不同粒径砾石覆盖对土壤水分蒸发的影响

2007年在水利部水土保持监测中心采用花盆整体称重法,对5种不同粒径砾石覆盖下的土壤水分蒸发效应进行了研究.结果表明,不同粒径砾石覆盖可以有效减少土壤蒸发,与CK相比,2～4mm粒径的土壤日蒸发量降低最多,降幅可达44%,粒径越大,土壤蒸发越多.蒸发过程中,日均蒸发量2～4 mm<4～6 mm<6～8mm<8～10mm相似文献   

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。     

砂石覆盖厚度和粒径对土壤蒸发的影响

在干旱半干旱地区,砂石覆盖作为一项传统的覆盖技术,可以明显减少土壤蒸发,为作物生长提供良好的水分条件。为研究不同粒径和厚度砂石覆盖对土壤蒸发的影响,进行了室内模拟试验,对3种粒径(2.5~10、10~25和25~40 mm)和2种覆盖厚度(8 cm和14 cm)以及不同粒径砂石配比条件下土壤水分蒸发进行了研究。结果表明,砂石覆盖能有效地抑制土壤蒸发,在土壤含水量较高的阶段,这种抑制作用更加明显。砂石覆盖对土壤蒸发的抑制作用与粒径和覆盖厚度密切相关,在2.5~40 mm粒径范围内,随着砂石粒径的增大,砂石覆盖对蒸发的抑制作用降低,对蒸发过程的影响减弱,覆盖厚度越大,蒸发量越小。有效的砂石配比应选择细砂石处理,不宜过粗。     

双层秸秆不同层位覆盖对土壤水分蒸发影响

为揭示不同秸秆覆盖模式抑制土壤水分蒸发的效果,通过室内模拟试验,对双层秸秆不同层位覆盖下土壤水分蒸发过程进行了研究。试验设置秸秆单层覆盖埋深80 mm (CK)、上层埋深0 mm下层埋深300 mm秸秆双层覆盖(C1)、上层埋深80 mm下层埋深220 mm秸秆双层覆盖(C2)、上层埋深80 mm下层埋深300 mm秸秆双层覆盖(C3)、上层埋深80 mm下层埋深380 mm秸秆双层覆盖(C4) 5种模式,结果表明:不同覆盖模式下,蒸发量显著不同,实验数据显示蒸发过程可分为3段,1～10、11～18、19～24 d的规律分别为CKC4C2C1C3、CKC1C4C3C2、C2C1CKC4C3。CK的累积蒸发量为3.154 2 kg,与CK相比C1、C2、C3、C4处理的抑蒸率分别为2%、3.97%、8.6%、2.3%。综合分析来看,双层秸秆覆盖较单层秸秆可有效减小土壤水分蒸发。可得不同层位秸秆埋深对土壤累计蒸发的抑制作用由大到小排列为:C3C2C4C1CK。在整个蒸发过程中,不同秸秆覆盖下土壤水分累积蒸发量与时间的关系符合Y=a x~b。     

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。     

地表覆砂对季节性冻融土壤蒸发影响的试验研究

地表土壤的无效蒸发加剧了干旱半干旱地区农业用水短缺,为了揭示季节性冻融期地表覆砂对土壤蒸发的影响,进行了地表无覆盖(LD)、覆盖厚度均为1 cm覆砂粒径为0.5～1.5 mm(XS)和1.5～2 mm(CS) 3种地表处理条件下的大田土壤蒸发量、土壤温度和土壤含水率跟踪监测试验。结果表明:冻融期地表土壤覆砂可有效改变土壤蒸发的日变化幅度,不稳定冻结阶段覆砂处理抑制蒸发效果不明显,稳定冻结阶段地表覆砂可有效抑制土壤蒸发,消融解冻阶段地表覆砂加剧了表层土壤水分蒸发;冻融期LD、XS和CS累积土壤蒸发量分别为29.87、34.32和33.43mm,土壤累积蒸发量随时间较好地符合幂函数关系。研究成果可为冻融期制定科学合理的保墒措施和有效抑制土壤蒸发提供依据。     

秸秆覆盖条件下滨海盐渍土水盐分布及蒸发特征

为了揭示秸秆覆盖滨海盐渍土水盐调控机理,通过室内模拟实验研究了不同秸秆覆盖量(0、0.3、0.6、0.9和1.2 kg/m²分别由CK、秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D表示)对土壤水盐运移和蒸发强度的影响。结果表明,秸秆覆盖可有效提高表层及土壤剖面含水率,且增墒效果随秸秆覆盖量的增加而增加:试验期间秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D剖面平均含水率比CK依次高了41.2%、52.3%、65.7%和58.5%;秸秆覆盖可抑制表层土壤盐分积聚并有效调控土壤剖面盐分分布,秸秆覆盖量越大表层积盐量越低,土壤剖面盐分分布越趋于均衡:试验结束时,CK、秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D表层0~2 cm土壤电导率比3~5 cm电导率分别高了246.3%、242.8%、138.4%、40.5%和47.6%;土壤蒸发强度和累积蒸发量随着秸秆覆盖量的增加而降低:试验期间CK、秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D处理平均蒸发强度依次为1.79×10^-3、1.64×10^-3、0.93×10^-3、1.35×10^-3和0.76×10^-3mm/min,累积蒸发量分别为17.79、20.30、14.20、14.57和10.27 mm,且蒸发初期秸秆覆盖对蒸发强度和累积蒸发量的抑制作用更明显。     

干草覆盖对草地土壤蒸发的影响研究

通过在希拉穆仁草原典型地带进行不同干草覆盖下的土壤蒸发实验,结果表明:在蒸发过程中,覆盖干草阻止了水分的垂直蒸发,提高了土壤湿度,降低了土壤的蒸发速度,延长了有限土壤水的持续期,且土壤蒸发量随着覆盖度的增加而减小,盖度为100%的土壤试样蒸发量最小。     

不同覆盖模式对土壤水分蒸发的影响

为了揭示不同覆盖模式抑制土壤水分蒸发的效果,通过模拟试验,对不同覆盖模式抑制土壤水分蒸发的效果进行了分析.试验设置无覆盖(CK)、覆砂(S)、覆砂+覆膜(SM)、覆秸秆+覆膜(JM)和覆秸秆+覆砂(JS)5种模式.结果表明:土壤表层不同覆盖处理的土壤日蒸发量不同,在蒸发初期,土壤水分蒸发量从大到小依次为CK,JS,JM,S,SM,之后基本保持CK,JS,S,SM,JM的变化趋势.当有降雨发生时,土壤水分蒸发量从大到小由CK,JM,SM,JS,S变为CK,JS,S,SM,JM的趋势;土壤表层的不同覆盖处理可有效减少土壤水分的蒸发,CK,JS,JM,S,SM处理的土壤水分累积蒸发量分别为1823.6,712.2,473.3,450.6,375.1 g,与对照相比,CK,JS,JM,S,SM处理的土壤水分累积蒸发量分别减少了60.9%,74.0%,75.3%,79.4%;在整个蒸发过程中,不同覆盖模式下土壤水分累积蒸发量与时间的关系符合W=at^b,综合分析可知,覆砂(S)处理是最符合试验区域的覆盖模式.     

黄河三角洲盐渍土蒸发对土壤盐分变化的响应特征

为了探明黄河三角洲盐渍土蒸发对土壤盐分变化的响应特征,采用矿化度分别为5,10,30,50,70,90 g/L的咸水灌溉黄河三角洲0~40 cm土壤,获得不同盐分梯度的盐渍土处理,依次标记为处理T1—T6,并测定各处理的土壤含水率和电导率、蒸发强度和累积蒸发量等指标.结果表明,蒸发过程中表层土壤含水率和电导率均随土壤含盐量增加呈逐渐增加趋势;蒸发结束时,处理T1—T6的土壤表层平均含水率比试验初期降低了80.0%~95.8%,表层含水率的降低幅度随着含盐量增加而逐渐降低;土壤表层电导率分别增加135%~330%,且蒸发前期表层电导率增加幅度明显高于蒸发后期.土壤含盐量对土壤剖面含水率及电导率分布影响差异具有统计学意义,蒸发结束时,处理T1—T6表层0~2 cm比3~6 cm土壤含水率低了8.3%~30.5%,土壤电导率则高了82%~196%,且随着土壤含盐量增加,盐分对土壤剖面盐分分布的影响逐渐增强,表层与深层土壤含盐量差异逐渐增大.蒸发过程中,土壤平均蒸发强度和累积蒸发量随土壤含盐量增加呈降低趋势,处理T1—T6的平均蒸发强度为3.5×10^-4,3.5×10^-4,3.4×10^-4,3.2×10^-4,3.0×10^-4和2.7×10^-4 mm/d,土壤累积蒸发量分别为26.13,26.20,25.50,24.26,22.50和20.58 mm,且蒸发前期各处理的土壤平均蒸发强度及累积蒸发量均高于蒸发后期,土壤含盐量对土壤蒸发的抑制作用主要在蒸发前期.研究表明土壤含盐量可影响土壤剖面含水率与电导率分布以及土壤蒸发强度和累积蒸发量.     

可降解膜覆盖对一维土柱水分蒸发的影响

为解决残膜污染问题、探讨降解膜覆盖对土壤水分蒸发过程的影响规律,开展室内土柱蒸发试验,研究了在2种辐射方式(连续、间断)下5种覆盖层(CK:无膜;PE:普通地膜厚0.008 mm;BD1:A型降解地膜厚0.010 mm,诱导期45 d;BD2:B型降解地膜厚0.010 mm,诱导期60 d;BD3:C型降解地膜厚0.012 mm,诱导期60 d)对土壤水分蒸发特性的影响.结果表明:地膜覆盖对土壤蒸发影响显著,连续辐射蒸发下,处理CK的累积蒸发量为34.2 mm,与 CK 相比处理PE,BD1,BD2,BD3的抑蒸率分别为31.22%,15.61%,15.94%和15.35%;间断辐射蒸发下,处理CK的累积蒸发量为32.5 mm,与 CK 相比处理PE,BD1,BD2,BD3的抑蒸率分别为25.84%,15.69%,16.74%和12.15%,抑制作用从大到小依次为PE,BD2,BD1,BD3,CK.在相同的辐射方式下,降解膜处理累积蒸发量的Rose模型拟合效果优于其他处理.从2种辐射方式下降解膜的蒸发特性和其拟合效果得出,B型完全生物降解地膜相对于A,C型完全生物降解地膜,能更有效地抑制水分的蒸发散失,其模型拟合效果更好.     

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。     

砾石覆盖量对农田水分与作物耗水特征的影响

通过大田试验,研究夏玉米-冬小麦轮作条件下砾石覆盖量对土壤水分动态、作物耗水特征、产量及水分利用效率的影响。结果表明,砾石覆盖量的增加提高了土壤对降水的保蓄能力,且主要体现在0~40 cm土层,100~200 cm土壤贮水量变化不明显。在夏玉米-冬小麦各生育期,砾石覆盖措施提高土壤贮水量主要体现在作物苗期和拔节期,其中,S8(砾石覆盖量8 kg/m2)处理提高土壤贮水量效果最好,较无覆盖处理(CK)分别增加12.77%和6.63%。作物耗水系数随着砾石覆盖量的增加而减小。砾石覆盖夏玉米、冬小麦WUE和PUE分别较CK处理最大提高了33.05%、26.65%和12.68%、20.00%,差异显著。此外,作物经济产量和生物产量得到显著提高,夏玉米生长季,各处理其经济产量和生物产量分别较CK处理提高了4.45%~26.66%和5.81%~25.78%,冬小麦生长季,其经济产量和生物产量分别较CK处理提高了2.06%~15.34%和2.32%~26.49%。     

冻结作用下潜水蒸发的室内试验研究

潜水蒸发是地下水的主要消耗项,冻结期潜水蒸发还会加剧土壤盐渍化,为了揭示土壤粒径和冻结气温对潜水蒸发的影响,在室内通过人为控制冻结气温对潜水位埋深0.5 m的土柱进行单向冻结试验,研究了冻结气温降低过程中3种粒径(0.19、0.35、0.73 mm)土壤中的潜水蒸发规律。结果表明:土壤粒径越小,潜水蒸发速率越快,累积潜水蒸发量越大,冻结气温变化对土壤中潜水蒸发的影响效果也越明显,整个冻结过程中,A、B、C 3种土壤的最大累积潜水蒸发量分别为324、280、232 mm。冻结过程中累积潜水蒸发量与冻结时间较好的符合对数方程的关系,且土壤粒径越小,拟合效果越好。研究成果对于科学评价地下水资源和预防土壤盐渍化具有重要的指导意义。     

压砂地不同砂土混合比下土壤水分蒸发动态研究

为了研究不同砂土混合比覆盖下对土壤蒸发的影响,通过田间土柱基础实验,采用微型蒸渗仪测定水分蒸发变化。试验采用完全试验,选取降雨量、砂土混合比两个因素,各五水平处理,即设置5个模拟降雨量(6、9、12、15、18mm)和5种砂土混合比例(0%、25%、50%、75%、100%)的土壤蒸发试验。研究结果表明:同一砂土混合比处理的土壤,随着模拟降雨量(试验灌水量)的增加土壤体积含水率略有增加,不同灌水量处理的土壤体积含水率随土层深度的变化趋势基本相同;与裸土相比,土壤覆砂能够大幅度减少土壤水分蒸发,砂土混合比25%、50%、75%、100%(全覆砂)处理的土壤比裸土(砂土混合比0%)的累积蒸发量分别减少5.4%、21.0%、36.2%、45.3%;砂土混合比越大,土壤日蒸发量和累积蒸发量越小,砂土混合比为100%的抑制蒸发效果最好。砂石覆盖可以有效抑制土壤水分蒸发,并且这种抑制作用强弱与砂土混合比密切相关。研究结论可为中国旱区农田砂石覆盖实践提供必要的指导,为提高压砂地水资源高效利用和可持续发展提供数据支撑。     

季节性冻融期不同潜水位埋深下土壤蒸发规律模拟研究

为了揭示季节性冻融期不同潜水位埋深和土壤质地对土壤蒸发的影响,通过连续2个冻融期的蒸渗计土壤剖面含水率和土壤温度的监测,利用水热耦合运移模型模拟研究了4种不同潜水位埋深(0.5、1.0、1.5、2.0 m)下砂壤土和壤砂土的土壤蒸发规律。结果表明:不稳定冻结阶段和消融解冻阶段地表土壤均出现昼融夜冻的特征,土壤液态水分较多,砂壤土和壤砂土蒸发量分别占整个冻融期的91.7%和81.8%以上。稳定冻结阶段的土壤蒸发量随着潜水位埋深的增加而增大,但小于0.31 mm。潜水位埋深为0.5 m时冻融期土壤蒸发量最大,砂壤土和壤砂土分别为47.28 mm和25.60 mm,随着潜水位埋深的增加,冻融期土壤蒸发量呈指数型减少,土壤颗粒直径相对较大的壤砂土土壤蒸发量随潜水位埋深的增加而衰减的幅度较为明显。该研究可为地下水浅埋区土壤盐渍化的防治和地下水资源量的科学评价提供依据。     

砾石覆盖条件下土壤水热效应对冬小麦田CO2排放的影响

通过2年田间试验,采用静态暗箱-气象色谱法监测冬小麦田CO_2排放速率和通量,并计算了生态系统净交换和收获指数。试验设置无覆盖对照(CK)、无覆盖补灌对照(WCK)、砾石覆盖(GM)和砾石覆盖补灌(WGM)4个处理。结果表明:2个生长季内砾石覆盖补灌处理各阶段土壤含水率和温度平均最高,其次为砾石覆盖处理,说明砾石覆盖的保水保温效果明显;土壤温度的变化规律与CO_2排放规律相同,土壤含水率变化规律与CO_2排放规律相反,土壤温度和含水率变化对CO_2排放具有显著的交互作用(P0.05);对影响农田生态系统CO_2排放的冬小麦生长参数和土壤理化特性进行相关矩阵和主成分分析,CO_2排放的分布与CK和WCK对照处理分布相似度较高,与GM和WGM砾石覆盖处理则完全相反;产量、收获指数、生态系统净交换的分布与WGM处理最为接近,其次为GM处理,说明砾石覆盖处理提高了产量,促进了生态系统净交换,降低了CO_2排放量。砾石覆盖结合关键生育期补充灌水的田间管理方式能有效改善土壤水热状况,减少农田生态系统CO_2排放。     

砾石覆盖对海涂围垦区粉砂土坡面土壤可蚀性影响试验研究

通过人工模拟降雨试验,选取2种坡度(15°,30°),2种降雨强度(92,119 mm/h)和6种砾石覆盖度(0,10%,20%,40%,60%,80%),探究砾石覆盖对海涂围垦区粉砂土坡面侵蚀及土壤可蚀性的影响.结果表明:随累积降雨量增加,土壤可蚀性参数先增大后减小,并趋于稳定.坡度对土壤可蚀性影响显著,坡度越陡,坡面土壤可蚀性越大.砾石覆盖度与土壤可蚀性参数并非呈单调关系.坡度较陡且低覆盖度时,砾石覆盖增加坡面侵蚀;而当高覆盖度时,砾石覆盖可降低坡面径流速率,增加入渗率,减小土壤侵蚀率.适当盖度砾石覆盖能够改变边坡表面粗糙程度,降低坡面土壤可蚀性.砾石覆盖坡面径流雷诺数与土壤可蚀性参数呈显著线性负相关关系.通过径流雷诺数与土壤可蚀性参数线性关系定量分析能够较好反映坡面高钠盐土颗粒输移水动力学过程,对于构建盐碱土边坡泥沙输移预测模型具有重要意义.     

基于主成分分析和粒子群算法优化支持向量机的冻融土壤蒸发预报模型

在季节性冻融期,影响土壤蒸发的因素颇为复杂,准确估算冻融土壤蒸发量对土壤水资源的高效利用具有重要意义。根据2017-2018年冻融期大田试验数据,选取太阳辐射(x_1),日平均气温(x_2),地表土壤温度(x_3),地表土壤含水率(x_4),风速(x_5),气压(x_6),相对湿度(x_7),降水量(x_8),水面蒸发量(x_9)等9个影响冻融土壤蒸发的因素,采用主成分分析法和粒子群算法优化的支持向量机建立了冻融土壤蒸发量的预报模型。结果表明:所建立的基于主成分分析和粒子群算法优化支持向量机的冻融土壤蒸发预报模型,预测值和实测值的决定系数达0.951 3,平均相对误差为9.870 4%,可较好地用于冻融土壤蒸发量的预报。     

冬小麦棵间土壤蒸发数值模拟研究

为了探讨作物生长条件下棵间土壤蒸发规律,利用微型蒸渗仪的实测值和土壤潜在蒸发速率对土壤蒸发过程进行了模拟分析,并对Ritchie模型进行了验证。结果表明,返青期土壤蒸发第2阶段的蒸发速率受气象条件的影响较拔节期和灌浆期大。第2阶段土壤累积蒸发量与时间的平方根成正比,其斜率值α不仅仅与土壤的水力特性有关,可能还与气象条件、土壤含水率、作物地表覆盖程度等有关。返青期、拔节期、灌浆期α值分别取为2.5026、2.0477、3.425。Ritchie土壤蒸发模型的模拟值与实测值的均方根误差为0.21 mm/d,平均绝对误差为0.16mm/d,模拟精度较高。