蒸散分离的玉米水分利用效率变化及影响因素

摘要: 水分利用效率（WUE）是农田生态系统碳水循环的重要指标，对指导农业灌溉和提高水分生产力有重要意义。宁夏灌区是我国地处干旱气候带的大型灌区，其中，玉米种植面积最大。在涡度通量观测农田生态系统实际蒸散发（ET）的基础上，利用氢氧稳定同位素法将蒸散发分割为土壤蒸发（evaporation，E）、植物蒸腾（transpiration，T），并通过光能利用模型估算宁夏引黄灌区典型玉米农田生态系统的总初级生产力（GPP），计算群体水分利用效率WUET=GPP/T、生态系统水分利用效率WUEET=GPP/ET 以及固有水分利用效率（Intrinsic Water Use Efficiency）IWUEVPD=（GPP·VPD）/ET三种水分利用效率，进而从函数响应关系、相关性以及敏感性三个方面分析不同水分利用效率与气温、饱和水汽压差（VPD）、CO2浓度、光合有效辐射以及土壤含水量等环境因子之间的关系。结果表明：宁夏引黄灌区玉米农田生态系统生长季的实际蒸散发变化呈单驼峰型，作物蒸腾与实际蒸散发的变化趋势相一致。WUET在生育期内呈“W型”变化，WUEET与IWUEVPD在生育期内呈“单峰型”变化，三种WUE的峰值出现在抽雄期，分别达到5.90 kg C·m-3·H2O、5.02 kg C·m-3·H2O和32.90 kg C·hPa·m-3·H2O，灌浆后期三种水分利用效率开始降低，玉米成熟晚期由于蒸腾微弱所以WUET略有增加。WUET、WUEET和IWUEVPD与土壤含水量显著正相关，相关度和敏感性最强；VPD与三种WUE显著负相关，相关度和敏感性最强次之；气温、光合有效辐射以及CO2浓度与三种WUE的负相关性但不是敏感因素。因此，在宁夏引黄灌区土壤水分和VPD是影响玉米农田生态系统WUE的关键因素。