近日,《地球物理學評論》(Reviews of Geophysics;IF=25.2)在線發表了我校水資源工程與調度全國重點實驗室、水利水電學院邱讓建教授課題組關于蒸散發主要影響因素方面的綜述文章。論文題為“The effects of changing environments, abiotic stresses, and management practices on cropland evapotranspiration: A review”,邱讓建教授為論文的第一和通訊作者,杜克大學Gabriel Katul教授、我校張櫓教授和秦淑靜副教授等為共同作者,武漢大學為第一署名單位。
蒸散發是液態水在土壤(或水)表面和植物組織內汽化為氣態并傳輸到大氣的過程。蒸散發與作物的生理活動息息相關,與碳循環過程緊密相連。蒸散發也是水量平衡和能量平衡的重要分量,反映了農業用水的最終消耗。此外,區域田間蒸散發的變化反映了區域農業生態環境的改變。由于對眾多影響因素的快速響應,農田蒸散發具有高變異性。由于試驗數據的激增、估算模型的改進及測量方法的快速發展,有必要重新分析主要影響因素對農田蒸散發的影響。
該綜述詳細分析了氣候變化(CO2濃度升高、臭氧濃度升高、氣候變暖)、非生物脅迫(水、鹽、熱脅迫)和管理措施(種植密度、灌溉方式、覆蓋、施氮)等10種關鍵因素對農田蒸散發的影響,以及造成這些影響的可能原因和模型估算方法。
研究發現,水分和鹽分脅迫、臭氧濃度升高和滴灌灌水方式通常降低生長季總蒸散發,而生長季總蒸散發對CO2濃度升高、氣候變暖、熱脅迫、地表覆蓋、種植密度和施氮的響應規律不一致。CO2和臭氧濃度升高、水和鹽脅迫對生長季總蒸散發的影響主要通過影響氣孔導度、土壤對根系的導水能力、根系和葉面積發育、小氣候以及潛在的生育期實現。氣候變暖對生長季總蒸散發的影響可用生長季環境平均氣溫和物候期的變化解釋。不同種植密度下的蒸散發差異可用葉面積對蒸散發分項直接和間接的影響解釋。熱脅迫、地表覆蓋和施氮對蒸散發影響是其對蒸騰和蒸發相反影響過程的妥協,及可能的生長期變化影響。相比于傳統灌溉,滴灌下的生育期總蒸散發變化受到土壤濕潤區較小、生長季提前、能量分配到蒸散發減少及作物特性和小氣候的變化等因素的綜合影響。除臭氧濃度升高、熱脅迫和施氮外,其他因素對蒸散發影響可基于改進的Penman–Monteith、Shuttleworth–Wallace、FAO 56作物系數和動態Priestley–Taylor等模型較好估算。
本研究可為區域節水農業的實施、水資源的有效評估以及水資源的高效開發、管理和分配等提供基礎理論和方法支撐。
該研究獲國家自然科學基金優秀青年項目和面上項目的支持。