覆膜條件下土壤蒸發(fā)問題研究14000字

1覆膜條件下土壤蒸發(fā)問題研究 4 7 7 9 1.4技術(shù)路線 2.1供試材料 2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 3.1.1逐日蒸發(fā)量 3.1.3含水率 3.1.4相互關(guān)系 3.2.1逐日蒸發(fā)量 3.2.2累積蒸發(fā)量 3.2.3含水率 3.2.4相互關(guān)系 2 3.3.3含水率 3.3.4相互關(guān)系 3.4.3含水率 3.4.4相互關(guān)系 3第一章緒論1.1研究背景和意義在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，土壤蒸發(fā)扮演了舉足輕重的角色。土壤水分蒸發(fā)是土壤與大氣進(jìn)行物質(zhì)和能量交換主要的過程之一，影響著植物生長、土壤形成與性狀。它是全球水循環(huán)中的重要過程，是作物蒸發(fā)蒸騰的必要成分，也是地表能量平衡的重要部分，影響因素較多，過程復(fù)雜[1]。然而土壤蒸發(fā)的水分作為一種農(nóng)業(yè)無效耗水，是造成土壤水分損失、導(dǎo)致干旱的一個(gè)重要因素。因此研究土壤蒸發(fā)規(guī)律，進(jìn)而采取科學(xué)合理的抑制措施，降低無效耗水，這將對(duì)于農(nóng)業(yè)高效用水起至關(guān)重要作用[2]。抑制土壤水分蒸發(fā)的途徑中，地膜覆蓋就是一種很好的一種。地膜覆蓋最顯著的特點(diǎn)是增溫保墑[3]。這一特點(diǎn)非常適合于低溫、少雨、干旱貧瘠、無霜期短的干旱半干旱地區(qū)的自然條件。地膜的特性為不透水、不透氣。土地覆蓋后，土壤與大氣之間的氣、水流動(dòng)被切斷，熱交換減弱。起壟覆膜的情況下，光滑的膜面能更好地收集溝渠內(nèi)的雨水，增加入滲，更好地協(xié)調(diào)土壤水分分布，提高降水利用率。地膜覆蓋主要有提高淺層土壤溫度，改變土壤溫差梯度，可使深層土壤水分上升，具有提高水分的作用。同時(shí)地膜覆蓋還能促進(jìn)作物根系生長，提高光能利用率，促進(jìn)土壤微生物活性，提高肥料利用率，改善土壤物理性質(zhì)等。目前，覆蓋種植技術(shù)已廣泛應(yīng)用于我國北方干旱地區(qū)和高原寒冷地區(qū)的農(nóng)業(yè)開發(fā)過程中。但是僅靠地膜的幫助，并不能完全做到高效抑制土壤蒸發(fā)與降低無效用水。含水率、溫度等土壤性質(zhì)對(duì)土壤的蒸發(fā)也有著重要影響，在覆膜條件下改變土壤性質(zhì)，其蒸發(fā)特性也會(huì)隨之變化。因此，本文通過進(jìn)行室內(nèi)土柱蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，探究覆膜條件下土壤性質(zhì)對(duì)其蒸發(fā)特性的影響，以更加高效的抑制土壤蒸發(fā)，這將對(duì)于農(nóng)業(yè)水分高效利用以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)管理有重要意義。41.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1土壤蒸發(fā)過程研究現(xiàn)狀土壤蒸發(fā)是指土壤水分從土壤表面通過上升和汽化進(jìn)入大氣的過程，它影響土壤的含水量變化，是水平衡和水循環(huán)的重要組成部分。土壤蒸發(fā)持續(xù)進(jìn)行的條件是：熱量經(jīng)常到達(dá)土壤表面，提供水蒸發(fā)所需的汽化熱；土壤表面的水汽壓高于大氣的水汽壓；土壤表面可以連續(xù)獲得土壤水分。關(guān)于蒸發(fā)的最早研究是從EdmundHally[4于1678年發(fā)表的文章開始的。此后，有關(guān)蒸發(fā)的研究進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，特別是對(duì)土壤蒸發(fā)的研究，更是有了日新月異的發(fā)展。蘇聯(lián)土壤學(xué)家柯索維奇就與1904年首次提出可以依據(jù)土壤水分的物理性質(zhì)將土壤蒸發(fā)過程分為三個(gè)階段5,第一階段是土壤含水率較高時(shí)，土壤蒸發(fā)主要受到當(dāng)?shù)貧庀髼l件的控制，屬于蒸發(fā)的穩(wěn)定階段，土壤蒸發(fā)能力是大氣蒸發(fā)力；第二階段是土壤含水率快速下降，土壤蒸發(fā)能力改為由土壤含水率來決定，但同時(shí)也會(huì)受氣象條件的控制；第三階段是水汽擴(kuò)散控制階段，土壤蒸發(fā)受土壤水分?jǐn)U散的影響，土壤蒸發(fā)量已經(jīng)變得很小[6。在之后幾十年，各國土壤學(xué)家經(jīng)過對(duì)蒸發(fā)的持續(xù)研究，階段性理論也有了進(jìn)一步發(fā)展。最終土壤蒸發(fā)的三個(gè)階段被完善定義7,一般包含以下三個(gè)階段8]:1.表層土壤蒸發(fā)強(qiáng)度穩(wěn)定階段在蒸發(fā)起始階段，盡管含水率有所變化，當(dāng)當(dāng)?shù)乇淼暮实乇硖幍乃麎喝跃S持或接近于飽和水汽壓。這樣，在外部氣象條件不變的情況下，水汽壓梯度基本不變。因此，含水率的降低并不會(huì)影響水汽擴(kuò)散通量。另一方面，表層土壤含水率的降低會(huì)使表層土壤的導(dǎo)水能力有所下降，但這只是由土壤向上吸力梯度的增大所補(bǔ)償?shù)模彝寥涝诔跏茧A段是完全飽和的，所以土壤仍然可以充分地向地表提供水分。此時(shí)表土蒸發(fā)強(qiáng)度不隨土壤含水量的降低而變化，稱為穩(wěn)定階段。當(dāng)土壤表面蒸發(fā)消耗得到充分補(bǔ)充時(shí)，蒸發(fā)強(qiáng)度相對(duì)穩(wěn)定，蒸發(fā)量大于或接近相同氣象條件下的蒸發(fā)力。此時(shí)，土壤蒸發(fā)僅受氣象條件的影響。由于非飽和滲透系數(shù)隨土壤水分減少而迅速降低，蒸發(fā)持續(xù)，當(dāng)土壤表層含水量降低到一定臨界值時(shí)，從下到上的入滲水分不能滿足蒸發(fā)力的需要，這一階段就結(jié)束了。土壤含水量的臨界值不是恒定的，它隨土壤類型、氣象條件等的變化而變化，但一般與田間持水量有關(guān)。這一階段持續(xù)時(shí)間最短，蒸發(fā)率最高。5當(dāng)土壤表面含水率低于臨界含水率θk以下時(shí)，不僅隨土壤含水率的降低或土壤水吸力的增高，土壤導(dǎo)水率會(huì)而不斷減少，而且吸力梯度的上升運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致土壤水分不同于前一個(gè)階段并顯示一個(gè)下降的趨勢(shì)。由于土壤蒸發(fā)不斷消耗水分，土壤的含水量不斷下降；同時(shí)，隨著土壤表面含水率的降低，地表的水汽壓也也隨之降低，蒸發(fā)強(qiáng)度也相應(yīng)減弱。在這一階段，土壤因素逐漸成為影響蒸發(fā)量的主要因素，氣象因素逐漸成為次要因素。當(dāng)表層土壤變干時(shí)，這個(gè)階段就結(jié)束了。這一階段持續(xù)時(shí)間較長，蒸發(fā)速率較高。3.水汽擴(kuò)散階段或蒸發(fā)滯緩階段當(dāng)土壤表面含水率很低，例如低于凋萎系數(shù)時(shí)，土壤輸水能力很弱，無法補(bǔ)充表面蒸發(fā)而損失的水分，土壤的表面會(huì)形成干土層。當(dāng)土壤表面變得十分干燥，土壤中的液態(tài)水已經(jīng)不能運(yùn)輸至土壤表面，蒸發(fā)基本上不在發(fā)生在土壤表面。此時(shí)土壤熱通量將發(fā)生作用，土壤中的水分蒸發(fā)，通過分子擴(kuò)散從干燥的地表逸出大氣。蒸發(fā)速度主要取決于下墊層土壤含水量和土壤中水汽壓梯度，通常非常緩慢。當(dāng)干燥作用逐漸向下發(fā)展，在土壤上部形成厚硬土層時(shí)，由于水汽將向外擴(kuò)展并通過越來越深的干土層，蒸發(fā)作用更加衰弱，土壤蒸發(fā)則主要受到土壤因素的影響。當(dāng)潛水埋深達(dá)到一定深度時(shí)，土壤的蒸發(fā)值固定為常數(shù)。此時(shí)土壤表層含水量值約為土壤凋萎含水量。這一階段為土壤蒸發(fā)的主研究的三個(gè)階段顯示了宏觀條件下土壤水分蒸發(fā)的過程。然而，為了更準(zhǔn)確地研究蒸發(fā)過程9的動(dòng)態(tài)發(fā)展機(jī)理，對(duì)蒸發(fā)過程的研究從宏觀尺度進(jìn)一步發(fā)展到孔隙尺度。世界上許多學(xué)者和專家為他們的研究做出了突出的貢獻(xiàn)。如Yiotis等[1建立了土壤等溫蒸發(fā)下的二維孔隙網(wǎng)絡(luò)模型，分析了土壤蒸發(fā)過程的分形特征。Shahraeeni等11在孔隙尺度上分析了非飽和多孔介質(zhì)蒸發(fā)過程中水汽輸運(yùn)的機(jī)理，確定了“液體橋”、局部溫度確定土壤蒸發(fā)的孔尺度擴(kuò)散模型，該模型與地表能的各個(gè)組分有關(guān)。該模型不僅可以預(yù)測(cè)土壤蒸發(fā)面非線性蒸發(fā)速率，還可以預(yù)測(cè)蒸發(fā)面能量分布，模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果誤差較小。Yiotis等[15在文獻(xiàn)中對(duì)多孔介質(zhì)中大孔蒸發(fā)過程的研究基礎(chǔ)上，考慮了多孔介質(zhì)孔徑在整個(gè)蒸發(fā)過程中的不同機(jī)理，孔徑分布不均勻的影響，膜水粘性流動(dòng)，以及大氣邊界層的質(zhì)量與多孔介質(zhì)之間的交換等。蒸發(fā)過程的影響機(jī)理。Vorhauer[16等利用孔隙網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行試驗(yàn)和模擬研究，從微觀尺度二維多孔介質(zhì)中具有特殊形狀的樣品蒸發(fā)過6程中，提出了在液態(tài)水蒸發(fā)過程中出現(xiàn)的分離毛細(xì)管循環(huán)，考慮液態(tài)水循環(huán)的毛細(xì)管孔隙網(wǎng)絡(luò)模型的重要性在于進(jìn)一步研究多孔介質(zhì)蒸發(fā)過程基礎(chǔ)的復(fù)雜形狀。Moghaddam等[171利用孔隙網(wǎng)絡(luò)模型模擬分析了非親水多孔介質(zhì)蒸發(fā)過程中表面局部濕潤區(qū)和局部干燥區(qū)的形成及其對(duì)蒸發(fā)速率的影響。1.2.2土壤蒸發(fā)影響因素研究影響土壤蒸發(fā)的主要因素有兩個(gè)：一是氣象因素土壤溫度、土壤顏色、土壤含鹽量等。以往對(duì)土壤蒸發(fā)影響因素的研究已經(jīng)從不同的角影響土壤蒸發(fā)的氣象因子通?？煞譃槿悾簾嵋蜃?、動(dòng)力因子和水分因子[19]。第一類主要是輻射和大氣溫度，它們通過對(duì)蒸發(fā)土壤內(nèi)能的影響來影響蒸發(fā)。因?yàn)橥寥浪肿犹鰜淼耐寥辣砻嬲舭l(fā)需要消耗一定的能量在空氣中，太陽輻射是一種能源，沒有可持續(xù)能源供應(yīng)的土壤蒸發(fā)，土壤表面會(huì)慢慢冷卻，追逐土壤表面蒸汽壓會(huì)降低，沒有水汽壓差的存在，土壤蒸發(fā)會(huì)逐漸減少甚至停止[20]。在通氣區(qū)，土壤溫度會(huì)影響土壤水分的遷移轉(zhuǎn)化。土壤溫度梯度會(huì)引起水汽壓差，加速水汽擴(kuò)散速率，形成向上或向下的熱流。當(dāng)局部地表溫度低于土壤溫度時(shí)，熱流會(huì)驅(qū)動(dòng)水分向上蒸發(fā)。溫度梯度影響下的水分移水率為中等時(shí)，水的運(yùn)動(dòng)量才更高，相當(dāng)于三分之一的持水能力23],也就是說相當(dāng)于毛細(xì)管連接破裂時(shí)的含水量。第二類主要是風(fēng)速和空氣湍流運(yùn)動(dòng)。風(fēng)速以連續(xù)的方式擾動(dòng)土壤表面附近的空氣，帶走接近飽和的空氣，代之以干燥的空氣，從而加速蒸發(fā)過程。當(dāng)風(fēng)速較低或無風(fēng)速時(shí)，土壤表面水分子運(yùn)動(dòng)緩慢，土壤蒸發(fā)受限24]。當(dāng)風(fēng)速較大時(shí)，會(huì)在土壤表面帶來大量的水分子，增加土壤表面水蒸氣的壓差，蒸發(fā)量隨之增加25]。風(fēng)速越大，蒸發(fā)作用越強(qiáng)。第三類主要是相對(duì)濕度和降水。相對(duì)濕度會(huì)影響土壤表面水汽壓梯度。相對(duì)濕度越小，水汽壓梯度越大，土壤蒸發(fā)增加。相反，在空氣濕度較高或陰雨密布的夜晚土壤蒸發(fā)很小，但在雨天有蒸發(fā)，但蒸發(fā)量很小。降水與蒸發(fā)量的關(guān)系越密切，降水越多，蒸發(fā)量越大。降水強(qiáng)度越大，蒸發(fā)量越小，反之亦然。事實(shí)上，在一場(chǎng)暴雨之后，水開始蒸發(fā)滲入。一個(gè)典型的水剖面是高含水層覆蓋在更干旱的土層上。在這種情況下，在剖面的不同部位同時(shí)發(fā)生兩個(gè)過程：一是水面蒸發(fā)引起的向上運(yùn)動(dòng)；另一種是水滲透或重力排水，那么深的水的一部分水和重力梯度矩陣吸入梯度，形成中間的7一段水通量等于零平面(表面)或分水嶺，這被認(rèn)為是零通量面，這個(gè)表面逐漸的降低部分運(yùn)動(dòng)。一方面，蒸發(fā)減少了滲透，因?yàn)樗牧丝捎糜跐B透的水。另一方面，入滲減少了蒸發(fā)，因?yàn)樗鼫p少了表層容易被蒸發(fā)消耗的土壤水分。土壤條件對(duì)土壤蒸發(fā)的影響主要包括土壤含水量、土壤結(jié)構(gòu)、土壤顏色、土壤溫度等。隨著表層土壤含水量的降低，土壤蒸發(fā)迅速減少。當(dāng)?shù)乇硗寥篮枯^大甚至接近飽和時(shí)，土壤表面的不規(guī)則性構(gòu)成了更大的表面積、更高的土壤顏色和更高的地表溫度，導(dǎo)致了更大的土壤蒸發(fā)和水面蒸發(fā)[26]。土壤結(jié)構(gòu)對(duì)土壤蒸發(fā)的影響較小，團(tuán)聚體越多的土壤保持土壤水分的能力越強(qiáng)，如黏土，其土壤蒸發(fā)量較小。土壤顏色越深，它能吸收的能量越多，土壤蒸發(fā)越大。土壤蒸發(fā)受土壤溫度[271的影響很大，土壤溫度[27]會(huì)增強(qiáng)水分子的活性，影響水分子的遷移。土壤水分分為氣態(tài)水和液態(tài)水兩部分，氣態(tài)水向上遷移，液態(tài)水向下遷移[28]。因此，在溫度的影響下，土壤中的水分總是從地表向深層土壤輸送，而輸送的量取決于土壤的初始含水量。土壤蒸發(fā)水分含量的影響更強(qiáng)，一土壤水分含量很小，土壤中水分的水蒸氣擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，所以當(dāng)土壤含水量過大時(shí)，小時(shí)內(nèi)，真的會(huì)有較少的土壤水分遷移，只有當(dāng)含水率接近毛細(xì)裂隙時(shí)，它們才會(huì)聚集在蒸發(fā)面以下。凍土凍結(jié)時(shí)，凍土底部區(qū)域的含水量較高，而凍土以下區(qū)域的含水量很低，出現(xiàn)凍土?xí)r，土壤蒸發(fā)較小。研究土壤蒸發(fā)對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率和作物耗水量的影響因素具有重要意義。許多學(xué)者探索了土壤蒸發(fā)過程中影響因素與變量之間的關(guān)系，提出了各種土壤蒸發(fā)的計(jì)算方法和模型，改進(jìn)了土壤蒸發(fā)的測(cè)量方法，已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、生態(tài)、水文等領(lǐng)域29-38]。有助于抑制土壤蒸發(fā)。國外Kidron391研究了土壤接近飽和時(shí)溫度對(duì)土壤蒸發(fā)的影響，得出土壤溫度每升高1℃,土壤蒸發(fā)率會(huì)增加7-8%。Kai-Uwe等[401人通過原位實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)了剖面上的土壤含水量和土壤溫度，指出地表1-3cm內(nèi)的土壤水分在溫度的影響下以水蒸氣分子的形式逸出，干燥的在地表以下形成一層有一定厚度的干燥土壤的在中國，黃惠平等[41]通過主成分分析得出了主導(dǎo)影響因素及其分布。平均最高溫度、平均氣溫、平均最低溫度、緯度、平均水汽壓等影響因子均為第一主成分。第二主成分為相對(duì)濕度、輻射持續(xù)時(shí)間、降水，稱為水分因子；第三個(gè)主成分是經(jīng)度和風(fēng)速，分別是地理因子和動(dòng)力因子。李文麗[42通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究了土壤溫度和水分輸運(yùn)的變化特征，指出當(dāng)?shù)厮w深度小于50cm時(shí)，土壤不會(huì)形成干燥的表層。當(dāng)?shù)叵滤裆畲笥?0cm時(shí)，地表以下15cm內(nèi)8的土壤含水量在4h內(nèi)下降至殘余含水量。趙貴章等143-45在鄂爾多斯盆地進(jìn)行了原位實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣溫高于25℃時(shí)，非飽和帶土壤溫度受到顯著影響，土壤含水量迅速下降，土壤累積蒸發(fā)隨之下降。劉赫曼[46發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度低于10℃時(shí)，土壤蒸發(fā)很??；當(dāng)溫度高于10℃時(shí)，土壤蒸發(fā)與溫度呈正相關(guān)。干土層的形成會(huì)改變土與水的水力關(guān)系，以地表為上邊界時(shí)，蒸發(fā)模擬過程可能會(huì)有偏差。氣溫和濕度的變化會(huì)引起土壤蒸發(fā)的變化，溫度效應(yīng)會(huì)使土壤水分的相變過程復(fù)雜化。有學(xué)者提出47-481,在土壤中添加石腦油皂類化合物、FeCl等表面活性劑可以改變土壤的水分性質(zhì)，減少土壤蒸發(fā)。此外，在土壤91.3主要研究內(nèi)容土壤水分蒸發(fā)是農(nóng)田水分損失的重要途徑，而在覆膜條件下其蒸發(fā)速度將會(huì)明顯下降；在不同的土壤性質(zhì)條件下，水分蒸發(fā)速度又會(huì)發(fā)生變化。改變土壤性質(zhì)從而更高效的降低土壤水分蒸發(fā)，將對(duì)農(nóng)業(yè)高效用水等方面做出巨大貢獻(xiàn)。因此，本試驗(yàn)從土壤性質(zhì)出發(fā)，結(jié)合數(shù)據(jù)資料，通過改變初始含水量、環(huán)境溫度、容重以及改良劑添加量等變量，分別測(cè)定土壤蒸發(fā)量以及土壤含水率的動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)，探究其對(duì)土壤蒸發(fā)特性的影響。采用動(dòng)力學(xué)模型對(duì)覆膜條件下土壤性質(zhì)對(duì)其蒸發(fā)特性影響進(jìn)行模擬研究，主要研1、不同容重對(duì)土壤蒸發(fā)特性影響。2、不同環(huán)境溫度對(duì)土壤蒸發(fā)特性影響。3、不同初始含水量對(duì)土壤蒸發(fā)特性影響。4、不同改良劑添加量對(duì)土壤蒸發(fā)特性影響。探究覆膜條件下土壤性質(zhì)對(duì)其蒸發(fā)特性進(jìn)行室內(nèi)土柱蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)以5%、10%、15%進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、圖表分析、函數(shù)擬合揭示不同處理下對(duì)其土壤蒸發(fā)特性的影響2.1供試材料本試驗(yàn)選用土壤來源于山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地溫室大棚。取土深度為60cm,干土初始含水率按0%計(jì)算。本文采用環(huán)保型地膜且為學(xué)校實(shí)驗(yàn)室自制，主要成分為聚2.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行此次室內(nèi)土柱蒸發(fā)試驗(yàn)時(shí)間為2021年3月至5月，試驗(yàn)地點(diǎn)位于太原理工大特性的影響。試驗(yàn)分別設(shè)置了三種不同土壤容重(1.35g/cm3、1.4g/cm3、1.5g/cm3)、三種不同土壤含水率(60%、80%、100%)、三種不同溫度(15℃、25℃、35℃)和三種不同沸石粉含量(5%、10%、15%)供試土壤經(jīng)過0.75mm篩網(wǎng)篩選后，除1、2組實(shí)驗(yàn)(土壤容重分別為1.35g/cm3、然后按照土壤平均含水率為80%田間持水量的設(shè)計(jì)水平進(jìn)行模擬灌溉，待水分充分入2.3數(shù)據(jù)處理(1)利用Excel表格可整理計(jì)算并分別得出土壤逐日蒸發(fā)量、累積蒸發(fā)量和含水(2)本文擬采用對(duì)數(shù)模型(式2-1)對(duì)土壤的累積蒸發(fā)過程進(jìn)行定量描述。其中Y3.1不同土壤容重對(duì)土壤蒸發(fā)特性的影響圖3-1為不同容重條件下土壤逐日蒸發(fā)過程。由圖3-1可知，不同容重條件下土壤蒸發(fā)量隨時(shí)間呈先穩(wěn)定、然后逐漸遞減、最終趨于穩(wěn)定的變化趨勢(shì)。在蒸發(fā)初期階段(0~5d),不同容重條件下的土壤日蒸發(fā)量介于1.5~2g之間，蒸發(fā)強(qiáng)度整體相對(duì)比較穩(wěn)定。在5-25d之間，不同容重條件下土壤蒸發(fā)量隨時(shí)間呈遞減趨勢(shì)，相較該衰減階段初(5d),該階段末25d時(shí)的蒸發(fā)強(qiáng)度降低了約80%左右。在25-32d左右，土壤日蒸發(fā)量基本處于0.25g左右浮動(dòng)，蒸發(fā)強(qiáng)度比較微弱且穩(wěn)定。經(jīng)計(jì)算，對(duì)于整個(gè)蒸發(fā)過程，容重1.35、1.4和1.5三種條件下的土壤蒸發(fā)量平均值分別為0.84g、0.87g和0.88g,它們的均值差異小于4.8%,由此說明不同容重條件下的土壤蒸發(fā)量均值大小順序?yàn)椋?.35<1.4<1.5,增加容重能夠一定程度程度抑制土壤蒸發(fā)，但差異并不明顯。圖3-1-2-1為不同容重條件下土壤逐日蒸發(fā)過程。由圖3-1-2-1可知，不同容重條件下土壤水分蒸發(fā)過程均隨時(shí)間呈現(xiàn)先線性增加，然后逐漸趨于平緩穩(wěn)定的變化趨勢(shì)。在試驗(yàn)第32d時(shí)，容重1.35、1.4和1.5條件下土壤水分揮發(fā)總量分別達(dá)到26.89g、27.83g和28.22g,即容重因素對(duì)土壤累積蒸發(fā)量影響大小為：容重1.35<容重1.4<容重1.5,說明增加土壤容重可導(dǎo)致土壤累積蒸發(fā)總量增加。在1~32d整個(gè)試驗(yàn)過程中，容重1.35、1.4和1.5條件下土壤累積蒸發(fā)總量平均值分別達(dá)到19.14g、19.88g和19.69g,即容重因素對(duì)土壤累積蒸發(fā)量平均值影響大小為：容重1.35<容重1.5<容重1.4,說明土壤累積蒸發(fā)量均值隨容重增加呈先減少后增加的變化趨勢(shì)。圖3-1-2-2為不同容重條件下土壤累積蒸發(fā)過程數(shù)據(jù)樣本量化擬合結(jié)果。由圖3-1-2-2可知，數(shù)據(jù)樣本實(shí)測(cè)值均勻分布在對(duì)數(shù)模型擬合線兩側(cè)，并且具有一致的變化趨勢(shì)。從模型精度來看，容重1.35、1.4和1.5條件下土壤累積蒸發(fā)對(duì)數(shù)模型的決定系數(shù)分別為0.9682、0.9708、0.9657。從以上兩點(diǎn)說明，采用對(duì)數(shù)模型對(duì)土壤累積蒸發(fā)過程進(jìn)行量化描述是合理的。在對(duì)數(shù)模型中，參數(shù)a代表時(shí)間的相對(duì)變化引起的土壤累積蒸發(fā)量的絕對(duì)變化。隨容重的增大，參數(shù)a的值相應(yīng)增大，說明容重越大，相應(yīng)的蒸發(fā)強(qiáng)度越大。圖3-1-2-2不同容重條件下土壤累積蒸發(fā)模型3.1.3含水率圖3-1-3-1不同容重條件下土壤含水率變化過程圖3-1-3-1為不同容重條件下土壤含水率過程。由圖3-1-3-1可知，不同容重條件對(duì)土壤含水量的影響差異并不顯著,但具有隨土壤容重增加，保水效果增強(qiáng)的微弱趨勢(shì)。在試驗(yàn)第32d時(shí)，容重1.35、1.4和1.5條件下土壤含水率分別達(dá)到0.009、0.010和0.013,持水保墑能力整體表現(xiàn)為容重1.35<容重1.4<容重1.5,但差距很小。圖3-1-3-2為不同容重條件下土壤含水率變化過程數(shù)據(jù)樣本量化擬合結(jié)果。由圖3-1-3-2可知，數(shù)據(jù)樣本實(shí)測(cè)值均勻分布在指數(shù)模型擬合線兩側(cè)，并且具有一致的變化趨勢(shì)。從模型精度來看，容重1.35、1.4和1.5條件下土壤累積蒸發(fā)指數(shù)模型的決定系2。從以上兩點(diǎn)說明，采用指數(shù)模型對(duì)土壤含水率變化過程進(jìn)行量化描述是合理的。0容重1.35容重1.40容重1.5圖3-1-3-2不同容重條件下土壤含水率變化模型3.1.4相互關(guān)系圖3-1-4為不同容重條件下土壤蒸發(fā)量與含水率關(guān)系。由圖3-1-4可知，不同容重模型精度來看，容重1.35、1.4和1.5條件下土壤累積蒸發(fā)對(duì)數(shù)模型的決定系數(shù)分別為0.9442、0.9378、0.9482。從以上兩點(diǎn)說明，采用對(duì)數(shù)模型對(duì)土壤蒸發(fā)量與含水率的相壤蒸發(fā)量的絕對(duì)變化。隨容重的增大，參數(shù)a的值相應(yīng)增大，說明容重越大，土壤蒸發(fā)量隨含水率的變化越大。10容重1.35含水率(g/g)00容重1.5圖3-1-4不同容重條件下土壤蒸發(fā)量與含水率關(guān)系3.2不同土壤含水率對(duì)土壤蒸發(fā)特性的影響圖3-2-1為不同含水率條件下土壤逐日蒸發(fā)過程。由圖3-2-1可知，不同含水率條件下土壤蒸發(fā)量隨時(shí)間呈逐漸遞減、最終趨于穩(wěn)定的變化趨勢(shì)。在蒸發(fā)初期階段(0~5d),不同含水率條件下的土壤日蒸發(fā)量介于1.5~2g之間，蒸發(fā)強(qiáng)度整體相對(duì)比較穩(wěn)定。在5-25d之間，不同含水率條件下土壤蒸發(fā)量隨時(shí)間呈遞減趨勢(shì)，相較該衰減階段初(5d),該階段末25d時(shí)的蒸發(fā)強(qiáng)度降低。在25-32d左右，土壤日蒸發(fā)量基本處于0.25g左右浮動(dòng)，蒸發(fā)強(qiáng)度比較微弱且穩(wěn)定。經(jīng)計(jì)算，對(duì)于整個(gè)蒸發(fā)過程，含水率60%、80%和100%三種條件下的土壤蒸發(fā)量平均值分別為0.62g、0.86g和1.07g,由此說明不同含水率條件下的土壤蒸發(fā)量均值大小順序?yàn)椋汉?0%<含水率80%<含水率100%,減少土壤含水率能夠一定程度程度抑制土壤蒸發(fā)。圖3-2-1-1為不同含水率條件下土壤逐日蒸發(fā)過程。由圖3-2-1-1可知，不同含水率條件下土壤水分蒸發(fā)過程均隨時(shí)間呈現(xiàn)先線性增加，然后逐漸趨于平緩穩(wěn)定的變化趨勢(shì)。在試驗(yàn)第32d時(shí)，含水率60%、80%和100%條件下土壤水分揮發(fā)總量分別達(dá)到含水率80%<含水率100%,說明增加土壤含水率可導(dǎo)致土壤累積蒸發(fā)總量增加。在1~32d整個(gè)試驗(yàn)過程中，含水率60%、80%和100%條件下土壤累積蒸發(fā)總量平均分別達(dá)到15.09g、19.88g和22.00g,即含水率因素對(duì)土壤累積蒸發(fā)量平均值影響大小為：含水率60%<含水率80%<含水率100%,說明土壤累積蒸發(fā)量均值隨含水率增加呈增加圖3-2-1-2為不同含水率條件下土壤累積蒸發(fā)過程數(shù)據(jù)樣本量化擬合結(jié)果。由圖3-2-1-2可知，數(shù)據(jù)樣本實(shí)測(cè)值均勻分布在對(duì)數(shù)模型擬合線兩側(cè)，并且具有一致的變化趨勢(shì)。從模型精度來看，含水率60%、80%和100%條件下土壤累積蒸發(fā)對(duì)數(shù)模型的決定系數(shù)分別為0.9919、0.9708、0.9277。從以上兩點(diǎn)說明，采用對(duì)數(shù)模型對(duì)土壤累積蒸發(fā)過程進(jìn)行量化描述是合理的。在對(duì)數(shù)模型中，參數(shù)a代表時(shí)間的相對(duì)變化引起的土壤累積蒸發(fā)量的絕對(duì)變化。隨初始含水率的增大，參數(shù)a的值相應(yīng)增大，說明初始含水率越大，相應(yīng)的蒸發(fā)強(qiáng)度越大。3.2.3含水率時(shí)間(d)圖3-2-3-1不同初始含水率條件下土壤含水率變化過程含水率條件對(duì)土壤含水量的影響差異顯著,具有隨土壤初始的趨勢(shì)。在1~32d整個(gè)試驗(yàn)過程中，含水率60%、80%和100%條件下土壤含水率平均值分別達(dá)到0.042、0.058和0.087,即初始含水率因素對(duì)土壤含水率平均值影響大小含水率60%<含水率80%<含水率100%,說明土壤含水率均值隨初始含水率增加呈增由圖3-2-3-2可知，數(shù)據(jù)樣本實(shí)測(cè)值均勻分布在指數(shù)模型擬合線兩側(cè)，并且具有一致的變化趨勢(shì)。從模型精度來看，含水率60%、80%和100%條件下土壤累積蒸發(fā)指數(shù)模型率變化過程進(jìn)行量化描述是合理的。0含水率60%0含水率80%0含水率100%圖3-2-3-2不同初始含水率條件下土壤含水率變化模型3.2.4相互關(guān)系圖3-2-4為不同初始含水率條件下土壤蒸發(fā)量與含水率關(guān)系。由圖3-2-4可知，不變化趨勢(shì)。從模型精度來看，含水率60%、80%和100%條件下土壤累積蒸發(fā)對(duì)數(shù)模型00含水率60%5含水率(g/g)含水率(g/g)圖3-2-4不同初始含水率條件下土壤蒸發(fā)量與含水率關(guān)系圖3-3-1為不同溫度條件下土壤逐日蒸發(fā)過程。由圖3-3-1可知，除15℃處理下的土壤日蒸發(fā)量較穩(wěn)定，其余兩種溫度條件下的土壤蒸發(fā)量均隨時(shí)間呈遞減變化趨勢(shì)。其中35℃處理下的土壤蒸發(fā)量減小速率最大。經(jīng)計(jì)算，對(duì)于整個(gè)蒸發(fā)過程，不同溫度條件下的土壤蒸發(fā)量均值大小順序?yàn)椋?5℃<25℃<35℃。由此判斷主要原因是，在一定溫度范圍內(nèi)，土壤蒸發(fā)量與溫度呈正相關(guān)關(guān)系，溫度越高，土壤蒸發(fā)量越大。減小溫度對(duì)于抑制土壤蒸發(fā)有促進(jìn)作用。和35℃條件下土壤水分揮發(fā)總量分別達(dá)到20.26g、27.55g和28.17g,即溫度因素對(duì)土壤累積蒸發(fā)量影響大小為：15℃<25℃<35℃,說明提高土壤溫度可導(dǎo)致土壤累積蒸發(fā)總量增加。在1~30d整個(gè)試驗(yàn)過程中，15℃、25℃和35℃條件下土壤累積蒸發(fā)總量平均值分別達(dá)到11.28g、19.35g和20.72g,即溫度因素對(duì)土壤累積蒸發(fā)量平均值影響大小為：15℃<25℃<35℃,說明土壤累積蒸發(fā)量均值隨溫度增加呈增長趨勢(shì)。圖3-3-2-2為不同溫度條件下土壤累積蒸發(fā)過程數(shù)據(jù)樣本量化擬合結(jié)果。由圖3-3-2-2可知，數(shù)據(jù)樣本實(shí)測(cè)值均勻分布在對(duì)數(shù)模型擬合線兩側(cè)，并且具有一致的變化趨勢(shì)。從模型精度來看，15℃、25℃和35℃條件下土壤累積蒸發(fā)對(duì)數(shù)模型的決定系數(shù)圖3-3-2-2不同溫度條件下土壤累積蒸發(fā)模型3.3.3含水率日期(d)圖3-3-3-1不同溫度條件下含水率變化過程圖3-3-3-1為不同溫度條件下土壤含水率過程。由圖3-3-3-1可知，不同溫度條件對(duì)土壤含水量的影響差異顯著,具有隨溫度增加，保水效果呈減弱的趨勢(shì)。在1~30d整0.052,即溫度因素對(duì)土壤含水率平均值影響大小為：15℃<25℃<35℃,說明土壤含水率均值隨初溫度增加呈明顯減小趨勢(shì)。圖3-3-3-2為不同溫度條件下土壤含水率變化過程數(shù)據(jù)樣本量化擬合結(jié)果。由圖3-3-3-2可知，數(shù)據(jù)樣本實(shí)測(cè)值均勻分布在指數(shù)模型擬合線兩側(cè)，并且具有一致的變化趨勢(shì)。從模型精度來看，15℃、25℃和35℃條件下土壤累積蒸發(fā)指數(shù)模型的決定系數(shù)分別為0.9914、0.9995、0.9997。從以上兩點(diǎn)說明，采用指數(shù)模型對(duì)土壤含水率變化過程進(jìn)行量化描述是合理的。3.3.4相互關(guān)系圖3-3-4為不同溫度條件下土壤蒸發(fā)量與含水率關(guān)系。由圖3-3-4可知，不同溫度在對(duì)數(shù)模型擬合線兩側(cè)，并且具有一致的變化趨勢(shì)。從模型精度來看，15℃、25℃和1墩2含水率(g/g)含水率(g/g)圖3-3-4不同溫度條件下土壤蒸發(fā)量與含水率關(guān)系3.4.1逐日蒸發(fā)量圖圖3-4-1為不同沸石粉含量下土壤逐日蒸發(fā)過程。由圖3-4-1可知，不同沸石粉下粉含量條件下土壤蒸發(fā)量隨時(shí)間呈遞減趨勢(shì)，相較該衰減階段初8d,該階段末5d時(shí)的蒸發(fā)強(qiáng)度降低了約70%左右。在13-30d左右，土壤日蒸發(fā)量趨于穩(wěn)定并最終降到0.5g以下。經(jīng)計(jì)算，對(duì)于整個(gè)蒸發(fā)過程，沸石粉含量5%、10%和15%三種條件下的土壤蒸發(fā)量平均值分別為0.83g、0.78g和0.73g,由此說明不同沸石粉含量條件下的土壤蒸發(fā)15%<10%<5%,減圖3-4-2-1為不同沸石粉含量條件下土壤逐日蒸發(fā)過程。由圖3-4-2-1可知，不同沸石粉含量條件下土壤水分蒸發(fā)過程均隨時(shí)間呈現(xiàn)穩(wěn)定增加趨勢(shì)。在試驗(yàn)第30d時(shí)，沸石粉含量5%、10%和15%條件下土壤水分揮發(fā)總量分別達(dá)到24.95g、23.39g和22g,即沸石粉含量對(duì)土壤累積蒸發(fā)量影響大小為：15%<10%<5%,說明增加土壤沸石粉含量可導(dǎo)致土壤累積蒸發(fā)總量減少。在1~30d整個(gè)試驗(yàn)過程中，沸石粉含量5%、10%和15%條件下土壤累積蒸發(fā)總量平均值分別達(dá)到17.04g、16.705g和15.78g,即沸石粉含量對(duì)土壤累積蒸發(fā)量平均值影響大小為：15%<10%<5%,說明土壤累積蒸發(fā)量均值隨沸石粉含量增加呈減小趨勢(shì)。圖3-4-2-2為不同沸石粉含量條件下土壤累積蒸發(fā)過程數(shù)據(jù)樣本量化擬合結(jié)果。由圖3-4-2-2可知，數(shù)據(jù)樣本實(shí)測(cè)值均勻分布在對(duì)數(shù)模型擬合線兩側(cè)，并且具有一致的變化趨勢(shì)。從模型精度來看，沸石粉含量5%、10%和15%條件下土壤累積蒸發(fā)對(duì)數(shù)模型的決定系數(shù)分別為0.9682、0.9708、0.9657。從以上兩點(diǎn)說明，采用對(duì)數(shù)模型對(duì)土壤累積蒸發(fā)過程進(jìn)行量化描述是合理的。在對(duì)數(shù)模型中，參數(shù)a代表時(shí)間的相對(duì)變化引起的土壤累積蒸發(fā)量的絕對(duì)變化。隨沸石粉含量的增大，參數(shù)a的值相應(yīng)減小，說明沸石粉含量越大，相應(yīng)的蒸發(fā)強(qiáng)度越小。圖3-4-3-2不同沸石粉含量下土壤累積蒸發(fā)模型3.4.3含水率圖3-4-3-1不同沸石粉含量下土壤含水率變化過程強(qiáng)的趨勢(shì)。在1~30d整個(gè)試驗(yàn)過程中，沸石粉含量5%、10%和15%條件下土壤含水率平均值分別達(dá)到0.073、0.075和0.08,即沸石粉含量因素對(duì)土壤含水率平均值影響大小為：15%>10%>5%,說明土壤含水率均值隨沸石粉含量增加呈增加趨勢(shì)。變化趨勢(shì)。從模型精度來看，沸石粉含量5%、10%和15%條件下土壤累積蒸發(fā)指數(shù)模0沸石粉含量5%0沸石粉含量10%0沸石粉含量15%圖3-4-4為不同沸石粉含量條件下土壤蒸發(fā)量與含水率關(guān)系。由圖3-4-4可知，不石粉含量5%、10%和15%條件下土壤累積蒸發(fā)指數(shù)模型的決定系數(shù)分別為0.9379、0.9541、0.9075。從以上兩點(diǎn)說明，采用指數(shù)模型對(duì)土壤蒸發(fā)量與含水率的相互關(guān)系進(jìn)石粉含量的增大，土壤蒸發(fā)量隨含水率的變化呈先增加后減小的微弱趨勢(shì)。沸石粉含量5%沸石粉含量10%3110含水率(g/g)含水率(g/g)432203210沸石粉含量15%含水率(g/g)圖3-4-4不同沸石粉含量條件下土壤蒸發(fā)量與含水率關(guān)系第四章總結(jié)(1)不同容重條件下土壤蒸發(fā)量隨時(shí)間呈先穩(wěn)定、然后逐漸遞減、最終趨于穩(wěn)定(2)不同含水率條件下土壤水分蒸發(fā)過程均隨時(shí)間呈現(xiàn)先線性增加，然后逐漸趨(3)改變溫度是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中抑制土壤蒸發(fā)的常用方法。不同溫度條件下土壤水分(4)沸石粉在農(nóng)業(yè)中作為改良劑對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有很大的作用，但是對(duì)于土壤蒸發(fā)有(5)在進(jìn)行改變沸石粉含量探究土壤蒸發(fā)情況的實(shí)驗(yàn)中，選用的對(duì)數(shù)模型不能完(6)綜合分析，我國農(nóng)業(yè)缺水干旱、環(huán)境污染、耕地不足的情況嚴(yán)重，不利于經(jīng)文獻(xiàn)參考[1]RATTANLAL,MANOJK.SHUKLA.Principlesofsoilphysics[M]NewINC..S.1.:TaylorandFrancis,2004:411-412.[3]封曉輝，張秀梅，郭凱等.覆蓋措施對(duì)咸水結(jié)冰灌溉后土壤水鹽動(dòng)態(tài)和棉花生產(chǎn)的影響[J].棉花學(xué)報(bào)，2015,27(2):135-142.[10]YiotisAG,Tsimpanogianniprousmedia:aporenetworkstudy[J].DryingTechnolporousmedia[J].WaterResourcesResearch,2012,48,W05511.[12]Lemon,E.R:Thepotentialitiesfordec-reasingSci.Soc.Amer.Proc.,20:120-125,1956.Sci.Soc.Amer.Proc.,17:87-91,1953.[14]AminzadehM,OrD.Temperaturedynamicsduringsurfaces[J].WaterResourcesResearch,20[15]YiotisAG,SalinD,YortsosYC.Porenetworkmodelingofdryingprocessesinmacroporousmateriaeffectsofgravity,massboundarylayerandporemicrostructur[16]VorhauerN,WangYJ,KharaghaniA,etal.Dryingwithforma[17]MoghaddamAA,KharaghaniA,TsotsasE,etal.Aporenetworkstudyofevaporationfrsurfaceofadryingnon-hygroscopicporousmedium[J].AicheJourn[19]花圣卓，蔡昕，余新曉.平坦下墊面植被蒸散特征及2016,30(03):344-350+354.[21]Gurr,C.G.,Marshall,T.J,Hutton,J.TMoverentofwSci.,74:335-345,1952.[22]Torasawa,S.:Themovementofwaterinuplandsoils.5.Changesofsoilmoistureaffectedbythepresenceorabsenceofwater.SoilSci.andPlantNutrition,9:38,1963.[23]Smith,W.O.:Thermalconductivitiesinmoistsoils.SoilSci.Soc.Amcr.Proc,4:32-40,1939.Climate,2007,22(3-4):311-323.報(bào)，2016,32(13):52-58.[28]李艷，劉海軍，黃冠華.麥秸覆蓋條件下土壤蒸發(fā)阻力及蒸發(fā)模擬[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015,31(01):98-106.26(1):6-10.[30]JOHANNAClarametzgeunderdifferenttypesoflanduseinsouthernafricansavannaecosystems[J].JournalofPl[31]FINNPlauborg.Evaporationfrombaresoilinatempemicro-lysimetersandtimedomainreflectometry[J].Agri[33]QIUGuoyu,