旱作节水与水土保持团队在生态系统蒸散分离方面取得进展

　　近日，水土保持研究所旱作节水与水土保持团队在水文水资源顶级期刊Water Resources Research上发表题为“Evapotranspiration partitioning based on leaf and ecosystem water use efficiency”的研究论文。水保所博士后于流洋为论文第一作者，赵西宁和高晓东研究员为共同通讯作者。项目得到了国家自然科学基金委杰出青年科学基金项目（42125705）等项目的资助。

　　陆地生态系统蒸散发包括植被蒸腾、土壤蒸发及冠层截留蒸发。蒸腾因参与植被光合作用通常被认定为生产性耗水，而蒸发被认定为非生产性耗水。旱区水资源可持续管理通常希望实现蒸腾最大化和蒸发最小化的目标。因此，准确分离蒸散发组分对提高水分利用效率、改善地表-植物-大气传输模型以及耦合水文和生物地球化学循环至关重要。然而，由于气候、环境和植物类型的复杂异质性，量化陆地生态系统蒸散发组分十分具有挑战性，这给陆面模型带来了很大的不确定性。

　　涡度协方差系统是一种被广泛应用以半小时时间尺度测量生物圈-大气中二氧化碳、水蒸气和能量交换的技术。本研究基于全球通量站联网观测的蒸散发数据，通过利用统一气孔导度模型和不同尺度水分利用效率的概念建立了一种新的蒸散发分离方法。首先，验证了在小时尺度上利用统一气孔导度模型估算叶片尺度水分利用效率的可行性。不同植被类型的蒸腾比对关键参数g1的敏感性存在差异，但变异均控制在20%以内。将该方法应用到全球196个站点年估算蒸腾量，年平均蒸腾比以常绿阔叶林(0.63)最高，其次为落叶阔叶林(0.62)、草地(0.52)、常绿针叶林(0.43)和木本稀树草原(0.40)。C3农田（0.65）蒸腾比高于C4农田（0.48）。同时，该方法不仅在196个站点的估算结果与另外3种方法结果相似，且与3种不同植被类型的实测液流数据高度一致。该方法不仅避免了大多数方法存在的主要假设，即生育期某阶段满足蒸腾≈蒸散发，而且考虑了C3和C4植被的蒸腾耗水差异。总之，本研究发展的不同气候和生态系统蒸散发分离方法，有助于更好地理解和定量全球水文循环过程。

图1 四种蒸散发分离方法估算196个站点年内半小时蒸腾量的相关性分析

编辑：王容娜

终审：韩锁昌