土地科学与空间规划学院郭晓楠副教授联合国内外多家单位,在农田生态系统夜间水文过程研究中取得突破,成果发表于《Agricultural and Forest Meteorology》。研究揭示了华北平原冬小麦 - 夏玉米轮作农田夜间净水分损失的多尺度动态规律与生物物理调控机制,明确了干旱条件下的水分损失特征,为农田节水管理与区域水循环评估提供了新依据。
当前农田蒸散研究多聚焦日间过程,对夜间净水分损失(NWL,即夜间蒸散扣除露水后的净损失)的多尺度调控机制认识不足;华北平原农业耗水强度大、地下水短缺问题突出,厘清夜间水分损失规律对农田节水增产具有重要现实意义。研究选取华北平原栾城试验站冬小麦 - 夏玉米轮作农田为对象,基于 2008—2012 年涡度相关观测数据,从夜间、季节、年际三个时间尺度解析 NWL 的生物物理调控机制,并分析其对干旱的响应特征。结果表明:研究区生长季年均 NWL 占日间蒸散的 6.0%,夜间呈 20:00 至次日 5:00 递减趋势,小麦季损失量高于玉米季;夜间尺度主要受冠气温差与风速调控,季节尺度核心驱动因子为水汽压亏缺,小麦季同时受风速与冠层导度共同影响,玉米季净辐射的调控作用更显著;干旱期 NWL 占同期降雨量的 19.6%,远高于非干旱期的 4.0%,且随气温、水汽压亏缺升高呈现先升后降的阈值响应。
该研究系统阐明了灌溉农田夜间水分损失的多尺度调控规律,完善了农田水循环过程认知,可为华北平原农田节水调控、灌溉制度优化提供科学支撑。未来需进一步量化夜间水分损失对作物水分利用效率与碳循环的实际影响。

研究工作得到国家自然科学基金项目(41930865, 42071326, 42171023, 41971262)、中国博士后科学基金项目(2020M670543)、国家重点研发计划项目(2020YFA0608100, 2022YFB3903500)、河北省自然科学基金创新研究群体项目(D2021503001)等资助。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2023.109701