利用作物冠气温差估算农田蒸散量.pdf

中国水利水电科学研究院 第13届青年学术交流会论文 文章编号：1007-2284(2016)08-0076-07 利用作物冠气温差估算农田蒸散量* 1,2 1,2※ 1,2 1,2 黄凌旭 ，蔡甲冰 ，白亮亮 ，张宝忠 （1．中国水利水电科学研究院，流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京，100038；2．国家节水灌溉北京工程技术研究中心，北京， 100048） 摘要：准确估算农田蒸散量，对于促进节水型农业和旱地农业的发展、科学管理有限的水资源、评估环境变化对 农业生态系统的影响等具有重要意义。利用河套灌区解放闸灌域农田连续观测的玉米、向日葵的冠层温度和田间 气象要素等数据，采集并计算出 Seguin 和 Itier 简化模型中日蒸散量 ET 、日净辐射 Rn 和冠气温差（T -T ）， d d s a 并对模型中参数 a、b 进行了回归和拟合，检验其在当地的适用性。结果表明，该简化模型可以用于估算玉米和向 2 日葵的日蒸散量，以每日 13:00 时数据拟合效果最优，决定系数 R 分别为 0.690 和 0.864；日蒸散量估算模型中 玉米田块参数 a 和 b 分别为-0.859 和-0.116，向日葵田块参数 a 和 b 分别为 0.548 和-0.343。研究结果可为大面 积遥感反演区域农田耗水提供参考依据。 关键词：冠气温差；日蒸散量；玉米；向日葵；估算模型 中图分类号：S274.1;TV93 文献标识码：A 1 引言 在当前我国水资源严重短缺的形势下，农业中有关节水问题的解决，几乎都离不开农田蒸散和耗 水的估算。准确及时的确定蒸散量，是计算作物水分利用率的前提和分析区域水量平衡的基础，是研 [1] 究农业高效用水和实施最严格水资源管理的切入点 。作物蒸散量的估算方法一直是研究的热点，国 内外关于估算作物蒸散量的模型与方法很多，如水量平衡法、彭曼综合法、互补相关法、经验公式法、 遥感法等[2-5] 。通过这些模型与方法可以得到较准确的作物日蒸散量，但其需要测量和计算的参数较 多，模型与方法也比较复杂。 近几十年，随着红外技术的快速发展，手持式红外测温仪、机载或卫星遥感红外传感器测量植被 温度被广泛的应用[6-8] 。红外测温技术具有测量时间短、测量误差小、近距离测量时不受距离的影响、 可连续观测等优点。大量的研究表明作物蒸散量与冠层温度或冠气温差之间关系密切，基于能量平衡 原理，可通过冠层温度估算作物蒸散量[9-11]，并进行精量灌溉决策[12,13] 。Jackson[14]等（1977）提出以 冠层-空气温度差估算作物日蒸散量的模型，Seguin 和 Itier[15] （1983）对模型进行改进，得到简化模 型。该简化模型具有测量的参数少，模型简单等优点。已有学者对该模型进行验证，并应用模型进行 农田日蒸散量的估算[16-19]，其利用的数据往往是不连续的手持红外测温枪观测。本文通过在内蒙古河 套灌区解放闸灌域农田设置在线观测系统，连续同步监测玉米和向日葵的冠层温度和田间气象数据， 利用线性回归分析 Seguin 和 Itier 简化模型在该地区的适用性，并得到估算模型中关键参数，为遥感 影像反演地面温度进行区域尺度估算蒸散量提供参考依据。 2 材料与方法 2.1 试验区概况 试验点位于内蒙古自治区河套灌区解放闸灌域沙壕渠试验站（光明二队），地处东经 107°8′16″，北纬40°55′8″ ，海拔高程 1036 m。解放闸灌域地处干旱半干旱内陆地区，属中温带高原、 大陆性气候特征。日照时间长，年蒸发量大，年平均降雨量 151.3 mm，年内平均气温 9℃。土壤类型 为灌淤土，土质以粉砂壤土为主，有机质含量较低，含盐量较高，地下水位埋深较浅。 2.2 数据监测 利用中国水科院自主研发的 CTMS-On line 型作物冠层温度及环境因