节水灌溉稻田蒸发蒸腾过程及其比例变化特征研究

刘笑吟 王海明 王 钥 周心怡 徐俊增

(1.河海大学农业科学与工程学院， 南京 210098；2.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 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组成部分，对深入研究农田蒸散发及农业水资源高效利用具有重要价值[1-2]。农田蒸散通常分为作物蒸腾和棵间蒸发两个过程。蒸腾过程是土壤-植物-大气连续体中水分传输的重要环节，是研究作物需水变化以及农田水转化的关键，该过程因受作物特征、气象环境因素以及田间管理措施的影响而有所不同[3-6]。棵间蒸发也是农田水循环的重要环节之一，受气候环境条件与作物生长等因素的影响，在农田水量平衡和能量平衡计算中占有十分重要的地位[7]。对作物需水特征的分析模拟研究大多关注作物类型和气候因素，较少考虑作物从生长到成熟整个过程中蒸发蒸腾所占比例不同这一因素本身的调节分配作用。区分作物蒸腾与棵间蒸发可明确作物生长过程中的生理需水和生态耗水过程，从而分别研究蒸腾和蒸发的影响机理，为分析农田蒸散的组成特征、研究水转化过程本质、蒸发蒸腾模型率定以及制定节水高产的灌溉制度提供重要的基础数据。冠层尺度作为蒸散测定的中间尺度[8]，是区分作物蒸腾与棵间蒸发的关键尺度，也是农田水热尺度效应研究的重要组成部分。蒸渗仪法是根据蒸渗仪内土柱的质量变化计算水分收支的方法[9]，是直接测定蒸散量的精确方法之一[10]。但大型蒸渗仪造价高，安装维护需要耗费大量的人力财力，适用性较差。冠层微型蒸渗仪可根据不同的现场条件和试验要求进行布置，并可改变尺寸，能准确测量农田蒸发蒸腾量，对实现蒸散量空间尺度转换起到了关键作用。

水稻是我国最主要粮食作物，占我国禾谷类总产量的33.4%，其种植面积约占我国粮食种植面积30%[11]。水稻也是灌溉用水量最大的作物[12-13]，其用水量占农业用水量的65%以上[14-15]。在全球气候变暖、水资源短缺加剧的情况下，发展节水农业、提高水资源利用率是保证我国粮食安全与水资源安全的重要途径[16-17]。因此，研究节水灌溉下稻田蒸发蒸腾过程及其比例变化特征对了解稻田生态系统的水分运动、减少水的损失、保障我国粮食生产具有重要的现实意义。

针对不同作物和不同气候特征对作物实际蒸散量和参考蒸散发的研究很多[18-21]。袁宏伟等[22]采用不同方法对玉米蒸发蒸腾量进行了估算，但是并未区分蒸发量与蒸腾量，或刻画其比例变化过程。孙宏勇等[23]对小麦的蒸发和蒸腾变化进行了研究，发现E/ETCML(E为蒸发量，ETCML为生育期稻田蒸散量)在生育期内先减小、后逐渐增大，全生长期内平均约为0.31，E/ETCML研究结果与常规稻田有明显差异。王宇等[24]研究发现，水稻整个生长期内蒸发量(E)呈“U”形变化，而蒸腾量(T)先增大、后减小，全生育期内E、T与ETCML比值各约0.50。翁升恒等[25]分析了江淮流域稻麦轮作作物ET变化特征，并利用通径分析方法对水稻ET的影响因子进行辨识，但研究结果与节水灌溉条件下不同[26]。贾志军等[27]以涡度相关系统测量值为标准，对适于三江平原稻田实际蒸散量的估算方法进行探讨。

本研究选择控制灌溉稻田为研究对象，利用自制微型蒸渗仪测定冠层尺度ETCML和E，旨在以较低的投入准确获得冠层尺度E、T和ETCML变化特征和比例关系，明确节水灌溉条件下稻田需耗水特征，从而指导农田灌溉，为节水灌溉稻田蒸散发双源模型的率定与构建、大田需耗水量的模拟与预测及对蒸散发时空尺度进行扩展研究提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验于2015年和2016年稻季在河海大学国家重点实验室昆山试验研究基地进行，该基地地处太湖流域水网区低洼平原(31°15′15″ N，120°57′43″ E)，属亚热带南部季风气候区。年总降水量1 097.1 mm，总蒸发量1 365.9 mm，日照时数2 085.9 h，年平均气温15.5 ℃，平均相对湿度83%，平均气压1 016.3 hPa。水稻(晚稻)生育期平均气温24.8 ℃，平均相对湿度79.2%。试验区常年盛行东南风，土壤为潴育型黄泥土，耕层土壤为重壤土。观测场所监测下垫面为控制灌溉稻田，仅在水稻返青期田面保留5～25 mm薄水层，以后的各个生育期灌水制度以根层土壤含水率占饱和含水率60%～80%的组合为标准，灌溉后稻田不建立水层，水稻各生育期土壤水分调控指标与文献[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，种植行距0.16 m，株距0.23 m。

1.2 观测仪器与观测内容

本研究结合大型称重蒸渗仪和棵间蒸发器的优势，考虑稻田环境特征和实际要求，自制了适用于稻田冠层尺度ETCML测量的微型蒸渗仪(CML)和用于测量冠层覆盖下E的微型蒸渗仪(ML)。蒸渗仪的结构、放置方式与文献[29]相同。试验中，蒸渗仪内种植4穴水稻(每穴3株)，CML与ML内回填土与大田土壤状况保持一致，且灌溉制度、土壤水分含量以及CML内水稻种植密度等在整个生育期内均与大田耕作条件及节水灌溉制度保持一致。传感器每30 min自动采集一次数据，根据水量平衡，以前后两次数据之差计算时间段内ETCML(测量精度0.03 mm)和E(测量精度0.02 mm)。采用2015年和2016年水稻生长季节的观测数据进行研究分析，并定期对CML和ML系统进行标定、检测和维护，以保证试验正常进行。数据采用SPSS 22.0进行统计分析，Microsoft Excel 2003进行图表绘制。

2 结果与分析

2.1 典型天气冠层尺度蒸散量、蒸发量和蒸腾量的日变化特征

在2015年和2016年分别选择典型晴天(2015年7月28日、2016年9月20日)、典型阴天(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)为典型天气的观测资料，探讨亚热带南部季风气候区节水灌溉稻田ETCML、E和T在不同典型天气下的日变化特征。

2.1.1典型晴天

从图1可以看出，2015年和2016年典型晴天ETCML和T均呈明显的倒“U”形单峰变化趋势。典型晴天，蒸渗仪所测ETCML和T都呈现出白天变化速率大、夜间变化速率小的趋势，且白天变幅较大，夜间变幅较小(±0.18 mm/h)。具体来看，日出前ETCML接近0 mm/h，呈正负交替波动。日出后ETCML变为正值且随着净辐射Rn的增强而迅速增加，日峰值出现时间为12:00左右，分别为1.33、1.04 mm/h，然后减少。日落时ETCML接近0 mm/h，之后又呈现出在0 mm/h附近小幅度正负交替变化的趋势。负值的出现主要是由于夜间水汽凝结在作物以及土壤表面造成的。T的变化规律与ETCML相同。从图1a还可看出，2015年典型晴天，E与ETCML的变化趋势也相同，呈明显的倒“U”形单峰变化，但2016年典型晴天E的变化平缓，在正午时段稍大于零，这主要是由于选择的典型晴天所代表的生育期不同，不同生育期净辐射(Rn)等气象因素、土壤含水率(θ)等环境因素以及叶面积指数(LAI)等作物生长指标都不相同，2016年9月20日，水稻刚进入乳熟期，LAI相对最大，而Rn较7、8月弱，所以冠层覆盖条件下的E小，且占ETCML比例小。2015年7月28日，水稻处于分蘖中期，Rn大而LAI相对乳熟期较小，所以，E较大，正午时达到0.5 mm/h左右，E与ETCML的比值也大，约0.45。

2.1.2典型阴天

图2为典型阴天节水灌溉稻田ETCML、E和T的日变化特征。典型阴天日照时数为零，ETCML和T变化相似，呈多峰变化趋势，变化速率不及晴天稳定。2015年10月6日和2016年9月10日，日累计ETCML分别为2.64、2.39 mm/d，峰值分别为0.34、0.28 mm/h，峰值出现时间不同，均小于相对应生育期晴天条件时，且变化曲线不如晴天条件下平滑，多为波动上升或波动下降。E没有明显的日变化特征，大多在0～0.1 mm/h之间波动，夜间有时小于0 mm/h。并且所选择的两年典型阴天，ETCML、E和T的日变化曲线均有差异，这主要是由于所选择的典型阴天所处生育阶段不同，且阴天Rn小，受云层和云量干扰大而变化趋势不同，同时阴天蒸散量受风速等其他因素的影响较晴天时大，所以阴天白天ETCML、E和T的变幅均不稳定，这与赵梦凡[30]、李谦等[31]在常规稻田的试验结果类似。但不同研究蒸散量峰值差异较大，这可能与区域气候差异和典型天气的选取有关，也与土壤水分状况密切相关[32]。

2.1.3典型雨天

分别选择部分时段降雨(2015年8月16日)和某时刻降小雨(2016年8月26日)和某时刻降大雨(2016年8月4日)3种典型降雨日对蒸渗仪测量结果进行分析。从图3(图中P为降雨量)可以看出，蒸渗仪受降雨影响大，非降雨时刻蒸发蒸腾量和阴天时差别不大，但ETCML、E和T的变化在降雨时刻以及降雨前后波动剧烈且测量不准确。2015年8月16日(图3a)，01:00—11:00有降雨，降雨量为4.3 mm，降雨时E和T波动剧烈，无明显变化规律。ETCML最大值出现在12:00，约0.4 mm/h，随后逐渐减小，夜间呈正负交替变化。降雨时，蒸渗仪测量值大幅度正负交替波动。2016年8月26日(图3b)10:00，降雨量为0.4 mm，ETCML、E和T都明显降低。2016年8月4日(图3c)，13:00—14:00降雨量达到19.4 mm，ETCML、E和T大幅度跌落。扣除降雨时增加的水量，蒸渗仪测得的蒸散量和蒸发量仍为负值。

研究普遍认为，降雨时特别雨量较大时蒸渗仪测量值有明显误差。宋克超等[33]的研究也表明，在降雨影响下，微型蒸渗仪的观测结果即使经过修正，仍然不可靠。一方面是由于雨水降落对稻田产生了一定的冲击力，虽然用水量平衡法计算蒸散量时，考虑了降雨量对蒸渗仪质量变化的影响，但降雨特别是降雨强度较大时蒸渗仪对质量变化比较敏感，无法消除冲击力的影响，则会造成蒸散量计算结果的误差[34]。另一方面，强降雨一般伴有大风，虽然风速不一定是影响蒸渗仪蒸散量测量值的显著影响因子[35-37]，但在强风条件下，风会对水稻冠层产生横向荷载，使蒸渗仪的负荷分布不均匀，蒸渗仪系统在偏载的情况下有一定的易变性，从而无法正确判断由蒸散损失导致的质量变化。所以，在强风天气下，蒸渗仪的测量值一般不能直接使用[38]。除了瞬时影响，降雨过后的蒸渗仪测量值也需要一定的修正。因为水稻冠层对雨水有一定的截留作用，用蒸渗仪法计算蒸散量时没有考虑这部分截留水量对质量变化的影响，这也会对测量结果产生不可忽视的影响。同时，降雨后，蒸渗仪的边界阻止了蒸渗仪筒内积水的横向运动[39]，在第2天蒸渗仪排水前，蒸渗仪内土壤含水率将高于大田土壤含水率，这也会导致所测蒸散量与大田环境不同。因此，计算蒸散蒸发量时，应尽量修正降雨后的测量数据，并剔除不合理的强降雨时段的测量值。

2.2 不同生育期蒸散量、蒸发量和蒸腾量的日变化特征

选取2015年和2016年水稻各生育期典型日进行蒸发蒸腾量的生育期日变化特征分析。由图4、5可知，节水灌溉稻田ETCML与T均呈明显的倒“U”形单峰变化趋势，变化规律也基本保持一致。E在水稻生长初期也呈倒“U”形单峰变化，但在其他生育期内蒸发量较小，且日变化幅度不大。

由图4可知，分蘖前期(7月10日)和中期(7月15日)，ETCML、E和T均呈明显的倒“U”形单峰变化。ETCML日峰值分别为0.87、0.57 mm/h，日累积值分别为6.32、5.99 mm/d。E日峰值分别为0.54、0.30 mm/h，日累积值分别为4.55、4.00 mm/d。分蘖前中期水稻LAI小，E/ETCML分别为0.72、0.67，E较T占ETCML的比例大，该生育阶段棵间蒸发是稻田蒸散的重要组成部分。分蘖后期(8月2日)，ETCML随着Rn的增强而增大，日峰值和日累积值分别为1.18 mm/h、10.54 mm/d。峰现时间为12:00左右。E和T也较大，最大值分别为0.46、0.72 mm/h，与ETCML的比值分别为0.46和0.54，水稻蒸腾量开始变为稻田蒸散量的主要部分。之后，随着水稻的生长(8月29日、9月8日、10月2日和10月18日)，E变小，日累计值分别为1.09、1.33、0.95、0.90 mm/d，且没有明显的日峰值和日变化特征。T也逐渐减小，日累计值分别为3.44、4.56、3.99、2.50 mm/d，但日变化特征明显。T/ETCML分别为0.76、0.77、0.81、0.74，T决定着稻田蒸散的大小和变化规律。

由图5可知，ETCML和T在各生育期典型日也均呈明显的倒“U”形单峰变化。分蘖前期(7月17日)，E大于T，ETCML、E和T日累积值分别为6.92、4.46、2.45 mm/d。分蘖中期(7月23日)，ETCML、E和T均达到最大，日峰值分别为1.07、0.52、0.56 mm/h，日累积值为8.70、4.04、4.66 mm/d，T稍大于E。分蘖中期以后，ETCML和E均逐渐减小，分蘖后期(8月5日)、拔节孕穗期(9月1日)、抽穗开花期(9月13日)、乳熟期(10月10日)和黄熟期(10月24日)，ETCML日累积值分别为6.49、5.56、5.09、3.49、2.64 mm/d，E日累积值分别为2.32、1.95、1.22、0.78、0.40 mm/d，T日累积值分别为4.17、3.61、3.87、2.71、2.24 mm/d，乳熟期和黄熟期，E较小且无明显的日变化特征。整个生育阶段，T占ETCML的比例逐渐增加，从分蘖前期到黄熟期，T/ETCML分别为0.35、0.54、0.64、0.65、0.76、0.78和0.84，ETCML和T波动趋势相似，T决定着稻田蒸散的日变化特征。

从图4、5中还可看出，受Rn和LAI等的影响，虽然2015年和2016年ETCML最大的典型日分别出现在分蘖后期和分蘖中期，但总体变化趋势相同，均为先增加后减小，且T所占比例均从分蘖中期开始大于E。此外，从分蘖到黄熟的各个生育阶段，稻田夜间蒸散量小但波动相对较大，与旱地作物夜间蒸散小且变化平缓不同[40-41]，特别是在水稻生长的旺盛阶段，ET和T在夜间呈明显的正负交替波动。

现实中，蒸散量是作物蒸腾量和棵间蒸发量的总和，一般情况下作物蒸腾量和棵间蒸发量都是正值，最小只能趋近于零。但本研究蒸渗仪所测的蒸散量和蒸发量均出现了负值，特别是在夜间03:00—06:00，除了上述提到的降雨和风速等原因，还主要受夜间水汽凝结的影响(图1、2、4、5)。该试验区受季风气候和稻田下垫面的影响，空气湿度大，特别春秋季节晴朗天气的夜间，空气相对湿度一般在90%以上，夜间03:00—06:00，空气相对湿度高达95%以上，且地表温度较低而露点温度较高，容易达到露形成条件[42-43]。当冠层温度或土壤温度略低于大气露点温度，空气中的水汽便凝结成露[44]。当凝结于叶片和土壤表面的水量大于蒸散量或蒸发量时，蒸渗仪测量值便表现为负值。同时，有水汽凝结时实际的蒸散量应包括凝结水量的蒸发，因此蒸渗仪测量的质量变化在有水汽凝结时比实际蒸散量小。另外，蒸渗仪的测量值在白天迅速增大和减小的过程中存在不平滑的起伏情况，以及夜间的正负交替波动，也是由于蒸渗仪仪器本身测量范围较小，灵敏度较高的性质所决定的。在今后的研究中，一方面应进一步探究相关外在因素对蒸渗仪测量值系统性、规律性的影响，如校正不同风速条件下蒸渗仪蒸散量测量值；另一方面应提高测量精度、完善测量方法，避免由于测量误差导致的数据不准确。

2.3 蒸散量、蒸发量和蒸腾量的逐日变化

2015年和2016年水稻生长期间的气象条件属正常年份，水稻从移栽到成熟，ETCML、T和E的逐日变化如图6(图中Re、Et、Mt、Lt、Jb、Hf、Mi和Ye分别表示返青期、分蘖前期、分蘖中期、分蘖后期、拔节孕穗期、抽穗开花期、乳熟期和黄熟期；I表示灌水量)所示。从图6a可以看出，2015年T与ETCML逐日变化趋势及波动状况都基本一致，总体上为先增加后减小，高峰期出现在分蘖后期。E与ETCML逐日变化趋势也较为接近，但波动没有ETCML和T明显。从返青期到分蘖中期，由于太阳辐射较大，空气温度较高，冠层覆盖度较低，E较大，且大于T。分蘖中后期，随着LAI的增加，T增加较快，与E相近。分蘖后期，ETCML、E和T均达到最大，最大值分别为10.63、5.88、5.89 mm/d，平均值分别为9.11、4.66、4.45 mm/d，随后T均大于E。在拔节孕穗期，由于影响蒸散的Rn和空气温度Ta等因素逐渐减小，ETCML和E也随之减小，T与ETCML波动趋势一致，但减小趋势不明显。抽穗开花期和乳熟期，E缓慢减小，ETCML和T随Rn波动无明显增减趋势。黄熟期，Rn和Ta继续下降，LAI也逐渐下降，降雨量少且无灌水量，所以E小，平均值约为0.57 mm/d，ETCML和T也呈下降趋势，平均值分别为2.55、1.98 mm/d。全生育期ETCML、E和T日均值分别为4.68、1.78、2.90 mm/d。

2016年，ETCML和T逐日变化波动起伏基本一致，且随Rn的增减均呈先增加后减小的趋势(图6b)。E在水稻生育前期最大，随着水稻的生长逐渐减小。分蘖前期，E大于T，分蘖中期以后，E小于T。与2015年不同，2016年ETCML和T在分蘖中期达到最大，最大值分别为10.88、8.15 mm/d，E最大值出现在返青期(2015年缺少返青期的蒸渗仪测量数据)，为6.18 mm/d。分蘖中期以后，ETCML、E和T均逐渐减小，从分蘖中期到黄熟期，各生育阶段ETCML分别为8.50、6.21、5.35、2.92、2.78、1.52 mm/d，平均为4.39 mm/d，E分别为4.17、2.00、1.61、0.73、0.58、0.36 mm/d，平均为1.65 mm/d，T分别为4.33、4.21、3.74、2.22、2.20、1.16 mm/d，平均为2.74 mm/d，均逐渐减小。2015年和2016年ETCML、E和T日均值平均为4.54、2.82、1.72 mm/d。

总体来看，2015年和2016年冠层尺度蒸散量的生育期变化趋势大致相同，且均受环境因素影响，抽穗开花期虽然LAI达到最大，但受Rn、降雨等影响，ETCML、E和T均低于分蘖期。水稻生长受气候条件及自身生长发育影响，存在明显的物候特征。本研究节水灌溉条件下ET变化特征与LAGE等[45]对相同生育阶段的晚稻研究结果一致，稻田蒸散量从水稻营养生长、生殖生长到成熟阶段逐渐减小。但与ABDULLAHI等[46]的结果略有不同，其研究表明稻田蒸散强度先增加后减小，但抽穗期达到最大。石建初等[47]也发现最大蒸腾耗水量在不同研究中存在明显差异，且存在明显的年际变化规律[48]。但也有一些研究表明，尽管水稻生长环境不同，但ET一般在LAI最大的阶段达到最大。在巴西南部，水稻ET在LAI高峰期(开花期)达到最大值[49]，日本和加州研究者也报道了类似的现象[50-51]。所以水稻ET变化特征是由气象条件和作物生长特性共同决定的。

2.4 棵间蒸发与水稻蒸腾的比例变化关系

表1为2015年和2016年水稻全生育期E和T的分配关系和比例变化。因为ETCML和E为蒸渗仪系统测量值，而T为ETCML与E相减计算得到，所以E与T占ETCML的比例呈此消彼长的规律变化。

表1 水稻全生育期蒸发蒸腾量与蒸散量的比例特征

对不同作物的农田下垫面，棵间蒸发均是灌溉用水的重要消耗途径，尤其是作物生育前期[52-53]。本研究与前人研究结果相同，返青期，由于水稻冠层覆盖率最小，E与ETCML的比值最大，均约0.95，田间耗水以棵间土面蒸发为主，特别是刚移栽后，棵间蒸发量接近时段耗水量，相应的该生育期T所占ETCML比例最小。随着水稻的生长，E占ETCML的比例逐渐减小。分蘖期，水稻叶片数逐渐增加，叶片逐渐增大，且土壤表面含水率较低，E占ETCML的比例迅速下降。分蘖末期控制灌溉稻田土壤含水率控制下限最低，E与ETCML的比值2015年和2016年平均分别为0.47和0.34。拔节孕穗和抽穗开花期，水稻转入旺盛的生殖生长阶段，需水强度大，且LAI继续增加，叶面蒸腾在阶段耗水中占据重要地位，棵间蒸发量占阶段耗水量的比例明显减小，所以E占ETCML的比例继续下降，但下降速率有所减缓，2015年和2016年拔节孕穗期E与ETCML的比值分别为0.26和0.30，抽穗开花期均为0.25。乳熟期为水稻产量形成阶段，E与ETCML的比值达到最小，平均约为0.19和0.21。之后水稻叶片变黄，LAI有所减少，因此E/ETCML黄熟期略有增加，2015年和2016年平均分别为0.23和0.24。T的变化规律与E相反，随着水稻的生长，T占ETCML的比例则逐渐增加，乳熟期达到最大，黄熟期略有减小。各生育期E和T占阶段耗水量的均值，以及LAI的均值如表1所示。2015年和2016年水稻生育期E/ETCML平均分别为0.38和0.35，LAI平均分别为3.75和4.00，同样表现为LAI越大，E所占比例越小。从表1还可看出，节水灌溉稻田E和T贡献量相近时发生在分蘖中后期，2016年较2015年稍有提前，可能因为2016年水稻移栽晚，水稻生育前期净辐射大，水稻生长快，使T增加的速率和E减小的速率较2015年大，所以蒸发量和蒸腾量相同发生在水稻分蘖中期。

E和T的水稻全生育期比例变化关系可以用随移栽时间变化的二次曲线来表示。2015年和2016年，E随移栽后时间变化的曲线方程分别为E/ETCML=9×10-5x2-0.016x+0.928和E/ETCML=9×10-5x2-0.015x+0.871，T和E曲线方程的一次和二次项系数相同，但正负关系相反，T随移栽后天数变化的曲线方程分别为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曲线变化趋势相似，决定系数均较高，分别为0.897和0.875。

研究不同作物的棵间蒸发及其在作物总耗水量中所占的比例，可以明确减少农田棵间无效耗水的节水潜力，为节水农业的发展提供依据[54]。研究发现，旱地作物蒸发量与蒸散量的比值普遍在0.3左右，淹灌稻田能达到0.5[54-55]。节水灌溉、薄膜覆盖、秸秆覆盖等措施均能有效减少无消耗水[56]。本研究的节水灌溉制度能有效减少稻田土壤蒸发，建立的T/ETCML和E/ETCML生育期变化计算公式能准确地反映叶面蒸腾与棵间土壤蒸发的分摊关系，为双源蒸散模型的改进与拟合提供了重要的数据支撑。

此外，普遍认为LAI不仅是影响蒸发蒸腾量比例的关键因素[57]，也是蒸散量空间尺度转换的关键变量[58]。研究发现，E/ETCML可表示为LAI的对数、指数或二次等关系[7,59-61]。节水灌溉条件下，E占ETCML的比例同样受LAI的影响，基本符合LAI增大，E/ETCML减小的变化规律。因此，本研究分别用LAI的对数、指数和二次关系来反映E/ETCML的生育期变化规律(图7)，由图可知，2015年和2016年E/ETCML均与LAI的对数关系相关性最好，R2分别为0.884和0.910，与LAI的指数关系相关性最差，R2分别为0.803和0.761。因此，节水灌溉稻田水稻生育期棵间蒸发占稻田蒸散量的比例变化可以用LAI的对数曲线来表示，2015年和2016年拟合曲线分别为E/ETCML=-0.259lnLAI+0.658和E/ETCML=-0.241lnLAI+0.642。E/ETCML随LAI的增加而呈对数函数形式下降，当LAI<1.5时，E/ETCML随LAI的增加迅速减少，拟合曲线斜率较陡；当1.5≤LAI<4.5时，E/ETCML随LAI的增加而减小的速率变缓；当LAI≥4.5，拟合曲线斜率平缓，E/ETCML对LAI的增加反应较为不敏感。本研究明确了E和T的比例变化规律，得到了节水灌溉条件下稻田E占ETCML的比例与水稻移栽时间和LAI的对数相关系数，该计算公式对今后蒸散模型的改进、稻田节水用水管理和水稻灌溉制度的优化具有重要的现实意义。

3 结论

(1)晴天ETCML、T和E呈倒“U”形单峰变化；阴天ETCML和T多峰，且变化速率不稳定，E多在0～0.10 mm/h波动，无明显日变化特征；降雨特别是雨量较大时，蒸渗仪测量值有明显误差。微型蒸渗仪测量ETCML和E会因降雨和灌水、强风、水汽凝结、边界效应、水稻生长等因素而影响数据可靠性。

(2)各生育期ETCML和T的日变化均呈明显的倒“U”形单峰变化，E仅在初期保持倒“U”形，后期无明显特征。在分蘖中期后，T决定着稻田蒸散的大小和变化规律。ETCML与T的逐日变化趋势基本一致，随Rn的变化先增加，在分蘖中后期达到峰值，在抽穗开花期虽然LAI达到最大，但受Rn、降雨等影响ETCML、E和T均低于分蘖期。2015年和2016年全生育期ETCML、T和E日平均值分别为4.54、2.82、1.72 mm/d。水稻生长受气候条件及自身生长发育影响，存在明显的物候特征。

(3)2015年和2016年水稻生育期E/ETCML平均分别为0.38和0.35，返青期稻田E所占比例达到0.95，随水稻生长占比逐渐减小，T占ETCML的比例逐渐增加，乳熟期达到最大，黄熟期略有减小。E和T的贡献量在分蘖中后期相近，随后E的贡献量迅速降低。节水灌溉制度能有效减少稻田土壤的蒸发，E占ETCML的比例可用其与水稻移栽时间和叶面积指数的对数关系进行准确描述，建立的T/ETCML和E/ETCML生育期变化计算公式能准确地反映水稻蒸腾与棵间土壤蒸发的分摊关系。本研究可在指导农田灌溉、提高农业用水利用效率方面发挥重要作用，也可为双源蒸散模型的构建提供关键的基础数据。