東北地區(qū)春玉米生長(zhǎng)季農(nóng)田蒸散量動(dòng)態(tài)變化及其影響因子*

郭春明，任景全，張鐵林，于 海

?

東北地區(qū)春玉米生長(zhǎng)季農(nóng)田蒸散量動(dòng)態(tài)變化及其影響因子*

郭春明1，任景全1**，張鐵林2，于 海2

（1.吉林省氣象科學(xué)研究所，長(zhǎng)春 130062；2.吉林省榆樹(shù)市農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，榆樹(shù) 130400）

利用大型稱重式蒸滲儀對(duì)東北春玉米田蒸散量的觀測(cè)結(jié)果，分析玉米生長(zhǎng)季蒸散量的分布特征及其影響因子。結(jié)果表明：東北春玉米生長(zhǎng)季（播種-成熟）農(nóng)田蒸散量為362.3mm，日平均蒸散量為2.6mm·d-1。從各生育期的分布情況看，播種-七葉期蒸散量較小，日平均蒸散量為1.4mm·d-1，占全生育期的11.7%；七葉期開(kāi)始，日平均蒸散量逐漸增加，在大喇叭口-抽雄期達(dá)到最大，為4.3mm·d-1；抽雄-乳熟期總蒸散量最大，為97.2mm，占生長(zhǎng)季蒸散量的26.8%。從月蒸散量分布看，7-8月累積蒸散量達(dá)207.0mm，占5-9月蒸散量的54.5%；5、6和9月蒸散量較少，分別占5-9月總蒸散量的11.6%、19.6%和14.3%。從逐小時(shí)蒸散量變化看，蒸散量日變化表現(xiàn)為早晚低、中午高的“單峰型”曲線特征。蒸散量與葉面積指數(shù)、太陽(yáng)輻射、5cm地溫、平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫存在顯著的線性正相關(guān)關(guān)系，與空氣相對(duì)濕度和飽和差間呈顯著的二次函數(shù)關(guān)系。葉面積指數(shù)是影響春玉米農(nóng)田蒸散最主要的生物因子，5cm地溫和太陽(yáng)輻射是最主要的環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子。

春玉米；蒸散；FAO；蒸滲儀；東北地區(qū)

蒸散是地表水分平衡中的重要組成部分，農(nóng)田蒸散是農(nóng)田水資源優(yōu)化配置和影響農(nóng)田水資源利用率的重要因素。蒸散不僅影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量，還影響大氣環(huán)流，起到調(diào)節(jié)氣候的作用[1]。蒸散過(guò)程是土壤-植物-大氣系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)而復(fù)雜的過(guò)程，備受廣泛關(guān)注[2]。蒸散量也是干旱監(jiān)測(cè)的重要指標(biāo)[3]，研究蒸散量的變化規(guī)律及其影響因子對(duì)干旱的監(jiān)測(cè)和影響評(píng)估是十分必要的。國(guó)外許多學(xué)者對(duì)不同作物農(nóng)田的蒸散規(guī)律進(jìn)行了研究[4-5]。López等[6]利用蒸滲儀研究了西班牙中部半干旱地區(qū)葡萄園的蒸散規(guī)律。Goyal等[7]研究得出氣溫是印度干旱區(qū)蒸散的主要影響因子，其次是飽和水汽壓。國(guó)內(nèi)學(xué)者也研究了中國(guó)不同地區(qū)玉米農(nóng)田蒸散規(guī)律及影響因子[8-10]。張強(qiáng)等[11-12]估算了半干旱區(qū)實(shí)際蒸散量與FAO推薦作物系數(shù)值計(jì)算的蒸散量之間的差異，得出修訂后作物系數(shù)值計(jì)算的蒸散量更接近實(shí)際蒸散量，為研究干旱條件下估算蒸散量提供了很好的思路和方法。還有研究得出，在典型干旱區(qū)土壤水分滿足條件下，太陽(yáng)輻射是蒸散的主要環(huán)境控制因子；而當(dāng)土壤水分缺乏時(shí)，土壤濕度條件對(duì)蒸散的影響更為顯著[13]。Kang等[14]研究認(rèn)為，葉面積指數(shù)與半干旱區(qū)夏玉米農(nóng)田蒸散有密切關(guān)系。

東北地區(qū)緯度較高，氣候變化響應(yīng)明顯，是國(guó)家重要的商品糧基地和世界三大黃金玉米帶之一。近年來(lái)，在自然與人類的共同影響下，干旱等自然災(zāi)害頻發(fā)，對(duì)農(nóng)業(yè)造成很大影響。曾麗紅等[15-16]研究表明，東北地區(qū)近60a來(lái)蒸散總體表現(xiàn)為較小幅度的增幅，氣溫上升和氣候干化是影響蒸散的最重要因子。這些研究結(jié)果是基于氣象數(shù)據(jù)經(jīng)公式計(jì)算而來(lái)，與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)際蒸散有較大差異，并不能較好地反映東北地區(qū)春玉米農(nóng)田蒸散的實(shí)際變化規(guī)律。利用高精度的大型稱重式蒸滲儀測(cè)定農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)蒸散是最為有效的方法之一，鑒于此，利用大型稱重式蒸滲儀開(kāi)展東北地區(qū)春玉米農(nóng)田蒸散規(guī)律及其影響因子試驗(yàn)研究，可為蒸散在干旱監(jiān)測(cè)技術(shù)中的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持，指導(dǎo)東北地區(qū)春玉米農(nóng)田在干旱時(shí)進(jìn)行合理灌溉。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2013年在吉林省榆樹(shù)市農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站進(jìn)行。該地區(qū)（126o31′E、44o51′N，海拔196m）屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，雨熱同季，降水主要集中于夏季，多年平均氣溫4.6℃，年平均降水量575.2mm，年平均日照時(shí)數(shù)2561.9h。研究區(qū)域下墊面平坦均勻，土壤為黑土。蒸滲儀（甘肅產(chǎn)）安置于試驗(yàn)地的中央，其精度為0.1mm·d-1，靈敏度0.01mm·h-1，可以觀測(cè)蒸散的日變化。為防止地下水位較深和出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間干旱，將蒸滲儀有效蒸散面積設(shè)計(jì)為4.0m2，土柱深為2.5m，另在土柱下設(shè)有0.3m上細(xì)下粗的礫石層，土柱加礫石層總深度為2.8m?？紤]圓形鋼桶受力狀況優(yōu)于矩形鋼桶，將蒸滲儀形狀設(shè)計(jì)為圓形。為提高觀測(cè)精度和靈敏度，選用300kg懸臂梁式傳感器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維修方便，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。采用最大負(fù)荷9000kg、外徑325mm、高度500mm的新型強(qiáng)力彈簧，使其工作范圍處于最佳線性狀態(tài)。蒸滲儀內(nèi)春玉米種植和田間管理措施均與周圍試驗(yàn)區(qū)域一致。供試春玉米品種為鄭單958，于2013年5月播種，9月成熟，種植密度為50000株·hm-2。

1.2 數(shù)據(jù)觀測(cè)

氣象資料從距離試驗(yàn)田100m的榆樹(shù)農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站觀測(cè)場(chǎng)獲得，包括逐日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、相對(duì)濕度、降水量、日照時(shí)數(shù)、5cm地溫等氣象要素?cái)?shù)據(jù)。太陽(yáng)輻射值根據(jù)Angstrom[17]公式和逐日日照時(shí)數(shù)計(jì)算，飽和差根據(jù)FAO[18]推薦方法計(jì)算。按《農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范》[19]測(cè)定玉米出苗、三葉、七葉、拔節(jié)、抽雄、開(kāi)花、乳熟和成熟的日期，并測(cè)定相應(yīng)生育期的葉面積指數(shù)。在玉米播種-成熟期，對(duì)試驗(yàn)區(qū)域的玉米田每旬逢8日觀測(cè)0-50cm土層按10cm分層的土壤重量含水率，根據(jù)相應(yīng)分層的土壤田間持水量，換算為土壤相對(duì)濕度。在2013年春玉米生長(zhǎng)季（播種-成熟）內(nèi)，榆樹(shù)站自然降水完全滿足玉米生長(zhǎng)發(fā)育所需的土壤水分條件，無(wú)灌溉。春玉米生長(zhǎng)季土壤相對(duì)濕度見(jiàn)圖1。

1.3 蒸散量的測(cè)定及相關(guān)分析

蒸散量由水量平衡法計(jì)算得出，計(jì)算式為

ETc=P﹢△W﹣R （1）

蒸散量既有其自身變化規(guī)律，又與外界環(huán)境密切相關(guān)，所以只有環(huán)境因子與蒸散變化顯著相關(guān)，又隨時(shí)間發(fā)生顯著變化，才可能成為影響蒸散變化的因子。本文采用完全相關(guān)系數(shù)法[20-21]分析春玉米農(nóng)田蒸散的主要影響因子，即

QC=| C1·C2| （2）

式中，QC為蒸散量與某影響因子的完全相關(guān)系數(shù)，C1和C2分別表示蒸散量與影響因子和該影響因

子與時(shí)間的相關(guān)系數(shù)，C1和C2通過(guò)小于0.01顯著水平的臨界值時(shí)，QC的計(jì)算才有意義。

1.4 FAO蒸散量計(jì)算方法

采用FAO[18]推薦的單值作物系數(shù)法計(jì)算蒸散量，計(jì)算式為

ETc-FAO=Kc×ET0（3）

式中，ETc-FAO為FAO推薦方法計(jì)算的蒸散量（mm），Kc為FAO推薦的玉米作物系數(shù)修訂值，F(xiàn)AO推薦玉米初始生長(zhǎng)期、發(fā)育中期和發(fā)育末期作物系數(shù)值分別為0.30、1.20和0.60，本文根據(jù)FAO作物系數(shù)修正公式結(jié)合研究區(qū)氣候情況將作物系數(shù)推薦值修訂為0.30、1.09和0.59；ET0為參考作物蒸散量（mm），采用FAO的Penman-Monteith公式[18]計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 春玉米生長(zhǎng)季農(nóng)田蒸散量與FAO計(jì)算值對(duì)比

根據(jù)FAO[18]推薦的作物生育階段劃分方法，將春玉米全生育期分為初始生長(zhǎng)期、快速發(fā)育期、發(fā)育中期、發(fā)育末期4個(gè)階段進(jìn)行實(shí)測(cè)蒸散量與FAO計(jì)算值的比較。采用絕對(duì)誤差（MRE）、相對(duì)誤差（MRE）和均方根誤差（RMSE）3個(gè)指數(shù)進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)[22-24]。由表1可見(jiàn)，快速發(fā)育期和發(fā)育末期實(shí)測(cè)蒸散量與FAO計(jì)算值的誤差較小，其中發(fā)育末期MRE為5.4%，RMSE值為0.86，誤差最小，快速發(fā)育期MRE值為10.4%；初始生長(zhǎng)期和發(fā)育中期MRE值分別為18.2%和16.5%，誤差較大；全生育期MAE值為46.9mm，MRE值為12.9%，誤差較大。

表1 春玉米農(nóng)田蒸散量與FAO計(jì)算值對(duì)比分析

2.2 春玉米生長(zhǎng)季農(nóng)田蒸散量分布特點(diǎn)

2.2.1 蒸散量隨生育期分布

利用逐日蒸散量與5cm地溫的擬合關(guān)系對(duì)缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)，春玉米生長(zhǎng)季農(nóng)田蒸散量隨生育期分布結(jié)果見(jiàn)表2。由表可見(jiàn)，觀測(cè)期間春玉米整個(gè)生長(zhǎng)季的蒸散總量為362.3mm，而此期的降水量為542.8mm，降水量大于實(shí)際蒸散量，降水能夠滿足玉米生長(zhǎng)需求。從各生育期的分布情況看，播種-七葉期蒸散量較小，日平均蒸散量為1.4mm·d-1，占全生育期的11.7%；七葉期開(kāi)始，隨著氣溫升高，玉米植株旺盛生長(zhǎng)，植株蒸騰量增加，蒸散量逐漸增加，七葉-拔節(jié)和拔節(jié)-大喇叭口期日平均蒸散量分別為2.7mm·d-1和2.3mm·d-1；日平均蒸散量在大喇叭口-抽雄期達(dá)到最大，為4.3mm·d-1；抽雄-乳熟期總蒸散量最大，為97.2mm，占生長(zhǎng)季蒸散量的26.8%。隨著玉米逐漸成熟，生理活動(dòng)減弱，蒸散量緩慢減小，乳熟-成熟期日平均蒸散量為2.4mm·d-1。

表2 春玉米生育期實(shí)測(cè)蒸散量和降水量分布

2.2.2 蒸散量逐月分布

東北地區(qū)春玉米生長(zhǎng)季主要為5-9月，蒸散量的逐月分布對(duì)于估算無(wú)生育期資料地區(qū)的蒸散量有重要意義。將每日蒸散量按月份進(jìn)行累加，分析春玉米農(nóng)田逐月蒸散量的動(dòng)態(tài)變化（圖2）。由圖2可見(jiàn)，5-9月蒸散量為380.1mm，其中，7-8月為高蒸散期，蒸散量較多，累積蒸散量達(dá)207.0mm，占5-9月蒸散量的54.5%；5、6和9月為低蒸散期，蒸散量較少，分別占總蒸散量的11.6%、19.6%和14.3%。7-8月是玉米生長(zhǎng)的主要時(shí)期，葉片已完全展開(kāi)，植株蒸騰增大，蒸散量較高。5月植株矮小，蒸散以土壤蒸發(fā)為主，蒸散量較少。6月玉米處在拔節(jié)-抽雄期，還未達(dá)到植株生長(zhǎng)的盛期。9月玉米發(fā)育接近成熟，葉片逐漸衰退，植株蒸騰減小，玉米農(nóng)田蒸散降低。

2.2.3 典型日蒸散量逐小時(shí)分布

春玉米農(nóng)田蒸散量不僅與植株生長(zhǎng)有關(guān)，還與天氣條件有密切關(guān)系，蒸散量的逐小時(shí)分布特征可以很好地對(duì)此予以說(shuō)明。從高蒸散期和低蒸散期中分別選擇晴天（8月6日和5月16日）和陰天（8月8日和5月29日）進(jìn)行全天蒸散規(guī)律分析（圖3）。從圖3a可知，高蒸散期晴天的日變化表現(xiàn)為早晚低、中午高的“單峰型”曲線特征。夜間蒸散較低，接近0，變化平穩(wěn)；日間蒸散變化顯著，9：00左右蒸散量迅速增大，在正午前后達(dá)到最大值（0.59mm·h-1），隨后蒸散量逐漸減小，直至21：00左右接近0。陰天蒸散日變化規(guī)律與晴天一致，但蒸散量較少，曲線變化平緩，最大值為0.21mm·h-1。低蒸散期（圖3b）晴天和陰天日蒸散規(guī)律與高蒸散期均一致，但晴天日蒸散峰值（0.43mm·h-1）較高蒸散期低，陰天蒸散變化則不穩(wěn)定，但是在中午仍有較高的蒸散值。說(shuō)明春玉米農(nóng)田逐小時(shí)蒸散特征在遵循本身周期性變化的同時(shí)，還受到蒸散時(shí)期和天氣的共同影響。

2.3 春玉米生長(zhǎng)季農(nóng)田蒸散量的影響因子分析

將春玉米七葉、拔節(jié)、大喇叭口、抽雄、開(kāi)花、乳熟期觀測(cè)得到的葉面積指數(shù)與相應(yīng)生育期的日平均蒸散量進(jìn)行線性擬合（圖4），兩者存在顯著的線性關(guān)系（P<0.05），R2為0.728。將春玉米生長(zhǎng)季逐日氣象要素與逐日蒸散量進(jìn)行線性擬合和曲線估計(jì)可知（圖4），蒸散量與太陽(yáng)輻射、5cm地溫、平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫均存在顯著的線性正相關(guān)關(guān)系（P<0.05），其中，與5cm地溫的R2值最大，為0.404，其它R2值較??；蒸散量與相對(duì)濕度和飽和差間呈顯著的二次函數(shù)關(guān)系，雖然R2值較小，但方程均通過(guò)0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，與樣本量較大有關(guān)。

將觀測(cè)得到的春玉米生長(zhǎng)季逐日氣象要素分別與逐日蒸散量進(jìn)行單一因子的完全相關(guān)分析，結(jié)果見(jiàn)表3。由表中可見(jiàn)，春玉米生長(zhǎng)季農(nóng)田蒸散量與葉面積指數(shù)、5cm地溫和太陽(yáng)輻射呈顯著的相關(guān)關(guān)系，其中與葉面積指數(shù)的完全相關(guān)系數(shù)最大，為0.75；與5cm地溫和太陽(yáng)輻射次之，均為0.11；與平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、相對(duì)濕度和飽和差均無(wú)顯著的完全相關(guān)關(guān)系。綜合表明，葉面積指數(shù)是影響春玉米農(nóng)田蒸散最主要的生物因子，太陽(yáng)輻射和5cm地溫是最主要的環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子。

表3 春玉米農(nóng)田日蒸散量與影響因子的完全相關(guān)系數(shù)

注：**、*分別表示相關(guān)系數(shù)通過(guò)0.01、0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，-表示QC不存在。

Note：**is P<0.01,*is P<0.05, - indicates that QC is not exist. C1is relevant to evapotranspiration, C2is relevant to time, QC is complete correlation coefficient.

3 結(jié)論與討論

（1）東北地區(qū)春玉米發(fā)育末期實(shí)測(cè)蒸散量與FAO計(jì)算值誤差最小，MRE值為5.4%。春玉米全生育期蒸散量為362.3mm。播種-七葉期蒸散量較小，占全生育期的11.7%；日平均蒸散量在大喇叭口-抽雄期達(dá)到最大，為4.3mm·d-1；抽雄-乳熟期總蒸散量最大，為97.2mm，占生長(zhǎng)季蒸散量的26.8%。7-8月是高蒸散期，累積蒸散量達(dá)207.0mm，占5-9月蒸散量的54.5%。春玉米農(nóng)田逐小時(shí)蒸散變化表現(xiàn)為早晚低、中午高的“單峰型”曲線特征，蒸散量在遵循本身周期性變化的同時(shí)，還受到蒸散時(shí)期和天氣的共同影響。

（2）蒸散量與葉面積指數(shù)、太陽(yáng)輻射、5cm地溫、平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫存在顯著的線性正相關(guān)關(guān)系（P<0.05），與相對(duì)濕度和飽和差間呈顯著的二次函數(shù)關(guān)系。葉面積指數(shù)與蒸散量的完全相關(guān)系數(shù)最大，是影響春玉米農(nóng)田蒸散最主要的生物因子，5cm地溫和太陽(yáng)輻射是最主要的環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子。

王菱等[25]研究認(rèn)為，8月是黃淮海玉米農(nóng)田蒸散的高峰期，王宇等[26]研究得出雨養(yǎng)玉米在7月蒸散量最大，表明玉米農(nóng)田在7-8月是高蒸散期，此時(shí)期玉米正處在抽雄-乳熟的生長(zhǎng)旺盛階段，植株蒸騰量大，這與本文結(jié)論一致。春玉米農(nóng)田蒸散逐小時(shí)變化表現(xiàn)為早晚低、中午高的“單峰型”曲線特征，與黃土高原春小麥農(nóng)田蒸散的逐小時(shí)變化規(guī)律一致[27-28]。陰天蒸散逐時(shí)變化規(guī)律與晴天一致，但蒸散量較低，曲線變化平緩。太陽(yáng)輻射是最大的能量來(lái)源，使大量的液態(tài)水變?yōu)樗?，促使蒸散增加。晴天太?yáng)輻射較強(qiáng)，能為蒸散提供充足的驅(qū)動(dòng)力，陰天太陽(yáng)輻射較弱，蒸散驅(qū)動(dòng)力降低，導(dǎo)致蒸散量減小。蒸散強(qiáng)度受作物本身生長(zhǎng)狀況（葉面積指數(shù)）、蒸散物質(zhì)來(lái)源（土壤水分）和蒸散能量驅(qū)動(dòng)力（太陽(yáng)輻射）共同影響[29]。有研究表明，玉米生長(zhǎng)季植株蒸騰與蒸散量的比值為70%左右，而葉面積指數(shù)是影響植株蒸騰的重要因子，進(jìn)而影響蒸散量[30]。

本試驗(yàn)觀測(cè)的蒸散數(shù)據(jù)還可作為蒸發(fā)、蒸散的實(shí)測(cè)“標(biāo)準(zhǔn)量”，用來(lái)評(píng)估其它蒸散測(cè)定方法或估算模式，從而為農(nóng)田灌溉管理、抗旱減災(zāi)服務(wù)提供科學(xué)依據(jù)。但本文也存在試驗(yàn)數(shù)據(jù)年限較短，計(jì)算蒸散量時(shí)未區(qū)分土壤蒸發(fā)和植株蒸騰等不足，還需在今后的研究中利用多年觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行更全面深入的研究。

參考文獻(xiàn)References

[1]Suker A E,Verma S B.Interannual water vapor and energy exchange in an irrigated maize-based agroecosystem[J]. Agricultural and Forest Meteorology,2008,148:417-427.

[2]Blad B L,Rosenberg N J.Lysimeteric calibration of the Bowen ratio-energy balance method for evapotranspiration estimation in the central Great Plains[J]. Journal of Applied Meteorology, 1974, 13(2):227-236.

[3]張強(qiáng),張良,崔顯成,等.干旱監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展及其科學(xué)挑戰(zhàn)[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2011,26(7): 763-778.

Zhang Q,Zhang L,Cui X C,et al.Progresses and challenges in drought assessment and monitoring[J]. Advances in Earth Science,2011,26(7):763-778.(in Chinese)

[4]Yarami N,Kamgar-Haghighi A A,Sepaskhah A R,et al.Determination of the potential evapotranspiration and crop coefficient of saffron using a water-balance lysimeter[J]. Archives of Agronomy and Soil Science, 2011,57(7):727-740.

[5]Shukla S,Shrestha N K,Jaber F H,et al.Evapotranspiration and crop coefficient for watermelon grown under plastic mulched conditions in sub-tropical Florida[J].Agricultural Water Management,2014,132(1):1-9.

[6]López-Urrea R,Mo?toro A,Manas F,et al.Evapotranspiration and crop coefficients from lysimeter measurements of mature ‘Tempranillo’ wine grapes[J].Agricultural Water Management, 2012,112(9):13-20.

[7]Goyal R K.Sensitivity of evapotranspiration to global warming:a case study of arid zone of Rajasthan (India)[J]. Agricultural Water Management,2004,69(1):1-11.

[8]Ding R,Kang S,Li F,et al.Evaluating eddy covariance method by large-scale weighing lysimeter in a maize field of northwest China[J].Agricultural Water Management,2010, 98(1):87-95.

[9]Ding R,Kang S,Zhang Y,et al.Partitioning evapotranspiration into soil evaporation and transpiration using a modified dual crop coefficient model in irrigated maize field with ground-mulching[J].Agricultural Water Management,2013, 127(9):85-96.

[10]Liu Y J,LuoY.A consolidated evaluation of the FAO-56 dual crop coefficient approach using the lysimeter data in the North China Plain[J].Agricultural Water Management,2010, 97(1):31-40.

[11]張強(qiáng),王文玉,陽(yáng)伏林,等.典型半干旱區(qū)干旱脅迫作用對(duì)春小麥蒸散及其作物系數(shù)的影響特征[J].科學(xué)通報(bào),2015, 60(15):1384-1394.

Zhang Q,Wang W Y,Yang F L,et al.The influence of drought stress on spring wheat evapotranspiration and crop coefficients in semi-arid areas[J].Chin Sci Bull,2015, 60(15):1384-1394.(in Chinese)

[12]張強(qiáng),張之賢,問(wèn)曉梅,等.陸面蒸散量觀測(cè)方法比較分析及其影響因素研究[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2011, 26(5):538-547.

Zhang Q,Zhang Z X,Wen X M,et al.Comparisons of observational methods of land surface evapotranspiration and their influence factors[J].Advances in Earth Science, 2011, 26(5):538-547.(in Chinese)

[13]苗海霞.開(kāi)墾和放牧對(duì)內(nèi)蒙古半干旱草原蒸發(fā)散的影響[D].北京:中國(guó)科學(xué)院植物研究所,2008.

Miao H X.Effects of cultivation and grazing on evapotranspiration of steppe ecosystems in Inner Mongolia, China[D].Beijing:Institute of Botany,Chinese Academy of Sciences,2008.(in Chinese)

[14]Kang S,Gu B,Du T,et al.Crop coefficient and ratio of transpiration to evapotranspiration of winter wheat and maize in a semi-humid region[J].Agricultural Water Management, 2003,59(3):239-254.

[15]曾麗紅,宋開(kāi)山,張柏,等.東北地區(qū)參考作物蒸散量對(duì)主要?dú)庀笠氐拿舾行苑治鯷J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2010,31(1): 11-18.

Zeng L H,Song K S,Zhang B, et al.Sensitive analysis on reference evapotranspiration to key meteorological factors in northeast China[J].Chinese Journal of Agrometeorology, 2010,31(1): 11-18.(in Chinese)

[16]曾麗紅,宋開(kāi)山,張柏,等.近60年來(lái)東北地區(qū)參考作物蒸散量時(shí)空變化[J].水科學(xué)進(jìn)展,2010,21(2): 194-200.

Zeng L H,Song K S,Zhang B, et al.Spatiotemporal variability of reference evapotranspiration over the northeast region of China in the last 60 years[J].Advance in Water Science, 2010,21(2):194-200.(in Chinese)

[17]郭建茂.基于遙感與作物生長(zhǎng)模型的冬小麥生長(zhǎng)模擬研究[D].南京:南京信息工程大學(xué), 2007.

Guo J M.Simulation of regional winter wheat growth using remote sensing data and crop growth model[D]. Nanjing:Nanjing University of Information Science & Technology,2007.(in Chinese)

[18]Allen R G,Pereira L S,Raes D,et al.Crop evapotranspiration: guide-lines for computing crop water requirements[M]. Rome:FAO,1998:41-202.

[19]中國(guó)氣象局.農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范[M].北京:氣象出版社, 1993:34-36.

China Meteorological Administration.Guidelines for agrometeorological observation[M].Beijing:China Meteorological Press,1993:34-36.(in Chinese)

[20]劉波,馬柱國(guó),丁裕國(guó).中國(guó)北方近45年蒸發(fā)變化的特征及與環(huán)境的關(guān)系[J].高原氣象,2006, 25(5):840-848.

Liu B,Ma Z G,Ding Y G.Characteristics of the changes in pan evaporation over northern China during the past 45 years and the relations to environment factors[J].Plateau Meteorology, 2006,25(5):840-848.(in Chinese)

[21]師桂花.典型草原區(qū)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量變化特征及氣象因子影響分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2014,35(5):497-503.

Shi G H.Analysis on variation feature of pan evaporation and effect of meteorological factors in typical grassland[J]. Chinese Journal of Agrometeorology,2014,35(5):497-503.(in Chinese)

[22]李琪,任景全,王連喜.未來(lái)氣候變化情景下江蘇水稻高溫?zé)岷δM研究Ⅰ:評(píng)估孕穗-抽穗期高溫?zé)岷?duì)水稻產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2014,35(1):91-96.

Li Q,Ren J Q,Wang L X.Simulation of the heat injury on rice production in Jiangsu province under the climate change scenarios Ⅰ:impact assessment of the heat injury on rice yield from booting to heading stage[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2014,35(1):91-96.(in Chinese)

[23]王連喜,任景全,李琪.未來(lái)氣候變化情景下江蘇水稻高溫?zé)岷δM研究Ⅱ:孕穗-抽穗期水稻對(duì)高溫?zé)岷Φ倪m應(yīng)性分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2014,35(2):206-213.

Wang L X,Ren J Q,Li Q.Simulation of the heat injury on rice production in Jiangsu province under the climate change scenarios Ⅱ:adaptability analysis of the rice to heat injury from booting to heading stage[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2014,35(2):206-213.(in Chinese)

[24]劉玉汐,劉靜,王連喜,等.寧夏河套灌區(qū)主栽水稻品種遺傳參數(shù)調(diào)試[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2015, 36(2):195-202.

Liu Y X,Liu J,Wang L X,et al.Genetic parameter debugging for main rice varieties in Hetao irrigation area in Ningxia region[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2015,36(2): 195-202.(in Chinese)

[25]王菱,倪建華.以黃淮海為例研究農(nóng)田實(shí)際蒸散量[J].氣象學(xué)報(bào),2001,59(6):784-793.

Wang L,Ni J H.Reseach of actual evapotranspiration in farmland:a case study in Huang-huai-hai river region[J].Acta Meteorologica Sinica,2001,59(6):784-793.(in Chinese)

[26]王宇,周廣勝.雨養(yǎng)玉米農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的蒸散特征及其作物系數(shù)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2010,21(3):647-653.

Wang Y,Zhou G S.Evapotranspiration characteristics and crop coefficient of rain-fed maize agroecosystem[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2010,21(3):647-653.(in Chinese)

[27]陽(yáng)伏林,張強(qiáng),王潤(rùn)元,等.黃土高原半干旱區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)蒸散與作物系數(shù)特征[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2013,24(5): 1209-1214.

Yang F L,Zhang Q,Wang R Y,et al.Characteristics of evapotranspiration and crop coefficient of agroecosystems in semi-arid area of Loess Plateau, northwest China[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2013,24(5):1209-1214.(in Chinese)

[28]陽(yáng)伏林,張強(qiáng),王文玉,等.黃土高原春小麥農(nóng)田蒸散及其影響因素[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2014,34(9):2323-2328.

Yang F L,Zhang Q,Wang W Y,et al.Evapotranspiration and factors influencing evapotranspiration in the spring wheat farmland of China’s Loess Plateau[J].Acta Ecologica Sinica,2014,34(9):2323-2328.(in Chinese)

[29]楊曉光,劉海隆,王玉林,等.華北平原夏玉米農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)蒸散規(guī)律研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2003, 11(4):66-68.

Yang X G,Liu H L,Wang Y L,et al.Research on evapotranspiration of field ecological system of summer maize in Northern Plain[J].Chinese Journal of Eco- Agriculture,2003,11(4):66-68.(in Chinese)

[30]Liu C,Zhang X,Zhang Y.Determination of daily evaporation and evapotranspiration of winter wheat and maize by large-scale weighing lysimeter and micro-lysimeter[J]. Agricultural and Forest Meteorology, 2002,111(2):109-120.

Dynamic Change of Evapotranspiration and Influenced Factors in the Spring Maize Field in Northeast China

GUO Chun-ming1, REN Jing-quan1, ZHANG Tie-lin2, YU Hai2

(1.Institute of Meteorological Science of Jilin Province, Changchun 130062, China;2.Yushu Agrometeorological Station of Jilin Province, Yushu 130400)

Using the observed data of large-scale weighing lysimeter, the distribution characteristics and influenced factors of evapotranspiration(ETc) in the spring maize field were analyzed. The results showed that the total ETcwas 362.3mm and the mean diurnal evapotranspiration was 2.6mm·d-1during the whole growth period. From the distribution of the growth period, ETcwas low during the sowing to seven leaves stage, which the mean diurnal evapotranspiration was 1.4mm·d-1and accounted for 11.7% of the whole growth period. It rose rapidly since the seven leaves stage, reached the maximum from big flare to heading stage(4.3mm·d-1). The ETcfrom heading to milk maturity was 97.2mm and the percentage was 26.8% of the whole growth period. From the distribution of the month, the ETcfrom July to August was 207.0mm which accounted for 54.5% from May to September, but the ETcof May, June and September were low, and the percentage was 11.6%, 19.6% and 14.3%, respectively. From hourly change of the evapotranspiration, it could be graphed as a line with a single-peak which occurred around noon with lower evapotranspiration observed in the morning and evening. The ETcincreased significant linearly with increases in leaf area index, solar radiation, 5cm soil temperature, mean air temperature, maximum air temperature and minimum air temperature, while it responded to changes in relative humidity and vapor deficit in a quadratic curve manner with a pattern of first increased and then decreased. Leaf area index was the major biological factors and the 5cm soil temperature and solar radiation were the major environmental factors for evapotranspiration.

Spring maize; Evapotranspiration; FAO; Large-scale weighing lysimeter; Northeast China

10.3969/j.issn.1000-6362.2016.04.003

2015-11-24

通訊作者。E-mail：renjingquan1988@126.com

公益性行業(yè)（氣象）科研專項(xiàng)“蒸滲計(jì)在氣象觀測(cè)中的應(yīng)用試驗(yàn)研究”（GYHY201106043）；公益性行業(yè)（氣象）科研專項(xiàng)“東北地區(qū)春玉米農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)體系研究”（GYHY201206018）

郭春明（1962-），高級(jí)工程師，主要從事農(nóng)業(yè)氣象研究工作。E-mail：Gch8188@sina.com