱地农田土壤水分管理提供了一     

渭北旱塬农田蒸散规律初探

渭北旱塬农田蒸散规律初探杨必仁（咸阳市气象局咸阳·７１２０００）农田蒸散是土壤蒸发与作物蒸腾的总和。在无作物覆盖的裸地，仅表示土壤水分蒸发量。在自然条件下，农田蒸散除受气象条件影响外，还受土壤水分含量、土壤物理特性和作物种类等多种因素制约。即使在相似...     

根系吸水过程参数化方案对青藏高原陆面过程模拟的影响研究

根系吸水过程对地表能量平衡和水循环起着重要作用，目前不同的根系吸水过程参数化方案对青藏高原陆面过程模拟的影响尚不明确，探讨相关参数化方案的影响，可以为今后建立陆面过程模式根系参数化方案提供参考。本文利用2010年6月1日至9月30日青藏高原玛曲站的观测资料作为大气强迫资料，驱动BCC_AVIM模式（北京气候中心陆面模式）引入不同的根系吸水过程参数化方案，对玛曲站2010年6月1日至9月30日时段感热通量、潜热通量、土壤温度、土壤含水量等要素进行数值模拟，分析根系吸水过程参数化方案对青藏高原地区陆面过程的影响。模式中有关根系吸水过程的参数化方案主要分为根分布模型和土壤水分对根系有效性函数两类，根分布模型用Jackson方案、Schenk方案替换，土壤水分对根系有效性函数用Li方案、LSM1.0方案、CLM4.5方案替换。对比结果表明:不同的根系吸水过程参数化方案对土壤温度、土壤含水量的模拟影响较小，对感热通量、潜热通量模拟影响较大，尤其对冠层蒸腾量模拟差异显著，相关参数化方案的变动直接影响冠层蒸腾量。两类方案模拟的差异受降水的影响，在多雨期，根分布对比方案与原模式方案模拟的感热、潜热通量间存在较大差异；在少雨期，土壤水分对根系有效性函数对比方案与原模式方案模拟的感热、潜热通量间存在较大差异。     

基于概念模型的麦田土壤水分动态模拟研究

农田土壤水分模拟是农业用水管理的重要依据。以根区土体水量平衡方程为依据,考虑根区下界面水分通量,构建了农田土壤水分变化模拟模型,该模型由作物蒸散量模型、根区下界面水分通量模型以及水量平衡方程等组成。采用山西水利职业技术学院试验基地2007年和2008年2个年度冬小麦试验资料,确定了模型参数。结果表明,土壤储水量模拟计算值与实测值有较好的一致性,其相关系数达到0.9555;F检验结果达到极显著水平,所建立的麦田土壤水分动态模型可用于作物蒸散量、根区下界面水分通量和田间土壤水分的模拟计算;计算精度平均达到3%～11%。表明该模型可较好地描述农田士壤水分转化过程。     

黄土高原半干旱区主要作物生育期土壤水分变化

利用黄土高原半干旱地区农业气象观测站点春小麦、冬小麦、胡麻、燕麦、马铃薯、扁豆等主要作物农田土壤含水量实测资料,采用EOF、小波等方法分析研究该区域农田土壤水分变化特征。结果表明：长期干旱是这一地区土壤水分的基本状态,土壤水分垂直分布以递减为主,深层湿度小于浅层,夏季小于其它季节,秋季得以恢复;土壤水分垂直分布的差异与...     

甘肃西峰冬小麦土壤水分动态及其作物产量影响

本文利用甘肃省西峰市农业气象试验站非灌溉地冬小麦田间土壤水分资料、气候资料,分析了不同年型农田土壤水分的时空变化特征,从土壤水分平衡方程出发,讨论了冬小麦返青至成熟期间降水量、作物耗水量、渗漏量和土壤储水量变化各平衡分量的动态变化及其相互关系。对冬小麦产量与不同作物发育期的作物耗水量之间进行相关普查,结果表明影响小麦产量最显著的时段是拔节￣孕穗期。分别运用物理统计和经验统计方法建立了冬小麦产量与作     

对土壤水分指标的研究

在研究土壤水分时,人们经常使用土壤饱和含水量、田间持水量、凋萎系数、土壤有效水最大存贮量等来表征土壤水分性状。土壤有效水固然是植物根系能吸收的水分,但是当植物蒸腾强烈时,植物对接近凋萎系数的土壤水的吸收速率,远远不能满足叶片蒸腾的需要,植物仍然受到干旱的威胁,因此有必要寻找能表征与作物生长联系得更密切的土壤水分指标。农田实际蒸散量与最大蒸散量之比能反映作物需水与土壤供水的关系,作物层温度与气温差则反映了植物蒸腾强度的变化。晴天白昼,蒸腾是维持叶温较低的重要原因。土壤供水不足,蒸腾速率     

玉米生育模拟模式区域应用研究之水分利用子模式

应用ＳＰＡＣ系统水分循环原理,建立了适合玉米生育的水分利用子模式;利用该模式模拟分析了辽宁省海城市、昌图县、阜新蒙古族自治县３ 地区的土壤水分动态变化过程、农田蒸发和蒸腾过程,并结合作物生物学特性建立了水分胁迫对作物生理过程的影响函数。经计算,该模式模拟结果（ 除个别期次外） 的相对误差范围海城为０．１３％ ～３４．９％ ,昌图为０ ．４４％ ～３２ ．５ ％ ,阜新为２．６％ ～２６．１％ 。     

玉米生充模拟模式区域应用研究之水分利用子模式

应用ＳＰＡＣ系统水分循环原理,建立了适合玉米生育的水分利用子模式;利用该模式模拟分析了辽宁省海城市、昌图县、阜新蒙古族自治县３地区的土壤水分动态变化过程、农田蒸发和蒸腾过程,并结合作物生物学特性建立了水分胁迫对作物生物过程的影响函数。经计算,该模式模拟结果（除个别期次外）的相对误差范围海城为０．１３％～３４．９％,昌图为０．４４％～３２．５％,阜新为２．６％～２６．１％。     

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。     

牧草地土壤水分的动态平衡计算

根据土壤水分平衡方程、利用甘肃省西峰逐日气象资料，牧草生长发育资料和土壤水分观测资料，对水分平衡中的入渗分量进行适当修正，建立了牧草地土壤水分动态模拟模型，获得一些有意义的参数值，根据预报试验表明，只要正确估计模型中的参数，该模型要以结合对未来气象要素的预报用于预测牡草地土壤水分动态，为旱地草场水分管理提供必要的手段。     

内蒙古半干旱地区农田优化灌溉软件的应用与介绍

该系统适合地处干旱和半干旱的农业区。可以根据使用站点不同的特点,灵活选择产区和主要农作物。依照作物生长模式可以计算生长过程中的农作物根深、土壤有效相对含水量、叶面积指数,并根据农作物不同发育期灌溉指标计算出符合实际的灌溉日期和灌溉水量,对安排田间作物合理灌溉有较大帮助。     

华北平原冬小麦根系在土壤中的分布研究

小麦根系在土壤中的分布是准确量化植被与气候相互作用不可缺少的参数,也是小麦生产的科学管理和节水农业发展的重要科学依据。利用中国气象局固城生态环境与农业气象试验站大型根系观测系统,观测冬小麦“济麦-22”的根系参数,对根长、根长密度、根重密度和根系粗度在土壤中的垂直分布进行分析。结果表明：垂直方向上,冬小麦的根量（根长和根干重）随土壤深度增加呈减少分布。重旱、轻中旱、适宜和偏湿4种处理的根长垂直分布与自然对照的相关系数分别为0.91、0.29、0.90和0.86,其中重旱与自然对照的相关性最好,轻中旱较差。土壤水分可以影响冬小麦根系的生长。土壤水分充足时,有利于根系生长,使表层根系量增多,根干物质量增加;土壤水分亏缺时,则相反。轻度干旱有利于中下层根系的延伸生长。冬小麦的根长密度与根重密度的相关系数呈显著的正相关,根系粗度随土壤深度的增加减少。     

Simulation of daily energy budget and mean soil temperatures at an arid site

Summary Soil temperature is often inadequately based upon relatively few measurements at widely dispersed locations. Within arid regions, such as the desert southwestern United States, soils, microclimates, and thus soil temperature may be markedly heterogeneous. Because extensive measurement of soil temperature is often not feasible, models are needed that simulate soil temperature based on readily available soil survey and above-ground weather information. This paper describes a simple energy-budget based model for simulating daily mean temperatures within a bare arid land soil. The model requires basic information on soil physical properties, and daily weather data including air temperature, windspeed, rainfall, and solar radiation to calculate daily surface energy budget components and surface temperature. One of two alternative numerical methods is then used to calculated subsurface temperatures. Tests of the model using 1987 daily temperature data from an arid site at Yuma, Arizona resulted in root mean square deviations within 1.4°C between daily modeled and measured temperatures at both 0.05 and 0.10 m depths. Sensitivity analysis showed modeled temperatures at 0.05 m depth to be most sensitive to parameters affecting the surface energy balance such as air temperature and solar radiation. Modeled temperatures at 1.0m depth were relatively more sensitive to initial temperature conditions and to parameters affecting distribution of energy within the profile such as thermal conductivity.With 3 Figures     

土壤-植物-大气连续体（SPAC）系统中植物根系吸水模型研究进展

土壤植物系统是土壤-植物-大气连续体(SPAC)中的一个重要子系统。植物根系吸水过程是SPAC系统中水分运移规律研究的重要内容。从影响根系吸收土壤水分的影响因素人手，现有根系吸水模型可分为经验模型、半经验半理论模型和理论模型3类。文章综述了自20世纪60年代初第一个单根吸水模型以来的植物根系吸水模型及其最新研究进展，指出未来研究的重点是注重根系吸水机理同时，修改和完善已有根系吸水模型，简化模型参数，使之更易应用于实际。     

Daily soil temperature modeling using neuro-fuzzy approach

Soil temperature is an important meteorological parameter which influences a number of processes in agriculture, hydrology, and environment. However, soil temperature records are not routinely available from meteorological stations. This work aimed to estimate daily soil temperature using the coactive neuro-fuzzy inference system (CANFIS) in arid and semiarid regions. For this purpose, daily soil temperatures were recorded at six depths of 5, 10, 20, 30, 50, and 100 cm below the surface at two synoptic stations in Iran. According to correlation analysis, mean, maximum, and minimum air temperatures, relative humidity, sunshine hours, and solar radiation were selected as the inputs of the CANFIS models. It was concluded that, in most cases, the best soil temperature estimates with a CANFIS model can be provided with the Takagi–Sugeno–Kang (TSK) fuzzy model and the Gaussian membership function. Comparison of the models’ performances at arid and semiarid locations showed that the CANFIS models’ performances in arid site were slightly better than those in semiarid site. Overall, the obtained results indicated the capabilities of the CANFIS model in estimating soil temperature in arid and semiarid regions.     

Noah-MP陆面模式对干旱区不同下垫面水热通量模拟评估

陆面水热通量的准确模拟可为气候模式提供高质量的下边界条件，对气候模拟和预测具有重要意义。本研究基于干旱区张掖国家气候观象台2021年1月-2022年6月和大满灌区绿洲农田站2020年1-12月的观测数据，评估Noah-MP模式对干旱区荒漠和农田两种下垫面的水热通量的模拟性能。结果表明：Noah-MP模式模拟的干旱区荒漠下垫面辐射及感热和潜热通量的变化特征、峰谷值与观测值总体一致，模拟效果较好；模拟的5 cm土壤湿度对降水过程有明显的响应，表现出明显的冷暖季差异，但其模拟性能仍有待改进。Noah-MP模式对干旱区农田下垫面辐射通量及各层土壤温度的模拟效果较理想，但模拟的潜热通量及各层土壤湿度较观测值偏低，尤其在生长季模拟性能并不理想。总体而言，Noah-MP模式对干旱区荒漠下垫面水热通量的模拟性能优于农田下垫面，优化和发展模式水文过程的参数化方案，在模式中考虑人为作用，是提高干旱区陆面过程模式模拟能力的重要方向。     

Effects of optimized root water uptake parameterization schemes on water and heat flux simulation in a maize agroecosystem

As root water uptake (RWU) is an important link in the water and heat exchange between plants and ambient air, improving its parameterization is key to enhancing the performance of land surface model simulations. Although different types of RWU functions have been adopted in land surface models, there is no evidence as to which scheme most applicable to maize farmland ecosystems. Based on the 2007–09 data collected at the farmland ecosystem field station in Jinzhou, the RWU function in the Common Land Model (CoLM) was optimized with scheme options in light of factors determining whether roots absorb water from a certain soil layer (W_x) and whether the baseline cumulative root efficiency required for maximum plant transpiration (W_c) is reached. The sensibility of the parameters of the optimization scheme was investigated, and then the effects of the optimized RWU function on water and heat flux simulation were evaluated. The results indicate that the model simulation was not sensitive to W_x but was significantly impacted by W_c. With the original model, soil humidity was somewhat underestimated for precipitation-free days; soil temperature was simulated with obvious interannual and seasonal differences and remarkable underestimations for the maize late-growth stage; and sensible and latent heat fluxes were overestimated and underestimated, respectively, for years with relatively less precipitation, and both were simulated with high accuracy for years with relatively more precipitation. The optimized RWU process resulted in a significant improvement of CoLM’s performance in simulating soil humidity, temperature, sensible heat, and latent heat, for dry years. In conclusion, the optimized RWU scheme available for the CoLM model is applicable to the simulation of water and heat flux for maize farmland ecosystems in arid areas.