农田ET时空尺度耦合转换方法研究

农田不同尺度蒸散（ET）过程的监测、模拟及其时空尺度耦合转换是作物高效用水理论与模式研究的前提，也是贯穿作物高效用水调控与节水灌溉管理过程的基础科学问题。本研究以深刻认识ET时空尺度耦合转换为主线，系统监测和分析典型作物叶片尺度、单株尺度、农田尺度和区域尺度ET时空变异规律及尺度效应，构建不同尺度ET估算模型，探寻具有代表性和耦合关键作用的主控因子时空变异特点，揭示不同尺度ET之间的内在联系，尝试建立具有普适意义的空间尺度和时间尺度转换模型。并将时间维和空间维进行耦合，构建ET时空尺度耦合转换模型，以此克服"点"上观测成果应用到"面"上的空间局限性和时间分辨率上的限制，真正实现华北地区典型农田ET时空尺度耦合转换。以上研究结果将对全面准确掌握ET规律、优化区域灌溉制度、实现区域农业水资源可持续发展有着非常重要的理论和实际意义。

农田不同时空尺度蒸散（ET）信息是作物高效用水调控与节水灌溉管理的基础，合理监测不同尺度ET和描述空间异质性与时空变异性，构建不同时空尺度间的定量转换模型对优化区域灌溉制度、实现区域农业水资源可持续发展有着非常重要的理论和实际意义。经过3年努力，取得了如下主要成果：.（1）不同尺度ET主控因子识别及其时空变异规律。夏玉米阳叶和阴叶的叶片蒸腾和气孔导度对光合有效辐射PAR的响应基本一致，但冠层下部的叶片蒸腾Tr和气孔导度gs略小于冠层中上部的叶片蒸腾和气孔导度。对叶片蒸腾影响最大的因素为光合有效辐射，其次为饱和差、气温和叶温，相对湿度影响最小。夏玉米田净辐射、潜热和感热通量峰值出现在中午12:00~14:00之间，对夏玉米田30min时间步长潜热通量影响最大的因素为净辐射、土壤热通量、饱和差和气温，相对湿度和风速影响较小；对日尺度潜热通量影响最大的为净辐射、饱和差、相对湿度和气温，其次为根区土壤含水量和土壤热通量，风速影响较小。.（2）不同尺度ET估算模型。与Jarvis模型相比，Leuning-Ball模型能够较好地估算冬小麦叶片气孔导度，且基于Leuning-Ball的冠层模型能够更有效地估算冠层阻抗变化，然而Jarvis模型参数在冠层尺度上的敏感性较小。基于双作物系数的农田ET估算模型能够较好地实现冬小麦-夏玉米连作的农田ET估算。.（3）ET时空尺度转换方法。在夏玉米田ET时间尺度转换方面，对比分析了蒸发比法、作物系数法和冠层阻力法的应用效果。与白天其它时段相比，基于13:00~15:00之间的EF值、14:00~15:00之间的Kc值或14:00~16:00之间的rc值估算的日潜热通量λET与实测值比较接近，可以实现ET从小时到日的时间尺度提升。并根据典型日的EF、Kc或rc值，通过5d、10d和15d时间间隔的估算效果对比分析，可以实现ET从日到整个生育期的时间尺度提升。在夏玉米田ET空间尺度转换改进方面，主要考虑不同冠层高度处阴叶截获的散射辐射之间的差异和叶片气孔导度对光合有效辐射的非线性响应，提出了权重积分模型，能较好地实现基于叶片气孔导度的农田ET估算。.（4）ET时空尺度耦合转换方法。通过耦合Kc时间尺度转换方法和阴阳叶空间尺度转换方法，能够较好地实现农田ET时空尺度耦合转换，同时建立了水碳SMPT-SB模型。