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1、第59卷第6期气 象 学 报Vol.59,No.62001年12月ACTAMETEOROLOGICASINICADec.,2001①以黄淮海为例研究农田实际蒸散量王 菱 倪建华(中国科学院地理科学与资源研究所,北京,100101)摘 要以田间实验资料为基础,建立农田蒸散量和土壤相对含水量与潜在蒸散的函数关系。利用这种函数关系,计算黄淮海地区,在自然条件下农田蒸散量的变化。结果表明,黄淮海农田蒸散量的年变化呈双峰型,第一峰值出现在冬小麦抽穗开花期,第二高峰出现在夏玉米抽雄开花期。农田蒸散的区域分布趋势与自然降水分布相一致,在量值上
2、约等于降水量的84%。关键词:农田实际蒸散,计算方法,区域分布。1 引 言农田蒸散是联系土壤-植物-大气不可缺少的一环,也是水循环和水资源分量的重要研究内容。农田蒸散与作物产量密切相关,是研究农作物产量和水分关系的重要指标。因此,对于农田蒸散的研究,历来为地学和农业气象学者所重视。有关蒸发的研究已有200多年历史。Dalton于1802年首先综合了空气温度、湿度和风对蒸发的影响,提出了著名的Dalton定律,它对近代蒸发的创立有决定性的作用。以后通过地表能量平衡方程得到的计算蒸发的波文比2能量平衡法(BREB法)(Bowen,192
3、6)及利用近地边界层相似理论的空气动力学方法(ThornthwaiteandHolzman,1939)也相继出现。1948年,Thornthwaite和Penman同时提出了“蒸发力”的概念及相应的计算公[1]式。其中Penman公式具有坚实的理论基础,目前仍为计算湿润下垫面蒸发的主要方[2]法,Monteih于1963年通过引入表面阻力的概念导出了Penman2Monteih(P2M)公式,为非饱和下垫面蒸发研究开辟了一条新的途径。前苏联学者在20世纪50年代曾提出大区域年平均蒸发量的计算方法及根据地表水量平衡原理的流域蒸发计算的
4、水量平衡法。从土壤水运动原理和植物生态学来确定蒸发量是计算蒸发的另一重要途径。中国对蒸发的研究始于20世纪50年代,迄今约有50a的历史。朱岗昆和扬纫章利[3][4][5]用Penman公式计算了中国东部月蒸发量,其后,钱纪良和林之光、贺多芬和邓根[6][7]云也相继用Penman公式计算蒸发力,卢其尧利用饱和差法、高国栋利用布德科综合[8][9][10]法计算中国蒸发力,傅抱璞和吴厚水也对蒸发进行了研究。①初稿时间:1999年7月25日;修改稿时间:2000年7月22日。 资助课题:国家自然科学基金资助项目(49871041),中
5、国科学院禹城实验站开放课题(49890330)。©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.6期 王 菱等:以黄淮海为例研究农田实际蒸散量785中国气象学者所用的蒸发公式,基本上包括了国外普遍流行的一些主要公式,例如Penman公式、布德科公式、Thornthwaite公式、空气饱和差公式以及空气动力学为基础的经验公式等,这些公式的引入,对中国蒸发研究起着推动作用,但这些工作存在明显的不足:其一,一些外国公式直接运用于中国,计算结果没有
6、经受实际的充分检验,而且客观上也往往缺少检验的实验数据,因而计算结果的误差是很不确定的;其二,除个别外,蒸发计算大多考虑的是在水分没有限制条件下的蒸发,实际蒸发因缺乏实验数据则很少涉及。对蒸发的测定,农业和水利部门,往往是结合作物需水量的研究,在农田上采用水量平衡法测定蒸发,这已成为许多研究者分析作物需水量和耗水量的基础;各地建站设置大222型蒸发池(100m,20m或10m),小型蒸发器(E601蒸发器,80cm口径蒸发器等),这些蒸发站积累了长期连续的蒸发数据,并在蒸发方面得到了有用的结果。中国科学院地理研究所在20世纪70年代
7、末到80年代初相继在山东禹城和北京建[11,12]立了实验站,专门研究以农田为对象的水分蒸发问题,研究方法大致分为三类:(1)液态水分消耗测量,有水分平衡法,大型蒸发池、蒸发渗透仪和植物生理测定技术;(2)水汽传送测量,包括空气动力学法、热量平衡法、空气动力学与热量平衡联立法、涡度相关法等;(3)红外遥感技术,以点为研究基础,为计算区域蒸发提供了广阔的前景。由于农田蒸散测定和计算的复杂性,到目前为止,一般仅限于公式的计算或个别地点、个别作物生长季的田间实验,而把农田作为一种下垫面类型,进行区域的宏观研究则不多见。本文以田间实验为基础
8、,简化了农田蒸散的计算程序,利用区域气象和土壤水分资料,计算黄淮海地区在自然条件下的农田实际蒸散量。2 研究资料来源田间实验资料来源于中国科学院禹城实验站,该站位于黄淮海东部平原,山东省境内,站内设置各种气象、土壤水分、大型水力蒸发和
