作物腾发量实时预报与田间试验验证.pdf

水 利 学 报 年 月 第 卷 第 期 文章编号 作物腾发量实时预报与田间试验验证 蔡甲冰 刘 钰 许 迪 国家节水灌溉北京工程技术研究中心 北京 中国水利水电科学研究院水利研究所 北京 摘要 获得实时 有效的作物腾发量数据是进行实时灌溉预报的基础和难点 本文根据公共的天气预报信息 提出 了实时的估算作物腾发量的方法流程 并利用作物根区土壤水量平衡方程 用冬小麦田间灌溉试验的土壤水分数 据对该模型和方法进行了检验 同时为检验实时参照腾发量估算方法的可靠性和实用性 对当地媒体发布的实际 天气预报信息与实际气象观测值进行了对比 结果表明 在现有天气预报准确度条件下 该方法可以有效的实时 估算作物腾发量 为田间实时灌溉管理与决策提供较为可靠的参数 关键词 天气预报 土壤含水量 实时预报 作物腾发量 冬小麦 中图分类号 文献标识码 研究背景 实时灌溉预报是制定动态灌溉用水计划的基础 对灌区节水 增产和提高经济效益起着重要作用 其重点与难点内容是作物需水量实时预报 由于作物本身的生理特性 作物需水量 即作物潜在 蒸腾蒸发量 的预报方法 可以用时间序列分析法来预报作物需水量 也可以用绿叶覆盖率和多年气 象资料统计分析归类来分别计算作物系数与 从而求得作物需水量 等 提出根据短期 的天气预报信息 由多年降雨资料划分的典型年份而确定的降雨概率来计算短期作物需水量 从而进行 灌溉预报 等 实时灌溉管理则是根据天气预报的降雨信息 由降雨量大小来简单确定一 个固定的灌水量 也有研究提出用蒸发皿蒸发量或者气象监测部门提供的当日气象资料来计算 从而制订实时灌溉计划 上述研究尽管可以对作物腾发量进行实时估算或者短期预报 但其大部分方法依据的资料是历年 统计分析结果或者随机降雨量 从而粗略估算作物腾发量进行灌溉预报 在田间水量平衡中 常常需要 确定田间作物实际蒸腾 蒸发的水量 即 值 估算作物腾发量的常规方法是两步法 即根据气象要 素确定参照腾发量 作物相应生育期的作物系数 和此时的土壤水分胁迫系数 三者相乘即可 求得作物腾发量 一些学者利用混沌算法的全局空间寻优性能和遗传程序设计的结构自动寻优 功能 建立了基于混沌遗传程序设计的参照腾发量预测模型 或者利用分形理论分析一定空间尺度范 围内 存在的自相似特征 可以实现有资料地区 成果推广和移植到无资料地区 由于气候变 化年际显著差异性和购买气象部门监测资料的昂贵成本 这些方法在实际应用中总有其较多局限性 而在关于利用国内免费的公共天气预报信息来估报参照腾发量方面 蔡甲冰等 已经做了大量的研 究工作 利用这些研究成果进行作物腾发量的估报 从而进行灌溉的短期实时预报 对于提高灌溉管理 的实时性和有效性具有十分重要的意义 本文将在作物根区土壤水量平衡方程的基础上 应用文献 提出的根据天气预报信息实时估算参 收稿日期 基金项目 研究计划资助项目 计划项目 国家自然科学基金资助项目 作者简介 蔡甲冰 女 河南南阳人 博士 工程师 从事节水灌溉技术与理论的研究 照腾发量的方法 对作物腾发量的实时预报方法进行探讨 将用于实时估算参照腾发量的天气预报信息 与实际气象观测值进行对比 并应用冬小麦不同灌溉处理的田间试验 对实时预报模型进行检验 材料与方法 作物需水量实时估算模型 根据 田间作物实际腾发量计算公式为 式中 为预报时段内的作物腾发量 ? 为作物系数 为土壤水分修正系数 其值在 之 间 为参照腾发量 本文用实时的天气预报信息解析后进行估算