劉笑吟，徐俊增，楊士紅，李亞威，王乙江，張劍剛

(1．河海大學水文水資源與水利工程科學國家重點試驗室，江蘇 南京 210098； 2．河海大學水利水電學院，江蘇 南京 210098；3. 昆山市水利工程質(zhì)量安全監(jiān)督和水利技術推廣站，江蘇 昆山 215300)

農(nóng)田是受人類活動影響最大、與人類生存關系最為密切的陸地生態(tài)系統(tǒng)，蒸散是發(fā)生在該系統(tǒng)中的復雜過程，具有明顯的時空尺度特征和空間變異性[1-3]，也是氣象學、地理學、土壤學、水文學、生態(tài)學、植物學等學科多尺度水熱過程研究的關鍵和難點[4-11]。蒸散量研究的空間尺度一般劃分為葉片、冠層(<3 m2)、田間(100～1 000 m2)和景觀(>1 000 m2)尺度。目前，對不同尺度蒸散差異的研究大多集中在森林、河流流域等較大的生態(tài)系統(tǒng)[14-17]，對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)(主要針對旱作物)的相關研究也已陸續(xù)展開[3,14-17]。劉國水等[11]用蒸滲儀和渦度相關法測定了不同尺度夏玉米蒸散量及其變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)蒸滲儀所測小尺度值較渦度相關儀大，夏玉米蒸散量具有明顯的尺度效應。蔡甲冰等[15]運用多元回歸方法研究了冬小麥騰發(fā)量的空間尺度效應，并得到了從小尺度到大尺度騰發(fā)量的轉(zhuǎn)換關系。Gentine等[16]在對麥田的研究發(fā)現(xiàn)，蒸散量存在明顯的時間尺度效應，且冠層覆蓋度和土壤含水率是蒸發(fā)比(潛熱通量與凈輻射減土壤熱通量之差的比值)日內(nèi)變化的主要影響因素。郭映等[17]的研究也表明，不同時間尺度上影響玉米蒸散量的主要因素不同。水稻作為我國的主要糧食作物，種植面積約占糧食作物總面積的30%，水稻用水占農(nóng)業(yè)用水的65%。雖然節(jié)水工程和技術措施可以有效減少水資源損失，蓄豐補缺，提高水的利用率；但是，只有進一步減少水稻生長本身的需水量，明確稻田水量循環(huán)規(guī)律，才能從根本上減少稻田耗水。為保證我國糧食安全與水資源安全，水稻節(jié)水灌溉技術已在我國大面積推廣應用[18]。水稻節(jié)水灌溉技術的應用改變了稻田蒸散過程，然而針對節(jié)水環(huán)境下稻田蒸散特征的研究較少[19]，更少有區(qū)分不同時空尺度蒸散特征與轉(zhuǎn)換的研究。因此，本文以節(jié)水灌溉稻田為研究對象，用小型稱重式蒸滲儀和渦度相關儀兩種較為準確且具有空間代表性的方法[20-21]，分別測量了稻田冠層(0.196 m2)和農(nóng)田(約200 m2)尺度蒸散量，對比分析了兩空間尺度蒸散量在不同時間尺度上的變化特征及差異，并探討了各時空尺度蒸散變化所依賴的影響因素，以期明確節(jié)水灌溉稻田蒸散變化的時空尺度特征和尺度效應以及各尺度蒸散變化的主控因素。其相關研究對于了解生態(tài)系統(tǒng)水熱循環(huán)過程、有效減少田間水分無效損失、保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重大意義，研究成果可為今后構(gòu)建節(jié)水環(huán)境下稻田蒸散量模擬與空間尺度轉(zhuǎn)換模型奠定基礎。

表1 2015年控制灌溉稻田的灌水日期和灌水量

1 試驗區(qū)域與觀測方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)(河海大學國家重點試驗室昆山試驗研究基地) 地處太湖流域水網(wǎng)區(qū)低洼平原(31°15′15″ N，120°57′43″ E)，屬亞熱帶南部季風氣候區(qū)。年總降水量1 097.1 mm，總蒸發(fā)量1 365.9 mm，日照時數(shù)2 085.9 h，年平均氣溫15.5℃，平均相對濕度83%，平均氣壓1 016.3 hPa。水稻(晚稻)生育期平均氣溫24.8℃，平均相對濕度79.2%。試驗區(qū)常年盛行東南風，土壤為潴育型黃泥土，耕層土壤為重壤土。觀測場所監(jiān)測下墊面為控制灌溉稻田，2015年水稻于6 月27 日移栽，10 月25 日收割，種植行距0.16 m，株距0.23 m。試驗區(qū)面積約為200 m×200 m，主風向為東南風，稻季所監(jiān)測下墊面全為控制灌溉稻田。控制灌溉處理僅在水稻返青期田面保留薄水層，以后的各個生育期灌水制度以根層土壤含水率占飽和含水率60%～80%的組合為標準，灌溉后稻田不建立水層。2015年水稻各生育期土壤水分調(diào)控指標與文獻[22]相同，控制灌溉具體灌水日期和灌水量見表1。渦度相關系統(tǒng)和冠層小型蒸滲儀系統(tǒng)布置在試驗區(qū)下風向西北方向。渦度相關觀測儀風浪區(qū)長度約200 m，蒸滲儀系統(tǒng)位于渦度相關系統(tǒng)的西北邊，相距約15 m。試驗區(qū)概況與主要儀器設備布置如圖1所示。

圖1 試驗區(qū)概況及主要儀器設備布置(單位：m)

1.2 觀測儀器與觀測內(nèi)容

綜合考慮原有大型蒸滲儀和棵間蒸發(fā)器的優(yōu)勢，自制了適用于稻田冠層尺度蒸散量測量的小型蒸滲儀(canopy micro-lysimeter, CML)，CML既可通過灌溉排水控制土壤水分變化，模擬大田生長環(huán)境，又能在不破壞周圍土壤結(jié)構(gòu)的情況下實現(xiàn)低成本的連續(xù)測量。CML由內(nèi)筒(內(nèi)徑500 mm，高500 mm，壁厚4 mm)、外筒(內(nèi)徑540 mm，高630 mm，壁厚30 mm)、稱量系統(tǒng)(量程300 kg，精度0.01 kg)和排水裝置等組成，具體結(jié)構(gòu)見圖2。內(nèi)、外筒分別由不銹鋼和聚氯乙烯(PVC)材料制成。本實驗布置3個CML，其中2個CML的稱重傳感器上水平放置內(nèi)筒，以其所測平均值計算冠層蒸散量。CML內(nèi)回填土與大田土壤狀況保持一致，且種植密度、灌溉制度在整個生育期內(nèi)均與大田耕作條件一致。CML內(nèi)土壤水分狀況與大田土壤水分同時測量，有水層時測量水層深，無水層時用時域反射儀監(jiān)測根層土壤體積含水率。測量得到的控制灌溉條件下土壤水分的干濕交替變化如圖3所示。另一CML用于儀器的校準 ，在試驗開始前，先稱量兩個CML的重量，根據(jù)它們的平均重量，在校準CML內(nèi)放置相同重量的標準砝碼(本試驗為143 kg)，用于記錄實驗所用的相同批次的稱重傳感器由于金屬蠕變產(chǎn)生的零點漂移，以防止金屬蠕變等設備原因產(chǎn)生的誤差影響測量精度。從校準CML可知，整個試驗階段金屬蠕變主要發(fā)生在前期，蠕變量約15 g，后期蠕變量較小，約3 g，蠕變量小于裝置總重量的0.2‰。3個CML通過的PVC管與觀測井相連，以便將內(nèi)筒排水管與傳感器信號線接到觀測井中。觀測井(長0.8 m，寬0.8 m，高1.1 m)埋置于多個蒸滲儀之間，為了便于控制排水以及儀器的檢驗，所有容器口均高于田面0.1 m，以防止稻田田面偶爾的薄水層或降雨產(chǎn)生的積水進入裝置。數(shù)據(jù)采集器通過數(shù)據(jù)線與壓力傳感器連接，每0.5 h自動采集一次數(shù)據(jù)，經(jīng)RS485線傳輸，再由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊處理后顯示在終端計算機上。

(a) 立面圖

(b) 俯視圖

注：θr和d分別為土壤相對含水率和土壤表面水層深度；P和I分別為降雨和灌溉量，圖中柱狀圖標明“I”的為灌溉量，沒有標明“I”的為降雨量。圖3 考慮降雨和灌溉影響下2015年試驗區(qū)節(jié)水灌溉稻田土壤水分狀況逐日變化

渦度相關系統(tǒng)自動觀測儀器(open path eddy covariance，OPEC)安裝在實驗區(qū)下風向，并位于冠層小型蒸滲儀上風向(東南方)，以減少對渦度測量的影響。采集的通量數(shù)據(jù)主要包括凈輻射Rn、潛熱LE、感熱Hs、土壤熱通量GS等，同時能自動采集頻率為半小時的氣象數(shù)據(jù)。

太陽輻射、日照時數(shù)、風速和風向、氣溫、地溫(10、20和40 cm)、降雨量和空氣相對濕度等氣象數(shù)據(jù)由自記式氣象站(WS-STD1, DELTA-T, UK) 自動監(jiān)測，采樣頻率30 min。渦度相關系統(tǒng)所測氣象數(shù)據(jù)可與其相互補充和驗證，以保證氣象資料的質(zhì)量與完整性。

本研究用TDR (Trase system 1, soil moisture equipment, USA)觀測試區(qū)土壤含水量，測管埋于試驗區(qū)中5個典型觀測小區(qū)，每個觀測小區(qū)埋兩根，兩個小型蒸滲儀內(nèi)也同樣埋兩根，觀測時間為每天上午8:00，測量后取平均值。隨著水稻生長測定深度分別為20 cm、30 cm和40 cm，測定結(jié)果用烘干法率定。

水稻生育期內(nèi)每5 d觀測一次葉面積指數(shù)(采用長、寬乘積法計算)，每次選取植株5株(定株觀測)，兩次觀測間采用線性插值計算葉面積指數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

冠層尺度蒸散量根據(jù)土壤水分平衡方程[23]，由給定時段內(nèi)(30 min)小型蒸滲儀的質(zhì)量變化直接計算[24]，測量精度為0.05 mm。田間尺度蒸散量由渦度所測通量數(shù)據(jù)，用 EdiRe軟件后期處理并修正(二次坐標旋轉(zhuǎn)、超聲虛溫和空氣密度脈動訂正)后得到30 min的平均數(shù)據(jù)[25]。本研究剔除或缺失的數(shù)據(jù)量約占數(shù)據(jù)總量(5 808)的17%，通量數(shù)據(jù)的剔除插補同劉笑吟等[22]研究。通量數(shù)據(jù)質(zhì)量控制采用能量平衡閉合分析[26]。本研究用評價能量閉合程度常用方法之一的能量平衡比率，即渦度相關儀觀測到的湍流通量(Hs+LE)與有效能量(Rn-G0)日累計量之間的比值，來反映試驗區(qū)的能量平衡閉合狀況[27]。地表土壤熱通量(G0)為土壤熱通量板測量的熱通量(GS)與土壤熱通量板到地表的土壤熱儲存(Q)之和[22]。計算可知，試驗區(qū)2015年稻季能量平衡比率平均為86%，高于國際通量網(wǎng)(FLUXNET) 約80%的平均能量閉合度[26]，表明本觀測獲得的通量數(shù)據(jù)質(zhì)量與可信度高，能代表觀測區(qū)域通量大小與變化特征[28]。

本試驗所用小型蒸滲儀系統(tǒng)于2014年稻季投入使用，其測量數(shù)據(jù)的準確性是研究的關鍵。劉笑吟等[29]在渦度通量數(shù)據(jù)能得到可靠保障的基礎上(即較高的能量平衡閉合度)，用2014、2015年稻季渦度相關儀測量的農(nóng)田尺度蒸散量與小型蒸滲儀測量的冠層尺度蒸散量進行了比較，發(fā)現(xiàn)雖然兩年的測量結(jié)果均存在明顯的差異，但差異量相似且一致性較好(一致性指數(shù)均為0.897)。所以認為本研究所用小型蒸滲儀所測蒸散量雖然與渦度相關測量蒸散量存在尺度差異，但能較好的代表節(jié)水灌溉條件下稻田冠層尺度蒸散規(guī)律。

試驗觀測結(jié)果采用SPSS 22 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用Microsoft Excel 2003 進行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 典型日冠層和田間尺度蒸散量的日變化特征

本研究對比分析了2015年水稻各生育期典型晴天冠層和田間尺度蒸散量的日變化特征。由圖4可見，節(jié)水灌溉稻田冠層蒸散量(ETCML)和田間尺度蒸散量(ETEC)日內(nèi)變化趨勢基本一致，均呈倒“U”型單峰曲線。各生育期ETCML都較ETEC大，且隨水稻生長，兩尺度蒸散量和蒸散量差值均先逐漸增加，到分蘗后期達到最大，之后逐漸減小，各典型日累計ETCML依次為4.57、5.95、10.04、5.74、5.68、4.93和 3.40 mm/d，ETEC依次為3.50、4.06、5.16、3.87、3.98、3.22和2.51 mm/d。蒸散量日峰值均在12:00左右，分蘗后期(8月2日)最大，冠層尺度達到1.18 mm/h，較田間尺度蒸散量日峰值(0.72 mm/h)大63.9%。ETCML相對ETEC日變化曲線波動較大，因為CML監(jiān)測尺度較小，其量變化受環(huán)境因素影響較大，降雨、大風天氣以及稻田生物活動等均對ETCML有不可忽視的影響。ETCML夜間波動更明顯，因為試驗區(qū)季風氣候明顯，夜間稻田空氣濕度較大(相對濕度大于90%)，而土壤含水率較低。同時，冠層溫度低于大氣露點溫度，使水汽凝結(jié)于土壤表面和水稻葉片[30]，對小型蒸滲儀的重量變化產(chǎn)生了不可忽視的影響，導致ETCML在夜間呈明顯的正負交替波動。從圖4還可看出，上午兩尺度蒸散量差值和蒸散變化相位差均明顯大于下午。產(chǎn)生這種現(xiàn)象，是因為上午隨著太陽輻射的增加，空氣溫度和土壤溫度經(jīng)歷了一個持續(xù)加熱的過程，各氣象因子變化速率較大，能量損失大，渦度相關法低估了湍流通量。午后溫度較高，各氣象因子變化也相對平穩(wěn)，能量平衡處于穩(wěn)定的較高狀態(tài)，因此渦度相關系統(tǒng)能更準確捕捉到湍流通量[22]。同時，蒸滲儀尺寸較小，邊界效應使得蒸滲儀內(nèi)土壤增溫更快，ETCML增大，對尺度差異產(chǎn)生了不可忽略的影響。另一方面，能量轉(zhuǎn)化和傳輸以及儀器響應都存在著時間消耗[31]，渦度相關法同步計算的潛熱通量并不是對同一時段同一水平界面凈輻射能的響應，這就造成了渦度相關系統(tǒng)所測蒸散量較蒸滲儀所測蒸散量有一定程度的滯后。

(a) 分蘗前期(7月10日)

(b) 分蘗中期(7月15日)

(c) 分蘗后期(8月2日)

(d) 拔節(jié)孕穗期(8月29日)

(e) 抽穗開花期(9月8日)

(f) 乳熟期(9月26日)

(g) 黃熟期(10月18日)

注：ETCML和 ETEC 分別為冠層尺度和田間尺度蒸散量；圖5 2015年試驗區(qū)水稻生育期ETCML、ETEC及ETCML/ETEC的逐日變化

2.2 冠層、田間尺度蒸散量的逐日變化

2015年水稻全生育期ETCML和ETEC的逐日變化如圖5。從圖5中可以看出，ETCML與ETEC逐日變化趨勢及波動狀況都基本一致，總體上為先增加后減小，分蘗后期蒸散量達到最大，日平均值分別為9.58 mm/d和5.42 mm/d。全生育期ETCML和ETEC日平均蒸散量分別為4.68 mm/d和3.13 mm/d，兩尺度蒸散量之比(ETCML/ETEC)均大于1，從返青期到分蘗后期比值迅速增大，分蘗后期到抽穗開花期迅速減小，乳熟期該比值又有所增加，黃熟期減小。水稻生育期兩尺度蒸散量比值變化趨勢基本與蒸散量變化趨勢一致，但抽穗開花期比值較小，可能由于該生育期葉面積指數(shù)最大，下墊面較為均一平坦，渦度相關法的適用性較好，一般認為渦度低估潛熱通量的現(xiàn)象有所改善。同時較高的覆蓋度減弱了土壤增溫，使小型蒸滲儀邊界效應也有所減弱。分蘗前、中、后期以及拔節(jié)孕穗、抽穗開花、乳熟和黃熟期，ETCML/ETEC值分別為1.23，1.62，1.78，1.58，1.39，1.44和1.26，最大值為2.03，最小值為1.17，平均為1.50。由此可知，節(jié)水灌溉稻田冠層、田間尺度蒸散量存在明顯的尺度差異，這與國內(nèi)外學者針對不同氣候和下墊面條件關于冠層和田間尺度蒸散量的研究結(jié)果相似。劉國水等[32]用大型蒸滲儀和渦度相關儀測量夏玉米日蒸散量平均值分別為4.08 mm/d和2.87 mm/d；2009年Chávez等[33]發(fā)現(xiàn)，渦度和蒸滲儀所測棉花地蒸散量存在較大差異；Ding等[23]在玉米田研究發(fā)現(xiàn)，與大型蒸滲儀所測蒸散量相比，渦度所測蒸散量在白天和夜間分別有21.8%和30.2%的低估。

此外，與非節(jié)水灌溉稻田相比，節(jié)水灌溉稻田水稻生育期的蒸散強度較小。劉斌等[34]在我國南方亞熱帶季風氣候區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，用渦度相關系統(tǒng)和大型蒸滲儀所測常規(guī)淹灌稻田的蒸散強度分別為3.6 mm/d和7.2 mm/d。Hilmi等[35]在馬來西亞水稻灌溉工程的研究中發(fā)現(xiàn)，相應生育期稻田蒸散強度為4.04～6.54 mm/d。節(jié)水灌溉稻田各生育期的日蒸散強度變化規(guī)律也有所不同，Abdullahi等[36]研究表明，稻田蒸散強度從返青到抽穗期逐漸增加，抽穗期達到最大，隨后逐漸減小。Lage等[37]研究發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)生長、生殖生長和成熟期，稻田蒸散強度逐漸減小，分別為8.0、7.2、5.5 mm/d。所以，節(jié)水灌溉技術改變了稻田土壤水分狀況，減少了稻田耗水量，有效提高了灌溉水利用率，研究節(jié)水灌溉條件下稻田不同尺度蒸散量變化過程和特征具有重要意義。

2.3 小時尺度冠層、田間蒸散量的影響因素分析

作物蒸散受農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中氣象、作物和土壤等多種因子的相互作用[38]，存在明顯的時空變異性。僅分析其中單因素或某類因素的影響規(guī)律都不能完全明確對蒸散發(fā)的控制機理。因此，本文先就小時尺度，通過多元逐步線性回歸，分別將冠層和田間尺度蒸散量與葉面積指數(shù)ILA、凈輻射Rn、飽和水汽壓差D、空氣溫度Ta、風速u和土壤表層含水率W等建立相關關系，分析影響不同時空尺度蒸散量的主要因素，為不同時空尺度上的農(nóng)田水分管理提供必要依據(jù)。

表3為小時尺度上冠層與田間尺度蒸散量與上述多因子的逐步線性回歸分析結(jié)果。冠層尺度回歸方程置信度達到α<0.001水平，相關系數(shù)較高(R=0.910)。其中Rn、D、Ta和W是顯著影響冠層尺度蒸散量的因素(α<0.05)，偏相關系數(shù)分別為0.830、0.106、0.071和0.058，說明凈輻射是冠層尺度對小時蒸散量影響最大的因素。在小時尺度上田間蒸散量和相關影響因素的回歸方程在α<0.001顯著性水平上的相關關系很好，相關系數(shù)為0.977，且所考慮的6個相關因子都顯著影響田間尺度蒸散量(α<0.001)。其中，Rn是對田間尺度小時蒸散量影響最大的因素，偏相關系數(shù)高達0.928，其次為D，偏相關系數(shù)為0.638。Rn、D、Ta和W是冠層和田間尺度蒸散量在小時尺度上共同的顯著影響因子，Rn是共同的最主要影響因素。

表3 小時尺度冠層和田間尺度蒸散量與相關影響因素的逐步線性回歸分析結(jié)果

表4 日尺度冠層和田間尺度蒸散量與相關影響因素的逐步線性回歸分析結(jié)果

2.4 日尺度冠層、田間蒸散量的影響因素分析

為了解日尺度上影響蒸散量的相關因子，為蒸散量時間尺度上轉(zhuǎn)換關系的建立奠定基礎，將ILA、Rn、D、Ta、u和W進行日平均統(tǒng)計，與冠層和田間尺度蒸散量進行逐步線性回歸，分別建立相關關系。冠層尺度日蒸散量與相關影響因素的逐步回歸結(jié)果如表4所示，回歸方程的相關系數(shù)R、F統(tǒng)計值均滿足α<0.001的要求，方程具有極為顯著性。Rn、D和u是冠層尺度蒸散量的顯著影響因子，影響程度依次為D、Rn、u，其中D達到α<0.001顯著性水平，Rn和u為α<0.05顯著性水平。分析基于日平均數(shù)據(jù)的田間尺度蒸散量的逐步線性回歸檢驗可知(表4)，回歸方程的復相關系數(shù)分別高達0.970，方程具有極為顯著性(α<0.001)，其中，ILA、Rn、D和u是其顯著影響因子，顯著性水平均達到α<0.001。D和Rn對田間尺度蒸散量影響程度較大，偏相關系數(shù)分別為0.795和0.740，ILA和u影響程度相對較小。D、Rn、u是冠層和田間尺度日蒸散量共同的顯著影響因素，且D影響程度最大。

再對比分析表3和表4發(fā)現(xiàn)，只有D和Rn是蒸散量在兩時間尺度和兩空間尺度共同的顯著影響因素，但影響程度不同。對于冠層和田間尺度，Rn和D均分別是小時和日尺度蒸散量最主要的影響因素。ILA、Ta、u和W對蒸散量的影響在不同時空尺度表現(xiàn)不同。前人研究蒸散量的影響因素多沒有區(qū)分時間尺度或空間尺度效應，強小嫚等[39]采用蒸滲儀研究作物蒸散則表明，Rn、u和Ta是冬小麥蒸散量最主要的影響因素。彭世彰等[19]研究了稻田不同空間尺度日蒸散量的影響因素，結(jié)果表明Rn和u是小區(qū)和田間尺度蒸散量共同的主要影響因素。Baldocchi等[40]區(qū)分時間尺度研究了各相關因素對森林下墊面蒸散量的影響，結(jié)果表明Rn和Ta是其主要影響因素。郭映等[17]對不同時間尺度的研究發(fā)現(xiàn)，D對日內(nèi)小時尺度玉米蒸散量的影響明顯，而與日蒸散量的相關關系較小。本研究與前人研究結(jié)果均發(fā)現(xiàn)Rn是蒸散變化的主要影響因素[17，19，32，39-41]，但與前人研究結(jié)果不同的是對于節(jié)水灌溉稻田D是另一影響其蒸散變化的重要因素。影響因素的差異是由于本研究區(qū)下墊面為水稻田，試驗區(qū)又盛行較強烈的東南季風，所以空氣濕度的影響較其他研究地區(qū)大。ILA雖然是土壤蒸發(fā)和作物蒸騰的重要影響因素[15,42]，但本研究表明其對冠層尺度蒸散量沒有顯著影響，對田間尺度稻田蒸散量影響顯著，但影響程度也較其他顯著影響因素小。原因可能因為ILA對干濕交替土壤水分變化條件下的稻田土壤蒸發(fā)的負影響與水稻蒸騰的正影響程度相當。在水稻各生育期，隨著ILA的增加或減小，小型蒸滲儀測量得到的水稻蒸騰量的增加或減小，與ILA變化所導致冠層覆蓋度變化進而使土壤蒸發(fā)減小或增加的量相當，所以，ILA對冠層尺度蒸散量的影響不顯著。此外，由于蒸滲儀和渦度相關儀所測量的空間尺度不同，各種尺度差異原因(源區(qū)面積不同、邊界效應不同、測量界面不同以及儀器誤差等)，導致了各因素對兩尺度蒸散量的影響程度不同，所以ILA對冠層和田間尺度蒸散量的影響不同。另外，試驗區(qū)水稻生長季節(jié)空氣溫度均較高，減弱了溫度變化對蒸散量的影響。風的作用使空氣濕度梯度增大，加快了蒸發(fā)速率，所以風速和空氣濕度對渦度所測田間尺度蒸散量(近地面潛熱通量)的影響大于蒸滲儀稱重原理測量的冠層尺度蒸散量。風速在日尺度對蒸散量的影響大于小時尺度，這與劉國水等[32]研究結(jié)果不同，可能與研究區(qū)域所屬氣候類型有關。由此可見，影響節(jié)水灌溉稻田不同時間和不同空間尺度蒸散量的主要因素及其影響程度都不盡相同，與其他氣候和下墊面條件的蒸散特征也不相同，節(jié)水灌溉稻田蒸散變化存在明顯的時空尺度差異。

3 結(jié) 論

a. 節(jié)水灌溉稻田ETCML和ETEC日內(nèi)變化趨勢均呈倒“U”型單峰曲線，蒸散量日峰值均在12:00左右。各生育期典型日，白天ETCML>ETEC，且上午兩尺度蒸散量差值和蒸散變化相位差均明顯大于下午；夜晚ETCML和ETEC接近0，但ETCML波動較大且會出現(xiàn)負值，因為小型蒸滲儀監(jiān)測范圍小，測量時受周圍環(huán)境因素影響較大，使ETCML波動明顯，且夜間水汽凝結(jié)于土壤表面和水稻葉片，使ETCML出現(xiàn)負值。

b.ETCML和ETEC逐日變化趨勢及波動狀況基本一致，總體上為先增加后減小，高峰期出現(xiàn)在分蘗后期。生育期ETCML和ETEC日平均蒸散量分別為4.68 mm/d和3.13 mm/d，ETCML始終大于ETEC，蒸散量差異最大值發(fā)生在分蘗后期，兩尺度蒸散量之比(ETCML/ETEC)平均為1.50。與常規(guī)稻田相比，節(jié)水灌溉稻田蒸散強度較小，蒸散變化規(guī)律也不同。節(jié)水灌溉技術改變了稻田土壤水分狀況，減少了稻田耗水量，有效提高了灌溉水利用率。

c.節(jié)水灌溉稻田與其他生態(tài)系統(tǒng)的蒸散量影響因素不同，不同時空尺度條件下蒸散量的主要影響因素及其影響程度也不盡相同。凈輻射和飽和水汽壓差是節(jié)水灌溉稻田蒸散量在冠層和田間空間尺度以及小時和日時間尺度共同的重要影響因素。其中凈輻射是兩空間尺度小時蒸散量最主要的影響因素，而飽和水汽壓差是兩空間尺度日蒸散量最主要的影響因素。葉面積指數(shù)、空氣溫度、風速和土壤水分對蒸散量的影響受節(jié)水灌溉稻田這一特定下墊面條件的影響，在不同空間以及不同時間尺度表現(xiàn)不同。節(jié)水灌溉稻田蒸散變化存在明顯的時空尺度差異。

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