利用称重式蒸渗仪测量参考作物蒸散量与16种模式的比较外文翻译资料

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利用称重式蒸渗仪测量参考作物蒸散量与16种模式的比较

刘晓英 徐春英 钟秀丽 李玉中 袁小欢 曹金凤

摘要：因为参考作物蒸散量对农业灌溉、作物需水量的确定起到关键作用，因此准确估算参考作物腾发量（ET₀）是重要的。虽然大量的模型已经发展起来，但是他们的严格评价与测量仍然缺乏，导致模型选择的任意性。本文对16种参考作物蒸散量模型估算，包括五组合，六辐射和五个温度为基础的，进行了比较称重蒸渗仪在作物生长季节（四月至十月）2012在一个半干旱的中国网站。由两个称重式蒸渗仪测定参考作物蒸散量（面积1.3 mtimes;1.3米，深度2.3米）位于苇状羊茅草地（Festuca arundinacea Schreb）图（100米times;100米）包围的167公顷冬小麦、夏玉米。我们发现模型依次递减如：fao-ppp-17 Penman gt; 1963 gt; FAO-24笔者Blaney Criddle（BC）gt; 1996金佰利笔者gt;粮农组织—24辐射gt; FAO-56 Penman-Monteith（PM）gt; gt; gt; FAO-24笔者Turc德布鲁因科曼gt; jensenhaisegt; Priestley Taylor gt;哈格里夫斯gt; gt; gt;布莱尼-哈蒙Makkink Criddle gt;麦克洛德基于均方误差（均方根误差）。总的来说，组合模型表现最好的均方根误差范围从0.93-1.32毫米每天，然后用RMSE的辐射模型从1.28-1.79毫米每天，和温度从1.09-2.48毫米每天的均方根误差模型。最佳组合模型（fao-ppp-17 Penman）分别为29%和17%，比最好的辐射更准确（准确的辐射）和温度（FAO-24 BC）模型。更好的组合和辐射模型的性能，因为他们显式地包含影响参考作物蒸散量的主导因素。所有模型往往高估低蒸发需求，而低估了高需求下的测量值，但平均和辐射方法分别采用0.46毫米和0.60毫米每天低估的组合，而温度的方法高估了0.21毫米每天。所有组合和辐射模型和哈格里夫斯、FAO-24公元前温度的方法都表现出强大的体系。未来的努力应该是局部校准，但温度模型显示结构故障的焦点应对其进行优化。常用模型的系数进行了校准和相关气象变量。特别是，那些对Priestley Taylor和Hamon Turc Makkink，增强，而那些哈格里夫斯和BC下降。在气候类似于当前中国建议继续使用旧的Penman方程相结合的方法，准确辐射或Turc辐射方法。同时，今后的研究还需要解决两个问题：一：FAO-56 PM方程，通过计算参考作物蒸散量和应有的价值的唯一标准；二：修改后的原始风函数的有效性得彭曼公式。

关键词：参考作物蒸散量、称重溶度计测量、彭曼 - 蒙特斯、布兰妮 - 克里斯特、普里斯特 - 泰勒、哈格里夫

1.引言

蒸散量（ET）是土壤-植物-大气连续体中的水循环的主要组成部分。其可靠的信息是非常重要的水相关的研究和应用如灌溉制度，灌溉调度、水资源规划与管理、水资源配置，水量平衡计算，作物产量预测（佩雷拉等，2015），虽然ET可以测量的各种方法，它们是费力，费时和昂贵。所以对于大多数应用它估计，特别是由众所周知的两步法（艾伦等，1998）作为参考作物蒸散量的产物（参考作物蒸散量）和作物系数。因此，准确计算参考作物蒸散量成为获取的关键一步。

参考作物蒸散量指的蒸散率的扩展表面8 - 15厘米高，绿草覆盖的高度均匀，积极生长，完全遮荫，不缺水（Doorenbos和普鲁特，1977）。这个概念源于潜力蒸发Penman（1948）和（1948），并应用第一Doorenbos和普鲁特介绍（1977）联合国粮农组织（Food and农业组织）出版第24期。后来推广延森等人。（1990）谁带来了所有的计算方法潜在蒸发量（例如，布莱尼，Criddle，1950；延森海狮，1963；普莱斯利，1961；Turc，泰勒，1972；哈格里夫斯Samani，1985）这类。身体上，参考作物蒸散量反映大气对水的需求和代表的综合效应植被水分利用的气象要素。

许多参考作物蒸散量型号，大约50根据Lu et al。（2005年），迄今已经制定和修订。 基于假设和数据输入它们大致分为：组合 - （Penman，1948,1963; Monteith，1965），辐射 - （Priestley和泰勒，1972年），温度 - （Thornthwaite，1948; Hargreaves和Samani，1985），锅蒸发和Dalton（1802）型（也称为传质或空气动力学）方法。 大量的

模型无疑为应用带来了便利，但是他们也引起混淆，选择哪一个

一个特定的气候和地区，主要是由于其有限的评估反对测量。 了解这些行为模型一直是各种气候条件下的主要关注问题，例如，Jensen等人 （1990），Kashyap and Panda（2001），Castellvi et al。（2001），Liu and Lin（2005），Yoder et al。 （2005），Liu et al。 （2006），Loacute;pez-Urrea等人 （2006），Perera et al。 （2015）等等。

虽然对参考作物蒸散量模型的评估可以很多在文学中发现，他们大多是根据估计FAO-56 PM（Martiacute;nez-Cob和Tejero-Juste，2004; Temesgen et al。，

2005; Gavilaacute;n等人，2006; Liu et al。，2006; Cao等，2015），而相对较少（Jensen等，1990; Howell等，1998; Ventura等，1999; Yoder等，2005）对有限的国家和气候进行了严格的限制针对称重仪表的数据。 Jensen等人（1990）使用称重的测量数据评估了20个模型溶度计在11个位置，大部分来自美国，只有三个其他国家。最近研究用称重溶度计也主要来自美国（Howell等人，1998; Yoder等人，2005）和

地中海气候，包括戴维斯，加利福尼亚（Ventura等人，1999; Vaughan等人，2007）和西班牙（Berengena和Gavilaacute;n，2005; Loacute;pez-Urrea等人，2006），而来自其他的评估地方依然稀少。在中国，彻底调查参考作物蒸散量方法从未使用称重溶度计进行与其作为大农业的缺水情况形成鲜明对比国家。

此外，现有研究结果与称重溶度计不一致Jensen等人（1990）报道说，最好的和Thornthwaite表现最差，而布兰妮 - 克里斯特（BC）的表现更好，领先于五组合模式的形式和所有三种辐射模型评估。 Yoder等人（2005）评估了八个模型的潮湿场地在美东南部，并报告了最佳表现粮农组织-56 PM，其次是1948年的Penman和Turc以及Hargreaves是最贫穷的Loacute;pez-Urrea等人（2006）评估7在半干旱气候中称重溶度计的参考作物蒸散量方法西班牙认为FAO-56 PM是最好的，而FAO - 24 Penman和FAO-24 BC显着超过和1963年Penman显着低估每日参考作物蒸散量。另一项研究西班牙南部类似气候（Berengena和Gavilaacute;n，2005），然而，表示本地调整的Penman表现最好的，其次是粮农组织-56 PM，执行了Priestley-Taylor（PT）最严重的在德克萨斯州的半干旱环境中，Howell等人（1998）也揭示了Penman（1948）比原来的粮农组织-56 PM表现稍微好一些。

上述不一致在理解各种真实的差异和关系参考作物蒸散量模式在不同的地区和气候下突出了难点和不确定性。 获得高点确定性的程度，并建立一个彻底的行为知识的这些模型，本文比较了16种模式的变化在中国的半干旱地区测量称重仪的复杂度，旨在指导他们的正确选择

减少应用中可能的不确定性。

2.材料和方法

2.1.参考作物蒸散量的模式和计算

共选择16种参考作物蒸散量型号进行比较，包括五个组合模式，即原始的Penman（1963），粮农组织24Penman（Doorenbos and Pruitt，1977），FAO-ppp-17 Penman（Freacute;re和波波夫，1979年），1996年金伯利·彭曼（Wright，1996年）和粮农组织 - 56 PM（Allen等，1998）分别为六种辐射模型，即Priestley-Taylor（Priestley and Taylor，1972），De Bruin-Keijman（DeBruin和Keijman，1979），Makkink（1957），Jensen-Haise（Jensen和海斯，1963年），粮农组织-24辐射（Doorenbos和Pruitt，1977年）和Turc（1961），以及五个基于温度的模型，哈格里夫斯（Hargreaves和Samani，1985），哈蒙（1961），McCloud（1955）和FAO-24 Blaney-Criddle（Doorenbos and Pruitt，1977），原来的Blaney和Criddle（1950）。具体这些模型的方程及其缩写列在表1.鉴于蒸发模型的长期发展历史，他们经历的各种修改和不断变化改变涉及变量的单位，重要的是确保所选模型的形式与变量的单位相匹配。为了这

我们主要提到Doorenbos和Pruitt（1977），Jensen等（1990），Allen et al。 （1998），Allen（2001），Kashyap和Panda（2001），DeBruinand Stricker（2000），并且可以找到详细的描述在这些来源。

在许多情况下，参数明确地出现在参考作物蒸散量中模型需要估计。虽然提供了程序在原始引用中，我们应用了相同的算法所有模式可避免与单位转换相关的可能错误。计算细节概述在Allen等人（1998），其在Liu等人的紧凑表中重新总结。 （2009）。涉及的具体系数为：反照率 = 0.23，vonKarman常数k = 0.41，Stefan-Boltzmann常数 = 4.903times;10-9 MJK-4 m-2 d-1，水的比热常数温度cp = 1.013times;10-3 MJ/kg*◦C，= 2.45 MJ/kg和G = 0 MJ/m*d。计算饱和蒸气压作为基于Tx和Tn的平均值。与粮农组织 - 56程序是我们将局部系数并入计算清晰的天空太阳辐射R₀，需要计算净输出长波辐射（R_nl），即R_s0 =（a_s b_a）·R_a，

哪里和b_s被校准Angstr˚om-Prescott˝系数北京数据（a = 0.1680，b = 0.5775）（Liu等，2012）

2.2.参考作物蒸散量的测量

在华北平原小平山小唐山（40.18°N，116.43°E，海拔36m）的国家精密农业实验示范点进行现场观察。 整个场地占地167公顷。 气候被分为干旱指数（Liu and Lin，2005），其特征是四个特征季节。 长期平均降水量为574毫米，主要在6月至8月，下降了77％。 年平均气温12.1℃，1月份为-4.1℃，7月为25.7℃。 无霜日最后约200天，年阳光照度达2641小时。 土壤含水量为0.33〜0.45 cm3times;cm-3，平均土壤深度为0.37 cm3times;cm-3。

参考作物，凉季羊茅草（Festuca arundinacea Schreb）于2011年8月12日播种在两个称重仪器及周围环境中，播种密度为30gtimes;m-2。草坪在2012年正在蓬勃发展，维护良好。溶菌仪位于该西南部，安装在100米times;100米的羊茅草地上，定期满足草地高度0.12米的规格（为10-20厘米），由Allen等人定义的参考表面（1998）。剪报被及时清除。为了确保裂解器及其周围环境不受压力的条件，使用微流量灌溉系统（流量= 1 m3 h-1，0.2 MPa）及时供水。距离测深仪东邻30米的冬小麦（10月至5月），夏季玉米（6月至9月）旋转，西距70米，宽4米宽，一排树木15米高。旁边和北面50米处是混合物种管理良好的其他研究用途，通常保持在10-30厘米;进一步北到150米是一排实地实验室的单层实验室。盛行风来自冬季和春季的西北部，夏季来自东南部。测量的周围环境与Howell等人提到的研究场所相似或更好（1998）可能不是理想的，但这在实践中是常见的，因为许多网站不仅仅是为技术问题而设立的，而且为了方便，访问和其他实际考虑。

反平衡称重计（西安理工大学水利学院制造）由8mm厚的钢（1.3mtimes;1.3mtimes;2.3m），安装在秤上（BSI-MTLDR09，由同一研究所）安装在地下通道室。秤上装有一个Sartorious称重传感（BSA4202S-CW，范围0-4.2 kg，分辨率0.01 g），通过将已知的重量放在溶度计表面上进行校准。溶解仪的上部2米是在与起重机相同的位置上开采的未受干扰的土壤整体，底部0.3m为砂质筛分层。采用钢盖防止水进入内外槽间隙（2cm）。将张力计（SoilSpec，TK Systems，澳大利亚）埋在每个溶度计内的0.2m土壤深度，以监测土壤水分动态。当其读数达到-20kPa（相当于现场水容量的66％）时，开始喷灌，直到达到0.03-0kPa的水位。与工业个人电脑（BSIMTWG09，由同一研究所开发）连接溶度仪每5分钟连续监测其质量，收集数据，包括土壤中的水分重量，称重传感器的读数以及给定间隔的相应差异，参考作物蒸散量率，排水量以及各种校准系数。内槽面积用于将质量值转换为水深，并且不考虑壁间隙或草悬垂或悬挂间校正。

通过对0:01h和23:56h之间的每个5分钟间隔的值求和来获得每日

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