黑河上游天老池流域亞高山草地蒸散發(fā)研究.pdf

1、草地占世界陸地面積的25％左右，是生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，而祁連山自然保護(hù)區(qū)中草地面積占總面積的比例達(dá)到了50.54%，亞高山草地分布最廣，是草地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在祁連山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中發(fā)揮著重要作用，在區(qū)域水循環(huán)中擔(dān)當(dāng)重要角色。本文以黑河上游天老池流域作為研究區(qū)，該流域位于祁連山區(qū)深處，降雨較多，植被較為豐富，具有涵養(yǎng)水源的重要作用。亞高山草地占該流域總面積的7.45%，過度的放牧對亞高山草地生長影響較大，從而影響草地植被的蒸散

2、發(fā)，所以對亞高山草地蒸散發(fā)的研究對當(dāng)?shù)胤拍辆哂兄匾闹笇?dǎo)意義，也為當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門提供一定的參考。
　　本研究利用自制小型蒸滲儀（lysimeter）對研究區(qū)亞高山草地蒸散發(fā)進(jìn)行觀測，主要包括：1、每天8時和20時進(jìn)行日尺度觀測（包括蒸發(fā)皿水面蒸發(fā)觀測）；2、每周的同一天（如果由于天氣原因，比如降雨，后推一天）進(jìn)行小時尺度觀測（包括蒸發(fā)皿水面蒸發(fā)觀測）；3、蒸散發(fā)與氣象因子的關(guān)系；4、蒸散儀觀測值和渦度數(shù)據(jù)計算蒸散發(fā)特征及其與模型模擬

3、值的關(guān)系；5、用改進(jìn)作物系數(shù)計算方法計算研究區(qū)亞高山草地作物系數(shù)，并用觀測值進(jìn)行驗證。主要得出以下結(jié)論：
　　1.在月尺度上，從4年的平均看，6月最大，其次是8月，7月最小；6、7和8月的日均蒸散發(fā)量都是在2013年最大，其次為2011年，然后是2014年，2012年最小；2011和2012年中，每月的日均蒸散發(fā)量大小順序為6月＞8月＞7月；在2013年中，8月份日均蒸散發(fā)量最大，其次為6月份，7月份的日均蒸散發(fā)量最小；但在201

4、4年中，7月份的日均蒸散發(fā)量最大，8月份和6月份的相對較小。草地日均蒸散發(fā)量成波動狀態(tài)，與降雨有一定的關(guān)系，降雨在一天內(nèi)出現(xiàn)的時間不同，對蒸散發(fā)的影響也不盡相同。日蒸散發(fā)量與環(huán)境因子之間的相關(guān)關(guān)系為：風(fēng)速＞飽和水汽壓差＞相對濕度＞凈輻射，R2分別為0.4174、0.3598、0.3461和0.3322，四個氣象因子對日蒸散發(fā)量都有較大的影響。2013年9月16日到2014年9月6日渦度數(shù)據(jù)計算得到的蒸散發(fā)量，總體上呈波動趨勢，非生長季（

5、十月中旬到次年四月中旬）蒸散發(fā)量較小，基本在1 mm/d以下，平均日蒸散發(fā)量為0.64 mm/d，生長季（四月中旬到十月中旬）大概開始于4月中旬，蒸散發(fā)量開始有所增加，6、7和8月份基本達(dá)到最大值，并成穩(wěn)定的波動狀態(tài)，蒸散發(fā)量從9月開始減小，直到10月中旬，進(jìn)入非生長季，生長季日均蒸散發(fā)量為2.98 mm/day。非生長季降水較少，蒸散發(fā)量比較小，而生長季降水較多，蒸散發(fā)量較大，說明蒸散發(fā)量與降雨存在一定的正相關(guān)關(guān)系。
　　2.蒸

6、散儀觀測數(shù)據(jù)下，在日尺度上。Penma n、FAO-Penma n、FAO-Penman-Monteith、Priestley-Taylor和 FAO-Radiation五種蒸散發(fā)模型中，F(xiàn)AO-Penman-Monteith模型的模擬效果最好，其他三種模型的模擬效果也比較好。FAO-Radiation模擬效果最差；在小時尺度上，Priestley-Taylor模型的模擬效果最好，其他模型都不適合該地區(qū)草地小時尺度的潛在蒸散發(fā)模擬。模型

7、輸入?yún)?shù)對蒸散發(fā)模擬效果影響強弱順序為：輻射＞氣壓＞相對濕度＞氣溫＞風(fēng)速；當(dāng)?shù)乇磔椛湓凇?0%變動時，模擬值變化幅度達(dá)到20%左右；在其他參數(shù)±10%變動時，模擬值變化幅度在8%以下，說明除了輻射以外的其他參數(shù)是模型模擬較不敏感因素。
　　3.渦度觀測數(shù)據(jù)下，生長季Penma n、FAO-Penma n、FAO-Penma n-Monteith、Priestley-Taylor和FAO-Radition五種模型模擬值與渦度計算值獲

8、得的決定系數(shù)相近，都在0.55左右，而五種模型產(chǎn)生的相對均方跟誤差分別為2.0838、2.4406、1.7078、2.7240和9.7049，得出FAO-Radition模擬值比渦度值偏大，不適合該地區(qū)草地生長季蒸散發(fā)量的模擬，其他四個模型模擬值與渦度值稍大，可做適當(dāng)調(diào)整后對該地區(qū)草地生長季蒸散發(fā)量進(jìn)行模擬，調(diào)整后的四種模型產(chǎn)生的相對均方跟誤差分別為1.2761、1.2921、1.2608和1.2684，并且散點都落在直線y=x的附近，

9、調(diào)整后的模擬值與渦度計算值相近，調(diào)整后的四個模型與渦度數(shù)據(jù)結(jié)合，可以作為研究區(qū)生長季長時間序列蒸散發(fā)觀測工具；由于研究區(qū)氣候條件的原因，非生長季的蒸散發(fā)量很難觀測到，渦度數(shù)據(jù)使這一困難得以解決。Penman、FAO-Penman、FAO-Penman-Monteith、Priestley-Taylor和FAO-Radition五種模型模擬值與渦度計算值獲得的決定系數(shù)相近，都在0.30以上，而五種模型產(chǎn)生的相對均方跟誤差分別為1.7241

10、、1.9152、1.4308、1.9410和5.2731，與生長季相似，F(xiàn)AO-Radition模型模擬值偏大，不適合該地區(qū)非生長季草地蒸散發(fā)量的模擬，其他四個模型模擬值稍大于渦度計算值，作適當(dāng)調(diào)整后可用于該研究區(qū)草地非生長季蒸散發(fā)量的模擬。調(diào)整后的Penman、FAO-Penman、FAO-Penman-Monteith和Priestley-Taylor四種模型模擬值與渦度計算值除去幾個較大值外，較小值都比較集中的分布在直線y=x的附

11、近，且調(diào)整后的四種種模型產(chǎn)生的相對均方跟誤差都很小，分別為0.3624、0.3636、0.6820和0.3698，調(diào)整后四個模型和渦度數(shù)據(jù)可以作為研究區(qū)非生長季蒸散發(fā)量的觀測，這對于研究區(qū)蒸散發(fā)的研究具有重要意義。
　　4. FAO改進(jìn)后的作物系數(shù)計算方法適合該區(qū)域草地作物系數(shù)的計算；FAO Penman-Monteith模型估算的日蒸散發(fā)量在0.50-7.26mm/d之間，生長季日均蒸散發(fā)量有年際變化，2011年＞2014年＞2