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滹滏平原光、热及土壤资源优越,农业管理水平较高,是华北平原重要的粮食生产基地,灌溉是该区农业获得稳产高产的重要保障,持续的抽取地下水和无节制的利用地表水已经引起了严重的水资源危机,合理高效利用有限水资源进行农业生产势在必行。本文围绕农业生态系统蒸散发这个中心点,在典型农田和果园生态系统开展水热通量观测,解读站点尺度农业耗水规律;利用单源梯形遥感蒸散发模型STME(A Single-SourceTrapezoid Model for Evapotranspiration)估算滹滏平原区域蒸散量,明确区域蒸散量的时空变化特征。 观测期10/1/2011~9/30/2013内,在代表典型农田生态系统的栾城站和代表典型果园生态系统的赵县梨园利用涡度相关系统对地表水热通量进行观测。结果表明,农田生态系统蒸散量每年存在两个峰值期,分别出现在冬小麦和夏玉米的生长旺盛期。观测时期内,小麦生长季的日蒸散量峰值出现在5月上旬,最大日蒸散量可达~6mm,小麦季平均蒸散量为337mm;玉米生长季的日蒸散量峰值出现在8月中旬,最大日蒸散量可达~5mm,玉米季平均蒸散量为292mm;观测期内,农田生态系统年均蒸散量为629mm,年均降水量为548mm,两年均为丰水年份,水分亏缺量为81mm·yr-1。果园生态系统蒸散量每年仅存一个峰值,出现在梨树生长旺盛期,最大日蒸散量~7mm,出现在6、7月份,年均蒸散量为754mm,高于农田生态系统;果园生态系统年均降水611mm,年均蒸散量为754mm,水分亏缺量为14mm·yr-1,果园生态系统比农田生态系统耗水强度大。 本研究利用栾城站和赵县梨园涡度相关系统地表水热通量的观测值对STME模型估算结果进行验证。赵县梨园净辐射Rn的观测平均值为4.10mm,估算平均值为4.69mm,均方根误差RMSD为0.80mm;赵县梨园蒸散量ET的观测平均值为2.86mm,估算平均值为3.01mm,均方根误差RMSD为0.95mm;栾城站蒸散量ET的观测平均值为2.67mm,估算平均值为2.44mm,均方根误差RMSD为0.87mm,表明该模型可以很好地估算地表蒸散量,误差在可接受范围内。 将STME模型应用到滹滏平原估算日蒸散量,明确了区域尺度蒸散发的时空变化特征,水分亏缺指数WDI可指示研究区内的缺水程度,指导灌溉量。10月份果园生态系统蒸散量多于农田生态系统;11月份区域蒸散量整体小于1mm;第二年春季小麦返青、拔节,农田生态系统蒸散量多于果园生态系统蒸散量;5月份处于植被生长旺盛期,农田和果园生态系统的蒸散量相差不大;6月份小麦收获,玉米播种,农田生态系统蒸散量少于果园生态系统;7月份整个区域蒸散量达到最大,蒸散量不仅与植被长势相关,而且与土壤湿度相关;8、9月份随着植被的成熟和收获,区域蒸散量整体变小。不同时期区域水分亏缺指数WDI不同,可根据其指导区域灌溉量。STME模型继承了基于数理计算确定梯形顶点的方法和水分亏缺指数WDI,使得计算过程得以简化且物理机制明确。