干湿交替时作物蒸发蒸腾的稳定同位素方法分摊与模拟

科学认识和定量模拟干湿交替时作物蒸腾和土壤蒸发的激发效应，对合理调控农田水分，提高水的利用率和利用效率具有重要意义。在过去利用液流传感器、微型蒸渗仪和涡度相关系统等传统方法分摊农田蒸散研究的基础上，进行大田玉米干湿交替控制试验，采用先进的稳定同位素原位连续分析系统监测农田蒸散廓线水汽氢氧稳定同位素动态，结合Keeling-Plot方法分摊作物群体蒸腾和土壤蒸发的瞬时动态过程，并与涡度相关、液流传感器、微型蒸渗仪等测定结果进行比对和校正。分析E、T和ET的瞬时过程对干湿交替的响应机理以及与环境要素的定量关系，找出关键的控制过程和主控因子。对S-W双源蒸散模型进行改进，构建考虑干湿交替激发效应的农田蒸散分摊模型，并利用实测资料对模型进行验证，优化提出最优控制参数，包括干湿交替的周期、灌溉水量等，降低土壤水分无效蒸发和作物奢侈蒸腾，从而达到提升作物水分生产力的目的。

准确区分农田作物蒸腾和土壤蒸发过程，对合理调控天然降水和灌溉水，高效利用水分提高作物水分生产力水平具有重要的科学意义。本项目利用稳定同位素技术、涡度系统和微型蒸渗仪等，对作物蒸腾和土壤蒸发过程进行了准确的分摊，建立了分摊系数与叶面积指数、土壤含水率等的定量关系，构建了基于双作物系数法的作物蒸腾和土壤蒸发的分摊模型。研究发现农田空气水汽稳定同位素值的变化与大气条件、土壤水分和作物生长状况密切相关；利用稳定同位素技术区分蒸散的结果与传统的微气象学方法高度一致，平均相对误差5.6%。分摊系数，即土壤蒸发与蒸散的比值，与麦田、玉米田作物冠层覆盖度CC呈直线关系，相关系数均值为0.7980；双作物系数法区分蒸散的结果变化趋势与实测结果较为一致，但略低于实测值。综合全国农田的观测结果，土壤蒸发占蒸散的比例约为34.6%，本研究的结果与该值较为接近。分摊系数分别与叶面积指数、表层土壤含水率呈显著的负指数和线性关系。