節水灌溉稻田蒸發蒸騰過程及其比例變化特征研究

劉笑吟 王海明 王 鑰 周心怡 徐俊增

(1.河海大學農業科學與工程學院， 南京 210098；2.河海大學水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室， 南京 210098)

0 引言

蒸散量(ET)是地表水量平衡及能量平衡的重要組成部分，對深入研究農田蒸散發及農業水資源高效利用具有重要價值[1-2]。農田蒸散通常分為作物蒸騰和棵間蒸發兩個過程。蒸騰過程是土壤-植物-大氣連續體中水分傳輸的重要環節，是研究作物需水變化以及農田水轉化的關鍵，該過程因受作物特征、氣象環境因素以及田間管理措施的影響而有所不同[3-6]。棵間蒸發也是農田水循環的重要環節之一，受氣候環境條件與作物生長等因素的影響，在農田水量平衡和能量平衡計算中占有十分重要的地位[7]。對作物需水特征的分析模擬研究大多關注作物類型和氣候因素，較少考慮作物從生長到成熟整個過程中蒸發蒸騰所占比例不同這一因素本身的調節分配作用。區分作物蒸騰與棵間蒸發可明確作物生長過程中的生理需水和生態耗水過程，從而分別研究蒸騰和蒸發的影響機理，為分析農田蒸散的組成特征、研究水轉化過程本質、蒸發蒸騰模型率定以及制定節水高產的灌溉制度提供重要的基礎數據。冠層尺度作為蒸散測定的中間尺度[8]，是區分作物蒸騰與棵間蒸發的關鍵尺度，也是農田水熱尺度效應研究的重要組成部分。蒸滲儀法是根據蒸滲儀內土柱的質量變化計算水分收支的方法[9]，是直接測定蒸散量的精確方法之一[10]。但大型蒸滲儀造價高，安裝維護需要耗費大量的人力財力，適用性較差。冠層微型蒸滲儀可根據不同的現場條件和試驗要求進行布置，并可改變尺寸，能準確測量農田蒸發蒸騰量，對實現蒸散量空間尺度轉換起到了關鍵作用。

水稻是我國最主要糧食作物，占我國禾谷類總產量的33.4%，其種植面積約占我國糧食種植面積30%[11]。水稻也是灌溉用水量最大的作物[12-13]，其用水量占農業用水量的65%以上[14-15]。在全球氣候變暖、水資源短缺加劇的情況下，發展節水農業、提高水資源利用率是保證我國糧食安全與水資源安全的重要途徑[16-17]。因此，研究節水灌溉下稻田蒸發蒸騰過程及其比例變化特征對了解稻田生態系統的水分運動、減少水的損失、保障我國糧食生產具有重要的現實意義。

針對不同作物和不同氣候特征對作物實際蒸散量和參考蒸散發的研究很多[18-21]。袁宏偉等[22]采用不同方法對玉米蒸發蒸騰量進行了估算，但是并未區分蒸發量與蒸騰量，或刻畫其比例變化過程。孫宏勇等[23]對小麥的蒸發和蒸騰變化進行了研究，發現E/ETCML(E為蒸發量，ETCML為生育期稻田蒸散量)在生育期內先減小、后逐漸增大，全生長期內平均約為0.31，E/ETCML研究結果與常規稻田有明顯差異。王宇等[24]研究發現，水稻整個生長期內蒸發量(E)呈“U”形變化，而蒸騰量(T)先增大、后減小，全生育期內E、T與ETCML比值各約0.50。翁升恒等[25]分析了江淮流域稻麥輪作作物ET變化特征，并利用通徑分析方法對水稻ET的影響因子進行辨識，但研究結果與節水灌溉條件下不同[26]。賈志軍等[27]以渦度相關系統測量值為標準，對適于三江平原稻田實際蒸散量的估算方法進行探討。

本研究選擇控制灌溉稻田為研究對象，利用自制微型蒸滲儀測定冠層尺度ETCML和E，旨在以較低的投入準確獲得冠層尺度E、T和ETCML變化特征和比例關系，明確節水灌溉條件下稻田需耗水特征，從而指導農田灌溉，為節水灌溉稻田蒸散發雙源模型的率定與構建、大田需耗水量的模擬與預測及對蒸散發時空尺度進行擴展研究提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 試驗區概況

試驗于2015年和2016年稻季在河海大學國家重點實驗室昆山試驗研究基地進行，該基地地處太湖流域水網區低洼平原(31°15′15″ N，120°57′43″ E)，屬亞熱帶南部季風氣候區。年總降水量1 097.1 mm，總蒸發量1 365.9 mm，日照時數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。觀測場所監測下墊面為控制灌溉稻田，僅在水稻返青期田面保留5～25 mm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，水稻各生育期土壤水分調控指標與文獻[28]相同。2015年水稻于6月27日移栽，10月25日收割，2016年水稻于7月1日移栽，11月3日收割，種植行距0.16 m，株距0.23 m。

1.2 觀測儀器與觀測內容

本研究結合大型稱重蒸滲儀和棵間蒸發器的優勢，考慮稻田環境特征和實際要求，自制了適用于稻田冠層尺度ETCML測量的微型蒸滲儀(CML)和用于測量冠層覆蓋下E的微型蒸滲儀(ML)。蒸滲儀的結構、放置方式與文獻[29]相同。試驗中，蒸滲儀內種植4穴水稻(每穴3株)，CML與ML內回填土與大田土壤狀況保持一致，且灌溉制度、土壤水分含量以及CML內水稻種植密度等在整個生育期內均與大田耕作條件及節水灌溉制度保持一致。傳感器每30 min自動采集一次數據，根據水量平衡，以前后兩次數據之差計算時間段內ETCML(測量精度0.03 mm)和E(測量精度0.02 mm)。采用2015年和2016年水稻生長季節的觀測數據進行研究分析，并定期對CML和ML系統進行標定、檢測和維護，以保證試驗正常進行。數據采用SPSS 22.0進行統計分析，Microsoft Excel 2003進行圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 典型天氣冠層尺度蒸散量、蒸發量和蒸騰量的日變化特征

在2015年和2016年分別選擇典型晴天(2015年7月28日、2016年9月20日)、典型陰天(2015年10月6日、2016年9月10日)和典型雨天(2015年8月16日和2016年8月4日、8月26日)為典型天氣的觀測資料，探討亞熱帶南部季風氣候區節水灌溉稻田ETCML、E和T在不同典型天氣下的日變化特征。

2.1.1典型晴天

從圖1可以看出，2015年和2016年典型晴天ETCML和T均呈明顯的倒“U”形單峰變化趨勢。典型晴天，蒸滲儀所測ETCML和T都呈現出白天變化速率大、夜間變化速率小的趨勢，且白天變幅較大，夜間變幅較小(±0.18 mm/h)。具體來看，日出前ETCML接近0 mm/h，呈正負交替波動。日出后ETCML變為正值且隨著凈輻射Rn的增強而迅速增加，日峰值出現時間為12:00左右，分別為1.33、1.04 mm/h，然后減少。日落時ETCML接近0 mm/h，之后又呈現出在0 mm/h附近小幅度正負交替變化的趨勢。負值的出現主要是由于夜間水汽凝結在作物以及土壤表面造成的。T的變化規律與ETCML相同。從圖1a還可看出，2015年典型晴天，E與ETCML的變化趨勢也相同，呈明顯的倒“U”形單峰變化，但2016年典型晴天E的變化平緩，在正午時段稍大于零，這主要是由于選擇的典型晴天所代表的生育期不同，不同生育期凈輻射(Rn)等氣象因素、土壤含水率(θ)等環境因素以及葉面積指數(LAI)等作物生長指標都不相同，2016年9月20日，水稻剛進入乳熟期，LAI相對最大，而Rn較7、8月弱，所以冠層覆蓋條件下的E小，且占ETCML比例小。2015年7月28日，水稻處于分蘗中期，Rn大而LAI相對乳熟期較小，所以，E較大，正午時達到0.5 mm/h左右，E與ETCML的比值也大，約0.45。

2.1.2典型陰天

圖2為典型陰天節水灌溉稻田ETCML、E和T的日變化特征。典型陰天日照時數為零，ETCML和T變化相似，呈多峰變化趨勢，變化速率不及晴天穩定。2015年10月6日和2016年9月10日，日累計ETCML分別為2.64、2.39 mm/d，峰值分別為0.34、0.28 mm/h，峰值出現時間不同，均小于相對應生育期晴天條件時，且變化曲線不如晴天條件下平滑，多為波動上升或波動下降。E沒有明顯的日變化特征，大多在0～0.1 mm/h之間波動，夜間有時小于0 mm/h。并且所選擇的兩年典型陰天，ETCML、E和T的日變化曲線均有差異，這主要是由于所選擇的典型陰天所處生育階段不同，且陰天Rn小，受云層和云量干擾大而變化趨勢不同，同時陰天蒸散量受風速等其他因素的影響較晴天時大，所以陰天白天ETCML、E和T的變幅均不穩定，這與趙夢凡[30]、李謙等[31]在常規稻田的試驗結果類似。但不同研究蒸散量峰值差異較大，這可能與區域氣候差異和典型天氣的選取有關，也與土壤水分狀況密切相關[32]。

2.1.3典型雨天

分別選擇部分時段降雨(2015年8月16日)和某時刻降小雨(2016年8月26日)和某時刻降大雨(2016年8月4日)3種典型降雨日對蒸滲儀測量結果進行分析。從圖3(圖中P為降雨量)可以看出，蒸滲儀受降雨影響大，非降雨時刻蒸發蒸騰量和陰天時差別不大，但ETCML、E和T的變化在降雨時刻以及降雨前后波動劇烈且測量不準確。2015年8月16日(圖3a)，01:00—11:00有降雨，降雨量為4.3 mm，降雨時E和T波動劇烈，無明顯變化規律。ETCML最大值出現在12:00，約0.4 mm/h，隨后逐漸減小，夜間呈正負交替變化。降雨時，蒸滲儀測量值大幅度正負交替波動。2016年8月26日(圖3b)10:00，降雨量為0.4 mm，ETCML、E和T都明顯降低。2016年8月4日(圖3c)，13:00—14:00降雨量達到19.4 mm，ETCML、E和T大幅度跌落。扣除降雨時增加的水量，蒸滲儀測得的蒸散量和蒸發量仍為負值。

研究普遍認為，降雨時特別雨量較大時蒸滲儀測量值有明顯誤差。宋克超等[33]的研究也表明，在降雨影響下，微型蒸滲儀的觀測結果即使經過修正，仍然不可靠。一方面是由于雨水降落對稻田產生了一定的沖擊力，雖然用水量平衡法計算蒸散量時，考慮了降雨量對蒸滲儀質量變化的影響，但降雨特別是降雨強度較大時蒸滲儀對質量變化比較敏感，無法消除沖擊力的影響，則會造成蒸散量計算結果的誤差[34]。另一方面，強降雨一般伴有大風，雖然風速不一定是影響蒸滲儀蒸散量測量值的顯著影響因子[35-37]，但在強風條件下，風會對水稻冠層產生橫向荷載，使蒸滲儀的負荷分布不均勻，蒸滲儀系統在偏載的情況下有一定的易變性，從而無法正確判斷由蒸散損失導致的質量變化。所以，在強風天氣下，蒸滲儀的測量值一般不能直接使用[38]。除了瞬時影響，降雨過后的蒸滲儀測量值也需要一定的修正。因為水稻冠層對雨水有一定的截留作用，用蒸滲儀法計算蒸散量時沒有考慮這部分截留水量對質量變化的影響，這也會對測量結果產生不可忽視的影響。同時，降雨后，蒸滲儀的邊界阻止了蒸滲儀筒內積水的橫向運動[39]，在第2天蒸滲儀排水前，蒸滲儀內土壤含水率將高于大田土壤含水率，這也會導致所測蒸散量與大田環境不同。因此，計算蒸散蒸發量時，應盡量修正降雨后的測量數據，并剔除不合理的強降雨時段的測量值。

2.2 不同生育期蒸散量、蒸發量和蒸騰量的日變化特征

選取2015年和2016年水稻各生育期典型日進行蒸發蒸騰量的生育期日變化特征分析。由圖4、5可知，節水灌溉稻田ETCML與T均呈明顯的倒“U”形單峰變化趨勢，變化規律也基本保持一致。E在水稻生長初期也呈倒“U”形單峰變化，但在其他生育期內蒸發量較小，且日變化幅度不大。

由圖4可知，分蘗前期(7月10日)和中期(7月15日)，ETCML、E和T均呈明顯的倒“U”形單峰變化。ETCML日峰值分別為0.87、0.57 mm/h，日累積值分別為6.32、5.99 mm/d。E日峰值分別為0.54、0.30 mm/h，日累積值分別為4.55、4.00 mm/d。分蘗前中期水稻LAI小，E/ETCML分別為0.72、0.67，E較T占ETCML的比例大，該生育階段棵間蒸發是稻田蒸散的重要組成部分。分蘗后期(8月2日)，ETCML隨著Rn的增強而增大，日峰值和日累積值分別為1.18 mm/h、10.54 mm/d。峰現時間為12:00左右。E和T也較大，最大值分別為0.46、0.72 mm/h，與ETCML的比值分別為0.46和0.54，水稻蒸騰量開始變為稻田蒸散量的主要部分。之后，隨著水稻的生長(8月29日、9月8日、10月2日和10月18日)，E變小，日累計值分別為1.09、1.33、0.95、0.90 mm/d，且沒有明顯的日峰值和日變化特征。T也逐漸減小，日累計值分別為3.44、4.56、3.99、2.50 mm/d，但日變化特征明顯。T/ETCML分別為0.76、0.77、0.81、0.74，T決定著稻田蒸散的大小和變化規律。

由圖5可知，ETCML和T在各生育期典型日也均呈明顯的倒“U”形單峰變化。分蘗前期(7月17日)，E大于T，ETCML、E和T日累積值分別為6.92、4.46、2.45 mm/d。分蘗中期(7月23日)，ETCML、E和T均達到最大，日峰值分別為1.07、0.52、0.56 mm/h，日累積值為8.70、4.04、4.66 mm/d，T稍大于E。分蘗中期以后，ETCML和E均逐漸減小，分蘗后期(8月5日)、拔節孕穗期(9月1日)、抽穗開花期(9月13日)、乳熟期(10月10日)和黃熟期(10月24日)，ETCML日累積值分別為6.49、5.56、5.09、3.49、2.64 mm/d，E日累積值分別為2.32、1.95、1.22、0.78、0.40 mm/d，T日累積值分別為4.17、3.61、3.87、2.71、2.24 mm/d，乳熟期和黃熟期，E較小且無明顯的日變化特征。整個生育階段，T占ETCML的比例逐漸增加，從分蘗前期到黃熟期，T/ETCML分別為0.35、0.54、0.64、0.65、0.76、0.78和0.84，ETCML和T波動趨勢相似，T決定著稻田蒸散的日變化特征。

從圖4、5中還可看出，受Rn和LAI等的影響，雖然2015年和2016年ETCML最大的典型日分別出現在分蘗后期和分蘗中期，但總體變化趨勢相同，均為先增加后減小，且T所占比例均從分蘗中期開始大于E。此外，從分蘗到黃熟的各個生育階段，稻田夜間蒸散量小但波動相對較大，與旱地作物夜間蒸散小且變化平緩不同[40-41]，特別是在水稻生長的旺盛階段，ET和T在夜間呈明顯的正負交替波動。

現實中，蒸散量是作物蒸騰量和棵間蒸發量的總和，一般情況下作物蒸騰量和棵間蒸發量都是正值，最小只能趨近于零。但本研究蒸滲儀所測的蒸散量和蒸發量均出現了負值，特別是在夜間03:00—06:00，除了上述提到的降雨和風速等原因，還主要受夜間水汽凝結的影響(圖1、2、4、5)。該試驗區受季風氣候和稻田下墊面的影響，空氣濕度大，特別春秋季節晴朗天氣的夜間，空氣相對濕度一般在90%以上，夜間03:00—06:00，空氣相對濕度高達95%以上，且地表溫度較低而露點溫度較高，容易達到露形成條件[42-43]。當冠層溫度或土壤溫度略低于大氣露點溫度，空氣中的水汽便凝結成露[44]。當凝結于葉片和土壤表面的水量大于蒸散量或蒸發量時，蒸滲儀測量值便表現為負值。同時，有水汽凝結時實際的蒸散量應包括凝結水量的蒸發，因此蒸滲儀測量的質量變化在有水汽凝結時比實際蒸散量小。另外，蒸滲儀的測量值在白天迅速增大和減小的過程中存在不平滑的起伏情況，以及夜間的正負交替波動，也是由于蒸滲儀儀器本身測量范圍較小，靈敏度較高的性質所決定的。在今后的研究中，一方面應進一步探究相關外在因素對蒸滲儀測量值系統性、規律性的影響，如校正不同風速條件下蒸滲儀蒸散量測量值；另一方面應提高測量精度、完善測量方法，避免由于測量誤差導致的數據不準確。

2.3 蒸散量、蒸發量和蒸騰量的逐日變化

2015年和2016年水稻生長期間的氣象條件屬正常年份，水稻從移栽到成熟，ETCML、T和E的逐日變化如圖6(圖中Re、Et、Mt、Lt、Jb、Hf、Mi和Ye分別表示返青期、分蘗前期、分蘗中期、分蘗后期、拔節孕穗期、抽穗開花期、乳熟期和黃熟期；I表示灌水量)所示。從圖6a可以看出，2015年T與ETCML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，高峰期出現在分蘗后期。E與ETCML逐日變化趨勢也較為接近，但波動沒有ETCML和T明顯。從返青期到分蘗中期，由于太陽輻射較大，空氣溫度較高，冠層覆蓋度較低，E較大，且大于T。分蘗中后期，隨著LAI的增加，T增加較快，與E相近。分蘗后期，ETCML、E和T均達到最大，最大值分別為10.63、5.88、5.89 mm/d，平均值分別為9.11、4.66、4.45 mm/d，隨后T均大于E。在拔節孕穗期，由于影響蒸散的Rn和空氣溫度Ta等因素逐漸減小，ETCML和E也隨之減小，T與ETCML波動趨勢一致，但減小趨勢不明顯。抽穗開花期和乳熟期，E緩慢減小，ETCML和T隨Rn波動無明顯增減趨勢。黃熟期，Rn和Ta繼續下降，LAI也逐漸下降，降雨量少且無灌水量，所以E小，平均值約為0.57 mm/d，ETCML和T也呈下降趨勢，平均值分別為2.55、1.98 mm/d。全生育期ETCML、E和T日均值分別為4.68、1.78、2.90 mm/d。

2016年，ETCML和T逐日變化波動起伏基本一致，且隨Rn的增減均呈先增加后減小的趨勢(圖6b)。E在水稻生育前期最大，隨著水稻的生長逐漸減小。分蘗前期，E大于T，分蘗中期以后，E小于T。與2015年不同，2016年ETCML和T在分蘗中期達到最大，最大值分別為10.88、8.15 mm/d，E最大值出現在返青期(2015年缺少返青期的蒸滲儀測量數據)，為6.18 mm/d。分蘗中期以后，ETCML、E和T均逐漸減小，從分蘗中期到黃熟期，各生育階段ETCML分別為8.50、6.21、5.35、2.92、2.78、1.52 mm/d，平均為4.39 mm/d，E分別為4.17、2.00、1.61、0.73、0.58、0.36 mm/d，平均為1.65 mm/d，T分別為4.33、4.21、3.74、2.22、2.20、1.16 mm/d，平均為2.74 mm/d，均逐漸減小。2015年和2016年ETCML、E和T日均值平均為4.54、2.82、1.72 mm/d。

總體來看，2015年和2016年冠層尺度蒸散量的生育期變化趨勢大致相同，且均受環境因素影響，抽穗開花期雖然LAI達到最大，但受Rn、降雨等影響，ETCML、E和T均低于分蘗期。水稻生長受氣候條件及自身生長發育影響，存在明顯的物候特征。本研究節水灌溉條件下ET變化特征與LAGE等[45]對相同生育階段的晚稻研究結果一致，稻田蒸散量從水稻營養生長、生殖生長到成熟階段逐漸減小。但與ABDULLAHI等[46]的結果略有不同，其研究表明稻田蒸散強度先增加后減小，但抽穗期達到最大。石建初等[47]也發現最大蒸騰耗水量在不同研究中存在明顯差異，且存在明顯的年際變化規律[48]。但也有一些研究表明，盡管水稻生長環境不同，但ET一般在LAI最大的階段達到最大。在巴西南部，水稻ET在LAI高峰期(開花期)達到最大值[49]，日本和加州研究者也報道了類似的現象[50-51]。所以水稻ET變化特征是由氣象條件和作物生長特性共同決定的。

2.4 棵間蒸發與水稻蒸騰的比例變化關系

表1為2015年和2016年水稻全生育期E和T的分配關系和比例變化。因為ETCML和E為蒸滲儀系統測量值，而T為ETCML與E相減計算得到，所以E與T占ETCML的比例呈此消彼長的規律變化。

表1 水稻全生育期蒸發蒸騰量與蒸散量的比例特征

對不同作物的農田下墊面，棵間蒸發均是灌溉用水的重要消耗途徑，尤其是作物生育前期[52-53]。本研究與前人研究結果相同，返青期，由于水稻冠層覆蓋率最小，E與ETCML的比值最大，均約0.95，田間耗水以棵間土面蒸發為主，特別是剛移栽后，棵間蒸發量接近時段耗水量，相應的該生育期T所占ETCML比例最小。隨著水稻的生長，E占ETCML的比例逐漸減小。分蘗期，水稻葉片數逐漸增加，葉片逐漸增大，且土壤表面含水率較低，E占ETCML的比例迅速下降。分蘗末期控制灌溉稻田土壤含水率控制下限最低，E與ETCML的比值2015年和2016年平均分別為0.47和0.34。拔節孕穗和抽穗開花期，水稻轉入旺盛的生殖生長階段，需水強度大，且LAI繼續增加，葉面蒸騰在階段耗水中占據重要地位，棵間蒸發量占階段耗水量的比例明顯減小，所以E占ETCML的比例繼續下降，但下降速率有所減緩，2015年和2016年拔節孕穗期E與ETCML的比值分別為0.26和0.30，抽穗開花期均為0.25。乳熟期為水稻產量形成階段，E與ETCML的比值達到最小，平均約為0.19和0.21。之后水稻葉片變黃，LAI有所減少，因此E/ETCML黃熟期略有增加，2015年和2016年平均分別為0.23和0.24。T的變化規律與E相反，隨著水稻的生長，T占ETCML的比例則逐漸增加，乳熟期達到最大，黃熟期略有減小。各生育期E和T占階段耗水量的均值，以及LAI的均值如表1所示。2015年和2016年水稻生育期E/ETCML平均分別為0.38和0.35，LAI平均分別為3.75和4.00，同樣表現為LAI越大，E所占比例越小。從表1還可看出，節水灌溉稻田E和T貢獻量相近時發生在分蘗中后期，2016年較2015年稍有提前，可能因為2016年水稻移栽晚，水稻生育前期凈輻射大，水稻生長快，使T增加的速率和E減小的速率較2015年大，所以蒸發量和蒸騰量相同發生在水稻分蘗中期。

E和T的水稻全生育期比例變化關系可以用隨移栽時間變化的二次曲線來表示。2015年和2016年，E隨移栽后時間變化的曲線方程分別為E/ETCML=9×10-5x2-0.016x+0.928和E/ETCML=9×10-5x2-0.015x+0.871，T和E曲線方程的一次和二次項系數相同，但正負關系相反，T隨移栽后天數變化的曲線方程分別為T/ETCML=-9×10-5x2+0.016x+0.061和T/ETCML=-9×10-5x2+0.015x+0.130。2015年和2016年E、T曲線變化趨勢相似，決定系數均較高，分別為0.897和0.875。

研究不同作物的棵間蒸發及其在作物總耗水量中所占的比例，可以明確減少農田棵間無效耗水的節水潛力，為節水農業的發展提供依據[54]。研究發現，旱地作物蒸發量與蒸散量的比值普遍在0.3左右，淹灌稻田能達到0.5[54-55]。節水灌溉、薄膜覆蓋、秸稈覆蓋等措施均能有效減少無消耗水[56]。本研究的節水灌溉制度能有效減少稻田土壤蒸發，建立的T/ETCML和E/ETCML生育期變化計算公式能準確地反映葉面蒸騰與棵間土壤蒸發的分攤關系，為雙源蒸散模型的改進與擬合提供了重要的數據支撐。

此外，普遍認為LAI不僅是影響蒸發蒸騰量比例的關鍵因素[57]，也是蒸散量空間尺度轉換的關鍵變量[58]。研究發現，E/ETCML可表示為LAI的對數、指數或二次等關系[7,59-61]。節水灌溉條件下，E占ETCML的比例同樣受LAI的影響，基本符合LAI增大，E/ETCML減小的變化規律。因此，本研究分別用LAI的對數、指數和二次關系來反映E/ETCML的生育期變化規律(圖7)，由圖可知，2015年和2016年E/ETCML均與LAI的對數關系相關性最好，R2分別為0.884和0.910，與LAI的指數關系相關性最差，R2分別為0.803和0.761。因此，節水灌溉稻田水稻生育期棵間蒸發占稻田蒸散量的比例變化可以用LAI的對數曲線來表示，2015年和2016年擬合曲線分別為E/ETCML=-0.259lnLAI+0.658和E/ETCML=-0.241lnLAI+0.642。E/ETCML隨LAI的增加而呈對數函數形式下降，當LAI<1.5時，E/ETCML隨LAI的增加迅速減少，擬合曲線斜率較陡；當1.5≤LAI<4.5時，E/ETCML隨LAI的增加而減小的速率變緩；當LAI≥4.5，擬合曲線斜率平緩，E/ETCML對LAI的增加反應較為不敏感。本研究明確了E和T的比例變化規律，得到了節水灌溉條件下稻田E占ETCML的比例與水稻移栽時間和LAI的對數相關系數，該計算公式對今后蒸散模型的改進、稻田節水用水管理和水稻灌溉制度的優化具有重要的現實意義。

3 結論

(1)晴天ETCML、T和E呈倒“U”形單峰變化；陰天ETCML和T多峰，且變化速率不穩定，E多在0～0.10 mm/h波動，無明顯日變化特征；降雨特別是雨量較大時，蒸滲儀測量值有明顯誤差。微型蒸滲儀測量ETCML和E會因降雨和灌水、強風、水汽凝結、邊界效應、水稻生長等因素而影響數據可靠性。

(2)各生育期ETCML和T的日變化均呈明顯的倒“U”形單峰變化，E僅在初期保持倒“U”形，后期無明顯特征。在分蘗中期后，T決定著稻田蒸散的大小和變化規律。ETCML與T的逐日變化趨勢基本一致，隨Rn的變化先增加，在分蘗中后期達到峰值，在抽穗開花期雖然LAI達到最大，但受Rn、降雨等影響ETCML、E和T均低于分蘗期。2015年和2016年全生育期ETCML、T和E日平均值分別為4.54、2.82、1.72 mm/d。水稻生長受氣候條件及自身生長發育影響，存在明顯的物候特征。

(3)2015年和2016年水稻生育期E/ETCML平均分別為0.38和0.35，返青期稻田E所占比例達到0.95，隨水稻生長占比逐漸減小，T占ETCML的比例逐漸增加，乳熟期達到最大，黃熟期略有減小。E和T的貢獻量在分蘗中后期相近，隨后E的貢獻量迅速降低。節水灌溉制度能有效減少稻田土壤的蒸發，E占ETCML的比例可用其與水稻移栽時間和葉面積指數的對數關系進行準確描述，建立的T/ETCML和E/ETCML生育期變化計算公式能準確地反映水稻蒸騰與棵間土壤蒸發的分攤關系。本研究可在指導農田灌溉、提高農業用水利用效率方面發揮重要作用，也可為雙源蒸散模型的構建提供關鍵的基礎數據。