4）多要素综合评价模型

温度、水分、光照是作物生长发育过程中主要气象要素，既是相互关联又相互制约的；但作物在不同生长发育阶段对每个气象要素需求有一定的差异，因而在温、光、水单要素评价模型基础上，通过单要素评价模型的加权组合，构成多要素综合评价模型。即：

     （6）

式中 分别表示作物某时段对应生育期的温度、水分、光照评价函数； 分别表示温度、水分、光照在该时段的影响所占权重，随作物和发育期而变。

值越大，表明气象条件越好。 综合评价指数等级标准如下：

≥0.7    适宜

 0.5 ≤ ＜0.7   较适宜

＜0.5   不适宜

2.收集整理各种资料及作物发育气象指标

    针对AB报中作物发育期不全、与指标不匹配的问题，从资料室农气观测报表1中查出、通过人工录入补齐了全国所有测站近3年不同作物缺少的发育期。如：冬小麦的三叶期、起身期、孕穗期、开花期；油菜的盛花期、绿熟期等。

收集多年来冬小麦、春小麦、春、夏玉米、大豆、油菜、棉花、水稻各发育期气象指标。作物发育期的划分尽量反映作物的生育特点，例如冬小麦发育期分为播种、出苗、分蘖、越冬、返青、起身、拔节、抽穗、开花、乳熟、成熟；油菜发育期分为：播种、出苗、第五真叶期、移栽、成活、开盘、现蕾、抽薹、开花、绿熟、成熟。

3.作物气象适宜指数定量评价软件设计

综合评价模型

确定发育期

光、温、水单要素模型

作物发育期要素权重系数数据集

常规观测作物发育期 实时资料库

增补作物发育期 补充资料

气象要素 实时资料库

气象适宜指数

作物发育 气象指标数据集

蒸散模型

图2  作物定量评价子模块流程设计

作物气象适宜度评价系统用Visual Basic编写，以Micaps实时气象资料和AB报作物及土壤水分资料为主要信息源。从AB报读取各种作物的发育期信息，通过过程文件和补充发育期资料，确定作物发育日期，查找发育期所对应的气象指标，通过模型计算出各种单要素适宜指数值，再调用反映作物对应发育期对光温水要素的敏感程度的权重系数，计算出作物综合适宜指数。

系统设计的流程图如下：

式中的W_n 和W_n+1为土壤含水量（mm）；P_n为时段内的降水量（mm），I_n为时段内灌溉量（mm），V_n为作物冠层对降水的截留量（mm）；E_ta为时段内作物的蒸腾量（mm）；E_sa为土壤蒸发量（mm）；R_,n为地表径流（mm）；F_,n为土层底部的毛管上升水和向下渗漏的水（mm）。

其中：I_n有土壤湿度增量决定，F_n忽略不计。土壤水分平衡计算为：

W_n+1 =  P_n–Rn –E_ta–E_sa–V_n +W_n    (9)

在此对象土层取分别取20cm和50cm。

2、土壤水分计算方法

相对土壤湿度，即：

           （10）

其中W为土壤水分（水分占干土重量%），Wr为土壤相对湿度（占田间持水量%），FC为田间持水量（水分占干土重量%）。

将土壤水分换算为水层厚度。其换算方法为：

       （11）

式中W_h为水层厚度（mm），h为土层厚度（cm），d为土壤容重（g/cm³），W为土壤湿度（水分占干土重量%）。

3、蒸散计算

农田实际蒸散量由作物蒸腾和土壤蒸发两部分组成，即：

E_a= E_t + E_s           （12）

式中Ea为实际蒸散量（mm），Et为作物蒸腾量（mm），Es为土壤蒸发量（mm）。

采用Priestley和Taylor（1972）大尺度湿润表面的蒸散模式：

                         （13）

式中PT_c为常数（=1.26）。

模式中涉及的各参数计算方法如下：

式中净辐射（Rn）采用下式计算：

    （14）

式中α为农田反射率（作物叶面积函数），Rs为太阳辐射（MJ·m^-2·d^-2），σ为斯蒂芬-波尔兹曼常数（=4.903×10-9 MJ K-4 m^-2 d^-1），Tmax为最高温度（K），Tmin为最低温度（K），ea为实际水汽压（kPa），Rs0为晴空太阳辐射（MJ·m^-2·d^-2）。

式（7）中农田反射率α由下式计算：

   （15）

其中α_s为裸地反射率（=0.15），LAI为叶面积指数。

（1）作物实际蒸腾量计算方法