潘永安，范興科

(1 中國科學院 水利部 水土保持研究所，陜西 楊凌 712100；2 西北農(nóng)林科技大學 中國旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究院，陜西 楊凌 712100；3 中國科學院大學，北京 100049)

氣象資料缺測時Penman-Monteith溫室修正式的應用

潘永安1,3，范興科1,2

(1 中國科學院 水利部 水土保持研究所，陜西 楊凌 712100；2 西北農(nóng)林科技大學 中國旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究院，陜西 楊凌 712100；3 中國科學院大學，北京 100049)

【目的】 Penman-Monteith公式(P-M公式)是目前計算大田作物蒸騰蒸發(fā)量(ETc)的主要方法，利用該方法可預測未來短期內(nèi)作物水分虧缺狀況，但由于溫室與大田之間的環(huán)境條件存在顯著差異且溫室氣象數(shù)據(jù)往往不全，故需要研究提高溫室作物水分狀況預測精確度的途徑。【方法】 利用溫室番茄主要生育期氣象環(huán)境信息和土壤水分實測數(shù)據(jù)，對基于水量平衡原理和P-M溫室修正式計算出的ETc結果進行了對比，研究分析了P-M溫室修正式的可靠性與氣象資料缺測時P-M溫室修正式的應用方法，同時對溫室氣象數(shù)據(jù)缺測時運用P-M溫室修正式計算參考作物蒸騰蒸發(fā)量(ET0)的精度進行了分析?！窘Y果】 基于P-M溫室修正式計算出的ETc與水量平衡法計算出的ETc結果較吻合，相對誤差均小于10%。當氣象資料缺測時，基于FAO推薦的幾種計算方法，運用P-M溫室修正式計算的ET0相對誤差如下：由日照時數(shù)(n)估算太陽凈輻射(Rn)進而求得ET0的方法相對誤差為17.35%；由氣溫(T)估算Rn進而求得ET0的方法相對誤差為41.69%；由最低氣溫(Tmin)代替相對濕度(RH)計算實際水汽壓(ea)進而求得ET0的方法相對誤差為19.09%；分別由n估算Rn，由Tmin計算ea進而求得ET0的方法相對誤差為36.31%；Rn與ea均由T估算進而求得ET0的方法相對誤差為61.23%?！窘Y論】 利用P-M溫室修正式可以較好地預測溫室作物的水分狀況，當修正式的參數(shù)Rn缺測時可以用n計算Rn；當參數(shù)RH缺測時，可以用Tmin代替RH計算ea。

Penman-Monteith溫室修正式；氣象資料缺測；FAO

Penman-Monteith公式(P-M公式)是目前計算作物蒸騰蒸發(fā)量的主要方法，由于它結合了空氣動力學和水量平衡原理，具有較好的物理依據(jù)，計算精度較高[1-3]。當P-M公式所需的環(huán)境參數(shù)缺測時，F(xiàn)AO給出了幾種相應的計算方法[4]，劉鈺等[5]利用河北雄縣、望都2個氣象站的數(shù)據(jù)對這些方法進行了檢驗與評價，分析了這些方法的適用性。在日光溫室中，由于小氣候環(huán)境與露天環(huán)境下的水熱運移模式有很大的不同，王健等[6]對P-M公式進行了修正，提出了適合于溫室作物的Penman-Monteith溫室修正式(P-M溫室修正式)。那么，當氣象資料缺測時，F(xiàn)AO推薦的計算方法是否適用于P-M溫室修正式還有待驗證。為此，本研究利用溫室番茄栽培試驗的觀測數(shù)據(jù)對P-M溫室修正式計算結果進行分析，以期為P-M公式在溫室條件下的應用與推廣提供參考依據(jù)。

1 溫室環(huán)境因素特征與P-M溫室修正式

1.1 溫室環(huán)境因素特征

溫室是一種人工控制條件下進行作物生產(chǎn)的小氣候室，其環(huán)境條件與室外自然環(huán)境條件有很大差異，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

(1)溫室內(nèi)溫度明顯高于室外溫度。溫室是一種可以透光的半密封空間，具有較好的保溫性，通常室內(nèi)溫度要高于室外，尤其在室外溫度較低的冬、春季節(jié)和夜間及早晨，部分溫室內(nèi)設增溫設備，室內(nèi)外溫差可達20 ℃[7]。所以即使在寒冷的冬季，溫室內(nèi)溫度也很少出現(xiàn)低于0 ℃的情況。溫室的溫度可以通過覆蓋草簾或通風來調節(jié)，是溫室栽培中相對容易調節(jié)控制的因子。

(2)日光輻射低于室外。太陽光照是日光溫室的熱量來源，也是綠色植物光合作用的能量來源。溫室內(nèi)的光照環(huán)境由于受溫室方位、結構類型、覆蓋材料等多種因素的影響，使日光溫室內(nèi)透光率低，光照不足，光照強度略低于室外[8]；日照時數(shù)受覆蓋的保溫被、草簾揭蓋時間的直接影響，一般比露地要短。

(3)溫室濕度顯著高于室外自然環(huán)境。由于溫室是封閉環(huán)境，室內(nèi)空氣濕度主要受土壤水分蒸發(fā)和植物體內(nèi)水分蒸騰的影響。高濕是溫室環(huán)境的突出特點，特別是夜間隨著氣溫的下降，溫室內(nèi)相對濕度逐漸增大，往往能達到飽和狀態(tài)。在溫室通風進行溫濕度調節(jié)的時段，溫室內(nèi)相對濕度日變化趨勢與露地基本一致?？諝庀鄬穸仍赑-M公式中用于計算實際水汽壓進而計算水汽壓差。羅衛(wèi)紅等[9]的研究認為，溫室作物蒸騰速率日變化主要取決于太陽輻射的日變化，與水汽壓差(VPD)的日變化關系不大。

(4)空氣對流較弱。溫室是一個閉合體，只有頂窗或側窗可通風，一般在氣溫達到30 ℃以上時，利用頂窗通風排濕，當氣溫低于25 ℃時，頂窗是關閉的，室內(nèi)氣流量很小，空氣流動性差，在溫室無強制通風時，風速接近為零。對于日光溫室，通常能夠調節(jié)的環(huán)境氣象因子只有溫度和濕度，絕大部分日光溫室在實際管理中，主要的觀測數(shù)據(jù)也只有氣溫和相對濕度，缺測其他氣象數(shù)據(jù)。

綜上所述，由于溫室與大田環(huán)境特征的顯著不同，P-M公式不宜直接應用于溫室環(huán)境條件下的作物水分狀況預測和預報。

1.2 P-M 溫室修正式

利用P-M公式計算參考作物蒸騰蒸發(fā)量的方程如下:

(1)

式中:ET0為參考作物蒸騰蒸發(fā)量(mm/d)，Δ為飽和水汽壓隨溫度變化的斜率(kPa/℃)，Rn為地表凈輻射(MJ/(m2·d))，G為土壤熱通量(MJ/(m2·d))，γ為干濕表常數(shù)(kPa/℃)，T為日平均氣溫(℃)，μ2為2 m高處日平均風速(m/s)，es為飽和水汽壓(kPa)，ea為實際水汽壓(kPa)。

方程(1)由兩部分組成，前一部分為輻射項(ETrad),后一部分為空氣動力學項(ETaero)。

如1.1節(jié)分析，溫室在無強制通風條件下，風速μ2接近為0，故公式(1)可簡化為：

(2)

即空氣動力學項(ETaero)為零，這顯然違背了水汽擴散理論[10-11]。為此，王健等[6]對公式(1)中與風速有關的空氣動力學項進行修正，推導出適于溫室大棚的P-M溫室修正式：

(3)

2 試驗概況與P-M溫室修正式驗證

2.1 試驗概況

試驗在陜西楊凌節(jié)水示范園日光溫室內(nèi)進行。試驗區(qū)年平均氣溫13.0～13.4 ℃，無霜期221 d，年日照時數(shù)2 300～2 900 h。試驗地土壤類型為砂壤土，土壤容重1.25 g/cm3，田間持水量23.22%。栽植作物為番茄，品種為“金鵬十號”，幼苗于2013-02-28移栽到溫室大棚中，采用寬窄行覆膜一壟雙行種植，株距33 cm，行距40 cm。作物生育期劃分為：02-28-04-08為幼苗期，04-09-05-20為開花坐果期，05-21-06-28為盛果期。全生育期灌水計劃濕潤層為40 cm，灌水方式為膜下滴灌，灌水量通過數(shù)字水表計量,在灌水前后用取土烘干法測算土壤水分變化情況，用HOBO自動氣象站進行氣溫、相對濕度、日照、太陽輻射等氣象參數(shù)的觀測。

2.2 P-M溫室修正式驗證

P-M公式是通過計算參考作物蒸騰蒸發(fā)量(ET0),再與作物系數(shù)(Kc)相乘, 得到實際作物蒸騰蒸發(fā)量(ETc)的，即：

ETc=Kc×ET0。

(4)

Kc可選用FAO推薦的分段單值平均作物系數(shù)法計算[12]。本試驗計算出的番茄開花坐果期和盛果期作物系數(shù)分別為:Kcmid=1.09,Kcend=0.72。

為了驗證P-M溫室修正式計算ETc的可靠性，本文選用水量平衡法對其進行對比分析。根據(jù)水量平衡原理，有：

I+P+G=ETc+D+R-ASW。

(5)

式中:I為時段內(nèi)的灌水量，P為時段內(nèi)的降水量，G為時段內(nèi)地下水的補給量，ETc為時段內(nèi)作物的蒸騰蒸發(fā)量，D為時段內(nèi)深層滲漏量，R為時段內(nèi)測定區(qū)域的地面徑流量，ASW為土壤儲水量的變化量。本試驗在溫室進行，無降水；當?shù)氐叵滤疃葹?～5 m，其補給量可忽略不計；采用滴灌灌水方式，每次灌水量較小(計劃濕潤層為40 cm)，基本不產(chǎn)生深層滲漏，故式(5)可轉化為：

ETc=I+ASW。

(6)

結合式(3)與式(4)計算出番茄04-21-05-20(開花結果期)和05-21-06-20(盛果期)的累積蒸騰蒸發(fā)量分別為131.29，100.40 mm；而采用式(6)計算出的番茄04-21-05-20與05-21-06-20的累積蒸騰蒸發(fā)量分別為119.43，108.52 mm，結果見圖1。

如圖1所示，可以看出2種方法計算結果有較好的一致性。同時計算出2個階段相對誤差分別為9.9%和7.5%，均小于10%，說明P-M溫室修正式的計算結果與實測值較吻合，精確度較高。這一結果與前人研究結果相吻合[1,6,13]，可見P-M溫室修正式用來計算溫室作物需水量是可行的。

3 P-M公式所需氣象數(shù)據(jù)缺測時FAO推薦的計算方法

3.1 凈輻射缺測

太陽凈輻射(Rn)是對ET0影響最大的因子[5]，如果Rn缺測，采用下面的公式進行計算：

(7)

式中：α表示日照返照率(取值0.23)，σ為波茲曼常數(shù)，Rs表示太陽短波輻射，Tmax,k、Tmin,k分別表示開爾文制的最高、最低溫度，ea為實際水汽壓，Rs/Rs0表示相對短波輻射。

由式(7)可知，Rn的計算取決于太陽短波輻射(Rs),FAO給出了2種計算Rs的方法：

1)用日照時數(shù)(n)計算Rs：

(8)

式中：Ra表示大氣上邊界太陽輻射(可通過經(jīng)緯度和日期計算獲取)；a、b為經(jīng)驗系數(shù)，a取值0.25，b取值0.5；n為實際日照時數(shù)；N為可能日照時數(shù)。

2)利用最高、最低溫度計算Rs：

Rs=Kr(Tmax-Tmin)0.5Ra。

(9)

式中：Tmax是最高氣溫(℃)；Tmin是最低氣溫(℃)；Kr是調節(jié)系數(shù)(℃1/2)，取0.19。

3.2 相對濕度缺測

如上文分析，相對濕度(RH)在P-M公式中用于計算實際水汽壓(ea),當RH缺測時,實際水汽壓可用最低氣溫(Tmin)近似計算:

(10)

式中：eo表示飽和水汽壓(kPa)。

式(10)的基本假定條件是日最低氣溫近似等于露點溫度,這對地表有草覆蓋的站點,大多時期內(nèi)是能夠滿足的[3]。

3.3 凈輻射和相對濕度均缺測

1)用n計算Rs，Tmin計算ea。利用式(7)和式(8)計算出Rn，利用式(10)計算出ea。

2)分別用氣溫(T)計算Rs和ea。氣溫對ET0的影響較大,在僅有氣溫數(shù)據(jù)的情況下,可利用式(9)計算出Rs，利用式(10)計算出ea。

4 計算結果的對比分析

4.1 Rn、ea實測值與估算值的對比分析

為了驗證氣象資料缺測時，F(xiàn)AO推薦的幾種方法在溫室環(huán)境中的適用性，以溫室內(nèi)設置的自動氣象站在04-21-06-20采集的氣象數(shù)據(jù)為依據(jù)，對溫室環(huán)境參數(shù)Rn、ea的實測值與估算值進行對比分析。

分別結合式(8)和式(7)、式(9)和式(7)計算Rn，與氣象站實測的Rn進行比較，結果如圖2所示。由圖2可以看出，用公式計算的Rn和氣象站實測的Rn整體變化趨勢較為一致，但用Tmax、Tmin估算Rs進而求出的Rn較實測的Rn整體偏大，平均相對偏差達64.68%；而用n計算的Rn與實測的Rn結果較為相近，平均相對偏差為22.60%。對于用2種方法計算的Rn值明顯大于實測值(平均相對偏差大于50%)的數(shù)據(jù)點，經(jīng)過實際氣象數(shù)據(jù)調查和分析發(fā)現(xiàn)，這些相對偏差較大的數(shù)據(jù)多是n為0時(陰雨天)的數(shù)據(jù)，因為溫室的保溫作用，使得溫度與日照時數(shù)和輻射量不太協(xié)調，所以由氣溫數(shù)據(jù)估算的Rn要比實測的Rn大。

圖2 太陽凈輻射(Rn)實測值與估算值的對比
Fig.2 Comparison of measured and simulated values of net solar radiation (Rn)

圖3 實際水汽壓(ea)實測值與估算值的對比
Fig.3 Comparison of measured and simulated values of actual water vapor pressure (ea)

以溫室氣象站實測RH計算出的ea為標準，與用Tmin計算(式(10))的ea進行比較分析，結果如圖3所示。從圖3可以看出，計算值與實測值變化趨勢具有一定的相似性，但整體上用Tmin估算出的ea較用實測RH計算出的ea小。分析其原因是我國北方進入5月以后，氣溫升高，溫室內(nèi)的溫度也迅速升高，為了給作物生長提供一個適宜的環(huán)境，溫室側窗通常晝夜處于打開狀態(tài)，由于溫室外空氣干燥、濕度較低，棚內(nèi)濕度較大，溫濕度的內(nèi)外交換相對較為劇烈，溫室內(nèi)的最低溫度會低于其濕度所對應的露點溫度，所以其實際水汽壓較按最低氣溫算出的值要高一些。

4.2 ET0實測值與估測值的對比分析

4.2.1 計算結果 基于對基本參數(shù)Rn、ea的實測值與估算值的對比分析，同樣選取試驗區(qū)04-21-06-20的氣象資料，進行ET0計算結果的比較與分析。分別假定太陽凈輻射缺測、相對濕度缺測、太陽凈輻射和相對濕度均缺測3種情況，利用FAO提出的相應計算方法并結合P-M溫室修正式計算ET0，與各參數(shù)全為實測值時運用P-M溫室修正式求得的ET0進行對比，結果如圖4至圖8所示。同時，利用式(11)對二者進行線性擬合，并分別計算出氣象數(shù)據(jù)缺測時各種方法算出的ET0與數(shù)據(jù)全為實測值時算出的ET0之間的方差(S2，式(12))、平均絕對誤差(MAE)、平均相對誤差(MRE)[14-15]，結果如表1所示。

ET0(資料缺測)=a×ET0(資料完整)。

(11)

(12)

4.2.2 結果分析與討論 由圖4、圖5及表1可以看出，當Rn缺測時，第1種方法由n計算出Rs進而求得的ET0與數(shù)據(jù)全為實測時算出的ET0有顯著相關性，回歸方程斜率為1.001 0，相關系數(shù)為0.864 7，且計算精度較高，平均相對誤差為17.35%；第2種方法采用最高、最低溫度估算Rs進而算出的ET0較數(shù)據(jù)全為實測時算出的ET0整體偏大，相關性較差，回歸方程斜率為1.097 5，相關系數(shù)0.437 4，且精度很低，平均相對誤差達41.69%。由4.1節(jié)結果可知，n為0時(陰雨天)Rn實測值與估算值的誤差相對較大，對比剔除n為0時的數(shù)據(jù)后ET0的計算結果，發(fā)現(xiàn)第1種方法的平均相對誤差減小為7.85%，第2種方法平均相對誤差為12.38%，均小于15%，說明這2種方法在晴天應用時誤差都會相對減小。

圖7 太陽凈輻射(Rn)由日照時數(shù)(n)計算、實際水汽壓(ea)由最低氣溫(Tmin) 計算與數(shù)據(jù)全為實測時參考作物蒸騰蒸發(fā)量(ET0)的對比
Fig.7 Comparison of evapotranspiration of reference crop (ET0) when net solar radiation (Rn) was calculated with sunshine duration (n),the actual water vapor pressure(ea) was calculated with the lowest temperature(Tmin)and when weather data was complete

圖8 太陽凈輻射(Rn)和實際水汽壓(ea)均由氣溫(T)計算與數(shù)據(jù)全為實測時參考作物蒸騰蒸發(fā)量(ET0) 的對比
Fig.8 Comparison of evapotranspiration of reference crop (ET0) when both net solar radiation (Rn) and actual water vapor pressure(ea)were calculated with temperature (T) and when weather data was complete

圖6及表1結果表明，RH缺測時，由Tmin計算ea進而求得的ET0值與數(shù)據(jù)全為實測時算出的ET0之間有很好的相關性，回歸方程斜率為1.086 4，相關系數(shù)為0.867 7；同時，由于用Tmin估算出的ea較用實測RH算出的ea小，所以總體上前者算出的ET0值較后者稍大一些。

由圖7、圖8及表1可知，當Rn與RH均缺測時，用n計算Rs、Tmin估算ea的方法求得的ET0與數(shù)據(jù)全為實測時算出的ET0回歸方程斜率為1.086 2，相關系數(shù)為0.683 9，受ea估算值的影響，計算結果整體偏大；用T分別估算Rs與ea的方法算出的ET0與數(shù)據(jù)全為實測時算出的ET0相關性極差(相關系數(shù)為0.014 0)，且整體偏大(平均相對誤差達61.23%)。根據(jù)文中分析可知，溫室的保溫作用使得用T估算的Rn偏大，使用T估算的ea偏小，二者的疊加作用使得誤差更大。

5 結 論

結合前人研究論證與本試驗驗證可以看出，P-M 溫室修正式適用于溫室作物需水量的計算。因此，本文以P-M溫室修正式為基礎，驗證了FAO推薦的氣象數(shù)據(jù)缺測時ET0的計算方法在溫室中的適用性。結合分析結果可以看出，溫室內(nèi)氣溫T和日照時數(shù)n是利用P-M溫室修正式計算溫室作物ET0的基本要素。(1)當Rn缺測時，可以用n計算Rs進而求得Rn，計算誤差較小，精確度高，且晴天比陰雨天的應用效果更好；(2)當RH缺測時，可以用Tmin估算ea的方法，計算結果與數(shù)據(jù)全為實測值時算出的ET0結果較為一致，誤差較小；(3)在Rn和ea都缺測的情況下，分別利用n計算Rs、Tmin計算ea，最終計算出的ET0較實測值偏大，但二者相關性較高，可參考使用。

Rn是影響作物蒸騰蒸發(fā)量的關鍵因子，溫室中太陽輻射受室內(nèi)結構等影響與露地環(huán)境有一定差異。本文用于驗證的Rn是由溫室內(nèi)氣象站測得，測點的代表性及不同結構溫室Rn的測定還需進一步研究確定。如果使用n計算Rn，需要考慮溫室覆蓋的保溫被、草簾等揭蓋時間的影響。同時，P-M溫室修正式是在假定溫室風速為零的前提下提出的，對于溫室有強制通風且風速無法忽略的情況還需進一步研究[16]。

利用P-M溫室修正式預測溫室作物未來的水分狀況，在觀測溫室氣溫與相對濕度的基礎上，建議增加室內(nèi)日照時數(shù)的觀測或借用當?shù)貧庀笳镜挠^測結果，同時剔除陰天和保溫設備對采光有明顯影響的日期，以提高預測的準確度。

[1] 劉 浩,段愛旺,孫景生,等.基于Penman-Monteith方程的日光溫室番茄蒸騰量估算模型 [J].農(nóng)業(yè)工程學報,2011,27(9):208-213.

Liu H,Duan A W,Sun J S,et al.Estimating model of transpiration for greenhouse tomato based on Penman-Monteith equation [J].Transactions of the CSAE,2011,27(9):208-213.(in Chinese)

[2] 蔡甲冰,劉 鈺,雷廷武,等.精量灌溉決策定量指標研究現(xiàn)狀與進展 [J].水科學進展,2004,15(4):531-537.

Cai J B,Liu Y,Lei T W,et al.Review of indices for precision irrigation decision-making [J].Advances in Water Science,2004,15(4):531-537.(in Chinese)

[3] 司建華,馮 起,張小由,等.植物蒸散耗水量測定方法研究進展 [J].水科學進展,2005,16(3):450-459.

Si J H,Feng Q,Zhang X Y,et al.Research progress on surveying and calculation of evapotranspiration of plants and its prospects [J].Advances in Water Science,2005,16(3):450-459.(in Chinese)

[4] Allen R G,Pereira L S,Raes D,et al.Crop evapotranspiration guidelines for computing crop water requirements [M].[s.l.]:FAO Irrigation and Drainage,1998:56.

[5] 劉 鈺,Pereira L S.氣象數(shù)據(jù)缺測條件下參照騰發(fā)量的計算方法 [J].水利學報,2001(3):11-17.

Liu Y,Pereira L S.Calculation methods for reference evapotranspiration with limited weather data [J].Journal of Hydraulic Engineering,2001(3):11-17.(in Chinese)

[6] 王 健,蔡煥杰,李紅星,等.日光溫室作物蒸發(fā)蒸騰量的計算方法研究及其評價 [J].灌溉排水學報,2006,25(6):11-14.

Wang J,Cai H J,Li H X,et al.Study and evaluation of the calculation methods of reference crop evapotranspiration in solar-heated greenhouse [J].Journal of Irrigation and Drainage,2006,25(6):11-14.(in Chinese)

[7] 郜慶爐,薛 香,段愛旺.日光溫室內(nèi)溫度特點及其變化規(guī)律研究 [J].灌溉排水學報,2003,22(6):50-53.

Gao Q L,Xue X,Duan A W.Temperature characteristics and its changing laws with in solar plastic greenhouse [J].Journal of Irrigation and Drainage,2003,22(6):50-53.(in Chinese)

[8] 郭正昊,于海業(yè),張 蕾.日光溫室太陽輻射推算模型的構建 [J].湖北農(nóng)業(yè)科學,2012,51(7):1468-1470.

Guo Z H,Yu H Y,Zhang L.The construction of projection model of solar radiation in greenhouse [J].Hubei Agricultural Sciences,2012,51(7):1468-1470.(in Chinese)

[9] 羅衛(wèi)紅,汪小旵,戴劍峰,等.南方現(xiàn)代化溫室黃瓜冬季蒸騰測量與模擬研究 [J].植物生態(tài)學報,2004,28(1):59-65.

Luo W H,Wang X H,Dai J F,et al.Measurement and simulation of cucumber canopy transpiration in a subtropical modern greenhouse winter climate condition [J].Acta Phytoecologica Sinica,2004,28(1)：59-65.(in Chinese)

[10] 劉 浩,孫景生,梁媛媛,等.滴灌條件下溫室番茄需水量估算模型 [J].應用生態(tài)學報,2011,22(5):1201-1206.

Liu H,Sun J S,Liang Y Y,et al.Estimation model for water requirement of greenhouse tomato under drip irrigation [J].Chinese Journal of Applied Ecology,2011,22(5):1201-1206.(in Chinese)

[11] 孫寧寧,董 斌,羅金耀.大棚溫室作物需水量計算模型研究進展 [J].節(jié)水灌溉,2006(2):16-19.

Sun N N,Dong B,Luo J Y.Advance of research on calculation modeling for crop water requirement in plastic greenhouse [J].Water Saving Irrigation,2006(2):16-19.(in Chinese)

[12] 樊引琴,蔡煥杰.單作物系數(shù)法和雙作物系數(shù)法計算作物需水量的比較研究 [J].水利學報,2009(3):50-54.

Fan Y Q,Cai H J.Comparison of crop water requirements computed by single crop coefficient approach and dual crop coefficient approach [J].Journal of Hydraulic Engineering,2009(3):50-54.(in Chinese)

[13] 葛建坤,羅金耀,李小平.滴灌大棚茄子需水量計算模型的定量分析比較 [J].灌溉排水學報,2009,28(5):86-88.

Ge J K,Luo J Y,Li X P.Quantitative analysis of calculation modeling for crop water requirement in plastic tents [J].Journal of Irrigation and Drainage,2009,28(5):86-88.(in Chinese)

[14] 廖顯琴,李 毅.參考作物騰發(fā)量計算方法的適用性研究 [J].灌溉排水學報,2009,28(6):14-17.

Liao X Q,Li Y.Adaptability research of different reference crop evapotranspiration estimated methods in Shaanxi [J].Journal of Irrigation and Drainage,2009,28(6):14-17.(in Chinese)

[15] 劉賢趙,康紹忠.不同光照條件下作物蒸騰量計算的研究 [J].水利學報,2001(6):45-50.

Liu X Z,Kang S Z.Study on computation of crop transpiration under the conditions of different light densities [J].Journal of Hydraulic Engineering,2001(6):45-50.(in Chinese)

[16] 陳新明,蔡煥杰,李紅星,等.溫室大棚內(nèi)作物蒸發(fā)蒸騰量計算 [J].應用生態(tài)學報,2007,18(2):317-321.

Chen X M,Cai H J,Li H X,et al.Calculation of crop evapotranspiration in greenhouse [J].Chinese Journal of Applied Ecology,2007,18(2):317-321.(in Chinese)

Application of modified Penman-Monteith in greenhouse with limited weather data

PAN Yong-an1,3,FAN Xing-ke1,2

(1InstituteofSoilandWaterConservation,CAS&MWR,Yangling,Shaanxi712100,China;2InstituteofWater-savingAgricultureinAridAreasofChina(IWSA),NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China;3UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)

【Objective】 Penman-Monteith equation is the main method to calculate the evapotranspiration (ETc) of field crops,which can be used to predict short-term water status in future.However,due to the differences in water and heat movement patterns between greenhouses and fields and limited weather data,it is necessary to improve the accuracy for predicting the water status of greenhouse crops.【Method】 Using meteorological and soil moisture data in the main growth period of tomato in greenhouse,the modified Penman-Monteith equation and the principle of water balance were compared forETccalculation,and the accuracy of the modified Penman-Monteith equation to calculate evapotranspiration of reference crop (ET0) in greenhouse with limited weather data was analyzed.【Result】 The modified Penman-Monteith equation had high accuracy to calculateET0with mean relative error (MRE) of less than 10%.Based on FAO recommended methods,the modified Penman-Monteith equation calculatedET0had different errors with limited weather data.The method using sunshine duration (n) to calculate net solar radiation (Rn) hadMREof 17.35%.The method using temperature (T) to calculateRnhadMREof 41.69%.The method using lowest temperature (Tmin) to calculate actual water vapor pressure (ea) had theMREof 19.09%.The method usingnandTminto calculateRnandeahad theMREof 36.31%.The method usingTto calculate bothRnandeahad theMREof 61.23%.【Conclusion】 The modified Penman-Monteith equation can be used to predict future short-term water status of crops in greenhouse.Rncan be calculated withnandeacan be calculated withTminwhenRHis missing.

the modified Penman-Monteith equation in greenhouse;limited weather data;FAO

2013-09-22

國家“863”高技術研究發(fā)展計劃項目(2011AA100509)

潘永安(1989-)，男，陜西咸陽人，在讀碩士，主要從事節(jié)水灌溉新技術研究。E-mail:xiyuelvyou@126.com

范興科(1964-)，男，陜西岐山人，研究員，主要從事節(jié)水灌溉新技術和灌溉產(chǎn)品開發(fā)研究。 E-mail:gjzfxk@vip.sina.com

時間:2014-12-12 09:30

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.01.009

S625

A

1671-9387(2015)01-0117-08

網(wǎng)絡出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20141212.0930.009.html