拉萨河谷喷灌双季饲草作物系数与土壤蒸发研究

【目的】探究作物指标与作物系数、土壤蒸发之间的关系,为提高拉萨河谷喷灌蒸散发计算精度,制定适时适量的双季饲草灌溉制度提供理论支撑。【方法】通过微型蒸渗仪实测蒸散量与PM法计算参考作物的比值实测作物系数对PM法修正的单作物系数进行评价,分析误差水平及原因;基于自制株间土壤蒸发仪,获得株间土壤蒸发(E)与蒸散量(ET)的分摊比例(E/ET),建立实测Kc及E/ET与LAI、SPAD之间的关系。【结果】采用FAO-56推荐单作物系数修正法,对拉萨河谷小黑麦、燕麦单作物系数进行修正,小黑麦和燕麦初始生长期、生长中期和生长后期的作物系数分别为0.45和0.94,1.22和1.16,0.49和0.31。小黑麦全生育期土壤蒸发占蒸散量的44.8%,苗期-越冬期、越冬-返青期、返青-拔节期、拔节-抽穗期、抽穗-刈割期土壤蒸发占蒸散量比例分别为93.4%、94.8%、61.8%、22.2%和13.8%;燕麦苗期-分蘖期、分蘖-拔节期、拔节-抽穗期、抽穗-刈割期土壤蒸发占蒸散量比例分别为98.9%、79.1%、31.7%和16.8%。土壤蒸发在双季饲草种植过程中占蒸散量比例超过44%,减少土壤蒸发以提高水分利用效率的潜力较大。【结论】双季饲草实测作物系数、土壤蒸发占蒸散量比例与叶面积指数、叶绿素显著相关且呈线性或非线性函数关系。在单作物系数法基础上增加作物指标可以修正双季饲草蒸散的计算精度,通过构建数学模型使作物指标能直接模拟该地区作物土壤蒸发、间接模拟蒸散发全过程。

滴灌条件下温室黄瓜土壤蒸发的影响因素及模拟

明确土壤蒸发的变化过程和影响因素,建立简便且具有较高精度的计算模型,对提高水资源利用效率,减少无效水分消耗具有重要指导意义。以温室滴灌黄瓜为试验对象,对土壤蒸发进行了连续测量,引入Priestley-Taylor模型的土壤蒸发模块,将蒸发过程分为2个阶段,探讨了3个限制系数(Deardorff,1977:f_(sw)-1;Yao et al.,2013:f_(sw)-2;Ershadi et al.,2014:f_(sw)-3)对模型精度的影响。结果表明:全生育期温室滴灌黄瓜的土壤蒸发在0.13~9.15 g/d之间变化,平均值为3.15 g/d,总体表现为“增加-降低-增加”的变化趋势;土壤蒸发与表层含水率和LAI均呈e指数函数关系,与含水率呈正比,与LAI呈反比;土壤蒸发系数与含水率变化过程相似,全生育期在0.49~1.26之间变化;3个模型在第2阶段的模拟精度较高,且f_(sw)-1的精度优于f_(sw)-2和f_(sw)-3,MAE和RMSE分别为0.14和0.21 mm/d。因此,采用PT-f_(sw)-1模型模拟滴灌条件下的土壤蒸发具有较高精度,可为精确掌握温室滴灌黄瓜水分消耗提供依据。

土壤蒸发影响因素及抑制途径研究综述

基于文献计量分析,综合了气象因素以及土壤本身性质对土壤蒸发的影响,并归纳提出了有效抑制土壤蒸发的途径。结果表明:土壤蒸发量与大气温度、降雨量、辐射量、风速、饱和水汽压差、土壤颜色深度和土壤含水率呈正相关,与大气湿度、干土层厚度、土壤含砂量、土壤含盐量、土壤有机质含量呈负相关。土壤蒸发与地上作物种植方式、叶面积指数和地上生物量等也有密切关联。土壤蒸发的抑制途径主要有覆盖、耕作、施用土壤改良剂、合理灌溉和建构绿洲农田防护林系统等。掌握影响土壤蒸发的因素及其抑制途径,可帮助人们变消极防治为积极保墒,从而减少土壤水分的无效损失,提高水资源利用效率。

黄土半干旱区刺槐林地土壤蒸发特性研究

对黄土半干旱区刺槐林内的土壤蒸发状况,进行比较系统的试验研究。试验采用微型蒸发器（Micro-lysimeters,MLS）,人为控制土壤水分梯度,对不覆盖、枯枝落叶物覆盖和苔藓覆盖3种处理的林地土壤蒸发进行了分析。结果表明,在不同土壤水分条件下,利用枯落物覆盖减小林地土壤蒸发效果晴天好于多云天,枯落物覆盖、苔藓覆盖与无覆盖相比,分别减少了20.15%～52.46%和11.11%～36.72%的土壤蒸发,枯落物覆盖效果好于苔藓;林地土壤蒸发量随土壤水分的增加呈上升趋势,当土壤含水量增加到一定临界值以后,林地土壤蒸发量由上升变为下降,表现出土壤水分对林地土壤蒸发具有明显的阈值反应,土壤含水量的临界值分别为14.2%（枯落物覆盖）和16.8%（不覆盖）;基于林地土壤蒸发量（E1）与水面蒸发量（E0）的观测数据,利用STATISTICA软件统计分析,建立林地土壤蒸发模型,可用于林地土壤蒸发量的估算,为林地土壤水分管理提供理论依据。

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。

沟灌夏玉米棵间土壤蒸发规律的试验研究

棵间土壤蒸发是农田土壤耗水的重要组成部分.该文采用两种规格的微型棵间蒸发皿(Micro-Lysimeter)分别测定沟灌夏玉米田沟、垄土面蒸发量,并对沟灌条件下夏玉米棵间土壤蒸发与作物蒸腾变化规律进行了试验研究,分析了相对棵间土壤蒸发强度与土壤含水率的关系以及棵间土壤蒸发强度与作物叶面积指数的关系.结果表明,沟灌条件下夏玉米棵间土壤蒸发量占全生育总耗水量的33.06%～34.35%,棵间土壤相对蒸发强度与表层土壤含水率和作物叶面积指数之间均呈现良好的指数函数关系,灌溉或降雨后2～3 d内土壤蒸发强度较大,受大气蒸发力影响明显.因此,在不影响作物蒸腾的条件下减少表层土壤的湿润面积和湿润次数是减少棵间土壤蒸发、提高作物水分利用效率的主要技术途径与措施.

玉米秸秆覆盖对麦田土壤温度和土壤蒸发的影响

研究了秸秆覆盖下的麦田土壤温度和土壤蒸发的动态变化规律.试验结果表明,玉米秸秆覆盖冬小麦田后,日最高地温比对照低,日最低地温比对照高,日振幅减小,温度变化较对照平缓;冬季具有提高土壤温度的作用,春季则有降低地温的作用.少覆盖处理冬季0～10 cm地温3年平均提高0.3℃/d,春季降低0.42℃/d;多覆盖处理冬季0～10 cm地温3年平均提高0.58℃/d,春季降低0.65℃/d;秸秆覆盖后有效地抑制了土壤蒸发,冬小麦生育期内,少覆盖处理比对照平均减少了21%,多覆盖减少了40.4%.覆盖处理春季的低温效应,推迟生育期3～7 d,加上后期的干热风,造成覆盖处理的冬小麦非正常成熟,影响了冬小麦的产量,少覆盖平均减产4.1%,多覆盖平均减产10.4%.

不同类型微型蒸发器测定土壤蒸发的田间试验研究

利用微型蒸发器(Micro-Lysimeter,简称ML)测定土壤蒸发是一种简单、有效的方法,在中国西北旱区有很大的利用价值,但目前还没有统一的ML设计标准,所以寻求适合西北旱区使用的ML类型具有重要的现实意义。该文利用不同直径、不同长度、不同材料以及不同封底情况的ML在西北旱区进行了砂土和壤土的蒸发测量试验。研究结果表明:测得的土壤蒸发量随ML直径的增大而减小,不同直径ML测得的蒸发量在0.05的水平下有显著差异,测量砂土蒸发采用直径为15cm的ML效果较好,壤土采用10cm的较为理想。直径较小的情况下,ML的长度对蒸发量的影响显著,直径较大时则不显著,ML的长度以20cm为宜。ML的制作材料和是否封底对蒸发测量也有显著影响,在西北旱区,采用PVC不封底的ML较好。

不同麦秸覆盖量对夏玉米田棵间土壤蒸发和地温的影响

采用微型蒸渗仪（Micro-lysimeter）和曲管地温表观测了不同麦秸覆盖量下夏玉米田的棵间土壤蒸发和土壤温度,试验设置5个处理（秸秆覆盖量分别为0（对照）、1500、4500、7500、10500kg/hm2）,分析了不同秸秆覆盖量下夏玉米田棵间土壤蒸发和土壤温度的动态变化规律。结果表明,麦秸覆盖夏玉米田有效抑制了棵间土壤蒸发,平抑了地温的变化幅度;夏玉米生育期内,4种覆盖处理（由高覆盖量至低覆盖量）棵间土壤蒸发比对照依次减少了63.51%、60.98%、52.94%、34.07%,0~20 cm的地温平均日变幅比对照分别降低了3.14℃、2.93℃、2.32℃、2.02℃。麦秸覆盖处理的抑蒸稳温效应,促进了夏玉米生长,提高了夏玉米的产量和水分利用效率。

砂石覆盖粒径对土壤蒸发的影响

为研究不同粒径砂石覆盖对土壤蒸发过程的影响,进行模拟试验。试验以砂石粒径大小为因子,设3个粒径水平:0.5,2.5,4.5cm,以裸土为对照。结果表明:地面砂石覆盖能够有效抑制土壤蒸发,在土壤含水率较高的阶段,抑制作用更加明显;砂石覆盖对蒸发的抑制作用与砂石粒径密切相关,在相同的覆盖厚度(5cm)和同一含水率条件下,砂石覆盖的粒径越大,对蒸发的抑制能力越低;砂石覆盖能明显改变土壤蒸发过程,覆盖条件下的土壤蒸发与裸土相比不仅降低而且更加平稳;在41d的连续蒸发过程中,覆盖条件下的累计土壤蒸发量与时间呈近似线性关系,而裸土为对数关系。

不同长度micro-lysimeters对测定土壤蒸发的影响

研究了 5 ,10 ,15 ,2 0 ,2 5 cm共 5种不同长度处理和内壁有孔、内外壁均有孔 2种处理由 PVC管制成的 micro- lysimeters对土壤蒸发的影响。结果表明 :降雨后 5 ,10 cm处理的土壤水分蒸发较快 ,15 ,2 0 ,2 5 cm处理的变化不明显 ,可以利用 15 cm长的 m icro- lysimeters测定土壤蒸发 ;壁上有孔处理的蒸发要高于同样长度的无孔处理。

种植行距对冬小麦田土壤蒸发与水分利用的影响

农田土壤蒸发不参与作物的生理和生产过程,属非生产性无效耗水。本研究采用Micro-lysimeters(MLS)对不同种植行距的麦田土壤蒸发测定结果表明,土壤蒸发随种植行距的增加而增大,窄行距种植的小麦冠层盖度较大,有利于抑制土壤蒸发。整个生育期7.5cm、15.0cm和30.0cm行距土壤蒸发分别为89.1mm、104.2mm和121.9mm,以15cm为对照,7.5cm行距麦田对土壤蒸发的抑制率为14.5%,而30cm行距麦田土壤蒸发增加17.0%。

沙漠人工植被区土壤蒸发测定

在2003年生长季,应用自制的微型蒸渗仪(Micro Lysimeter)、大型称重式蒸渗仪(Lysimeter)和TDR对比测定沙漠油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana korshinskii)人工植被区与裸沙土壤蒸发,结果表明:在沙漠人工植被区由于植被比较稀疏,土壤蒸发不受植株的遮阴的影响,但不同样地的蒸发量是有差异的,而样地和位置间的互作不显著。为提高蒸发测定精度,建议微型蒸渗仪勤于换土,尤其是在大降水发生之后;将横插式 TDR探头改为竖插式能探测到小降水后的蒸发量。在沙漠区有很大比例的蒸发发生在紧接降水之后。以微型蒸渗仪的测定结果为主,结合大型称重式蒸渗仪的测定结果推算出整个试验期间的裸沙、油蒿和柠条样地的蒸发量为 111 6mm、93 8 mm和99 3 mm,油蒿和柠条样地的蒸发量分别占同期蒸散量的45 1%和43 6%;油蒿和柠条样地均以8月份日蒸发量0 93 mm·d-1和1 10 mm·d-1最高,5月份日蒸发量0 30 mm·d-1和0 28 mm·d-1最低。

日光温室萝卜棵间土壤蒸发规律试验

土壤蒸发在农田水量平衡和能量平衡计算中占有重要地位。该文采用微型蒸渗仪测定温室萝卜的棵间土壤蒸发,对萝卜棵间土壤蒸发的变化规律及其与太阳辐射、气温和相对湿度等主要气象因子的关系进行了试验研究和分析。研究结果表明:温室萝卜棵间土壤蒸发随着萝卜生育期的推移有减小的趋势,棵间土壤蒸发量占全生育期总耗水量的37.73%～41.71%,棵间土壤蒸发与太阳辐射、气温和相对湿度等主要气象因子均呈现良好的指数关系,该研究对合理制定温室萝卜的灌溉制度具有重要的参考价值。

半干旱区不同垄沟集雨种植马铃薯模式对土壤蒸发的影响

通过垄沟集雨种植马铃薯试验,研究了不同垄沟集雨种植模式对土壤蒸发的影响.结果表明,在马铃薯全生育期,垄上覆盖塑料薄膜（CR）处理土壤蒸发量为122.9~165mm,垄上原土夯实不覆膜（UR）处理土壤蒸发量为90.9~101.2mm,无垄带状种植（CK）土壤蒸发量为80.7mm.其中,覆膜垄处理CR60在马铃薯成熟期土壤蒸发强度最大,达2.6mm·d^-1,平均为1.46mm·d^-1,而对照的土壤蒸发强度为0.65mm.d-1;不覆膜土垄处理（UR30）土壤蒸发强度苗期最小,只有0.2mm·d^-1,平均为0.39mm·d^-1,而对照的土壤蒸发强度为0.58mm·d^-1.在马铃薯生长的现蕾期和开花期,水面蒸发量最大,日平均水面蒸发量分别为8.3和9.0mm,与土壤蒸发不同步.马铃薯成熟期,各处理棵间土壤蒸发量都达到最大值.覆膜垄蒸发量最大,集雨效果显著,所以应采取抑制土壤蒸发措施,以便进一步提高水分利用效率.

长期施肥对大豆地土壤蒸发和水分利用效率的影响

以中国科学院海伦农业生态实验站长期定位试验为研究平台,利用Micro-lysimeter法,研究了东北黑土区不同施肥管理对大豆地土壤蒸发和水分利用效率的影响。结果表明:长期施肥通过改变土壤的水分物理性质和作物叶面积指数,进而调控土壤蒸发,不同处理间土壤蒸发表现如下:无肥(F1)>单施化肥(F2)>化肥+有机肥(F3);大豆不同生育时期土壤蒸发强度表现为:开花期-结荚期>子叶期-开花期>出苗期-子叶期>鼓粒期-成熟期>结荚期-鼓粒期,同时土壤蒸发强度与土壤表层含水量间呈显著正相关;在不同施肥管理中化肥+有机肥处理的水分利用效率最高,其次为单施化肥和无肥。因此,在东北黑土区可以通过施肥的方式调控土壤蒸发,提高大气降水的利用效率。

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。

施肥条件下保水剂对土壤蒸发和土壤团聚性状的影响

通过在两种质地土壤中施加"科瀚98"保水剂与肥料配比对土壤累积蒸发量及土壤团聚体含量的变化、分布及养分状况的影响进行了研究。结果表明,土壤累积蒸发量曲线可以用幂函数给予描述。土壤中的团聚体含量随着保水剂用量的增加而增加,其中质地较轻的黄绵土较质地重的土的土壤团聚体数量增加较多;保水剂与肥料共同作用时,肥料用量越大,土壤团聚体含量越低。土壤团聚体中的NO3--N和NH4+-N含量随着保水剂用量的增加而增加,同时其贮量也得到相应的增加。

黄土高原西部土壤蒸发实验研究

对兰州南北两山绿化区内的土壤蒸发状况,进行比较系统的试验研究。试验采用扰动土土柱内储存水分和人工模拟降雨的方法,对不覆盖/覆玉米秸秆/覆卵石三种处理的土壤蒸发情况进行了分析研究。结果表明,覆盖可有效地抑制土壤蒸发;不覆盖处理的土壤蒸发与土壤水分呈正相关,土壤水分越大,土壤表层保持湿润时间越长,蒸发量越大。在33d的试验观测期内,三种处理的蒸发动态不同,覆盖处理的土壤蒸发过程没有集中的蒸发高峰期,而不覆盖处理的土壤蒸发过程主要集中在前10d。土壤累计蒸发量与蒸发时间的回归分析说明,同一时间内各处理的累计蒸发量存在显著差异。

红壤坡地不同土地利用方式土壤蒸发和植被蒸腾规律研究

为明确红壤坡地土壤水分耗散特征,通过田间定位观测,分析了农作区、茶园和柑园土壤水分蒸发和蒸腾过程。结果表明:蒸发、蒸腾与土壤表层含水率和植被叶面积指数关系密切,不同利用方式日蒸发量大小顺序为遮荫茶园<对照茶园<柑园<农作区。茶树和柑蒸腾速率日变化曲线均呈现单峰型,柑日蒸腾速率比对照茶树弱,这两种土地利用方式下6-10月均以蒸腾耗水为主。遮荫可有效削弱茶园土壤蒸发及植被蒸腾。茶园蒸发受微地形条件影响较大,梯地蒸发比梯坎蒸发弱,而农作区和柑园土壤蒸发更多受水分条件的影响。合理的土地利用方式和适度遮荫可以有效降低红壤坡地土壤水分散失,提高水分利用效率和防治季节性干旱。