巢湖芦苇湿地蒸散发量及其影响因素分析

杨晓慧 于凤存

（1.安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院 2.水利水资源安徽省重点实验室 合肥 230088）

蒸散发量作为湿地生态特征重要的指标，影响着湿地生态系统物质和能量的循环，不仅可以表征湿地生态系统的发育和演化能力，而且可以为补充湿地生态供水、退化湿地修复提供参考。芦苇湿地是湿地的一个重要类型，在中国芦苇湿地广泛分布。因此，准确评估芦苇湿地蒸散发量及其影响因素在湿地研究中具有重要意义。

1 研究区域概况

巢湖位于安徽省合肥市中部，东经117°52′，北纬31°57′，环湖为合肥、巢湖、肥东、肥西、庐江二市三县，是我国五大淡水湖之一，东西长55km、南北宽21km，湖岸线周长176km，平均水深2.89m，水面积780km2，容积20.7 亿m3。多年平均气温为15℃左右，多年平均无霜期为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。本文以地面观测资料为基础，结合野外湿地植物调查，选取巢湖芦苇湿地作为研究对象，对巢湖芦苇湿地近年的实际蒸散发量及其影响因素进行了分析，旨在为环湖生态湿地修复与重建工作提供参考依据。

2 研究方法

湿地蒸散发包括湿地水面、土壤、植物的蒸发和湿地植物的蒸腾。目前研究中芦苇湿地蒸散发测定方法有实测法和模型估算法。本文采用模型估算法中的单作物系数法进行研究，首先利用气象因子逐日计算参考作物蒸发蒸腾量，然后利用芦苇各生育阶段的作物系数来修正计算得到实际作物蒸发蒸腾量。

式中：ETC为实际蒸散发量，mm/d；ET0为参考作物蒸散发量，mm/d。

2.1 参考作物蒸发量ET0 确定

采用FAOPenman-Monteith 公式计算湿地参考作物蒸散量。

计算公式为：

式中：Δ 为温度～饱和水汽压关系曲线在T 处的切线斜率，kPa ∙℃-1；Rn为净辐射量，MJ/（m2·d）；G 为土壤热通量，MJ/（m2·d）；γ 为湿度表常数，kPa·℃-1；T 为平均气温，℃；u2为2m 高处风速，m/s；ea为饱和水汽压，kPa，ed为实际水汽压，kPa；

2.2 芦苇湿地Kc 确定

根据巢湖湿地野外考察和调查，将该地区芦苇生长期划分为：3月10日—3月20日为生长初始期，3月21日—7月20日为生长期，7月21日—11月20日为稳定期，11月21日—12月10日为生长末期。

FAO-56 推荐的标准条件下湿地芦苇的初始生长期、生长中期、生长末期的作物系数分别为Kcini=1.00、Kcmid=1.20、Kcend=1.00。由于巢湖地区与标准条件有一定差异，因此需要通过对标准值的修正来确定作物系数的具体取值。根据FAO-56 计算公式为：

式中：RHmin为每日最小空气相对湿度平均值，%（20% ≤RHmin≤80%）；u2为2m 高处风速，m/s（1m/s ≤u2≤6m/s）；h 为计算时段内的植物平均株高，m（0.1m ≤u2≤10m）。

2.3 资料来源及数据处理

本研究选取巢湖气象站2008—2017年10年间逐日的地面气象观测数据，包括平均气温、最高气温、最低气温、平均相对湿度、平均最大相对湿度、平均最小相对湿度、平均风速和日照时数，数据来源于中国气象数据共享网（https://data.cma.cn/）。

2.4 数据分析方法

本文以气象因子（温度、风速、相对湿度、日照时数）为自变量，以实际蒸散发量为因变量，运用SPSS18.0 进行偏相关分析。偏相关分析也称净相关分析，其在控制其他变量的线性影响的条件下分析两变量间的线性相关性。

4 结果与分析

4.1 实际蒸散发量ETC年际变化

巢湖芦苇湿地实际蒸散发量2008—2017年间的年际变化见图1。10年平均蒸散发量为796mm，其中，2013年最大为987.7mm，2015年最小为694.5mm，变幅为101.5mm。由图1可见，近10年巢湖芦苇湿地实际蒸散发量呈下降趋势，这种下降趋势与湿地退化的总体态势一致。

图1 2008—2017年实际蒸散发量图

4.2 实际蒸散发量ETC年内分布

巢湖芦苇湿地近10年平均实际蒸散发量年内变化见图2。由图2可见，ETC多年平均年内动态变化为双峰曲线，5—7月为快速生长期，实际蒸散发量7月份最高，均值为127.9mm；8月和5月次之，分别为115.1mm 和117.2mm；6月由于平均相对湿度较大，实际蒸散发量较5月和7月偏小。

图2 巢湖湿地实际蒸散发量年内变化图

4.3 实际蒸散发量的环境影响因素分析

蒸散发量是水量平衡计算中重要的一项，也是能量流动循环和水循环的重要组成，又能体现出风速、气温、湿度、日照时数等气候因子的综合影响。本文选择10年间旬平均气温、平均风速、平均相对湿度、平均日照时数4 个因素分析其对巢湖芦苇湿地实际蒸散发量的影响。

由图3～图6可见旬平均实际蒸散发量整体呈现出先增加后减少的趋势，3月中旬—5月下旬平均实际蒸散发量随时间增大，6月上旬—7月中旬实际蒸散发量随时间波动，在7月下旬达到最高值，为52.18mm，8月上旬—12月下旬平均实际蒸散发量随时间下降。由图3可见，旬平均气温随时间逐步升高，同样在7月下旬达到最高值，为29.34℃，而后逐步降低。旬平均实际蒸散发量变化与旬平均气温变化趋势整体一致。图4可见，平均风速整体呈现一定的下降趋势，平均风速最大为3月下旬2.99m/s，平均风速最小为10月下旬2.10m/s。图5可见，平均相对湿度随时间波动，整体呈现一定的上升趋势，平均相对湿度最大为8月中旬82%，平均相对湿度最小为4月下旬67%。图6可见，平均日照时数随时间波动，整体变化趋势与旬平均实际蒸散发量大体一致，平均日照时数最大值同样为7月下旬6.68h，平均日照时数最小值为9月下旬2.97h。

图3 多年旬平均实际蒸散发量与平均气温随时间变化图

图4 多年旬平均实际蒸散发量与平均风速随时间变化图

图5 多年旬平均实际蒸散发量与平均相对湿度随时间变化图

图6 多年旬平均实际蒸散发量与平均日照时数随时间变化图

研究期间巢湖芦苇湿地快速生长期和稳定期平均实际蒸散发量756.9mm，占全年95%，因此对多年、快速生长期和稳定期旬尺度实际蒸散发量与气象因素的偏相关系数进行分析，见表1。多年旬尺度实际蒸散发量与平均气温、平均风速、平均相对湿度和平均日照时数的偏相关系数分别为0.819、0.345、-0.409 和0.173，其中平均气温的偏相关系数最高，表明气温与实际蒸散发量有显著的正相关性，温度升高对实际蒸散发量有促进作用。在快速生长期和稳定期平均气温均与实际蒸散发量有显著的正相关性，且稳定期的旬平均气温相关性更高，说明稳定期平均气温对实际蒸散发量影响更大。

表1 2008-2017年旬尺度实际蒸散发量与气象因素的偏相关系数表

5 结论

通过分析多年平均旬尺度下不同气象因素平均气温、平均风速、平均相对湿度、平均日照时数与实际蒸散发量的偏相关系数，明确了多年旬尺度对实际蒸散发量影响大小依次为平均气温、平均相对湿度、平均风速和平均日照时数。随着气温、风速和日照时数的增加，实际蒸散发量增大，而随着平均相对湿度的增加将会使实际蒸散发量减少。快速生长期对实际蒸散发量影响大小依次为平均气温、平均相对湿度，平均风速和平均日照时数在快速生长期影响不显著。稳定期对实际蒸散发量影响大小依次为平均气温、平均日照时数、平均相对湿度和平均风速。平均气温、平均相对湿度、平均风速和平均日照时数对实际蒸散发量均有影响，但不同生育期对实际蒸散发量影响因素及影响力大小不同。本文研究结论可为巢湖芦苇湿地修复提供科学依据和参考■