西北地区玉米产量动态业务预报方法探讨

通过分析西北地区气候生产力与玉米产量的关系、土壤水分与降水量以及土壤水分与降水量和土壤初始含水量之和的关系表明:西北地区降水气候生产力与玉米产量、土壤水分与降水量和土壤初始含水量之和有着显著的相关性。在此基础上，利用玉米生长季内的降水量和播种期的土壤水分含量对Miami降水模型进行了改进，应用改进后的Miami降水模型开展以月为时间步长的玉米产量动态趋势预报，具有较为理想的业务服务效果。同时，利用此方法评价西北地区降水对玉米生长发育和产量形成的影响也非常适用。但是，由于此方法没有考虑灌溉水的作用，故不适用于灌溉农区。     

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     

旱作农业土壤水分动态分析

对旱作农业来说,农作物所需的水分主要是通过土壤接纳的自然降水而获得的。除供当年农作物生长外,土壤中的剩余水分还可在供水季节起到调节和再分配作用。因此在评价一地的自然降水对农业生产作用时,必须研究土壤水分随降水的变化关系,以及土壤水分随季节、深度的动态特征。本文在     

基于吉林省观测土壤水分的WOFOST模型模拟研究

利用吉林省白城站试验数据进行模型参数调整,通过独立的观测资料对生育期、叶面积指数、地上部分各器官生物量进行模拟验证与评价。以白城站和榆树站代表吉林省西部玉米种植区和中部黄金玉米带参数,利用农业气象观测站发育期资料、气象资料和经过质量控制后的逐日土壤水分自动站观测数据进行模拟。为了提高WOFOST模型模拟精度,将由模型通过降水量计算的土壤体积含水量替换为实测土壤水分计算的体积含水量,采用替换后的土壤体积含水量参与模型下一步运算,以此来模拟2001—2016年春玉米穗生物量变化状况,构建玉米土壤体积含水量改善率(PD)指标,来表征降水驱动和土壤水分驱动对作物模型模拟结果的影响。结果表明:(1)模型对白城站春玉米生育期、叶面积、地上部分总生物量和叶生物量较准确,而穗生物量模拟效果一般。(2)从代表站白城来看,穗生物量模拟值与降水量存在明显正相关,降水偏少的年份土壤模拟效果明显优于降水驱动。(3)从区域来看,以盐碱土为主的地区或降水量偏少的年型下土壤水分驱动效果优于降水驱动;在以黑土为主的区域或降水偏多的年型下,两者模拟效果基本接近。(4)总体来说,利用观测土壤水分替换降水量参与模型能够显著提高模型模拟精度。     

黄土高原降水对土壤含水量和导热率的影响

基于局地降水是引起黄土高原塬区土壤含水量变化的主要原因,利用黄土高原白庙塬区20052010年观测的土壤含水量和降水资料以及2012年夏季观测的土壤温度和含水量资料,分析了土壤含水量、导热率与降水的相关关系,重点分析了10.0,20.0和40.0 cm土壤含水量的蓄积以及20.0 cm土壤含水量与前期总有效降水的响应。结果表明:(1)不同深度土壤含水量的月变化比较一致,其中降水对5.0 cm土壤含水量的正强迫作用最为显著;(2)10.0 cm和40.0 cm土壤含水量年变化存在两个峰值,分别在3 5月和8 10月;(3)土壤含水量和前期总有效降水的拟合效果在夏季最好,二者在20.0 cm土壤层的相关系数达到0.84,高于其他观测层;(4)在试验前期,土壤含水量迅速增加使得土壤导热率明显升高。持续观测发现虽然土壤导热率会随着降水出现波动,但整体的相关性并不高,没有明显规律。     

郑州地区冬小麦水分利用效率变化及其气温变化响应

水分利用效率(WUE)反映了作物耗水量与干物质生产及籽粒产量的关系,提高作物WUE是保障水资源紧缺条件下农业持续稳定发展的关键。根据近30 a郑州地区冬小麦全生育期平均气温、土壤湿度和产量资料,利用数理统计方法,分析了近30 a冬小麦全生育期平均气温与冬小麦WUE的关系,在此基础上模拟了在不同增温、降水减少的气候变化情景下对冬小麦WUE的影响。结果表明:郑州地区近30 a冬小麦全生育期平均气温递增率约为0.82℃/10a;0—100 cm土壤平均湿度呈下降趋势,土壤有效含水量约以44.9 mm/10a的速率递减;实际耗水量年际间平均以18.2 mm/10a的速率递增;气温升高与小麦WUE变化表现为不显著的负相关。未来各情景下冬小麦WUE均比当前的WUE有所增加,其中增温2.4℃、降水减少10%时WUE比基础情景增加了15.5%,但WUE的数值并不随气温增加和降水减少而无限递增,当气温增加2.4℃、降水减少量超过20%时,WUE开始下降。     

冬小麦蒸腾速率在不同土壤水分条件下的修正

为找到不同土壤含水量对蒸腾速率的影响程度,通过对L1-6200便携式作物生理测定仪在不同土壤水分处理下的蒸腾速率观测值与气象条件计算得出的理论值进行比较,确定不同土壤水分条件下的蒸腾速率修正系数.分析发现:①在不同的土壤含水量下,未考虑修正系数的情况时,土壤含水量越小,理论计算误差越大;土壤含水量越大,理论计算误差越小.②土壤含水量小时蒸腾速率计算值的修正系数大,而土壤含水量偏大时修正系数小.③考虑修正系数后,计算误差显著减小,除了土壤含水量为14.89％稍有偏差外,其它土壤含水量状态下的理论计算值非常接近实际观测值.同时验证了不同土壤水分下的修正系数足显著的.     

阴山丘陵区土壤深松增墒水分动态研究

根据 1 997～ 1 998年观测资料 ,从热量平衡角度出发 ,论述了土壤深松保墒增墒的物理基础 ,初步探讨了深松条件下田间土壤有效水动态变化规律和保墒作用 .深松改变了近地层水热状况 ,导致土壤水分蒸发减少、土壤孔隙度增大 ,可接纳的天然降水增加 ,30～ 50 cm土层含水量比对照提高 2 0 %以上 ,产量平均提高 2 0 %～ 30 % .     

土壤水分观测历史数据集奇异值分析与校正

针对中国247个农业气象土壤水分观测站点1981 2010年逐旬土壤重量含水量、逐年田间持水量、凋萎湿度和土壤容重,考虑地区气候特点和土壤质地,依据土壤水分极值和水文常数关系理论,制定了土壤水分观测历史数据集质量控制方法,对土壤水分数据奇异值进行分析与校正。结果表明:土壤水分观测历史资料中,奇异值问题可以归结为人工录入误差、多地段水文常数混用误差和年际变化异常;土壤重量含水量数据异常问题归结为小于风干土含水量和大于理论饱和含水量的极端情况。通过对历史数据集质量控制后,可以对土壤水分观测数据进行有效推广应用,为针对土壤水分的研究提供重要科学基础。     

陕西省土壤水分动态聚类和区划

土壤含水量的多寡直接影响到作物的正常生长发育和产量形成。因土壤水分测定劳动强度大,工序繁杂,无论从时间序列的连续性,还是从空间分布的合理性,各地都缺乏完整资料。所以前人在单点土壤水分变化规律和通过自然降水进行土壤水分分区研究较多。本文在收集整理历史资料的基础上,以陕西省为例,在分析土壤水分主要收支项——降水蒸发差时空分布规律的同时,运用模糊等价关系聚类方法,对作物生长季土壤水分变化动态进行聚类分析,然后将作物生长季、关键生育期的土壤水分     

自动土壤体积含水量异常数据分析和判定

以琼中2014—2021年自动土壤体积含水量数据为例,研究自动土壤体积含水量异常数据的判定方法,分析造成数据异常的原因。结果表明：依据降水与土壤水分自然变化规律,采用界限值检查和空间、时间一致性检查等数据质量控制方法,分析自动土壤水分历年数据年、月、旬、日变化趋势,可快速判定自动土壤水分历史数据集中异常数据出现时段;结合异常时段同期的降水量和台站值班记录及当地墒情实况可判定异常数据的正误。造成自动土壤体积含水量数据异常主要原因有：①传感器故障;②强降水天气,雨水冲刷石块移动造成土壤环境发生变化;③仪器安装不当,套管管壁与土壤开孔的孔壁之间存在缝隙,强降水造成传感器对应部位积水;④对套管管壁与土壤开孔的孔壁之间缝隙灌浆填补时,未严格按规范要求操作,破坏了土壤原有结构。     

青海省降水与旱地土壤水分关系的研究

本文在全省选取互助、贵德、铁卜加、门源4个代表站和东部浅山农业区10个站，分析干旱地段降水量与土壤水分变化的定量关系。结果表明，大部分地区不同深度、不同范围的土壤相对湿度和干土层与旬降水量的相关关系显著。因此可以直接建立降水与土壤相对湿度增减的预报关系式，用于土壤相对湿度的预报。对于无法建立相关关系的地区，通过分析最小有效降水量，可以确定降水量对土壤水分的贡献。利用降水与土壤相对湿度增减的相关方程和干土层厚度变化与降水量关系进行土壤墒情预报，在1991—1995年期间的资料回代中效果较好。     

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     

以黄淮海为例研究农田实际蒸散量

以田间实验资料为基础 ,建立农田蒸散量和土壤相对含水量与潜在蒸散的函数关系。利用这种函数关系 ,计算黄淮海地区 ,在自然条件下农田蒸散量的变化。结果表明 ,黄淮海农田蒸散量的年变化呈双峰型 ,第一峰值出现在冬小麦抽穗开花期 ,第二高峰出现在夏玉米抽雄开花期。农田蒸散的区域分布趋势与自然降水分布相一致 ,在量值上约等于降水量的 84%     

广东干旱时空分布特征

根据土壤水分平衡模拟模型,采用广东省86个气象站1962～2006年逐日气象资料,模拟逐日土壤水分平衡状况,计算逐日土壤有效含水量,参考缺水指数形式,采用整层土壤有效含水量定义逐日干旱动态指数：DI=1-有效含水量／最大有效含水量。     

降雨后土壤入渗规律分析方法初探

用喷灌模拟降水的土壤水分实测资料，分析了黄土高原中壤土和紧砂土在裸地和小麦地两种地段上小到中雨、大雨和暴雨三种不同降水类型条件下降水入渗后土壤中的水分分配模型，试图探索出一种分析降雨条件下土壤入渗规律的新方法。     

四川省多种土壤水分资料对比分析

从降水响应、指标评估两个方面对比分析了四川省西昌、宜宾和乐至3站2017~2018年CLDAS土壤湿度产品、人工观测和自动土壤水分站3种土壤水分资料。结果表明,3种资料的土壤相对湿度对降水都有较好的响应,其中自动站对土壤水分变化的响应最为明显,而CLDAS的响应则较为平缓,CLDAS体积含水量对降水的响应不如CLDAS相对湿度好,特别是在深层,基本没有响应降水影响。对比评估指标显示,各站土壤相对湿度人工观测与自动站的相关性最好,西昌站3种资料两两间相关性最好,乐至站各资料间的相关性较差,偏差和均方根误差也较大,体积含水量各站各资料间相关性没有相对湿度高。总体看,CLDAS土壤湿度产品,特别是相对湿度在浅层对降水的响应要好于深层,与人工观测和自动站的相关性也好于深层,CLDAS土壤湿度产品在浅层可以弥补四川部分地区自动站稀疏的缺陷。      

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。...     

江西省土壤体积含水量对降水的响应特征

利用2017—2020年江西省36站壤土质地土壤水分观测站土壤体积含水量资料和降水资料,研究了江西省土壤体积含水量对降水过程的响应特征.结果表明:1)土壤体积含水量对不同类型降水过程的响应差异大,对于小于10 mm的降水过程几乎无响应,对10—25 mm的降水过程响应深度为0—10 cm,对25—50 mm的降水过程响应深度为0—20 cm,对大于50 mm的降水过程响应深度为0—60 cm.2)土壤体积含水量对降水的响应分为快速增长和平稳减弱两个阶段,在快速增长阶段土壤体积含水量先快速增长到最大值,然后缓慢下降,且增长阶段的持续时间小于减弱阶段的持续时间,增长过程和减弱过程不对称.3)响应过程的持续时间主要集中在1—9 h,其中3—6 h占比高达49％.     

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。