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SoilScope生态观测控制实验系统在淮北平原农田蒸散量观测中的应用

撰稿人: 日期:2022-4-14 点击次数:420

 文献信息
 
 文献摘要
准确估算作物蒸散量对于制定合理的灌溉计划和提高水资源利用效率至关重要。最常用的作物系数法是实际作物蒸散量与参考作物蒸散量的比值,综合反应土壤与植被对蒸散量的影响。结合温度效应模型,考虑三基点温度(最适温度、上限温度、下限温度)对作物生长状态的影响计算作物系数,从而计算蒸散量。安徽水科院五道沟水文实验站利用型号为FR101A 的SoilScope生态观测控制实验系统(自动称重式地中蒸渗仪)实测数据及气象资料,建立全生育期冬小麦和夏玉米蒸散量模型。
 
实验概述
实验区为五道沟水文实验站,该站地处淮北平原南部,属温带半湿润季风气候。冬季干旱少雨,夏季炎热多雨,降雨量年际变化大,年内分配很不均匀。农作物以小麦、大豆、玉米为主。实验设施及资料选取淮北平原区分布广泛的砂姜黑土为研究对象,利用SoilScope生态观测控制实验系统(自动称重式地中蒸渗仪)模拟研究种植典型作物冬小麦和夏玉米情景下蒸散量的变化。
蒸渗仪介绍
SoilScope生态观测控制实验系统(自动称重式地中蒸渗仪)型号为FR101A,分辨率为0.025 mm,口径面积4.0 m2,土柱高4.0 m。实验期间自动采集重量数据,10 min/次。蒸渗系统中的物候相机每日自动采集筒内作物生长图像,1 h/次。10、30、50、100和200 cm埋深处分别设有TDR(时域反射仪)测量体积含水率,1 h/次。
 模型构建
实际蒸散量主要受气象、土壤和作物的影响,可通过下式计算:
ET = ET0 ? Ks ? Kc
式中:ET 为实际蒸散量, mm·d-1;ET0为参考作物蒸散量, mm·d-1;Kc为作物系数;Ks为土壤水分胁迫系数。本文蒸散量以小时为步长计算,日蒸散量为小时累积值。根据中国气象局规定,令当日8∶00—翌日8∶00为一日。
结果与分析
 
淮北平原区属于地下水浅埋区,根据SoilScope生态观测控制实验系统(自动称重式地中蒸渗仪)实验成果,适宜作物生长的地下水位埋深为0.8~1.5 m,因此蒸渗仪内埋深设为1 m,并分析计算该情景下作物蒸散量,以此成果指导农田排水系统工程规划,以期将埋深控制在1~1.5 m,既能满足作物需水的天然利用,又能提高水资源的利用率。


控制试验应用:
1、 基于SoilScope控制试验平台的“LysiCosm 地上地下碳氮循环监测系统”,配套可升降呼吸室“iChamber 群落自动箱”,同步测量表面 N2O/CO2/CH4等温室气体排放;“iChamber-G土壤采气矛”测量蒸渗仪内土壤剖面N2O/CO2/CH4等浓度廓线。
  
iChamber 群落自动箱                                             iChamber-G土壤采气矛
2、“RhizoScope 根系生态仓”依托SoilScope系统实现土壤水、热通量控制,采用摄像与扫描一体化“AZR-300复合根系”原位观测根系分布、细根周转,环境变化对同化物分配的影响、根际微生态过程。

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