DB21-T 3439-2021糧食作物光熱資源利用效率評(píng)估技術(shù)方法

ICS07.060

CCSA47

DB21

遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)

DB21/T3439—2021

糧食作物光熱資源利用效率評(píng)估技術(shù)方法

Assessmentguidelinesforradiation-thermalresourcesuseefficiencyofgraincrops

DB21/T3439—2021

前言

本文件按照GB/T1.1-2020給出的規(guī)則起草。

本文件由遼寧省氣象局提出。

本文件由遼寧省氣象局歸口。

本文件起草單位：中國氣象局沈陽大氣環(huán)境研究所、朝陽市氣象局。

本文件主要起草人：米娜、張玉書、紀(jì)瑞鵬、張富榮、于文穎、蔡福、陳妮娜、張淑杰、武晉雯、馮銳。

本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施后，任何單位和個(gè)人如有問題和意見建議，均可通過來電和來函方式進(jìn)行反饋，我們將

及時(shí)答復(fù)并認(rèn)真處理，根據(jù)實(shí)際情況依法進(jìn)行評(píng)估及復(fù)審。

（歸口提出單位地址：沈陽市和平區(qū)常德街69號(hào)，聯(lián)系電話

起草單位地址：沈陽市和平區(qū)長白南路366號(hào)，聯(lián)系電話朝陽市朝陽大街三段21號(hào)，

聯(lián)系電話）

II

DB21/T3439—2021

糧食作物光熱資源利用效率評(píng)估技術(shù)方法

1范圍

本文件規(guī)定了糧食作物光熱資源利用效率評(píng)估術(shù)語與定義、資料數(shù)據(jù)、計(jì)算方法的技術(shù)要求。

本文件適用于遼寧地區(qū)對(duì)糧食作物（水稻、玉米、大豆、高粱、谷子、春小麥等）全生育期內(nèi)光熱

資源利用效率的評(píng)估。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T31155—2014太陽能資源等級(jí)總輻射

GB/T31163—2014太陽能資源術(shù)語

GB/T37526—2019太陽能資源評(píng)估方法

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

光合生產(chǎn)潛力photosyntheticpotentialproductivity

在溫度、水分、CO2、養(yǎng)分、群體結(jié)構(gòu)等得到滿足或處于最適狀態(tài)下，單位面積單位時(shí)間內(nèi)完全由

當(dāng)?shù)靥栞椛渌鶝Q定的產(chǎn)量上限。單位為千克每公頃（kg/hm2）。

3.2

光溫生產(chǎn)潛力lightandtemperaturepotentialproductivity

在CO2、水分、養(yǎng)分、群體結(jié)構(gòu)等得到滿足或處于最適狀態(tài)下，單位面積單位時(shí)間內(nèi)由當(dāng)?shù)靥栞?/p>

射和溫度所決定的產(chǎn)量上限。單位為千克每公頃（kg/hm2）。

3.3

光能利用率utilizationefficiencyoflight

在植物生育期內(nèi)，單位土地面積上作物收獲物中所貯存的能量與同期投射到該單位面積的光合有效

輻射的比值。

3.4

總輻射globalradiation

水平面從上方2π立體角范圍內(nèi)接收到的直接輻射和散射輻射之和。單位為兆焦耳每平方米每天

1

DB21/T3439—2021

（MJ/m2/d）。

3.5

光合有效輻射photosyntheticallyactiveradiation

太陽輻射光譜中可被綠色植物用于光合作用波段的輻射能。植物光合有效輻射波段通常為

400-700nm。單位為兆焦耳每平方米每天（MJ/m2/d）。

3.6

經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量economicyield

是指在單位面積土地上，按作物栽培目的所收獲的干物質(zhì)總量。單位為千克每公頃（kg/hm2）。

3.7

日照時(shí)數(shù)sunshineduration

在一給定時(shí)間，太陽直接輻照度達(dá)到或超過120W/m2的各段時(shí)間總和。單位為小時(shí)（h）。

4評(píng)估資料數(shù)據(jù)要求

4.1作物資料

評(píng)估作物收獲時(shí)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（kg/hm2）。評(píng)估作物的播種日期和成熟日期。

4.2氣象資料

評(píng)估作物生育期內(nèi)所在地區(qū)的日平均氣溫（℃）和日照時(shí)數(shù)（h）。

5評(píng)估內(nèi)容及其計(jì)算方法

5.1光溫資源利用率

Y..........................................(1)

ERT100%

YP

式中：

—光溫資源利用率；

Y—糧食作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，單位為千克每公頃（kg/hm2）；

2

Yp—糧食作物光溫生產(chǎn)潛力，單位為千克每公頃（kg/hm），計(jì)算方法見附錄A。

5.2光能利用率

HY

....................................(2)

ERMD100%

iSDPAR

2

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式中：

—光能利用率；

ER

—作物生長期間（播種至成熟）的光合有效輻射，單位為兆焦耳每平方米（MJ/m2），

計(jì)算方法見附錄B；

H—糧食作物干重?zé)嶂?，表示每千克干物質(zhì)燃燒時(shí)釋放出的熱量，單位為兆焦耳每千克（MJ/kg），

取值見附錄C；

SD—播種日期；

MD—收獲日期。

5.3熱量利用效率

Y

...................................(3)

HUEMD

iSD(Ti,meantmin)

式中：

HUE—為熱量利用效率，單位為千克每公頃每度日（kg/（hm2·℃·d））；

Ti,mean—為第i天的日平均氣溫；

—作物生長期間大于生物學(xué)下限溫度tmin的有效積溫，單位為度日（℃·d），

各作物的tmin值見附錄D。

3

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A

附錄A

（規(guī)范性）

光溫生產(chǎn)潛力估算方法

光溫生產(chǎn)潛力通常采用光合生產(chǎn)潛力乘以溫度訂正函數(shù)進(jìn)行估算。

YPY1f(t)...................................(A.1)

式中：

2

Yp—光溫生產(chǎn)潛力，單位為千克每公頃（kg/hm）；

2

Yl—光合生產(chǎn)潛力，單位為千克每公頃（kg/hm）。

111

Yl(1)(1)(1)(1)(1)f(L)E(1)(1)HQ*10000...........(A.2)

式中：

各參數(shù)意義及取值見表A.1;

—為投射到單位面積上的太陽總輻射量，單位為兆焦耳每平方米（MJ/m2），計(jì)算方法見附錄

B；

H—作物干重?zé)嶂?，見附錄C；

—為光合有效輻射能量占總輻射能量的比例，取0.49。

表A.1作物光合生產(chǎn)潛力各參數(shù)意義及取值

參數(shù)意義水稻玉米大豆谷子高粱春小麥

植物群體反射率0.060.080.100.080.090.06

植物繁茂群體透光率0.080.060.100.100.100.10

超過光飽和點(diǎn)光的比例0.050.010.100.050.030.03

作物非光合器官截獲的輻射

0.100.100.100.100.100.10

比例

呼吸作用的耗損率0.330.300.350.330.300.33

光合作用量子效率0.220.220.220.220.220.22

植物體無機(jī)養(yǎng)分含量0.080.080.080.080.080.08

含水率0.140.140.140.140.140.14

f(L)作物葉面積動(dòng)態(tài)變化訂正值0.560.580.500.440.520.56

E經(jīng)濟(jì)系數(shù)0.450.400.350.350.350.45

式(A.1)中，f（t）為溫度訂正系數(shù)，表示為：

4

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0(ttmin,ttmax)

ttmin..........................(A.3)

f(t)(tmintts)

topttmin

tmaxt

(tsttmax)

tmaxtopt

式中：

t—作物生長期間（播種至收獲）平均日均溫，單位為攝氏度（℃）；

tmin—生物學(xué)下限溫度，單位為攝氏度（℃），取值見附錄D；

tmax—生物學(xué)上限溫度，單位為攝氏度（℃），取值見附錄D；

topt—最適溫度，單位為攝氏度（℃），取值見附錄D。

5

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BA

附錄B

（規(guī)范性）

光合有效輻射估算方法

光合有效輻射占太陽總輻射的49%，太陽總輻射可以通過式（B.1）進(jìn)行估算：

n

Q(ab)R.................................(B.1)

ggNa

式中：

Q—太陽總輻射，單位為兆焦耳每平方米每天（MJ/m2/d）

ag、bg—系數(shù)，一般通過有太陽輻射和日照時(shí)數(shù)觀測的站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)確定，遼寧地區(qū)可取ag=0.17，

bg=0.55；

n—日照時(shí)數(shù)，單位為小時(shí)（h）；

N—可照時(shí)數(shù)，單位為小時(shí)（h）；

2

Ra—大氣上界太陽輻射，單位為兆焦耳每平方米每天（MJ/m/d）。

地外太陽輻射Ra由太陽常數(shù)、太陽赤緯和該日在一年中序數(shù)來估計(jì)，見式（B.2）：

2460

RGd(sinsincoscossin).............(B.2)

aSCrsS

式中：

2

GSC—太陽常數(shù)，0.082，單位為兆焦耳每平方米每分鐘（MJ/m/min）；

dr—日地平均距離訂正項(xiàng)，由式（B.3）計(jì)算；

—太陽赤緯，單位為弧度，由式（B.4）計(jì)算；

—日出日落的時(shí)角，單位為弧度，由式（B.5）計(jì)算；

—緯度，單位為弧度。

2

d10.033cos(J)............................(B.3)

r365

2

0.409sin(J1.39)..........................(B.4)

365

式中：

J—日序，取值范圍為1~365或366,1月1日取日序?yàn)?。

Sarccos[tantan]............................(B.5)

可照時(shí)數(shù)（N）由式（B.6）計(jì)算：

24

N(B.6)

S

6

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CB

附錄C

（資料性）

糧食作物的干重?zé)嶂?/p>

表C.1糧食作物的干重?zé)嶂担∕J/kg）

作物干重?zé)嶂?/p>

水稻16.9

玉米17.2

大豆23.1

谷子20.0

高粱17.8

春小麥17.8

D

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EC

附錄D

（資料性）

糧食作物生物學(xué)上限溫度、下限溫度和最適溫度

D.1糧食作物生物學(xué)上限溫度、下限溫度和最適溫度（℃）

作物生物學(xué)上限溫度生物學(xué)下限溫度最適溫度

水稻36.010.030.0

玉米40.08.030.0

大豆33.08.025.0

谷子30.08.025.0

高粱35.07.024.0

春小麥30.03.022.0

_________________________________

8

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目次

前言................................................................................II

1范圍..............................................................................1

2規(guī)范性引用文件....................................................................1

3術(shù)語和定義........................................................................1

4評(píng)估資料數(shù)據(jù)要求..................................................................2

4.1作物資料......................................................................2

4.2氣象資料......................................................................2

5光熱資源利用效率評(píng)估內(nèi)容及其計(jì)算方法..............................................2

5.1光溫資源利用率................................................................2

5.2光能利用率....................................................................2

5.3熱量利用效率..................................................................3

附錄A（規(guī)范性）光溫生產(chǎn)潛力估算方法................................................4

附錄B（規(guī)范性）光合有效輻射估算方法................................................6

附錄C（資料性）糧食作物的干重?zé)嶂?.................................................7

附錄D（資料性）糧食作物生物學(xué)上限溫度、下限溫度和最適溫度..........................8