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目 录

引言 4

1材料与方法 5

1.1试验区概况 5

1.2 田间试验观测 5

1.3 通径分析 6

2 结果与分析 6

2.1 不同时间尺度农田实测蒸散变化特征 6

2.1.1 典型晴天冬小麦农田蒸散及气象要素的逐时变化 6

2.1.2 冬小麦农田蒸散、土壤水分及气象要素的逐日变化 7

2.2 因变量的正态性检验 8

2.2.1 典型晴天逐时蒸散变化的检验结果 9

2.2.2 逐日蒸散变化的检验结果 9

2.3 气象因子与农田蒸散的多元相关分析 9

2.3.1 典型晴天蒸散影响因子的逐步回归分析 9

2.3.2 逐日蒸散变化影响因子的逐步回归分析 10

2.3.3 农田蒸散影响因子的通径分析 11

2.3.3.1 日变化通径分析 11

2.3.3.2 季节变化通径分析 12

3 结论与讨论 13

3.1 农田蒸散日变化、季节变化 13

3.2 农田蒸散日变化、季节变化的影响因子 14

3.3 农田蒸散变化通径分析结果 14

参考文献 16

致谢 19

利用通径分析方法分析农田蒸散的影响因子

闫艺兰

，China

Abstract：The purpose of this study is to analyze the effects of meteorological factors on evaportranspiration in farmland, and to provide a scientific basis for water management under the climate change conditions. The article made use of the measured data by large-scale weighing lysimeter to study evapotranspiration processes of winter wheat, and the contribution to evaportranspiration changes of different time scales made by main meteorological factors was also discussed with a method based on path analysis. The results are as follows: (1)The diurnal variations of evapotranspiration curve were a single peak. Values were bigger at noon, and smaller at morning and afternoon. Within a growth period of winter wheat, evapotranspiration were different for each month, the trend is rising and then falling downward, January reached the minimum value, April reached maximum value. (2)Saturation deficit and net radiation had a significant linear relationship with diurnal evapotranspiration. Saturation deficit, 5cm soil moisture, net radiation, 0cm geothermal, wind speed had a significant linear relationship with seasonal variation of cropland evaporation. (3)The path analysis showed that the direct effect of net radiation on diurnal evapotranspiration was maximum, and saturation deficit was the second factor. The net radiation had the largest comprehensive influencing ability on diurnal evapotranspiration. The seasonal variation of crop evaporation factor was negatively correlated with 5cm soil moisture and highly positively correlated with 0cm temperature, net radiation and wind speed. Path analysis showed that the meteorological factors on the seasonal variation of cropland evaporation direct role in the order: saturation deficit gt; 0cm geothermal gt; net radiation gt; 5cm soil moisture gt; wind speed. The indirect negative effect of 5cm soil moisture by affecting other factors is greater than the direct positive effect. The decisions coefficient showed that saturation deficit had the largest comprehensive influencing ability on seasonal evapotranspiration.

Key Words: climate change; path analysis; crop evaportranspiration

引言

农田蒸散包括作物蒸腾和地表蒸发两部分，是陆地表面进行热量交换的主要途径，是农田生态系统水分循环的重要环节^[1]。影响蒸散量的外部因素有很多，蒸散的变化不仅与温度、降水、空气湿度饱和差、净辐射等气象因子有关^[2]，还与土壤类型、质地和土壤含水量等有关，此外，作物种类、品种、所处发育期、群体结构、植物水分输导组织、叶片气孔数量与大小等内部生理学特性也对蒸散有重要影响，受这些因素综合影响的蒸散变化与土壤水分之间构成土壤-植被-大气连续体（SPAC）中物质能量循环的动态平衡^[3]。

针对作物蒸散演变的驱动机制及其与影响因素的相互关系，国内外学者进行了大量的研究，并综合气候变化与人类活动所引起的太阳辐射、气温、相对湿度、风速以及土壤水分等因子时空上的变化，进而评估引起作物蒸散的变化^[4]。目前，针对不同地区、不同时段影响参考蒸散（ET₀）变化的主导因子并不一致的实际情况，世界各国学者已发展了50多种方法计算ET₀，提出了很多蒸散估算方法，最具代表性的是由联合国粮农组织(FAO)推荐的FAO-56 Penman-Monteith 公式，该公式作为计算作物蒸散的标准方法，已广泛应用于世界各地。由公式计算而得的ET₀，其变化是太阳辐射、日照时数、平均气温、平均风速、相对湿度等气象因子变化的综合反映。

当前，全球正经历明显的气候变化，尤以近30年的气候变暖最为显著并将持续^[5-9]，由于气候变化与人类活动的强烈干扰，多过程、多因素、多尺度的区域蒸散更具复杂性与不确定性^[4]。汪秀敏等^[10]利用回归分析探讨了气象因子对冬小麦日蒸散量影响，按其相关性由大到小依次为净辐射、空气相对湿度、土壤温度、空气温度、土壤含水量、风速。王媛媛等^[11]研究结果表明陇东地区影响季ET₀变化的气象因子各不相同，春季的主要影响因子为风速和日最高温度，秋季为日照时数和相对湿度,夏季为日照时数，冬季为风速；年均ET₀变化的主要影响因子为日照时数。曹雯等^[12]研究表明安徽省夏季参考作物蒸散的主导因子是日照时数，春、秋、冬季的主导因子是风速。环海军等^[13]在不同时间尺度上采用基于敏感系数贡献率法探讨气象因素变化对ET₀的贡献，结果表明每个季节鲁中地区逐月ET₀变化的主要贡献因子不相同，年ET₀变化的主要贡献因子为风速；11-12月，1-2月最敏感的气象因子为风速，3-6月为相对湿度。陈超等^[14]采用偏相关系数探讨参考作物蒸散量的影响因子，结果表明四川地区年参考作物蒸散量与相对湿度、风速、日照时数等气象因子密切相关，近50年来参考作物蒸散量减少的主要原因是日照时数的显著降低。王鹏涛等^[15]研究表明华北地区ET₀对平均风速、日照时数和气温呈正敏感，但对相对湿度呈负敏感；日照时数为年参考作物蒸散量的主导气象因子，平均风速为第二影响因子。中国西北地区近50年年平均蒸散量整体上以-0.28㎜·10a^-1的速率下降^[16]; 中国其他区域也呈不同程度的下降趋势^[17-18]，但黄土高原地区整体变化趋势不明显^[19]。因此，不同时间尺度蒸散变化对影响因子的响应不同。

IPCC ^[20]指出，到2050年我国年降水量可能增加5%-7%，年平均气温可能增加2.3-3.3℃，张翼^[21]采用SCCM模式估算了在气候变化条件下，温度升高将使作物蒸腾及生理需水量增加，这种变化将进一步调整农田土壤水分平衡收支关系，直接影响作物生长、发育以及产量的形成。掌握农田蒸散的时间变化规律，明确不同时间尺度农田蒸散变化的影响因素，对于深入认识由蒸散所联系的物质-能量循环过程的内部机制，开展多时空尺度下作物蒸散的监测与估算，合理利用区域水热资源，促进农业可持续发展有现实意义。

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