陸地蒸散發(fā)分割方法及影響因素研究進(jìn)展

李新夢，狄崇利,2，劉 琴，韓 瓊，王鐵軍,2

(1.天津大學(xué) 地球系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院，表層地球系統(tǒng)科學(xué)研究院，天津 300072；2.天津市環(huán)渤海關(guān)鍵帶科學(xué)與可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072)

1 研究背景

陸地蒸散發(fā)(ET)是全球水文循環(huán)的重要組成部分，在全球尺度上約有73%的陸地降水通過蒸散發(fā)返回到大氣中[1]，在干旱地區(qū)甚至可以達(dá)到90%以上[2]。陸地蒸散發(fā)是土壤-植物-大氣連續(xù)體系(soil-plant-atmosphere continuum, SPAC)能量傳輸?shù)闹匾^程，蒸散發(fā)過程中水分汽化吸收的熱量約為地表吸收太陽凈輻射量的55%，同時陸地蒸散發(fā)過程也是聯(lián)系生物圈、水圈和大氣圈物質(zhì)交換的主要環(huán)節(jié)[3]。陸地蒸散發(fā)研究對深入了解水循環(huán)過程以及準(zhǔn)確評估氣候變化對自然生態(tài)系統(tǒng)的影響等具有重要科學(xué)意義[4]。

陸地蒸散發(fā)由蒸騰(T)和蒸發(fā)(E)兩部分組成。其中，蒸騰由植物蒸騰作用實(shí)現(xiàn)，而蒸發(fā)則主要包括土面和冠層蒸發(fā)。植物通過蒸騰作用向大氣輸送水分的同時從土壤中吸水，從而保持植物體內(nèi)水分和溫度的平衡，因此進(jìn)行蒸散發(fā)分割對理解SPAC中的水分運(yùn)動、揭示生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)水文過程具有重要作用[5]。此外，全球農(nóng)業(yè)灌溉水的平均利用率僅為45%左右[6]，其主要原因之一是對作物生育期蒸散發(fā)及各組分動態(tài)變化缺乏深入理解，無法準(zhǔn)確估算蒸散發(fā)及各組分量。因此，研究陸地蒸散發(fā)分割對提高水資源利用效率[7]，實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化管理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[8]。

蒸散發(fā)分割是圍繞生態(tài)系統(tǒng)中蒸散發(fā)各組分組成及其動態(tài)變化而進(jìn)行的研究。國內(nèi)外學(xué)者就蒸散發(fā)分割提出了一系列的理論和方法，這些方法在不同生態(tài)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用[9-10]。由于蒸騰和蒸發(fā)的影響因素存在差異[11-12]，所以相較于蒸散發(fā)，蒸散發(fā)分割的影響因素更為復(fù)雜，現(xiàn)有研究對蒸散發(fā)分割影響因素的總結(jié)較少，且相關(guān)研究多集中于特定研究區(qū)[13-14]。本文在總結(jié)蒸散發(fā)分割主要方法的基礎(chǔ)上，在不同時間尺度上對蒸散發(fā)分割的影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)地探討，以期為蒸散發(fā)分割的進(jìn)一步研究提供參考。

2 蒸散發(fā)分割方法

蒸散發(fā)分割方法可分為3類[15],即水文氣象學(xué)方法[16-19]、穩(wěn)定同位素方法[20-22]及數(shù)值模擬方法[23-25]。

2.1 水文氣象學(xué)方法

水文氣象學(xué)方法是利用渦度相關(guān)系統(tǒng)、波文比系統(tǒng)、蒸滲儀以及植物莖流計等儀器中的兩種或兩種以上相互結(jié)合，通過分別測量蒸散發(fā)量、蒸騰量和蒸發(fā)量中的兩種或3種實(shí)現(xiàn)蒸散發(fā)分割。水文氣象學(xué)方法在不同生態(tài)系統(tǒng)中均有應(yīng)用[16-19]。祁秀嬌等[16]利用植物莖流計和渦度相關(guān)系統(tǒng)在內(nèi)蒙古小葉錦雞兒灌叢中分別測量了灌叢的植物蒸騰量和蒸散發(fā)量，發(fā)現(xiàn)該灌叢中T/ET(蒸騰與蒸散發(fā)的比值)約為66%。Moran等[19]利用波文比系統(tǒng)和微型蒸滲儀分別測量了灌叢和草地的蒸散發(fā)量和蒸發(fā)量，結(jié)果表明灌叢和草地的T/ET分別為64%和79%。王渝淞等[17]以森林為研究對象，利用大型蒸滲儀和植物莖流計發(fā)現(xiàn)該林分(即內(nèi)部特征大體一致，而與臨近地段有明顯區(qū)別的一片森林)蒸散發(fā)主要由蒸騰組成(約占89.6%)。

利用水文氣象學(xué)方法可直接測量蒸散發(fā)及其各組分，物理過程明確，儀器測量精度高，所得蒸散發(fā)分割的結(jié)果準(zhǔn)確，通常被作為其他分割方法的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)[23]。漢光昭等[23]利用基于渦度相關(guān)系統(tǒng)的水文氣象學(xué)方法對Shuttleworth-Wallace(S-W)模型得到的結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，驗(yàn)證了S-W模型的準(zhǔn)確性。但是，由于水文氣象學(xué)方法受實(shí)驗(yàn)場地、觀測時間、儀器測量精度以及儀器費(fèi)用等因素限制，同時對下墊面穩(wěn)定性和均一性要求高，因此通常用于小尺度的蒸散發(fā)分割研究[15]。

2.2 同位素方法

利用穩(wěn)定同位素方法進(jìn)行蒸散發(fā)分割，是根據(jù)蒸騰和蒸發(fā)產(chǎn)生水汽的氫氧穩(wěn)定同位素組成差別實(shí)現(xiàn)的，但該方法對某些鹽生、旱生植物并不適用[26]。目前，氫氧穩(wěn)定同位素技術(shù)在灌木[27]、草地[27]、農(nóng)田[28]以及森林[17]等生態(tài)系統(tǒng)中均有廣泛應(yīng)用。Wang等[27]在內(nèi)蒙古灌叢-草原生態(tài)系統(tǒng)中利用同位素示蹤方法量化了灌叢和草地的土壤水分利用情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)生長季灌叢蒸騰、草地蒸騰和土壤蒸發(fā)對總蒸散發(fā)量的貢獻(xiàn)分別為24%、20%和56%。與大氣水汽冷阱同位素質(zhì)譜儀技術(shù)相比，大氣水汽穩(wěn)定同位素組成的原位連續(xù)監(jiān)測技術(shù)已逐漸成為蒸散發(fā)分割研究中同位素方法研究的熱點(diǎn)。婁源海[29]利用原位連續(xù)監(jiān)測技術(shù)對側(cè)柏林進(jìn)行研究，結(jié)果表明在研究期間T/ET的平均值約為78%。

利用穩(wěn)定同位素方法進(jìn)行蒸散發(fā)分割的最大優(yōu)勢在于穩(wěn)定同位素貫穿了生態(tài)系統(tǒng)水分循環(huán)的全過程[30]，且自身的穩(wěn)定性不易受外界因素干擾，數(shù)據(jù)測定精度高。但穩(wěn)定同位素方法同樣存在費(fèi)用較高、儀器維修不便等問題，而且還會受到樣品收集效率以及分析儀器精度的雙重制約[30]。

2.3 數(shù)值模擬方法

數(shù)值模擬由于其計算簡單、易操作的優(yōu)點(diǎn)，在許多生態(tài)系統(tǒng)的蒸散發(fā)分割研究中均有應(yīng)用，其中應(yīng)用最為廣泛的是S-W模型[31]和雙作物系數(shù)模型[32]。Jiang等[33]利用S-W模型對黃河流域1981-2010年的蒸散發(fā)進(jìn)行了劃分，發(fā)現(xiàn)年均蒸散發(fā)量和蒸騰量分別為372.18和179.64 mm，T/ET約為48.3%。Bao等[34]利用S-W模型對科爾沁沙地典型地貌-土壤-植被組合(流動沙丘、半固定沙丘和固定沙丘)的蒸散發(fā)進(jìn)行了模擬和劃分，并用渦度相關(guān)系統(tǒng)對模型進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)研究期內(nèi)3種不同的地貌-土壤-植被組合E/ET(土壤蒸發(fā)與蒸散發(fā)的比值)分別為57.1%、25.2%和21.3%，隨著植被覆蓋度的增加，土壤蒸發(fā)所占的比重逐漸降低。于文穎等[35]利用FAO-56雙作物系數(shù)模型、改進(jìn)后的雙作物系數(shù)模型以及基于渦度相關(guān)系統(tǒng)的水文氣象學(xué)方法進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)利用這3種方法得到的趨勢基本一樣，研究期間蒸騰一直是蒸散發(fā)的主要組成部分。

相較于實(shí)測方法，數(shù)值模擬方法更為方便簡單，并且利用數(shù)值模擬方法可以實(shí)現(xiàn)更大時空尺度上的蒸散發(fā)分割研究，F(xiàn)atichi等[36]利用機(jī)理性生態(tài)水文模型發(fā)現(xiàn)在全球尺度上T/ET約為70%。但數(shù)值模擬也有很大的局限性，如S-W模型適用的時間尺度較短，通常少于一個生長期，當(dāng)涉及更長的時間尺度時，模型的準(zhǔn)確性降低[31]；其次，模型參數(shù)的選擇誤差會造成模擬結(jié)果的準(zhǔn)確度不高、模型普適性差，同時目前部分參數(shù)的獲取也存在問題[9]。

綜合分析比較上述3種蒸散發(fā)分割方法的優(yōu)缺點(diǎn)(見表1)，水文氣象學(xué)方法和穩(wěn)定同位素方法物理基礎(chǔ)堅實(shí)且計算結(jié)果準(zhǔn)確[37]，但由于場地和觀測時間限制，大多集中在田間尺度及植物生長季[9]，同時大多數(shù)的測量儀器存在價格昂貴、維修不便等缺點(diǎn)；數(shù)值模擬方法操作簡單且可實(shí)現(xiàn)區(qū)域尺度上的研究，但是由于部分模型參數(shù)地域性強(qiáng)、數(shù)量大，導(dǎo)致模型的求解難度大、可靠性低、適用性差，且模型在與遙感方法結(jié)合的過程中存在著參數(shù)不匹配等問題[9]。

表1 陸地蒸散發(fā)分割方法比較

3 蒸散發(fā)分割的環(huán)境影響因素

蒸散發(fā)及其組分的影響因素主要有氣象、土壤和植被等因素[42-44]。由于環(huán)境因子對蒸發(fā)和蒸騰的控制不同(例如，蒸發(fā)和蒸騰受土壤含水量、土壤溫度、風(fēng)速等影響，此外蒸騰還受植被生理狀況、固碳能力等因素影響[45])，所以同一因素對蒸散發(fā)和蒸散發(fā)分割的影響不同。

在不同時間尺度上，影響蒸散發(fā)分割的主導(dǎo)因素存在差異，以下擬從日尺度以及季節(jié)尺度兩方面對蒸散發(fā)分割的環(huán)境影響因素(分別包括太陽輻射、土壤溫度、植被類型及降水、土壤含水量、植被生長狀況等)進(jìn)行論述。

3.1 日尺度上蒸散發(fā)分割的環(huán)境影響因素

在日尺度上，對蒸散發(fā)分割影響最為明顯的是氣象因素，S-W模型[31]、TSEB(two source energy balance)模型[46]等均說明了氣象因素對蒸散發(fā)分割的重要性；植被類型也是影響蒸散發(fā)分割的重要因素[47]。在日尺度上太陽輻射變化明顯，是日尺度上影響蒸散發(fā)分割的重要環(huán)境因素，由此導(dǎo)致的溫度、相對濕度變化對日尺度上蒸散發(fā)分割結(jié)果影響顯著。同時，由植被類型和各類環(huán)境因素引起的氣孔導(dǎo)度差異通過影響蒸騰作用進(jìn)而影響蒸散發(fā)分割的結(jié)果。相對而言，植被生長狀況、土壤含水量等在無水分輸入情況下日變化不大，故在日尺度上對蒸散發(fā)分割的影響不明顯。

3.1.1 太陽輻射和溫度對蒸散發(fā)分割的影響 太陽輻射是影響蒸散發(fā)分割的重要因素[48]，日尺度上太陽輻射與溫度之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系。在上午時分，太陽輻射增強(qiáng)，溫度升高，蒸騰作用明顯加強(qiáng)，T/ET呈現(xiàn)上升趨勢；在正午時分，由于高溫以及強(qiáng)輻射的影響，T/ET達(dá)到峰值后呈現(xiàn)下降趨勢。在草地生態(tài)系統(tǒng)中利用氘同位素發(fā)現(xiàn)，日尺度上的T/ET隨著太陽輻射的增強(qiáng)先呈現(xiàn)上升趨勢，在正午時分達(dá)到最大值，隨后由于太陽輻射增強(qiáng)導(dǎo)致植物葉片和土壤溫度升高，植物氣孔關(guān)閉，蒸騰作用減弱，蒸發(fā)增強(qiáng)，T/ET呈現(xiàn)下降趨勢[49]。Wang等[48]對日本溫帶草原的研究以及孟飛[50]在疏勒河地區(qū)的蒸散發(fā)分割研究均發(fā)現(xiàn)在日尺度上T/ET與太陽輻射之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。在日尺度上，T/ET與溫度之間也呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。Wang等[51]分別在與周圍環(huán)境狀況相同和額外提供熱源兩種不同的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在加熱條件下T/ET值明顯增加。由此可見，在日尺度上，T/ET與太陽輻射以及溫度之間均呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，但在正午時，由于太陽輻射過強(qiáng)，溫度升高，植物水分流失嚴(yán)重，出現(xiàn)下降現(xiàn)象。

3.1.2 植被類型對蒸散發(fā)分割的影響 植被類型也是日尺度上影響蒸散發(fā)分割的重要因素，這主要體現(xiàn)在植被氣孔對蒸騰作用的影響上[52]，其影響程度一方面取決于植物表皮氣孔的分布情況[53]，另一方面則取決于氣孔的張開程度[54]，即氣孔導(dǎo)度。其中植物表皮氣孔的分布狀況主要由植被類型決定[53]，氣孔導(dǎo)度則主要是植被與環(huán)境因素共同作用的結(jié)果[55-56]。關(guān)于氣孔導(dǎo)度，一般而言，闊葉植物大于針葉植物，C3植物大于C4植物，熱帶植物大于溫帶植物，而在同一類甚至同一株植物中，新葉大于舊葉[57]。所以，日尺度上不同植被類型對蒸散發(fā)分割的影響體現(xiàn)在不同植被氣孔導(dǎo)度的差異上，而同一植被類型蒸散發(fā)分割結(jié)果的差異主要受環(huán)境驅(qū)動的氣孔導(dǎo)度影響。

Zhu等[47]分別在溫帶闊葉紅松混交林(CBS)、亞熱帶針葉林(QYZ)和亞熱帶常綠混交林(DHS)中進(jìn)行了蒸散發(fā)分割研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3種森林中，氣孔導(dǎo)度是日尺度上影響蒸散發(fā)分割的主要因素，CBS的氣孔導(dǎo)度最大，相應(yīng)的T/ET最高，QYZ的氣孔導(dǎo)度最小，T/ET也最低，且在同一種植被類型中，T/ET隨著氣孔導(dǎo)度的增加呈現(xiàn)增大趨勢。董軍等[58]在玉米地進(jìn)行蒸散發(fā)研究時，同樣發(fā)現(xiàn)氣孔導(dǎo)度是日尺度上影響蒸散發(fā)分割的因素，并認(rèn)為這是由于太陽輻射的變化引起的，是環(huán)境因素變化導(dǎo)致的結(jié)果。由此可見，在日尺度上，植被類型差異和環(huán)境因素影響造成的氣孔導(dǎo)度差異是影響蒸散發(fā)分割的重要因素，T/ET隨氣孔導(dǎo)度的增大而增大。

3.1.3 其他環(huán)境因素對蒸散發(fā)分割的影響 除了太陽輻射、溫度和植被類型，蒸汽壓差[59]、相對濕度[49]等同樣會影響蒸散發(fā)分割的結(jié)果。Hu等[59]通過研究發(fā)現(xiàn)T/ET的日變化與蒸汽壓差有明顯的相關(guān)性，早晨蒸汽壓差較低，蒸騰作用變化更強(qiáng)烈，而在下午，蒸汽壓差增加，蒸發(fā)量的增加大于蒸騰量的增加，從而使得T/ET降低。在對肯尼亞中部某草原的研究過程中發(fā)現(xiàn)相對濕度也是日尺度上影響蒸散發(fā)分割的重要因素，相對濕度與T/ET之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，上午10：00之前，相對濕度逐漸增大，T/ET呈現(xiàn)上升趨勢，下午(15：00-16：00)相對濕度小幅度上升的同時T/ET也出現(xiàn)小幅度上升[49]。

綜上所述，在日尺度上，太陽輻射是影響蒸散發(fā)分割的最主要因素，伴隨太陽輻射變化造成的溫度、蒸汽壓差、相對濕度的變化以及與植被相互作用導(dǎo)致的氣孔導(dǎo)度的變化也是日尺度上影響蒸散發(fā)分割的重要因素。目前，日尺度上影響因素的研究大多側(cè)重于太陽輻射以及植被兩方面的研究，對其他因素的研究相對較少，且研究過程中通常研究單一氣象因素對蒸散發(fā)分割的影響，缺少各氣象和植被因素之間相互作用對蒸散發(fā)分割產(chǎn)生的影響。

3.2 季節(jié)尺度上蒸散發(fā)分割的環(huán)境影響因素

在較長的時間尺度上，蒸散發(fā)分割的影響因素更為多樣。在季節(jié)尺度上，氣象因素[60]、土壤因素[61]以及植被因素[62]對蒸散發(fā)分割均有明顯影響。氣象因素中降水的變化對蒸散發(fā)分割的影響最為突出，由降水導(dǎo)致的土壤含水量的變化對蒸散發(fā)分割的影響也較為強(qiáng)烈[61]。此外，在季節(jié)尺度上，植物的物候變化明顯，植被對蒸散發(fā)分割的影響是不可忽略的，其中植被的生長狀況，如葉面積指數(shù)(LAI)、歸一化植被指數(shù)(NDVI)以及植被覆蓋度[49]對蒸散發(fā)分割的影響尤為強(qiáng)烈。

3.2.1 降水對蒸散發(fā)分割的影響 水分是影響蒸散發(fā)各組分的重要因素，在干旱半干旱地區(qū)尤為明顯。降水通過增加地表的濕潤程度，進(jìn)而影響蒸散發(fā)分割，使得T/ET降低。Jiao等[39]在中國黃土高原地區(qū)進(jìn)行的蒸散發(fā)分割研究表明，在季節(jié)尺度上，蒸散發(fā)分割的結(jié)果與降水量關(guān)系密切，隨著降水量的不斷增加，T/ET呈現(xiàn)不斷減小的趨勢，兩者之間呈對數(shù)關(guān)系。沈競[63]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，濕潤區(qū)植物冠層截流作用產(chǎn)生的蒸發(fā)(Ec)是不能忽略的，Ec/ET與降水量之間呈正相關(guān)關(guān)系，與暴雨頻次之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。由此可見，不僅降水量會影響蒸散發(fā)分割的結(jié)果，降水頻次或降水天數(shù)同樣會影響蒸散發(fā)分割的結(jié)果。Scott等[64]通過對美國4個干旱半干旱地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，地表濕潤程度隨降水天數(shù)的增加而增強(qiáng)，且土壤蒸發(fā)增量大于植物蒸騰，T/ET與降水天數(shù)之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。但另有研究表明[65]，在生長季尺度上，降水不是蒸散發(fā)分割的主要影響因素。根據(jù)以往研究結(jié)果，得到季節(jié)尺度上降水量與T/ET之間的關(guān)系如圖1所示，分析其Pearson系數(shù)發(fā)現(xiàn)，降水量與T/ET之間的顯著性較強(qiáng)，呈正相關(guān)關(guān)系(R=0.477，P<0.0001)。該結(jié)果與已有研究結(jié)果存在一定偏差[43]，可能是由于數(shù)據(jù)中生態(tài)系統(tǒng)類型與植被類型多樣，且農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中還存在灌溉、施肥以及覆蓋地膜等人為活動的影響，增加了季節(jié)尺度上的水分輸入，提高了水分利用效率，植物生長更加旺盛，T/ET在季節(jié)尺度上增加較為明顯。

圖1 季節(jié)尺度上降水量與T/ET的關(guān)系

3.2.2 土壤含水量對蒸散發(fā)分割的影響 在季節(jié)尺度上，土壤含水量的變化也是影響蒸散發(fā)分割的重要因素，表層土壤含水量越高，則T/ET越小。蒸發(fā)和蒸騰利用的分別是表層土壤水和較深層的土壤水，所以表層土壤水的增加會造成T/ET減小。Rigden等[61]對美國大陸進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在土壤含水量降低過程中，T/ET逐漸減小，尤其是美國西部缺水地區(qū)，產(chǎn)生這種現(xiàn)象主要是由于表層土壤水用于蒸發(fā)作用，而較深層的土壤水則主要是由植物根部吸收并供給植物蒸騰[66]，所以在表層土壤含水量減少時蒸發(fā)量的減小速度大于蒸騰量。Bao等[34]對科爾沁沙地典型地貌-土壤-植被組合的蒸散發(fā)進(jìn)行了模擬和劃分，并研究了土壤水分與蒸散發(fā)分割之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)土壤水含量是影響蒸散發(fā)分割的重要因素，隨著土壤水含量的增加土壤蒸發(fā)所占的比重逐漸升高。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，人類活動(灌溉、耕作方式等)都會影響表層土壤含水量[67-68]。相較于滴灌，漫灌方式增加了表層土壤含水量，T/ET值更小[67]。耕作方式也影響表層土壤含水量進(jìn)而影響蒸散發(fā)分割，在王月月[68]的研究中發(fā)現(xiàn)，與翻耕相比，免耕由于凋落物的影響，雖然增加了土壤水含量，但由于覆蓋作用，使蒸發(fā)量減少，T/ET降低，其原理與地膜覆蓋類似[69]。

3.2.3 植被生長狀況對蒸散發(fā)分割的影響 植被在生長過程中會經(jīng)歷明顯的季節(jié)變化，LAI[63]、NDVI[67]以及植被覆蓋度[70]等都能夠反映植被的生長狀況，并影響蒸散發(fā)分割的結(jié)果。通常情況下LAI(或NDVI、植被覆蓋度)的增加會導(dǎo)致T/ET的增大，這是由于LAI增大使植物蒸騰和葉片遮蔭效果增強(qiáng)，地表溫度降低，土壤蒸發(fā)減弱，最終導(dǎo)致T/ET增大。沈競[63]通過對中亞熱帶人工針葉林的蒸散發(fā)及其組分拆分研究發(fā)現(xiàn)，在該生態(tài)系統(tǒng)中，T/ET約為85%，與LAI之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。此結(jié)果在草原生態(tài)系統(tǒng)[48]和灌叢生態(tài)系統(tǒng)[34]中有相似結(jié)論。Jiang等[33]通過研究發(fā)現(xiàn)NDVI是控制黃河流域植物蒸騰和蒸散發(fā)的重要因素，T/ET隨著NDVI的增加呈上升趨勢。Wang等[70]利用同位素方法發(fā)現(xiàn)植被覆蓋度與T/ET同樣存在上述關(guān)系。綜上所述，植物生長狀況是季節(jié)尺度上影響蒸散發(fā)分割的重要因素，LAI、NDVI以及植被覆蓋度的增加都會導(dǎo)致T/ET的增大。

綜上所述，在季節(jié)尺度上，蒸散發(fā)分割主要與植物的物候特征有關(guān)，而植物的物候特征又與降水、氣溫、土壤等因素有密切聯(lián)系。由此可見，在季節(jié)尺度上，LAI、NDVI、植被覆蓋度是影響蒸散發(fā)分割最重要的因素，降水、氣溫以及土壤等環(huán)境因素通過影響植物生長和蒸發(fā)耗水也對蒸散發(fā)分割造成影響。

不同時間尺度上T/ET的影響因素如圖2所示。由圖2可看出，在日尺度上，影響蒸散發(fā)分割的因素主要有太陽輻射、溫度、相對濕度、蒸汽壓差以及由植被類型和環(huán)境因素共同控制的氣孔導(dǎo)度，其中與T/ET呈負(fù)相關(guān)關(guān)系的因素是蒸汽壓差，其余因素均呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系；在季節(jié)尺度上，蒸散發(fā)分割的控制因素主要有降水(降水量和降水頻次)、土壤含水量以及植被生長狀況(可用LAI、NDVI等指數(shù)表示)，其中與T/ET呈正相關(guān)關(guān)系的因素是植被生長狀況(LAI、NDVI等)，其余因素則與T/ET呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

不同影響因素在蒸散發(fā)分割領(lǐng)域的研究已經(jīng)較為普遍，但由于不同影響因素之間存在強(qiáng)烈的相互作用(見圖2)，如植被生長過程中通常伴隨著降水以及溫度的變化，所以在研究過程中通常忽略了各影響因素之間的相互作用。

注：⊕表示兩因素間存在正相關(guān)關(guān)系；?表示兩因素間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。

4 目前研究存在的問題與展望

4.1 目前研究存在的問題

隨著研究的深入，關(guān)于蒸散發(fā)分割的方法已經(jīng)越來越完善，在此基礎(chǔ)上，不同時間尺度上蒸散發(fā)分割的影響因素也逐步清晰，但仍存在一些亟待解決的問題。

蒸散發(fā)分割的方法目前已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，但在一些方面仍需要進(jìn)一步完善，這主要體現(xiàn)在：(1)多數(shù)實(shí)測方法(渦度相關(guān)法、波文比法等)以及數(shù)值模擬方法(雙作物系數(shù)模型、互補(bǔ)相關(guān)模型等)要求下墊面均勻穩(wěn)定，但是在實(shí)際情況下，這種要求通常難以滿足，導(dǎo)致蒸散發(fā)分割的結(jié)果不夠精確；(2)各種實(shí)測方法都有其物理基礎(chǔ)及適用范圍，例如，渦度相關(guān)系統(tǒng)基于雷諾分解可連續(xù)測得地表蒸散量，而蒸滲儀則是基于質(zhì)量守恒以小時或天為單位進(jìn)行測量，所以直接將各種實(shí)測方法進(jìn)行結(jié)合、比較或驗(yàn)證仍存在問題；(3)目前已有的蒸散發(fā)分割模型在與遙感方法結(jié)合的過程中仍存在較大的誤差，同時部分模型參數(shù)的確定需要借助經(jīng)驗(yàn)公式，參數(shù)依賴于研究區(qū)，不具有普適性。

蒸散發(fā)分割影響因素的研究同樣存在以下問題：(1)在探討各因素對蒸散發(fā)分割的影響時，通常對單因素進(jìn)行研究，忽略了各影響因子之間相互作用對蒸散發(fā)分割的影響，如太陽輻射與土壤溫度之間的相互關(guān)系、植物的生長狀況與各環(huán)境因素之間的關(guān)系等；(2)各因素對蒸散發(fā)分割的影響通常不止體現(xiàn)在一種時間尺度上，但目前研究通常集中于特定的時間尺度，如植被的生長狀況既可以在日尺度上通過氣孔導(dǎo)度的差異進(jìn)行蒸散發(fā)分割，也可以在季節(jié)尺度上影響蒸散發(fā)分割的結(jié)果。

4.2 研究展望

蒸散發(fā)分割的實(shí)測方法是獲取地表蒸散發(fā)分割數(shù)據(jù)的基本途徑，也是檢驗(yàn)?zāi)Ｐ涂尚行耘c準(zhǔn)確性的有效手段。實(shí)測手段未來需要從兩方面進(jìn)行完善：(1)改進(jìn)儀器，提高儀器的精確性以及適用性；(2)穩(wěn)定同位素方法在蒸散發(fā)分割研究中的應(yīng)用逐漸廣泛，但由于設(shè)備價格昂貴、維修不便等問題，應(yīng)尋找一種成本相對較低的同位素方法進(jìn)行推廣。

數(shù)值模擬可以向以下3個方向發(fā)展：(1)提出同時考慮時空延展性以及下墊面均勻性的動態(tài)模型；(2)優(yōu)化模型模擬與遙感數(shù)據(jù)的結(jié)合以提高遙感數(shù)據(jù)在蒸散發(fā)分割研究中的應(yīng)用；(3)采取多種手段進(jìn)行研究，如目前已有的結(jié)合植物生物量[71]以及水分利用效率[14]等進(jìn)行研究，以期能更方便地得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。

關(guān)于蒸散發(fā)分割的影響因素，未來可以從以下3個方面進(jìn)行研究：(1)考慮各影響因素之間的相互作用，如人為活動、氣候變化以及兩者間的相互作用對蒸散發(fā)分割的影響；(2)對同一影響因素在不同時間尺度上影響蒸散發(fā)分割的機(jī)理研究是未來蒸散發(fā)分割影響因素研究的重點(diǎn)；(3)不同生態(tài)系統(tǒng)、不同氣候區(qū)蒸散發(fā)分割對環(huán)境因子的響應(yīng)也是本領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容。