本文選題：多針熱脈沖傳感器　切入點：HBSF傳感器　出處：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：農(nóng)田蒸散(ET)是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中地表能量平衡和水分平衡的重要組成部分,主要由作物蒸騰和土壤水分蒸發(fā)兩部分組成。作物蒸騰和土壤水分蒸發(fā)的準確測定對于指導(dǎo)農(nóng)田灌溉,提高水分利用效率具有重要意義。但目前廣泛用于測定作物蒸騰的熱平衡式莖流計(HBSF)傳感器會高估莖流速率,而基于感熱平衡原理的多針熱脈沖傳感器無法得到0.5 mm 土層以上的蒸發(fā)速率,且其準確度和精度尚不明確。本研究的主要目的是通過稱重法校準HBSF傳感器,改進表層土壤水分蒸發(fā)計算方法,獲取玉米整個生育期的作物蒸騰及土壤水分蒸發(fā)動態(tài)。并利用HBSF傳感器和多針熱脈沖傳感器進一步探討免耕對春玉米農(nóng)田作物蒸騰和土壤水分蒸發(fā)的影響。主要研究結(jié)果如下:第一,HBSF傳感器測得的莖流速率(V,g plan~(-1)h~(-1))高估了蒸騰速率(T,g plant~(-1)h~(-1)),且誤差呈日變化規(guī)律:在早晨和傍晚較小,隨T的增大而變大,在太陽輻射強度最大時達到最大值(稱重式蒸滲儀試驗中最大誤差為67 g plant~(-1) h~(-1),盆栽試驗為154 g plant~(-1) h~(-1),田間試驗研究為30 g plant~(-1) h~(-1))。以稱重法得到的T為標準,建立了關(guān)于玉米植株T和HBSF傳感器測得V的線性經(jīng)驗方程:T=0.65K+0.39。并在稱重式蒸滲儀試驗、盆栽試驗及田間試驗研究中進行驗證,結(jié)果表明,該方程可分別降低最大V誤差達60%、50%和50%。顯著提高了 HBSF傳感器測得V的準確性。第二,利用大型稱重式蒸滲儀(9m~2)評估多針熱脈沖傳感器的結(jié)果表明,多針熱脈沖傳感器可以動態(tài)監(jiān)測蒸發(fā)速率(E),且準確性和精度較好。四個多針熱脈沖傳感器分別安裝在蒸滲儀的不同位置,動態(tài)監(jiān)測0-5cm土層的熱導(dǎo)率、熱容量和溫度梯度,基于感熱平衡原理和改進的感熱平衡原理計算得到E。另外,根據(jù)Penman-Monteith方程計算了參照蒸發(fā)速率(E0)。結(jié)果表明,在前四天E/E0值大于0.9,之后急劇下降,最后達到穩(wěn)定值0.4。熱脈沖結(jié)果與蒸滲儀數(shù)據(jù)有很好的線性關(guān)系,斜率為0.95,截距為0.09。多針熱脈沖傳感器測得E的絕對誤差變化范圍為-0.02-0.29 mmd~(-1),相對誤差變化范圍為~(-1).17%-8.49%。四個多針熱脈沖傳感器測得的E的標準差和變異系數(shù)的變化范圍分別為0.07-0.51 mmd1和3.30%~(-1)4.45%。第三,HBSF傳感器和多針熱脈沖傳感器結(jié)合能夠準確監(jiān)測農(nóng)田蒸散。利用多針熱脈沖傳感器監(jiān)測了玉米(Zea mays L.)整個生育期的E,HBSF傳感器測定得到玉米生長后期T,并通過FAO-56中提出的作物系數(shù)模型得到玉米生育前期T。同時用稱重式蒸滲儀評估HBSF傳感器和多針熱脈沖傳感器結(jié)合得到ET的準確性。結(jié)果表明,玉米農(nóng)田整個生育期的E、T和ET的變化范圍分別為 0.13-5.10 mm d~(-1),0-8.67mmd~(-1) 和 0.39~(-1)0.11 mm d~(-1),平均值為 1.42 mm d~(-1)、2.87 mm d~(-1)和4.32 mm d~(-1)。蒸發(fā)累積量達到131.78 mm,占農(nóng)田蒸散的33%。HBSF傳感器和多針熱脈沖傳感器結(jié)合得到的ET與稱重式蒸滲儀測得的ET一致性較好,回歸分析得到r2 = 0.80。第四,將多針熱脈沖傳感器和HBSF傳感器應(yīng)用于比較免耕和翻耕下春玉米農(nóng)田E和T的變化動態(tài)。結(jié)果表明,測定期間免耕和翻耕耕作方式下玉米農(nóng)田E的變化范圍分別為0.29-2.59 mm d~(-1) 和 0.10-4.15 mm d~(-1),玉米植株 T 的變化范圍分別為 0.35-6.86 mm d~(-1) 和 0.28-7.24 mm d~(-1)。土壤水分蒸發(fā)和作物蒸騰主要受太陽輻射、土壤含水量和葉面積指數(shù)的共同影響。與翻耕相比,免耕可以減少土壤水分蒸發(fā)15 mm,增加作物蒸騰量22 mm,降低了非生產(chǎn)性土壤水分消耗。
[Abstract]:The effect of tillage on transpiration and evaporation of soil water in spring maize field was studied by means of weighing method . The results showed that the maximum error of heat balance type stem flow meter ( HBSF ) was 67 g plant ~ ( -1 ) h ~ ( -1 ) . The results showed that the maximum error of the heat - balanced stem - flow meter ( V , g plan ~ ( -1 ) h ~ ( -1 )) was higher than that of the soil moisture evaporation . The results showed that the variation range of E , T and ET was 0 . 13 - 5 . 10 mm d ~ ( -1 ) and 0 . 28 - 7 . 24 mm d ~ ( -1 ) respectively . The results showed that the variation range of E , T and ET in maize field was 0 . 29 - 2 . 59 mm d ~ ( -1 ) and 0 . 28 - 7.24 mm d ~ ( -1 ) .

【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S161.4

【參考文獻】

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1 鮑忠文;杜虎林;史學(xué)斌;馬文藝;;用微型蒸滲儀測驗根灌節(jié)水潛力的田間試驗研究[J];中國沙漠;2013年01期

2 趙娜娜;劉鈺;蔡甲冰;于福亮;李傳哲;;夏玉米棵間蒸發(fā)的田間試驗與模擬[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2012年21期

3 ;Effects of Different Tillage Systems on Soil Properties,Root Growth,Grain Yield,and Water Use Efficiency of Winter Wheat (Triticum aestivum L.) in Arid Northwest China[J];Journal of Integrative Agriculture;2012年08期

4 龍秋波;賈紹鳳;;莖流計發(fā)展及應(yīng)用綜述[J];水資源與水工程學(xué)報;2012年04期

5 閆美杰;時偉宇;杜盛;;土壤呼吸測定方法述評與展望[J];水土保持研究;2010年06期

6 袁國富;張娜;孫曉敏;溫學(xué)發(fā);張世春;;利用原位連續(xù)測定水汽δ~(18)O值和Keeling Plot方法區(qū)分麥田蒸散組分[J];植物生態(tài)學(xué)報;2010年02期

7 秦舒浩;黃高寶;;不同耕作措施下綠洲灌區(qū)冬小麥蒸發(fā)蒸騰特性及產(chǎn)量效應(yīng)[J];中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報;2008年03期

8 李王成;王為;馮紹元;陳紹軍;霍再林;;不同類型微型蒸發(fā)器測定土壤蒸發(fā)的田間試驗研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2007年10期

9 李玲玲,黃高寶,張仁陟,晉小軍,Kwong Yin CHAN;不同保護性耕作措施對旱作農(nóng)田土壤水分的影響[J];生態(tài)學(xué)報;2005年09期

10 張小由,龔家棟;利用熱脈沖技術(shù)對梭梭液流的研究[J];西北植物學(xué)報;2004年12期

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本文編號：1709133