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农田是以作物为中心,包括水分、热量与物质交换以及水文与生态过程相互作用,具有内在复杂性的生态系统,理解农田系统中水热通量过程是目前国内外研究的难点和热点问题之一。而干旱内陆区农田作物经常会受水分胁迫,因此深入探究该地区农田水热通量,对高效利用有限水资源具有重要意义。本文选择关中地区的盐渍化复耕农田作为研究对象,利用涡度相关技术所观测到的长期的连续通量观测数据,分析常规气象特征、站点水热通量平衡特征,并研究农田蒸散发变化规律及其影响因素,借助MIKE SHE模型进行模拟计算,从而进一步研究农田尺度植被-土壤-大气系统循环过程,为旱作农业技术措施改进提供理论基础。 本研究主要内容包括:⑴对常规气象要素进行了分析,结果显示:降水呈现明显的季节波动和年际波动.降水多集中夏秋季节,而春季和冬季则降水较少。空气温度为倒U型曲线,在七月份达到最高值,平均气温(Ta)为13.45℃。相对湿度先是呈现增长趋势,在9-10月达到最大值,然后逐渐减小。水汽压分布基本呈现到U型曲线,即冬季和春季水汽压较低,在七月至八月份达到最大值。观测期平均风速为1.70m/s,不同季节的主风向有所不同,主要为东南风和南风。PAR基本呈现倒U型,在4到7月处于较大值,而在冬季处于较低值。⑵对研究区能量平衡特征进行了分析,结果显示:本研究区能量闭合度为70.87%,处于合理的范围,即本观测站涡度相关系统的数据具有较高可信性。同时,白天涡度相关系统的能量平衡闭合度为73.7%,高于夜间的52.5%,说明白天能量闭合情况要好于夜间。能量各分量基本呈现单峰曲线,其中LE为主要的热量支出项。⑶分析了水热通量变化特征,得出结论:LE的季节动态呈双峰曲线,5月-7月为LE一年中的峰值期,H的季节动态呈单峰曲线。从LE和H的逐月日动态变化可以看出,LE和H在24h时间内均呈单峰曲线,其中LE值5月峰值最大。6、7月H峰值处于较高水平,其它月份相对较低且比较集中。无论在什么天气条件下潜热通量和显热通量变化均发生在白天,夜间比较平稳,且晴天基本呈单峰曲线。阴天和多云天气时潜热通量会出现两个甚至多个峰值。多云天气的潜热通量普遍高于阴天。⑷分别分析了日尺度、半小时尺度蒸散量特征及与各要素相关关系,结果显示:2013年10月17日至2014年10月15日(366天)研究区的平均日蒸散量为2.23mm,而从2014年10月17日至2015年10月15日(288天)的平均日蒸散量则为1.66mm。2013年10月17日至2014年10月15日研究区白天的蒸散量平均值为2.08mm,约占日蒸散量的93.3%,而夜间蒸散量仅为0.15mm,约占日蒸散量的6.7%。除了2014年9月份、2015年3、9、10月份外,其他月份的总蒸发量均大于同期降水量,说明研究区蒸发量明显大于降水量,这也是西北干旱区的普遍特点。日蒸散发量与日平均风速为弱负相关,与冠层温度、有效辐射、水汽压、VPD为强正相关,与相对湿度为弱正相关。蒸散量的日变化呈现单峰曲线,空气温度、VPD与半小时蒸散量的变化趋势较为一致,相对湿度与半小时蒸散量表现出较强的负相关,风速与半小时蒸散量表现出较弱的正相关。⑸构建研究区MIKE SHE模型,并对研究区日蒸散量进行了模拟,结果显示:2015年玉米季实测蒸散量为343.42mm,日平均蒸散量为2.79mm,而模拟整散量为351.48mm,日平均蒸散量为2.86mm,可以看出两者比较接近,模型对于研究区玉米季的蒸散量的模拟比较准确。模拟结果表明,验证期模型效率系数Ens为0.74;确定性系数为0.74:均方根平方误差为0.05,因此模型较好的模拟了研究区的蒸散发。