楊曉慧 于鳳存

（1.安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院 2.水利水資源安徽省重點實驗室 合肥 230088）

蒸散發(fā)量作為濕地生態(tài)特征重要的指標，影響著濕地生態(tài)系統(tǒng)物質和能量的循環(huán)，不僅可以表征濕地生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)育和演化能力，而且可以為補充濕地生態(tài)供水、退化濕地修復提供參考。蘆葦濕地是濕地的一個重要類型，在中國蘆葦濕地廣泛分布。因此，準確評估蘆葦濕地蒸散發(fā)量及其影響因素在濕地研究中具有重要意義。

1 研究區(qū)域概況

巢湖位于安徽省合肥市中部，東經(jīng)117°52′，北緯31°57′，環(huán)湖為合肥、巢湖、肥東、肥西、廬江二市三縣，是我國五大淡水湖之一，東西長55km、南北寬21km，湖岸線周長176km，平均水深2.89m，水面積780km2，容積20.7 億m3。多年平均氣溫為15℃左右，多年平均無霜期為224d，多年平均降水量980mm，其中汛期5—9月份降水量占年降水量的62%左右。本文以地面觀測資料為基礎，結合野外濕地植物調(diào)查，選取巢湖蘆葦濕地作為研究對象，對巢湖蘆葦濕地近年的實際蒸散發(fā)量及其影響因素進行了分析，旨在為環(huán)湖生態(tài)濕地修復與重建工作提供參考依據(jù)。

2 研究方法

濕地蒸散發(fā)包括濕地水面、土壤、植物的蒸發(fā)和濕地植物的蒸騰。目前研究中蘆葦濕地蒸散發(fā)測定方法有實測法和模型估算法。本文采用模型估算法中的單作物系數(shù)法進行研究，首先利用氣象因子逐日計算參考作物蒸發(fā)蒸騰量，然后利用蘆葦各生育階段的作物系數(shù)來修正計算得到實際作物蒸發(fā)蒸騰量。

式中：ETC為實際蒸散發(fā)量，mm/d；ET0為參考作物蒸散發(fā)量，mm/d。

2.1 參考作物蒸發(fā)量ET0 確定

采用FAOPenman-Monteith 公式計算濕地參考作物蒸散量。

計算公式為：

式中：Δ 為溫度～飽和水汽壓關系曲線在T 處的切線斜率，kPa ?℃-1；Rn為凈輻射量，MJ/（m2·d）；G 為土壤熱通量，MJ/（m2·d）；γ 為濕度表常數(shù)，kPa·℃-1；T 為平均氣溫，℃；u2為2m 高處風速，m/s；ea為飽和水汽壓，kPa，ed為實際水汽壓，kPa；

2.2 蘆葦濕地Kc 確定

根據(jù)巢湖濕地野外考察和調(diào)查，將該地區(qū)蘆葦生長期劃分為：3月10日—3月20日為生長初始期，3月21日—7月20日為生長期，7月21日—11月20日為穩(wěn)定期，11月21日—12月10日為生長末期。

FAO-56 推薦的標準條件下濕地蘆葦?shù)某跏忌L期、生長中期、生長末期的作物系數(shù)分別為Kcini=1.00、Kcmid=1.20、Kcend=1.00。由于巢湖地區(qū)與標準條件有一定差異，因此需要通過對標準值的修正來確定作物系數(shù)的具體取值。根據(jù)FAO-56 計算公式為：

式中：RHmin為每日最小空氣相對濕度平均值，%（20% ≤RHmin≤80%）；u2為2m 高處風速，m/s（1m/s ≤u2≤6m/s）；h 為計算時段內(nèi)的植物平均株高，m（0.1m ≤u2≤10m）。

2.3 資料來源及數(shù)據(jù)處理

本研究選取巢湖氣象站2008—2017年10年間逐日的地面氣象觀測數(shù)據(jù)，包括平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、平均相對濕度、平均最大相對濕度、平均最小相對濕度、平均風速和日照時數(shù)，數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)共享網(wǎng)（https://data.cma.cn/）。

2.4 數(shù)據(jù)分析方法

本文以氣象因子（溫度、風速、相對濕度、日照時數(shù)）為自變量，以實際蒸散發(fā)量為因變量，運用SPSS18.0 進行偏相關分析。偏相關分析也稱凈相關分析，其在控制其他變量的線性影響的條件下分析兩變量間的線性相關性。

4 結果與分析

4.1 實際蒸散發(fā)量ETC年際變化

巢湖蘆葦濕地實際蒸散發(fā)量2008—2017年間的年際變化見圖1。10年平均蒸散發(fā)量為796mm，其中，2013年最大為987.7mm，2015年最小為694.5mm，變幅為101.5mm。由圖1可見，近10年巢湖蘆葦濕地實際蒸散發(fā)量呈下降趨勢，這種下降趨勢與濕地退化的總體態(tài)勢一致。

圖1 2008—2017年實際蒸散發(fā)量圖

4.2 實際蒸散發(fā)量ETC年內(nèi)分布

巢湖蘆葦濕地近10年平均實際蒸散發(fā)量年內(nèi)變化見圖2。由圖2可見，ETC多年平均年內(nèi)動態(tài)變化為雙峰曲線，5—7月為快速生長期，實際蒸散發(fā)量7月份最高，均值為127.9mm；8月和5月次之，分別為115.1mm 和117.2mm；6月由于平均相對濕度較大，實際蒸散發(fā)量較5月和7月偏小。

圖2 巢湖濕地實際蒸散發(fā)量年內(nèi)變化圖

4.3 實際蒸散發(fā)量的環(huán)境影響因素分析

蒸散發(fā)量是水量平衡計算中重要的一項，也是能量流動循環(huán)和水循環(huán)的重要組成，又能體現(xiàn)出風速、氣溫、濕度、日照時數(shù)等氣候因子的綜合影響。本文選擇10年間旬平均氣溫、平均風速、平均相對濕度、平均日照時數(shù)4 個因素分析其對巢湖蘆葦濕地實際蒸散發(fā)量的影響。

由圖3～圖6可見旬平均實際蒸散發(fā)量整體呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，3月中旬—5月下旬平均實際蒸散發(fā)量隨時間增大，6月上旬—7月中旬實際蒸散發(fā)量隨時間波動，在7月下旬達到最高值，為52.18mm，8月上旬—12月下旬平均實際蒸散發(fā)量隨時間下降。由圖3可見，旬平均氣溫隨時間逐步升高，同樣在7月下旬達到最高值，為29.34℃，而后逐步降低。旬平均實際蒸散發(fā)量變化與旬平均氣溫變化趨勢整體一致。圖4可見，平均風速整體呈現(xiàn)一定的下降趨勢，平均風速最大為3月下旬2.99m/s，平均風速最小為10月下旬2.10m/s。圖5可見，平均相對濕度隨時間波動，整體呈現(xiàn)一定的上升趨勢，平均相對濕度最大為8月中旬82%，平均相對濕度最小為4月下旬67%。圖6可見，平均日照時數(shù)隨時間波動，整體變化趨勢與旬平均實際蒸散發(fā)量大體一致，平均日照時數(shù)最大值同樣為7月下旬6.68h，平均日照時數(shù)最小值為9月下旬2.97h。

圖3 多年旬平均實際蒸散發(fā)量與平均氣溫隨時間變化圖

圖4 多年旬平均實際蒸散發(fā)量與平均風速隨時間變化圖

圖5 多年旬平均實際蒸散發(fā)量與平均相對濕度隨時間變化圖

圖6 多年旬平均實際蒸散發(fā)量與平均日照時數(shù)隨時間變化圖

研究期間巢湖蘆葦濕地快速生長期和穩(wěn)定期平均實際蒸散發(fā)量756.9mm，占全年95%，因此對多年、快速生長期和穩(wěn)定期旬尺度實際蒸散發(fā)量與氣象因素的偏相關系數(shù)進行分析，見表1。多年旬尺度實際蒸散發(fā)量與平均氣溫、平均風速、平均相對濕度和平均日照時數(shù)的偏相關系數(shù)分別為0.819、0.345、-0.409 和0.173，其中平均氣溫的偏相關系數(shù)最高，表明氣溫與實際蒸散發(fā)量有顯著的正相關性，溫度升高對實際蒸散發(fā)量有促進作用。在快速生長期和穩(wěn)定期平均氣溫均與實際蒸散發(fā)量有顯著的正相關性，且穩(wěn)定期的旬平均氣溫相關性更高，說明穩(wěn)定期平均氣溫對實際蒸散發(fā)量影響更大。

表1 2008-2017年旬尺度實際蒸散發(fā)量與氣象因素的偏相關系數(shù)表

5 結論

通過分析多年平均旬尺度下不同氣象因素平均氣溫、平均風速、平均相對濕度、平均日照時數(shù)與實際蒸散發(fā)量的偏相關系數(shù)，明確了多年旬尺度對實際蒸散發(fā)量影響大小依次為平均氣溫、平均相對濕度、平均風速和平均日照時數(shù)。隨著氣溫、風速和日照時數(shù)的增加，實際蒸散發(fā)量增大，而隨著平均相對濕度的增加將會使實際蒸散發(fā)量減少。快速生長期對實際蒸散發(fā)量影響大小依次為平均氣溫、平均相對濕度，平均風速和平均日照時數(shù)在快速生長期影響不顯著。穩(wěn)定期對實際蒸散發(fā)量影響大小依次為平均氣溫、平均日照時數(shù)、平均相對濕度和平均風速。平均氣溫、平均相對濕度、平均風速和平均日照時數(shù)對實際蒸散發(fā)量均有影響，但不同生育期對實際蒸散發(fā)量影響因素及影響力大小不同。本文研究結論可為巢湖蘆葦濕地修復提供科學依據(jù)和參考■