基于微气象学方法的江南丘陵区双季稻需水量精细研究

Crop water requirement is the basis of field water management, crop drought assessment and water use. Efficient water management and real-time assessment of crop drought require more precise measurement of crop water requirement than in the past, and modern observation instrument provides a possibility to measure paddy water requirement through micrometeorological method. This project studies double-cropping rice field evapotranspiration in hilly area south of Yangtze River by Bowen ratio energy balance method and field evaporimeter measurement. Compare and test the results to establish standard and ascertain parameters for a method to measure rice field evapotranspiration combining both Bowen-ratio and field evaporimeter measurement system. Measuring the crop water requirement of different species of rice under different water supply through the front two instruments, we can determine a better crop coefficient and daily (hourly) rice water requirement under different conditions, and reveal how weather, water supply and other factors work on rice water demand. The results can also provide data support for field irrigation management, drought indices development, drought monitoring and evaluation.

作物需水量是农田水分管理、作物干旱评估和水分利用的基础。过去确定的水稻需水量因时过境迁、精细度不够，难以在现代农业精细化管理、作物干旱实时评估等农业生产中应用。随着现代观测仪器设备发展，新型仪器设备为通过田间微气象环境测定确定水稻需水量提供基础。本项目引进波文比测定系统和农田蒸发（蒸散）仪测定方法到稻田中，开展江南丘陵双季稻种植区稻田蒸散试验测定。采取大田蒸散实测和对比法，对波文比测定系统和农田蒸散仪进行对比和检验，创立波文比系统和农田蒸散仪组合在测定稻田蒸散量上的适用技术规程和科学参数。应用波文比测定系统和农田蒸散仪组合开展不同供水水平、不同水稻类型的水稻需水量测定，得到不同天气气候、水分条件及作物种植差异下水稻逐日（逐小时）需水量特征值及作物系数推荐值。并揭示气象、水分要素等对水稻需水量影响机理，为水稻田间灌溉管理、干旱指标制定、干旱监测评估提供基础数据支撑。

水稻位列主要粮食作物之首，我国南方水稻种植区水田占耕地面积的75%以上。季节性干旱是危害水稻生产的主要气象灾害，稻田蒸散量作为农田水分平衡主要支出项，是干旱监测评估的前提和基础，然而长期以来缺乏对水稻需水（稻田蒸散）直接测量方法和设备。.　　本项目根据农田水分平衡原理，基于蒸渗仪和蒸发器测定原理和方法，通过改装后的大型的蒸发桶埋设在农田中并种植水稻，与周边水田保持一致来模拟大田水稻生长环境，其蒸散量（包括田间蒸发和作物蒸腾）直接通过高精度的蒸发传感器测定水深变化（△H）计算得到。由此研制出了一种独立供水新型稻田蒸散仪，并发明蒸发传感器保护装置还可将蒸发传感器直接放置在水田中（不需要蒸发桶），可直接通过测定大田水深变化计算得到稻田蒸散量。同时改进波文比法将波文比测定系统　　引入到水田中，通过波文比测定结果对比检定新型稻田蒸散仪科学性和合理性，建立“波文比+蒸散仪”组合的稻田蒸散测定系统方法。.通过该仪器在衡阳试验基地应用4年的逐小时（10分钟）的数据分析，精度达0.2mm、获取率达98%以上。得到不同口径和大田的稻田蒸散仪及波文比测定系统获取的蒸散差异，初步确定了该稻田蒸散获取和分析计算方法，并指出改进方向及应用前景。分析得到双季稻（早稻、晚稻）生长季不同天气类型水稻需水量各生育期和日蒸散量精细变化特征。并解析土壤水热通量、太阳辐射等气象因子对波文比系统测定的稻田蒸散量影响机理。该仪器设备和方法已申请发明专利1项，获得实用新型专利2项。本研究创立了一套成本低、数据可靠性高获取水稻需水量的测定方法，能广泛应用于水稻种植区的稻田蒸散量测定，填补水稻种植区稻田蒸散测定的空白。获取的精细化稻田蒸散量（水稻需水量），为农业干旱监测评估及节水抗旱、精准灌溉提供数据支撑。该仪器设备已初步具备业务化应用要求，具有较好应用前景。

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