粮食作物光热资源利用效率评估技术方法DB21／T 3439—2021.pdf

ICS 07.060 CCS A 47 DB21 辽宁省 地 方 标 准 DB21/T 3439 2021 粮食作物 光热资源 利用效率 评估技术 方法 Assessment guidelines for radiation-thermal resources use efficiency of grain crops 2021-05-22 发布 2021-06-22 实施 辽 宁 省 市 场 监 督 管 理 局 发布 DB21/T 3439 2021 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规 范性 引用 文件.1 3 术 语和 定义.1 4 评估 资料 数据 要求.2 4.1 作物 资料.2 4.2 气象 资料.2 5 光 热资 源利 用效 率评 估 内容及 其计 算方 法.2 5.1 光温 资源 利用 率.2 5.2 光能 利用 率.2 5.3 热量 利用 效率.3 附录A（规 范性）光温 生产潜 力估 算方 法.4 附录B（规 范性）光合 有效辐 射估 算方 法.6 附录C（资 料性）粮食 作物的 干重 热值.7 附录D（资 料性）粮食 作物生 物学 上限 温度、下 限温度 和最 适温 度.8 DB21/T 3439 2021 II 前 言 本文件 按照GB/T 1.1-2020给出的 规则 起草。本文件 由辽 宁省 气象 局提 出。本文件 由辽 宁省 气象 局归 口。本文件 起草 单位：中 国气 象局 沈 阳大 气环 境研 究所、朝阳 市气 象局。本文件 主要 起草 人：米娜、张 玉书、纪瑞 鹏、张 富 荣、于文 颖、蔡 福、陈 妮 娜、张淑 杰、武 晋雯、冯 锐。本标准 发布 实施 后，任 何 单位和 个人 如有 问题 和意 见建议，均可 通过 来电 和 来函方 式进 行反 馈，我 们 将及时答 复并 认真 处理，根 据实际 情况 依法 进行 评估 及复审。（归口 提出 单位 地址：沈 阳市和 平区 常德 街 69 号，联系电 话：024-83862064；起草单 位地 址：沈阳 市和 平区长 白南 路 366 号，联 系电话：024-83862034；朝阳市 朝阳 大街 三 段 21 号，联系电 话：0421-2627703。）DB21/T 3439 2021 1 粮食 作物 光热资源 利用效 率评估技 术方法 1 范围 本 文件 规定 了粮 食作 物光 热资源 利用 效率 评估 术语 与定义、资 料数据、计算 方法的 技术 要求。本 文件 适用 于 辽 宁地 区 对 粮食作 物（水稻、玉米、大豆、高粱、谷子、春 小 麦等）全生 育期 内光 热资源利 用效 率的 评估。2 规范性 引用 文件 下列文 件中 的内 容通 过文 中的规 范性 引用 而构 成本 文件必 不可 少的 条款。其 中，注日 期的 引用 文件，仅该日 期对 应的 版本 适用 于本文 件；不注 日期 的引 用文件，其 最新 版本（包 括所有 的修 改单）适 用 于 本文件。GB/T 31155 2014 太 阳能资 源等 级 总辐 射 GB/T 31163 2014 太 阳能资 源术 语 GB/T 37526 2019 太 阳能资 源评 估方 法 3 术语和 定义 下 列术 语和 定义 适用 于本文件。3.1 光合生 产潜 力photosynthetic potential productivity 在温度、水分、CO2、养分、群体结 构等得到满足或处于最适 状态下，单位面积单位时 间内 完全由当地太 阳辐 射所 决定 的 产 量上限。单 位为 千克 每公 顷（kg/hm2）。3.2 光温生 产潜 力light and temperature potential productivity 在 CO2、水 分、养分、群体结 构等 得到 满足 或处 于最适 状态 下，单位 面积 单位时 间内 由当 地太 阳 辐射和温 度所 决定 的产 量上 限。单 位为 千克 每公 顷（kg/hm2）。3.3 光 能利 用率 utilization efficiency of light 在 植物 生育 期内，单 位 土地面 积上 作物 收获 物中 所贮存 的能 量与 同期 投射 到该单 位面 积的 光合 有 效辐射的 比值。3.4 总辐射 global radiation 水 平面 从上 方 2 立 体角范 围内接 收到 的直接 辐射和 散射辐 射之 和。单 位为兆 焦耳每 平方 米每 天DB21/T 3439 2021 2（MJ/m2/d）。3.5 光合 有 效辐 射 photosynthetically active radiation 太 阳 辐 射 光谱中 可 被 绿 色 植 物 用 于 光 合 作 用 波 段 的 辐 射 能。植 物 光 合 有 效 辐 射 波 段 通 常 为400-700nm。单位 为 兆焦 耳 每平方 米每 天（MJ/m2/d）。3.6 经 济产 量economic yield 是指 在单 位 面 积土 地上，按作 物栽 培目 的 所 收获 的干物 质总 量。单位 为 千 克每公 顷（kg/hm2）。3.7 日 照时 数 sunshine duration 在 一给 定时 间，太阳 直接 辐 照度 达到 或超 过120W/m2的 各段 时间 总和。单 位为小 时（h）。4 评估 资料 数据 要求 4.1 作物资 料 评估 作物 收 获时 的经 济产量（kg/hm2）。评估 作物 的播 种日 期和 成熟 日期。4.2 气象资 料 评 估作 物生 育期 内所 在地区 的 日 平均 气温（）和日 照时 数（h）。5 评估 内 容及 其计 算方法 5.1 光温资 源利 用率%100PRT YYE.(1)式中：光温 资源 利用 率；Y粮 食作 物经 济产 量，单 位 为千 克每 公顷（kg/hm2）；Yp 粮 食作 物光 温生 产潜 力，单位 为 千克 每公 顷（kg/hm2），计 算方 法见 附录A。5.2 光能利 用率%100MDSDRPARY HEi.(2)DB21/T 3439 2021 3 式中：RE 光能 利用 率；作 物生长期间（播种至成熟）的光合有 效辐射，单位 为兆焦耳每 平方米（MJ/m2），计算方 法见 附 录B；H粮 食作 物干 重热 值，表示 每千 克干 物质 燃烧 时释 放出的 热量，单位 为兆 焦 耳每千 克（MJ/kg），取值见 附录 C；SD 播 种日 期；MD收获 日 期。5.3 热量利 用效 率)(min mean,MDSDt TYHUEi i.(3)式中：HUE 为热 量利 用效 率，单位 为千克 每 公顷 每度 日（kg/（hm2 d）；Ti,mean 为 第i 天 的日 平均 气温；作物 生长 期间 大于 生物 学下限 温度mint 的有 效积 温，单位为 度日（d），各作物 的mint 值见附 录D。DB21/T 3439 2021 4 A 附 录 A（规范 性）光温生 产潜 力估 算方 法 光温生 产潜 力通 常 采 用光 合生产 潜力 乘以 温度 订正 函数进 行估 算。)(1 Pt f Y Y.(A.1)式 中：Yp 光温 生 产潜 力，单位 为 千克 每公 顷（kg/hm2）；Yl 光 合生 产潜 力，单位 为千克 每公 顷（kg/hm2）。Q H E L f Y 1 1 1l)1()1()()1)(1)(1)(1)(1(*10000.(A.2)式中：各参数 意义 及取 值见 表 A.1;为投 射到 单位 面积 上的 太阳总 辐射 量，单位 为 兆 焦耳 每 平方 米（MJ/m2），计算方 法见 附录 B；H作 物干 重热 值，见附 录 C；为光 合有 效辐 射能量 占 总辐射 能量 的比 例，取 0.49。表A.1 作物光 合生 产 潜 力各 参数 意义及 取值 参数 意义 水稻 玉米 大豆 谷子 高粱 春小麦 植物群体反射率 0.06 0.08 0.10 0.08 0.09 0.06 植物繁茂群体透光率 0.08 0.06 0.10 0.10 0.10 0.10 超过光饱和点光的比例 0.05 0.01 0.10 0.05 0.03 0.03 作物非光合器官截获的辐射比例 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 呼吸作用的耗损率 0.33 0.30 0.35 0.33 0.30 0.33 光合作用量子效率 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22 植物体无机养分 含量 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 含水率 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 f(L)作物叶面积动态变化订正值 0.56 0.58 0.50 0.44 0.52 0.56 E 经济系数 0.45 0.40 0.35 0.35 0.35 0.45 式(A.1)中，f（t）为 温度 订 正系数，表 示为：DB21/T 3439 2021 5)()(),(0)(max sopt maxmaxs minmin optminmax mint t tt tt tt t tt tt tt t t tt f.(A.3)式中：t 作物生 长期 间（播种 至 收获）平均 日均温，单位 为摄氏 度（）；tmin生物学下限 温 度，单 位为摄 氏度（），取值 见 附录 D；tmax 生物学 上限 温度，单 位为摄 氏度（），取值 见 附录 D；topt最适温 度，单位 为 摄 氏度（），取 值见 附录D。DB21/T 3439 2021 6 A B 附 录 B（规范 性）光合有 效辐 射估 算方 法 光合有 效辐 射占 太阳 总辐 射的 49%，太阳 总辐 射可 以通过 式（B.1）进 行估 算：a g gRNnb a Q)(.(B.1)式中：Q 太 阳总 辐射，单 位为 兆焦耳 每平 方米 每天（MJ/m2/d）ag、bg 系数，一般 通过 有 太阳辐 射和 日照 时数 观测 的站点 统计 确定，辽宁 地 区可 取 ag=0.17，bg=0.55；n日 照时 数，单位 为小 时（h）；N可 照时 数，单位 为小 时（h）；Ra 大 气上 界 太 阳辐 射，单位为 兆焦 耳每 平方 米每 天（MJ/m2/d）。地外太 阳辐 射Ra 由 太阳 常 数、太 阳赤 纬和 该日 在一 年中序 数来 估计，见 式（B.2）：)sin cos cos sin sin(60 24S s r SC ad G R.(B.2)式中：SCG 太阳 常数，0.082，单 位 为兆焦 耳每 平方 米每 分钟（MJ/m2/min）；rd 日地 平均 距离 订正 项，由式（B.3）计 算；太阳 赤纬，单 位为 弧度，由式（B.4）计算；日出 日落 的时 角，单位 为弧度，由 式（B.5）计 算；纬度，单 位为 弧度。)3652cos(033.0 1 J dr.(B.3)39.13652sin(409.0 J.(B.4)式 中：J 日 序，取值 范围 为 1365 或366,1 月 1 日取 日 序为 1。tan tan arccos S.(B.5)可 照时 数（N）由式（B.6）计算：SN 24(B.6)DB21/T 3439 2021 7 B C 附 录 C（资料 性）粮食作 物的 干重 热值 表C.1 粮食作 物的 干重 热值（MJ/kg）作物 干重热值 水稻 16.9 玉米 17.2 大豆 23.1 谷子 20.0 高粱 17.8 春小麦 17.8 D DB21/T 3439 2021 8 C E 附 录 D（资料 性）粮食作 物生 物学 上限 温度、下限 温度 和最 适温 度 D.1 粮食作 物生 物学 上限 温度、下限 温度 和最 适温 度（）作物 生物学上限温度 生物学下限温度 最适温度 水稻 36.0 10.0 30.0 玉米 40.0 8.0 30.0 大豆 33.0 8.0 25.0 谷子 30.0 8.0 25.0 高粱 35.0 7.0 24.0 春小麦 30.0 3.0 22.0 _