作物蒸发蒸腾量的测定与计算课件

蔡焕杰作物蒸发蒸腾量的测定与计算作物蒸发蒸腾量的测定与计算蔡焕杰作物蒸发蒸腾量的测定与计算蔡焕杰作物蒸发蒸腾量的测定与计算植植株株蒸蒸腾腾：作作物物将将根根系系从从土土壤壤中中吸吸收收的的水水分分，通通过过叶叶片的气孔蒸散到大气中的现象。片的气孔蒸散到大气中的现象。棵间蒸发：棵间蒸发：植株间土壤或田面的水分蒸发。植株间土壤或田面的水分蒸发。深深层层渗渗漏漏：旱旱地地中中由由于于降降雨雨量量或或灌灌溉溉水水量量太太多多，使使土土壤壤水水分分超超过过了了田田间间持持水水量量，向向根根系系吸吸水水层层以以下下土土层层渗渗漏漏的的现象。现象。植株蒸腾植株蒸腾棵间蒸发棵间蒸发深层渗漏深层渗漏 或田间渗漏或田间渗漏地表径流地表径流组成植株体的一部分组成植株体的一部分1 1作物需水量作物需水量农田水分消农田水分消耗的途径耗的途径一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素植株蒸腾：作物将根系从土壤中吸收的水分，通过叶片的气植株蒸腾：作物将根系从土壤中吸收的水分，通过叶片的气作作物物需需水水量量：生生长长在在大大面面积积上上的的无无病病虫虫害害作作物物，土土壤壤水水分分和和肥肥力力适适宜宜时时，在在给给定定的的生生长长环环境境中中能能取取得得高高产产 潜潜力力的的条条件件下下为为满满足足植植株株蒸蒸腾腾、棵棵间间蒸蒸发发、组组成植株体所需要的水量。成植株体所需要的水量。在在实实际际中中由由于于组组成成植植株株体体的的水水分分只只占占总总需需水水量量中中很很微微小小的的一一部部分分(一一般般小小于于1%)1%)，而而且且这这一一小小部部分分的的影影响响因因素素较较复复杂杂，难难于于准准确确计计算算，故故人人们们均均将将此此部部分分忽忽略略不不计计，即即认认为为作作物物需需水水量量就就等等于于植植株株蒸蒸腾腾量量和和棵棵间间蒸蒸发发量量之之和和，即即所所谓谓的的“蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量”，气气象象学学、水水文文学学和和地地理理学学中中称称为为“蒸蒸散散量量”或或“农田总蒸发量农田总蒸发量”，国内也有人称之为，国内也有人称之为“腾发量腾发量”。1.11.1作物需水量的概念作物需水量的概念一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素作物需水量：生长在大面积上的无病虫害作物，土壤水分和肥力适宜作物需水量：生长在大面积上的无病虫害作物，土壤水分和肥力适宜q作物需水量包含作物需水量包含生理和生态需水生理和生态需水两个方面两个方面作作物物生生理理需需水水：作作物物生生命命过过程程中中各各种种生生理理活活动动（如如蒸蒸腾腾作作用用、光光合合作作用用等等）所所需需要要的的水水分分。植植株蒸腾株蒸腾实际上是作物生理需水的一部分实际上是作物生理需水的一部分作作物物生生态态需需水水：指指生生育育过过程程中中，为为给给作作物物正正常常生生长长发发育育创创造造良良好好的的生生长长环环境境所所需需要要的的水水分分。棵棵间间蒸发蒸发即属于作物的生态需水即属于作物的生态需水一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素作物需水量包含生理和生态需水两个方面一、作物需水量与影响因作物需水量包含生理和生态需水两个方面一、作物需水量与影响因作物在不同生长阶段的需水规律为：作物在不同生长阶段的需水规律为：随着作物随着作物的生长和叶面积的增加，需水量值也不断增大，的生长和叶面积的增加，需水量值也不断增大，在作物苗期，需水量值较小，当作物进入生长在作物苗期，需水量值较小，当作物进入生长盛期，需水量增加很快，叶面积最大时，作物盛期，需水量增加很快，叶面积最大时，作物需水量出现高峰；到作物成熟期，需水量值又需水量出现高峰；到作物成熟期，需水量值又迅速下降。迅速下降。1.2 1.2 作物需水量规律作物需水量规律一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素作物在不同生长阶段的需水规律为：随着作物的生长和叶面积的增加作物在不同生长阶段的需水规律为：随着作物的生长和叶面积的增加每种作物都有需水高峰期，每种作物都有需水高峰期，需水高峰期一般处于需水高峰期一般处于作物生长旺盛阶段，作物生长旺盛阶段，如冬小麦有两个需水高峰期，如冬小麦有两个需水高峰期，第一个高峰在分蘖期，第二高峰在开花至乳熟期；第一个高峰在分蘖期，第二高峰在开花至乳熟期；大豆的需水高峰在开花结荚期；谷子的需水高峰大豆的需水高峰在开花结荚期；谷子的需水高峰为开花为开花乳熟期；玉米为抽雄乳熟期；玉米为抽雄乳熟期。乳熟期。v在整个作物的生育在整个作物的生育期内，植株蒸腾和期内，植株蒸腾和棵间蒸发两者所占棵间蒸发两者所占比例互为消长。比例互为消长。一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素每种作物都有需水高峰期，需水高峰期一般处于作物生长旺盛阶段，每种作物都有需水高峰期，需水高峰期一般处于作物生长旺盛阶段，作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物整个生育期中通常把对缺水最敏感、缺水对作物整个生育期中通常把对缺水最敏感、缺水对产量影响最大的时期称为产量影响最大的时期称为作物需水临界期作物需水临界期或或需水需水关键期关键期。各种作物需水临界期不完全相同，但大多数出现各种作物需水临界期不完全相同，但大多数出现在从营养生长向生殖生长的过渡阶段，例如小麦在从营养生长向生殖生长的过渡阶段，例如小麦在拔节至抽穗期，棉花在开花至结铃期，玉米在在拔节至抽穗期，棉花在开花至结铃期，玉米在抽雄至乳熟期，水稻为孕穗至扬花期等，在作物抽雄至乳熟期，水稻为孕穗至扬花期等，在作物需水临界期缺水，会对产量产生很大影响。需水临界期缺水，会对产量产生很大影响。1.3 1.3 作物需水敏感期作物需水敏感期一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物整个生育期中通作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物整个生育期中通作物需水系数：作物需水系数：生产单位产量作物（如生产单位产量作物（如1kg1kg小麦）的需水量（小麦）的需水量（mm kgmm kg-1-1）。）。作物水分利用效率：作物水分利用效率：作物每消耗单位水作物每消耗单位水量所能生产的产量量所能生产的产量(kg/mm(kg/mm或或kg/mkg/m3 3），常），常表示为表示为:WUE(:WUE(water use efficiency)。一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素作物需水系数：生产单位产量作物（如作物需水系数：生产单位产量作物（如1kg小麦）的需水量（小麦）的需水量（mm不不同同种种类类的的作作物物需需水水量量有有很很大大的的差差异异，如如就就小小麦麦、玉米、水稻而言，水稻小麦玉米；玉米、水稻而言，水稻小麦玉米；不不同同品品种种的的作作物物需需水水量量有有很很大大差差异异，如如耐耐旱旱品品种种需需水量小；水量小；不同生育阶段需水量不同；不同生育阶段需水量不同；不同长势的作物需水量不同。不同长势的作物需水量不同。2 2影响作物需水量的主要因素影响作物需水量的主要因素 作作物物需需水水规规律律随随作作物物种种类类、品品种种、土土壤壤、气气候候、生生产产力力水水平平等等诸诸多多因因素素而而变变化化，应应结结合合各各地地情情况况来来探索作物需水规律。探索作物需水规律。2.1 2.1 作物因素作物因素一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素不同种类的作物需水量有很大的差异，如就小麦、玉米、水稻而言，不同种类的作物需水量有很大的差异，如就小麦、玉米、水稻而言，气气象象因因素素是是影影响响作作物物需需水水量量的的主主要要因因素素，它它不不仅仅影影响响蒸蒸腾腾速速率率，也也直直接接影影响响作作物物的的生生长长发发育育。气气象象因因素素对对作作物物需需水水量量的的影影响响，往往往往是是几几个个因因素素同同时作用，很难将各个因素的影响一一分开。时作用，很难将各个因素的影响一一分开。当当气气温温高高、日日照照时时数数多多、相相对对湿湿度度小小时时，需需水水量量会增加。会增加。2.2 2.2 气象因素气象因素一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素气象因素是影响作物需水量的主要因素，它不仅影响蒸腾速率，也直气象因素是影响作物需水量的主要因素，它不仅影响蒸腾速率，也直影影响响作作物物需需水水量量的的土土壤壤因因素素主主要要有有质质地地、颜颜色色、含含水水量有机质含量、养分状况等。量有机质含量、养分状况等。砂砂土土持持水水力力弱弱，蒸蒸发发较较快快，因因此此，在在砂砂土土上上的的作作物物需需水量就大。水量就大。就就土土壤壤颜颜色色而而言言，黑黑褐褐色色土土壤壤吸吸热热较较多多，其其蒸蒸发发较较大大，而而颜颜色色较较浅浅的的黄黄白白色色土土壤壤反反射射较较强强，相相对对蒸蒸发发较少。较少。土土壤壤含含水水量量较较高高时时，蒸蒸发发强强烈烈，作作物物需需水水量量较较大大；相相反，土壤含水量较低时，作物需水量较少。反，土壤含水量较低时，作物需水量较少。2.32.3土壤因素土壤因素 一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素影响作物需水量的土壤因素主要有质地、颜色、含水量有机质含量、影响作物需水量的土壤因素主要有质地、颜色、含水量有机质含量、农业栽培技术水平的高低直接影响水量消耗的速度。农业栽培技术水平的高低直接影响水量消耗的速度。粗放的农业栽培技术，可导致土壤水分的无效消耗。粗放的农业栽培技术，可导致土壤水分的无效消耗。灌灌水水后后适适时时耕耕耙耙保保墒墒、中中耕耕松松土土，将将使使土土壤壤表表面面形形成成一个疏松层，这样可减少水量的消耗。一个疏松层，这样可减少水量的消耗。2.4 2.4 农业技术农业技术q由由于于上上述述各各种种因因素素的的影影响响，因因此此，在在生生产产实实际际中中，必必须须因因时时、因因地地、因因作作物物、因因气气候候等等各各种种自自然然与与人人为条件确定作物的需水量，以利于指导生产。为条件确定作物的需水量，以利于指导生产。q作作物物需需水水量量是是水水资资源源合合理理开开发发、利利用用所所必必需需的的重重要要资资料料，同同时时也也是是灌灌排排工工程程规规划划、设设计计、管管理理的的基基本本依据。依据。一、作物需水量与影响因素一、作物需水量与影响因素农业栽培技术水平的高低直接影响水量消耗的速度。农业栽培技术水平的高低直接影响水量消耗的速度。2.4 农业技农业技蒸蒸渗渗仪是是根根据据水水量量平平衡衡原原理理设计的的一一种种用用来来计算算农田水田水 文循文循环各主要成分的各主要成分的专门仪器器。国国外外利利用用LysimeterLysimeter研研究究作作物物蒸蒸发蒸蒸腾非非常常普普遍遍。我我国国利利用用LysimeterLysimeter进行行作作物物蒸蒸发蒸蒸腾的研究始于的研究始于8080年代中期年代中期。二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定 1 1器测法器测法蒸渗仪蒸渗仪蒸渗仪是根据水量平衡原理设计的一种用来计算农田水蒸渗仪是根据水量平衡原理设计的一种用来计算农田水 文循环各主文循环各主称称重重式式：又又可可分分为为充充填填式式与与整整块块式式两两种种。前前者者在在器器内内充充填填均均匀匀的的土土壤壤或或沙沙土土混混合合物物，后后者者在在器器内内装整块原状土。装整块原状土。q蒸渗仪可分为：蒸渗仪可分为：称重式称重式与与水力式水力式蒸渗仪（美国加利福尼亚大学戴维斯分校）蒸渗仪（美国加利福尼亚大学戴维斯分校）作物：番茄直径：作物：番茄直径：6.70米深：米深：0.96米米二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定 称重式：又可分为充填式与整块式两种。前者在器内充填均匀的土壤称重式：又可分为充填式与整块式两种。前者在器内充填均匀的土壤二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定 二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定 q利利用用大大型型称称重重式式蒸蒸渗渗仪仪直直接接测测定定的的作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量比比较较准准确确，常常被被用用来来检检验验各各种种作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾计计算算公公式式，进进行行适适当当修修正正和和确确定定作作物物系系数数，但但由由于于其其设设备备价价格格昂昂贵而限制了其在我国的广泛应用。贵而限制了其在我国的广泛应用。二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定 利用大型称重式蒸渗仪直接测定的作物蒸发蒸腾量比较准确，常被用利用大型称重式蒸渗仪直接测定的作物蒸发蒸腾量比较准确，常被用蒸渗仪的基本工作原理：蒸渗仪的基本工作原理：目目前前国国内内外外已已建建成成的的蒸蒸渗渗仪仪，尽尽管管种种类类繁繁多多，形形式式各各异异，规规模模不不一一，但但它它们们的的共共同同特特点点是是在在盛盛土土容容器器中中观观测测其其土土壤壤水水分分动动态态变变化化，量量测测不不同同时时段水分总量，研究土体中水分收支量及变化过程。段水分总量，研究土体中水分收支量及变化过程。二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定 蒸渗仪的基本工作原理：蒸渗仪的基本工作原理：目前国内外已建成的蒸渗仪，尽管目前国内外已建成的蒸渗仪，尽管2 2坑测法坑测法 坑坑测测法法是是在在专专门门修修建建的的测测坑坑中中测测定定作作物物需需水水量量，这这是我国目前最主要的应用方法。是我国目前最主要的应用方法。(1)有底测坑有底测坑土土壤壤常常为为回回填填土土，底底部部一一般般铺铺设设20cm20cm厚厚由由砂砂和和砾砾石石组组成成的的滤滤水水层层，基基部部设设侧侧向向排排水水管管与与排排水收集系统相连。水收集系统相连。坑坑中中土土壤壤回回填填时时应应严严格格按按照照原原有有土土层层容容重重分分层层回回填填，这这是是保保证证测测坑坑试试验验结结果果具具有有代代表表性性的一个关键环节。的一个关键环节。二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定 2坑测法坑测法 坑测法是在专门修建的测坑中测定作物坑测法是在专门修建的测坑中测定作物作物蒸发蒸腾量的测定与计算课件作物蒸发蒸腾量的测定与计算课件 测坑内的水分变化通过先后两次测定的土壤含水量的差测坑内的水分变化通过先后两次测定的土壤含水量的差值计算。测定含水量最好选择可以定点、连续测定的方法，值计算。测定含水量最好选择可以定点、连续测定的方法，象中子散射法电阻法，象中子散射法电阻法，TDR法等。法等。土土钻钻中中子子仪仪可用原状土，也可以为扰动回填土。可用原状土，也可以为扰动回填土。(2)无底测坑无底测坑二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定 测坑内的水分变化通过先后两次测定的土壤含水量的测坑内的水分变化通过先后两次测定的土壤含水量的移移动动式式防防雨雨棚棚简易防雨棚简易防雨棚为了控制降雨，测坑上方通常还要安设防雨设施。为了控制降雨，测坑上方通常还要安设防雨设施。二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定 移动式防雨棚简易防雨棚为了控制降雨，测坑上方通常还要安设防雨移动式防雨棚简易防雨棚为了控制降雨，测坑上方通常还要安设防雨优优点点：测测定定环环境境与与作作物物生生长长发发育育所所处处的的环环境境完全相同，有较强的真实性和代表性完全相同，有较强的真实性和代表性缺缺点点：易易受受环环境境条条件件的的干干扰扰，如如果果控控制制不不好好，有有些些项项目目测测定定不不准准，则则引引起起的的误误差差会会引引起起作作物需水量测定结果精度。物需水量测定结果精度。3 3田测法田测法田测法是在大田条件下直接测定作物蒸发蒸腾量。田测法是在大田条件下直接测定作物蒸发蒸腾量。二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定二、作物需水量（蒸发蒸腾量）的试验测定 优点：测定环境与作物生长发育所处的环境完全相同，有较强的真实优点：测定环境与作物生长发育所处的环境完全相同，有较强的真实ET12时段蒸发蒸腾量(mm)i土壤层次号数n土壤层次总数目i第i层土壤干容重(g/cm3)Hi第i层土壤的厚度(cm)wi1第i层土壤在时段开始的含水率（干土重%）wi2第i层土壤在时段末的含水率（干土重%）M时段内的灌水量(mm)P时段内的有效降雨量(mm)K时段内的地下水补给量(mm)水量平衡方程：ET12时段蒸发蒸腾量时段蒸发蒸腾量(mm)水量平衡方程：水量平衡方程：棵棵间间土土壤壤蒸蒸发发是是作作物物需需水水量量中中不不可可分分割割的的部部分分，是是农农田田水水量量平平衡衡计计算算中中非非常常重重要要的的因因素素，尤尤其其在在作作物物的的生生长长前前期，土壤处于裸露状态，棵间蒸发尤为严重。期，土壤处于裸露状态，棵间蒸发尤为严重。但但是是，在在农农田田水水量量平平衡衡的的各各种种计计算算模模型型中中如如何何将将棵棵间间蒸蒸发和植物蒸腾区分开来，一直是困扰人们的难题。发和植物蒸腾区分开来，一直是困扰人们的难题。只只有有在在明明确确了了作作物物各各生生育育阶阶段段棵棵间间蒸蒸发发和和植植物物蒸蒸腾腾的的比比例例关关系系后后，才才能能准准确确地地估估算算农农田田土土壤壤水水分分动动态态，制制定定合合理理的的灌灌溉溉制制度度，尽尽可可能能地地减减少少无无效效的的土土壤壤水水分分散散失失，提提高水分利用效率。高水分利用效率。因此，测定土壤的棵间蒸发是一项非常重要的工作。因此，测定土壤的棵间蒸发是一项非常重要的工作。4 4棵间土壤蒸发的确定棵间土壤蒸发的确定棵间土壤蒸发是作物需水量中不可分割的部分，是农田水量平衡计算棵间土壤蒸发是作物需水量中不可分割的部分，是农田水量平衡计算土壤棵间蒸发一般用土壤棵间蒸发一般用微型蒸渗仪微型蒸渗仪测定，每套蒸渗仪测定，每套蒸渗仪（蒸发器）由内筒和外筒组成。（蒸发器）由内筒和外筒组成。目前一般用镀锌铁皮制成目前一般用镀锌铁皮制成。土壤棵间蒸发一般用微型蒸渗仪测定，每套蒸渗仪（蒸发器）由内筒土壤棵间蒸发一般用微型蒸渗仪测定，每套蒸渗仪（蒸发器）由内筒棵间蒸发量的计算棵间蒸发量的计算E=（W1W2）（）（r2）10 式中：式中：E棵间蒸发量（棵间蒸发量（mm）；）；W1时段初的内筒及土壤重（时段初的内筒及土壤重（g）；）；W2时段末的内筒及土壤重（时段末的内筒及土壤重（g）；）；r内筒的内半径（内筒的内半径（cm）。）。土壤棵间蒸发的确定土壤棵间蒸发的确定棵间蒸发量的计算土壤棵间蒸发的确定棵间蒸发量的计算土壤棵间蒸发的确定三、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算ETc的估算方法有两类的估算方法有两类:三、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算直三、作物需水量（蒸发蒸腾量）的估算直第第一一步步：考考虑虑气气象象因因素素对对作作物物需需水水量量的的影影响响，计计算算参参考作物蒸发蒸腾量。考作物蒸发蒸腾量。第第二二步步：考考虑虑土土壤壤水水分分及及作作物物条条件件的的影影响响，对对参参考考作作物需水量进行调整或修正，而计算出实际需水量。物需水量进行调整或修正，而计算出实际需水量。通过参考作物蒸发蒸腾量通过参考作物蒸发蒸腾量ET0与作物系数与作物系数Kc估算的方法。估算的方法。间接计算第一步：考虑气象因素对作物需水量的影响，计算参考作物间接计算第一步：考虑气象因素对作物需水量的影响，计算参考作物估估算算参参考考作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量的的方方法法包包括括经经验验公公式式法法和和理理论论公式法公式法。经经验验公公式式法法中中常常采采用用辐辐射射、温温度度、水水汽汽压压、相相对对湿湿度度、风风速速及及日日照照等等气气象象数数据据作作为为参参数数，按按照照某某种种与与参参考考作作物物蒸发蒸腾量的经验函数关系进行估值。蒸发蒸腾量的经验函数关系进行估值。理论公式法理论公式法有能量平衡法、水汽扩散法和综合法等。有能量平衡法、水汽扩散法和综合法等。理理论论公公式式法法中中综综合合法法最最常常应应用用的的是是Penman法法和和PenmanMonteith法。法。估算参考作物蒸发蒸腾量的方法包括经验公式法和理论公式法。估算参考作物蒸发蒸腾量的方法包括经验公式法和理论公式法。Penman-Monteith公式公式 以以能能量量平平衡衡和和水水汽汽扩扩散散理理论论为为基基础础，既既考考虑虑了了作作物物的的生生理理特特征征，又又考考虑虑了了空空气气动动力力学学参参数数的的变变化化，具具有有较较充分的理论依据和较高的计算精度。充分的理论依据和较高的计算精度。19901990年年FAOFAO5656：参参考考作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量：是是一一种种假假想想的的参参考考作作物物冠冠层层的的蒸蒸发发蒸蒸腾腾速速率率，参参考考作作物物被被假假设设为为高高度度为为12cm12cm，表表面面阻阻力力为为70s/m70s/m，反反射射率率为为0.230.23，非非常常类类似似于于表表面面开开阔阔、高高度度一一致、生长旺盛、完全遮盖地面而不缺水的绿色草地。致、生长旺盛、完全遮盖地面而不缺水的绿色草地。Penman-Monteith公式参考作物蒸发蒸腾量：是一种公式参考作物蒸发蒸腾量：是一种 ETET0 0参考作物蒸发蒸腾量参考作物蒸发蒸腾量 mmday1;Rn Rn输入冠层净辐射量输入冠层净辐射量 MJm2day1;G G土壤热通量土壤热通量 MJ m2 day1;T T2m2m高处日平均温度高处日平均温度 ；u u2 22m2m高处风速高处风速 ms1；e es s饱和水汽压饱和水汽压 kPa;e ea a实际水汽压实际水汽压 kPa;饱和水汽压与温度关系曲线在某处的斜率饱和水汽压与温度关系曲线在某处的斜率 kPa1;干湿表常数干湿表常数 kPa1。ET0参考作物蒸发蒸腾量参考作物蒸发蒸腾量mmday1;1 1太阳净辐射计算太阳净辐射计算（1 1）理论太阳辐射）理论太阳辐射R Ra a（大气顶层接受的太阳辐射）（大气顶层接受的太阳辐射）式中：式中：Gsc太阳常数，其值为太阳常数，其值为0.0820MJ/(m2.min)；dr日地距离日地距离；s日落时角（弧度）日落时角（弧度）地理纬度（地理纬度（rad）；）；赤纬（赤纬（rad）。）。1太阳净辐射计算式中：太阳净辐射计算式中：Gsc太阳常数，其值为太阳常数，其值为0.0820s=arccos-tan()tan()J 是是日日历历天天数数，在在1(1月月1日日)至至 365 or 366(12月月31日日)之之间间，J可有某月可有某月(M)某日某日(D)确定确定 J=INTEGER(275 M/9-30+D)2 如果如果(M 2)，则有：，则有：J=J+1 如果计算周期是如果计算周期是10天，天，D=5,15 and 25.如果是月如果是月,J 考虑月中间日：考虑月中间日：J=INTEGER(30.4 M-15)日地距离：日地距离：赤纬：赤纬：日落时角：日落时角：s=arccos-tan()tan()（2）短波辐射）短波辐射 反射率，反射率，0.23（3）净短波辐射）净短波辐射 最大可能日照时数最大可能日照时数N（2）短波辐射）短波辐射 反射率，反射率，0.23（3（4）净长波辐射）净长波辐射 玻尔兹曼常数，玻尔兹曼常数，2.0110-9Tk 绝对气温，绝对气温，Tk 273.16+Ta（）（4）净长波辐射）净长波辐射 玻尔兹曼常数，玻尔兹曼常数，2.0110-9（5）地球吸收的净太阳辐射）地球吸收的净太阳辐射（5）地球吸收的净太阳辐射）地球吸收的净太阳辐射（1）饱和水汽压）饱和水汽压（2）实际水汽压）实际水汽压2 2其他参数计算其他参数计算（1）饱和水汽压（）饱和水汽压（2）实际水汽压）实际水汽压2其他参数计算其他参数计算（3）饱和水汽压温度曲线上的斜率）饱和水汽压温度曲线上的斜率（4）湿度计常数）湿度计常数（3）饱和水汽压温度曲线上的斜率）饱和水汽压温度曲线上的斜率（4）湿度计常数）湿度计常数 参参考考作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量(ETET0 0)用用来来表表示示假假定定的的参参考考作作物物的的蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量，其其他他作作物物的的蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量是是用用参参考考作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量来来计计算算的的。用用于于关关联联实实际际作作物物耗耗水水量量与与参参考考作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量的因子称为作物系数量的因子称为作物系数(kc)。最最早早提提出出并并已已被被FAO作作物物需需水水量量专专家家咨咨询询组组(Allen等等，1997)所采纳和修正的作物系数概念如下：所采纳和修正的作物系数概念如下：ETc=Kc ET0 or ET c=(Kcb+Ke)ET0 计计算算作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量的的上上述述两两种种方方法法，FAOFAO为为其其分分别别命命名为单作物系数法和双作物系数法。名为单作物系数法和双作物系数法。2.2.作物系数的确定作物系数的确定参考作物蒸发蒸腾量参考作物蒸发蒸腾量(ET0)用来表示假定的参考作物的蒸发蒸腾用来表示假定的参考作物的蒸发蒸腾 Kc为为综综合合作作物物系系数数，与与作作物物种种类类、品品种种、生生育育期期、作作物物的的群群体体叶叶面面积积指指数数等等因因素素有有关关，是是作作物物自自身身生生物物学学特特性性的的反反映映。作作物物系系数数Kc不不仅仅随随作作物物而而变变化化，更更主主要要的的是是随随作作物物生生育育阶阶段段而异。生育初期和末期的值较小，而中期的而异。生育初期和末期的值较小，而中期的Kc较大。较大。p Kcb为为基基础础作作物物系系数数，是是表表层层土土壤壤干干燥燥而而根根区区平平均均含含水水量量不不构构成成土土壤壤水水分分胁胁迫迫条条件件下下ETc与与ET0的的比比值值，侧侧重重反反映映了了作作物物潜潜在蒸腾的影响作用；在蒸腾的影响作用；p Ke为为表表层层土土壤壤蒸蒸发发系系数数，它它代代表表了了作作物物地地表表覆覆盖盖稀稀疏疏的的苗苗期期和和前前期期生生长长阶阶段段中中，除除Kcb中中包包含含的的残残余余土土壤壤蒸蒸发发效效果果外外，在在灌灌溉溉或或降降雨雨发发生生后后由由大大气气蒸蒸发发力力引引起起的的表表层层湿湿润润土土壤壤的的蒸蒸发发损失与损失与ET0之比。之比。Kc为综合作物系数，与作物种类、品种、生育期、作物的群体叶为综合作物系数，与作物种类、品种、生育期、作物的群体叶在在单单作作物物系系数数方方法法中中，作作物物表表面面和和参参考考表表面面蒸蒸发发、蒸蒸腾腾速速率率的的差差异异用用作作物物系系数数Kc综综合合考考虑虑，这这种种方方法法就就是是FAO早早在在70年年代代推推荐荐，并并在在国国内内有有关关作作物物需需水水量研究工作中普遍采用的方法。量研究工作中普遍采用的方法。可可通通过过田田间间实实测测的的作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量与与相相同同阶阶段段内内得得到到的的参参考考作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量之之比比获获得得。这这种种方方法法适适宜宜在灌溉系统的规划设计和管理工作中采用。在灌溉系统的规划设计和管理工作中采用。在单作物系数方法中，作物表面和参考表面蒸发、蒸腾速率的差异用在单作物系数方法中，作物表面和参考表面蒸发、蒸腾速率的差异用由由于于表表层层土土壤壤水水分分状状况况对对作作物物实实际际蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量的的影影响响非非常常显显著著，尤尤其其在在作作物物苗苗期期和和前前期期生生长长阶阶段段地地面面覆覆盖盖较较小小的的情情况况下下，因因此此，要要准准确确估估算算作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾量量就就需需要要全全面面考考虑虑土土壤壤蒸蒸发发和作物蒸腾。和作物蒸腾。在在双双作作物物系系数数法法中中，基基础础作作物物系系数数(Kcb)和和土土壤壤蒸蒸发发系系数数(Ke)分别描述了作物蒸腾作用和土壤表面蒸发作用。分别描述了作物蒸腾作用和土壤表面蒸发作用。对对大大多多数数作作物物来来说说，在在播播种种和和苗苗期期基基础础作作物物系系数数较较小小，为为0.150.2；快快速速生生长长期期迅迅速速增增大大，为为0.30.8；当当植植被被完完全全覆覆盖盖地地面面后后达达到到最最大大值值，接接近近于于1.0；成成熟熟期期迅迅速速减减小小，为为0.80.15。双双作作物物系系数数法法对对于于实实时时灌灌溉溉计计划划，土土壤壤水水分分平平衡衡计计算算以以及及研研究土壤表层湿润变化对究土壤表层湿润变化对ET的影响是非常重要的。的影响是非常重要的。由于表层土壤水分状况对作物实际蒸发蒸腾量的影响非常显著，尤其由于表层土壤水分状况对作物实际蒸发蒸腾量的影响非常显著，尤其 Generalized crop coefficient curve for the single crop coefficient approach Generalized crop coefficient Generalized crop coefficient curve for the dual crop coefficient approach Generalized crop coefficient 作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾不不仅仅受受外外界界蒸蒸发发条条件件的的支支配配，同同时时还还受受作作物物本本身身的的生生理理特特性性以以及及土土壤壤水水分分状状况况的的限限制制。在在干干旱旱缺缺水水时时，土土壤壤含含水水量量降降低低，土土壤壤中中毛毛管管传传导导率率减减小小，根根系系吸吸水水率率降降低低，供供水水不不足足，作作物物遭遭受受水水分分胁胁迫迫，引引起起叶叶片片含含水水量量减减小小，气气孔孔阻阻力力增增大大，从从而而导导致致水水分分胁胁迫迫条条件件下下的的作作物物蒸蒸发发蒸蒸腾腾速率低于无水分胁迫时的作物蒸发蒸腾速率。速率低于无水分胁迫时的作物蒸发蒸腾速率。水分胁迫条件下的作物蒸发蒸腾量水分胁迫条件下的作物蒸发蒸腾量ETa是充分供水条件下是充分供水条件下的作物蒸发蒸腾量的作物蒸发蒸腾量ETc和土壤水分胁迫因子和土壤水分胁迫因子K的乘积，即的乘积，即 ETa=KKcET0or Eta=(KcbK+Ke)ET0 估算估算ETa时，需要确定土壤水分胁迫因子时，需要确定土壤水分胁迫因子K。3.水分胁迫条件下作物蒸发蒸腾量估算方法水分胁迫条件下作物蒸发蒸腾量估算方法 作物蒸发蒸腾不仅受外界蒸发条件的支配，同时还受作物本身的生理作物蒸发蒸腾不仅受外界蒸发条件的支配，同时还受作物本身的生理For Dr RAW,Ks is given by:RAW-根系层易利用水量根系层易利用水量TAW-根系层总可用水量根系层总可用水量Dr-根系层已消耗水量根系层已消耗水量For Dr RAW,Ks is given by:R TAW=1000(FC-WP)Zr RAW=p TAWp=pTable+0.04(5-ETc)TAW=1000(FC-WP)