交替隔沟灌条件下夏玉米棵间蒸发研究

利用微型蒸发器观测了交替隔沟灌和常规沟灌条件下夏玉米的棵间蒸发量,分析了棵间蒸发、降雨量和参照腾发量的变化趋势以及不同土壤水分处理下隔沟灌和常规沟灌夏玉米棵间蒸发的日变化规律;探讨了相对蒸发强度与叶面积指数之间的关系,并拟合了棵间蒸发与叶面积指数之间的回归方程;最后指明了在充分供水条件下,相对蒸发强度与表层土壤含水量有极其敏感的关系.试验结果表明,交替隔沟灌条件下的棵间蒸发量小于相同水分处理的常规沟灌的棵间蒸发量,随着土壤水分下限值的增加,交替隔沟灌和常规沟灌间棵间蒸发量的差值越来越小;相对蒸发强度随着叶面积指数的增加而下降,随着表层土壤含水量的增加而增加.     

覆膜开孔条件下层状土壤蒸发的水热运移

为揭示覆膜开孔条件下不同质地层状土蒸发特性,选择0～100%范围内的6种覆膜开孔率、夹塿和夹砂2种层状土及3个夹层位置,进行室内土柱蒸发试验,测定了蒸发量随时间变化规律,以及土壤水分和温度分布规律.结果表明:覆膜开孔率和夹层位置的变化都影响层状土壤的温度分布,3个层位下全覆膜与裸土蒸发表层温差分别为3.6,6.6和21.8℃,层位越深,剖面温差越大.覆膜开孔率越大,剖面土温整体越低,蒸发水量损失越大;夹层位置越深,累积蒸发量随时间变化曲线整体越高.幂函数和对数模型描述塿夹砂及砂夹塿的累积蒸发量与时间关系较好.总体上,覆膜开孔率和夹层位置都影响蒸发过程中的水热运移规律.     

不同覆盖条件对土壤水分蒸发的影响

通过对景泰县兰州理工大学大规模荒漠改良工化试验基地土壤在不同覆盖条件下的水分蒸发量进行了对比试验研究。试验结果表明:土壤表面增加覆盖物可以有效的降低土壤蒸发;随覆盖物厚度的增加,土壤水分蒸发量逐渐降低;1、3、57、cm麦秸覆盖条件下土壤水分蒸发量比纯土分别降低20.9%、51.5%、67.5%、74.5%;1、3、5、7cm沙石覆盖条件下土壤水分蒸发量分别比纯土降低25.9%、48.9%、60.6%、70.8%;同时,连续17天测定结果表明,相同厚度情况下,麦秸覆盖下土壤蒸发量明显小于砂石覆盖的土壤水分蒸发量,5 cm厚覆盖物时,砂石是纯土的60.6%,麦秸是纯土的67.5%。试验表明同一时间段内不同覆盖条件下的土壤水分蒸发差异明显。     

呼伦贝尔地区不同土地利用下土壤蒸发野外试验研究

土壤蒸发是水文过程的关键环节之一,控制着水分由土壤环境向大气环境的扩散。通过在呼伦贝尔地区典型草地与林地设置相同口径不同深度微型蒸发仪(Micro-Lysimeter,简称ML)的对比,寻求适合林地草地使用的微型蒸发仪,并研究不同土地利用方式对土壤蒸发的影响,探讨环境因素对土壤蒸发结果的影响。结果表明:土壤蒸发量随ML长度的增加先增大后减小,相同直径长度不同ML的蒸发量在0.05水平下显著相关,测定林地的蒸发量小于草地蒸发量,不封底ML所测定结果比封底ML大,其结果更接近真实情况,测量呼伦贝尔地区土壤蒸发时,亦采用15cm的不封底ML,结果较好。     

西北干旱区滴灌棉田膜间土壤蒸发试验研究

膜间土壤蒸发是覆膜棉田水分消耗的主要组成部分,在干旱少雨的新疆石河子利用微型蒸渗仪观测了地下滴灌和膜下滴灌条件下,覆膜棉田膜间土壤水分蒸发,并对膜间不同位置处的土壤蒸发规律进行了试验研究,研究结果表明,滴灌条件下膜间土壤水分蒸发分别与气温、辐射、饱和水汽差以及相对湿度呈指数相关关系,与参考作物需水量呈线型相关关系,与表层土壤含水率呈指数关系;膜间土壤累积蒸发量在苗期最高、其次是花铃期、吐絮期最小;膜下滴灌条件下膜边土壤的蒸发量高于膜间（两条膜正中间的裸地）蒸发量;地下滴灌条件下,错位种植会导致灌溉水的无效蒸发,不利于灌溉水的高效利用。     

辽西低山丘陵区坡地砾石量及粒径对土壤水分蒸发影响的模拟试验研究

【目的】分析砾石量及粒径对土壤蒸发的定量影响。【方法】以辽西低山丘陵区坡地非砾石土壤为对照(CK),通过设置4种粒径和6种砾石量的含砾石土壤,采用室内恒温蒸发模拟研究砾石量和粒径对土壤水分蒸发的影响。【结果】2～5 mm粒级砾石量在30%范围内均能减少蒸发,当粒径大于2～5 mm时,较低的砾石量并不能减少土壤累积蒸发量,甚至增大土壤累积蒸发量,当砾石量大于15%时土壤累积蒸发量随砾石量的增大显著减小;当砾石量较小时,小粒径的土壤累积蒸发量较小,随土壤中砾石量的增加,土壤累积蒸发量随着砾石粒径的增大而减小;含砾石土壤平均蒸发速率均小于非砾石土壤,初始蒸发速率表现为含砾石土壤大于非砾石土壤,且随砾石量的增大表现为增大趋势。【结论】砾石能够显著的降低土壤蒸发量。     

五道沟地区“蒸发悖论”及成因探析

【目的】探讨五道沟地区"蒸发悖论"及成因探析。【方法】以位于五道沟地区的五道沟实验站气象场1970―2017年实测数据为背景资料。对蒸发量的年际变化趋势进行分析与预测,对其影响因素(风速、温度、日照时间、水汽压力差、降雨量、相对湿度)应用线性趋势法进行定性分析,应用熵值法进行综合评价,并深入探讨蒸发皿蒸发量趋势变化的成因。【结果】1970―2017年蒸发量呈明显下降趋势,下降速率为8.7 mm/a,运用灰色系统中的GM(1,1)模型与Verhulst模型对蒸发量的年际趋势进行预测,结果表明GM(1,1)模型预测效果更好。蒸发量与各气象要素的相关关系:风速、日照时间与蒸发量呈正相关关系,气温、相对湿度、降雨量与蒸发量呈负相关关系。1970―2017年间气温每10年平均升高0.25℃,水面蒸发每10年平均下降86.9 mm,该区存在"蒸发悖论"现象。线性趋势法与熵值法对各影响因素分析结果一致:风速>气温>相对湿度>日照时间>降雨量>水汽压力差,表明在全球气候变暖的大背景下,风速下降、相对湿度增加和日照时间减少是该区"蒸发悖论"现象的主要因素。日照时间的下降可能是气溶胶含量增多造成的;风速的下降可能与城镇化发展有关,风速减弱可能会引起气溶胶增多;相对湿度的增加,会导致日照时间的减少。【结论】五道沟地区"蒸发悖论"的成因可能是气溶胶量的增加,太阳辐射减少,蒸发量下降。     

秸秆覆盖条件下滨海土壤蒸发阻力模型研究

为明确秸秆覆盖对土壤蒸发阻力的影响、实现秸秆覆盖条件下的土壤蒸发模拟，以滨海土壤为对象，通过室内模拟试验，确立并构建了不同秸秆覆盖量（0、0.3、0.6、0.9、1.2kg/m2，分别表示为CK、S1、S2、S3、S4）下的土壤水分蒸发动力学模型和秸秆覆盖模式下的蒸发阻力模型，并根据实测蒸发数据进行了模拟评价。结果表明，表层土壤含水率随时间呈指数型减小趋势，且同一时刻，秸秆覆盖量较大的处理表层土壤含水率较大；土壤蒸发强度随含水率的增加呈指数型增加，土壤累计蒸发量随含水率的降低呈线性增加趋势，拟合直线的决定系数R2均大于0.9，且秸秆覆盖量越大，平均土壤蒸发强度和土壤累计蒸发量均越小；不同秸秆覆盖量下覆盖阻力差异较大，而同一秸秆覆盖量间覆盖阻力差异较小，覆盖阻力随秸秆覆盖量的增加而线性增加，两者呈显著正相关（R2=0.9114，p<0.05）。根据秸秆覆盖阻力模型模拟的计算土壤蒸发量与实际土壤蒸发量的RMSE为4.18×10-4mm/min、MAE为3.85×10-5mm/min、NS为0.90，拟合直线斜率k为0.926。说明所建立的秸秆覆盖阻力模型能够准确估算秸秆覆盖模式下的土壤蒸发量。     

蓄水坑灌条件下土壤蒸发规律试验

介绍了一种适合于果林灌溉的新方法—蓄水坑灌法。针对蓄水坑灌条件下土壤蒸发规律这一科学问题，通过室内试验，使用三种湿润锋水平（20cm﹑30cm﹑40cm）的土柱，对该条件下垂直剖面上不同湿润峰水平的土壤蒸发情况进行了模拟。通过数据分析，拟合出了土壤累积蒸发量与蒸发时间的乘幂关系式，得到了土壤累积蒸发量的变化规律。试验与分析结果合理，对蓄水坑灌法在自然条件下的研究提供了指导作用。     

控制性交替灌溉情况下土壤蒸发的预测研究

为了了解沈阳地区潮棕壤土条件下玉米田不同控制性交替灌溉制度下的土壤蒸发变化规律,对土壤蒸发进行预报,采用Micro-lysimeters(MLS)对不同灌溉处理下的土壤蒸发量进行了测定,并建立了以气象因子、土壤含水率和叶面积指数为自变量的土壤蒸发的预报模型.结果表明,在本试验的条件下,各处理的相对土壤蒸发率(E/ET0)与表层土壤含水率(θ)的关系均呈指数函数形式,决定系数在0.72以上.各处理的E/ET0与LAI之间亦呈很好的指数函数关系,决定系数均在0.79以上.说明在缺少土壤蒸发资料的情况下,可以通过ET0与θ及叶面积指数LAI来预报土壤蒸发.     

秸秆深埋结合地膜覆盖土壤水盐运移模拟试验研究

[目的]探究滨海地区盐渍土在春秋季节强烈返盐问题的治理方法。[方法]通过室内土柱模拟实验,研究了覆膜和秸秆深埋对盐碱土水分入渗、蒸发及水盐运移特性的影响。[结果]淋洗入渗阶段,秸秆深埋可减缓水分入渗速度,优化耕层水盐分布,在提高耕层土壤含水率的同时增强了淋盐效果。潜水蒸发阶段,各处理均能抑制潜水蒸发,秸秆深埋整体抑蒸效果和控盐效果均优于土表覆膜,但蒸发结束后,覆膜处理浅层0~30cm土层土壤的含水率较其他未覆膜处理提高了11.74%~59.91%。[结论]秸秆深埋与覆膜相结合的处理体现了较优的保水控盐效果,可在滨海区农业生产中进行推广应用。     

砂田抑制蒸发功能随覆砂年限的演变规律

【目的】研究压砂覆盖(砂田)保温及抑制蒸发功能随砂田退化程度的演变规律。【方法】基于多年Landsat卫星数据,使用辐射传输方程法反演香山地区砂田地表温度(LST),结合田间地表温度监测,对比砂田与裸地的地表温度变化,分析了砂田抑制土壤蒸发的机理,并探讨了砂田的功效与砂田使用年限的关系。【结果】砂田在LST-NDVI梯形空间中贴近于暖边,其土壤水分比耕地少,接近于干土层。因此,砂田可以隔离辐射与土壤表层,从而减小潜热通量,抑制土壤蒸发。砂田昼夜温差明显比裸地大,且对于西瓜等作物,砂田的有效地表积温也比裸地提高了10%。【结论】砂田退化过程可分为纯砾石阶段、砂土混合阶段和砂土连通阶段,从砂田的保温及抑制蒸发功能来看,砂田的有效使用年限为25～30 a。     

淮北平原气象因素对裸地潜水蒸发的影响

【目的】理清气象因素对潜水蒸发的影响。【方法】采用五道沟水文实验站62套原状土蒸渗仪及气象场1991─2015年长系列实验资料,分析了潜水蒸发与水面蒸发、气温、降雨及地温的关系,并比较了气象因素对砂姜黑土与黄潮土潜水蒸发量影响的差异。【结果】砂姜黑土与黄潮土地下水埋深为0时的潜水蒸发均比水面蒸发小,且都与水面蒸发呈线性相关关系(R~2>0.9)。潜水蒸发与气温年内变化趋势基本一致,气温对砂姜黑土在地下水埋深小于0.2 m影响较大,大于0.4 m影响较小;对黄潮土在地下水埋深小于1.0 m影响较大,大于2.0 m影响较小。地温是潜水蒸发的能量来源之一,5—8月,潜水蒸发随地温的增加而增大;11月—次年2月,潜水蒸发随地温的增加而减小,而3、4月和9、10月处于转折阶段,规律性不明显。对多年平均月潜水蒸发与地温进行曲线拟合,采用高斯曲线拟合最好(R~2均大于0.9)。【结论】气象因素对地下水埋深浅的潜水蒸发影响明显,且对黄潮土的影响大于砂姜黑土,可用地温计算潜水蒸发。     

盐分对季节性冻融土壤蒸发的影响试验及数值模拟研究

【目的】探究盐分对季节性冻融土壤蒸发的影响规律。【方法】在内蒙古河套灌区开展了B1和B2二组不同含盐量下(B1:7.80 g/kg;B2:41.16 g/kg)的野外土柱蒸发试验,建立了考虑盐分影响(该影响由盐分阻抗和土壤表面阻抗体现)的冻融土壤蒸发数值模拟模型。采用土柱试验结果对模型进行了率定验证,并与SHAW模型进行了对比分析。在此基础上,应用该模型对9种不同含盐量(S1—S9:0、2.5、5、7.5、10、15、20、35、50 g/kg)下的冻融土壤蒸发进行了模拟。【结果】土壤含盐量不同导致的土壤蒸发强度差异显著,特别是在土壤冻结初期和融通期,土壤含盐量较低的B1土柱蒸发强度分别约是B2土柱的1.5倍和1.8倍;与SHAW模型相比,考虑盐分影响的冻融土壤蒸发模型能准确反映受盐分影响的冻融土壤蒸发过程,更适用于受盐渍化影响的季节性冻土区;冻融土壤蒸发量随含盐量增加呈现出先增后减的变化趋势,在含盐量为S6时,土壤蒸发量最大,为136.3 mm;相比无盐土S1,S2—S6的土壤蒸发分别增加了1.09%、13.68%、56.22%、73.73%和86.46%,而对比S6,S7—S9的土壤蒸发分别减少了10.20%、26.34%和42.55%。【结论】盐分对季节性冻融土壤蒸发影响显著,其作用为先促进后抑制,考虑盐分影响的冻融土壤蒸发模型可以提升盐渍农田蒸发的模拟精度。     

地膜覆盖对土壤棵间蒸发影响的研究

农作物地膜覆盖栽培技术是 2 0世纪 80年代发展起来的新技术 ,其保温、保墒和增产效果明显 ,但不同地膜覆盖率对减少土壤棵间蒸发影响规律 ,目前国内研究不多。通过在室内研究覆膜灌溉土壤蒸发规律 ,研究出不同土壤含水率的水分蒸发和不同覆盖率对土壤蒸发的影响关系 ,并在田间进行验证。为今后定量评价农作物地膜覆盖减少土壤棵间蒸发提供理论依据     

季节性冻土的水热作用机制研究——以古尔班通古特沙漠南缘为例

【目的】阐明新疆干旱区冻融土壤的水热耦合关系,建立在冻结融化过程中土壤水热耦合模型。【方法】以土壤水动力学、冻土物理学和统计学为理论基础,利用土壤水分与温度测量系统对不同土层深度土壤的温度和湿度进行测量,比较土壤含水率和温度随时间与深度的变化情况,研究了新疆典型干旱区细土平原区与沙漠交错带的冻融土壤水热迁移规律,分析不同土层深度土壤在冻结期、融化期的水热变化特征。【结果】土壤冻结融化过程中,各层土壤的液态含水率、温度均与环境温度的变化趋势基本一致,但随着土层深度增加,土壤温度和含水率的变化趋势均在逐渐减弱;深层土壤的液态含水率在冻结融化过程中基本不随环境温度升降发生变化,浅层5、20 cm土层的温度和含水率之间具有耦合效应。【结论】季节性冻土的水分和温度之间具有耦合效应。     

珍珠岩粒径对土壤水分运移的影响

【目的】探究不同粒径珍珠岩对土壤水分运移的影响。【方法】设置大(1～3 mm)、中(50～200μm)、小(<50μm)3种粒径珍珠岩处理,对其表面结构进行扫描电镜观察研究各处理的吸水及在不同温度下的保水性能;向土壤中施加大、中、小3种粒径珍珠岩,通过盆栽与土壤水分入渗试验,探究其对土壤水分的影响。【结果】通过扫描电镜观察到珍珠岩表面孔隙随粒径的减小,孔隙数量减少,且孔径也减小,小粒径(<50μm)珍珠岩不具有孔隙;通过不同温度下珍珠岩持水量测定,表明大粒径(1～3 mm)与中粒径(50～200μm)珍珠岩在常温下具有一定的吸水性和保水性,中粒径珍珠岩在3个处理中吸水量最大,保水性最好;通过盆栽试验,发现大粒径与小粒径珍珠岩能促进土壤水分的蒸发,减少土壤水分,中粒径珍珠岩在土壤中具有一定的保水性;通过水分入渗试验,发现大粒径与中粒径珍珠岩能促进土壤水分入渗,土壤累积入渗量和湿润锋深度随着珍珠岩粒径增大而减小,Horton公式拟合更适合本试验的入渗模型。【结论】不同粒径的珍珠岩对土壤水分运移影响不同。大粒径珍珠岩具有疏松土壤,增加土壤水分散失的作用;中粒径珍珠岩能良好地协调土壤水气状况,促进土壤水分入渗,并且有一定的保水能力;小粒径珍珠岩会对土壤造成不良影响,不宜作为土壤添加基质。     

介质含水率与探地雷达电磁波特征参数关系

【目的】研究GPR电磁波属性参数与含水率的内在关系,揭示流域范围内土壤水分赋存特征具有重要意义。【方法】利用美国劳雷工业SIR-3000型地质雷达,对不同含水状态风积沙进行GPR探测试验,分析了不同含水率风积沙试样中电磁波传播过程的参数特征,建立了其与含水率的关系模型,并推算介电常数;利用介电常数仪直接测定不同含水率风积沙试样的介电常数,对比基于波速间接所得介电常数,校验了介质含水率与电磁波特征参数关系模型的有效性。【结果】随介质含水率增加,GPR电磁波的双程走时呈非线性增加趋势,波速呈负线性降低趋势;随含水率增加,基于GPR波速间接推算介电常数与介电常数仪直接测定介电常数呈相似增大趋势,相同条件下两类介电常数最大误差约3.6%。【结论】借助GPR电磁波波速与双程走时可以有效评价风积沙水分赋存特征与介电特性。