覆膜条件下土壤蒸发问题研究14000字

1覆膜条件下土壤蒸发问题研究 4 7 7 9 1.4技术路线 2.1供试材料 2.2实验设计 3.1.1逐日蒸发量 3.1.3含水率 3.1.4相互关系 3.2.1逐日蒸发量 3.2.2累积蒸发量 3.2.3含水率 3.2.4相互关系 2 3.3.3含水率 3.3.4相互关系 3.4.3含水率 3.4.4相互关系 3第一章绪论1.1研究背景和意义在农业生产过程中，土壤蒸发扮演了举足轻重的角色。土壤水分蒸发是土壤与大气进行物质和能量交换主要的过程之一，影响着植物生长、土壤形成与性状。它是全球水循环中的重要过程，是作物蒸发蒸腾的必要成分，也是地表能量平衡的重要部分，影响因素较多，过程复杂[1]。然而土壤蒸发的水分作为一种农业无效耗水，是造成土壤水分损失、导致干旱的一个重要因素。因此研究土壤蒸发规律，进而采取科学合理的抑制措施，降低无效耗水，这将对于农业高效用水起至关重要作用[2]。抑制土壤水分蒸发的途径中，地膜覆盖就是一种很好的一种。地膜覆盖最显著的特点是增温保墒[3]。这一特点非常适合于低温、少雨、干旱贫瘠、无霜期短的干旱半干旱地区的自然条件。地膜的特性为不透水、不透气。土地覆盖后，土壤与大气之间的气、水流动被切断，热交换减弱。起垄覆膜的情况下，光滑的膜面能更好地收集沟渠内的雨水，增加入渗，更好地协调土壤水分分布，提高降水利用率。地膜覆盖主要有提高浅层土壤温度，改变土壤温差梯度，可使深层土壤水分上升，具有提高水分的作用。同时地膜覆盖还能促进作物根系生长，提高光能利用率，促进土壤微生物活性，提高肥料利用率，改善土壤物理性质等。目前，覆盖种植技术已广泛应用于我国北方干旱地区和高原寒冷地区的农业开发过程中。但是仅靠地膜的帮助，并不能完全做到高效抑制土壤蒸发与降低无效用水。含水率、温度等土壤性质对土壤的蒸发也有着重要影响，在覆膜条件下改变土壤性质，其蒸发特性也会随之变化。因此，本文通过进行室内土柱蒸发实验进行研究，探究覆膜条件下土壤性质对其蒸发特性的影响，以更加高效的抑制土壤蒸发，这将对于农业水分高效利用以及农业生产的科学管理有重要意义。41.2国内外研究现状1.2.1土壤蒸发过程研究现状土壤蒸发是指土壤水分从土壤表面通过上升和汽化进入大气的过程，它影响土壤的含水量变化，是水平衡和水循环的重要组成部分。土壤蒸发持续进行的条件是：热量经常到达土壤表面，提供水蒸发所需的汽化热；土壤表面的水汽压高于大气的水汽压；土壤表面可以连续获得土壤水分。关于蒸发的最早研究是从EdmundHally[4于1678年发表的文章开始的。此后，有关蒸发的研究进入了快速发展的阶段，特别是对土壤蒸发的研究，更是有了日新月异的发展。苏联土壤学家柯索维奇就与1904年首次提出可以依据土壤水分的物理性质将土壤蒸发过程分为三个阶段5,第一阶段是土壤含水率较高时，土壤蒸发主要受到当地气象条件的控制，属于蒸发的稳定阶段，土壤蒸发能力是大气蒸发力；第二阶段是土壤含水率快速下降，土壤蒸发能力改为由土壤含水率来决定，但同时也会受气象条件的控制；第三阶段是水汽扩散控制阶段，土壤蒸发受土壤水分扩散的影响，土壤蒸发量已经变得很小[6。在之后几十年，各国土壤学家经过对蒸发的持续研究，阶段性理论也有了进一步发展。最终土壤蒸发的三个阶段被完善定义7,一般包含以下三个阶段8]:1.表层土壤蒸发强度稳定阶段在蒸发起始阶段，尽管含水率有所变化，当当地表的含水率地表处的水汽压仍维持或接近于饱和水汽压。这样，在外部气象条件不变的情况下，水汽压梯度基本不变。因此，含水率的降低并不会影响水汽扩散通量。另一方面，表层土壤含水率的降低会使表层土壤的导水能力有所下降，但这只是由土壤向上吸力梯度的增大所补偿的，且土壤在初始阶段是完全饱和的，所以土壤仍然可以充分地向地表提供水分。此时表土蒸发强度不随土壤含水量的降低而变化，称为稳定阶段。当土壤表面蒸发消耗得到充分补充时，蒸发强度相对稳定，蒸发量大于或接近相同气象条件下的蒸发力。此时，土壤蒸发仅受气象条件的影响。由于非饱和渗透系数随土壤水分减少而迅速降低，蒸发持续，当土壤表层含水量降低到一定临界值时，从下到上的入渗水分不能满足蒸发力的需要，这一阶段就结束了。土壤含水量的临界值不是恒定的，它随土壤类型、气象条件等的变化而变化，但一般与田间持水量有关。这一阶段持续时间最短，蒸发率最高。5当土壤表面含水率低于临界含水率θk以下时，不仅随土壤含水率的降低或土壤水吸力的增高，土壤导水率会而不断减少，而且吸力梯度的上升运动导致土壤水分不同于前一个阶段并显示一个下降的趋势。由于土壤蒸发不断消耗水分，土壤的含水量不断下降；同时，随着土壤表面含水率的降低，地表的水汽压也也随之降低，蒸发强度也相应减弱。在这一阶段，土壤因素逐渐成为影响蒸发量的主要因素，气象因素逐渐成为次要因素。当表层土壤变干时，这个阶段就结束了。这一阶段持续时间较长，蒸发速率较高。3.水汽扩散阶段或蒸发滞缓阶段当土壤表面含水率很低，例如低于凋萎系数时，土壤输水能力很弱，无法补充表面蒸发而损失的水分，土壤的表面会形成干土层。当土壤表面变得十分干燥，土壤中的液态水已经不能运输至土壤表面，蒸发基本上不在发生在土壤表面。此时土壤热通量将发生作用，土壤中的水分蒸发，通过分子扩散从干燥的地表逸出大气。蒸发速度主要取决于下垫层土壤含水量和土壤中水汽压梯度，通常非常缓慢。当干燥作用逐渐向下发展，在土壤上部形成厚硬土层时，由于水汽将向外扩展并通过越来越深的干土层，蒸发作用更加衰弱，土壤蒸发则主要受到土壤因素的影响。当潜水埋深达到一定深度时，土壤的蒸发值固定为常数。此时土壤表层含水量值约为土壤凋萎含水量。这一阶段为土壤蒸发的主研究的三个阶段显示了宏观条件下土壤水分蒸发的过程。然而，为了更准确地研究蒸发过程9的动态发展机理，对蒸发过程的研究从宏观尺度进一步发展到孔隙尺度。世界上许多学者和专家为他们的研究做出了突出的贡献。如Yiotis等[1建立了土壤等温蒸发下的二维孔隙网络模型，分析了土壤蒸发过程的分形特征。Shahraeeni等11在孔隙尺度上分析了非饱和多孔介质蒸发过程中水汽输运的机理，确定了“液体桥”、局部温度确定土壤蒸发的孔尺度扩散模型，该模型与地表能的各个组分有关。该模型不仅可以预测土壤蒸发面非线性蒸发速率，还可以预测蒸发面能量分布，模拟结果与实测结果误差较小。Yiotis等[15在文献中对多孔介质中大孔蒸发过程的研究基础上，考虑了多孔介质孔径在整个蒸发过程中的不同机理，孔径分布不均匀的影响，膜水粘性流动，以及大气边界层的质量与多孔介质之间的交换等。蒸发过程的影响机理。Vorhauer[16等利用孔隙网络模型进行试验和模拟研究，从微观尺度二维多孔介质中具有特殊形状的样品蒸发过6程中，提出了在液态水蒸发过程中出现的分离毛细管循环，考虑液态水循环的毛细管孔隙网络模型的重要性在于进一步研究多孔介质蒸发过程基础的复杂形状。Moghaddam等[171利用孔隙网络模型模拟分析了非亲水多孔介质蒸发过程中表面局部湿润区和局部干燥区的形成及其对蒸发速率的影响。1.2.2土壤蒸发影响因素研究影响土壤蒸发的主要因素有两个：一是气象因素土壤温度、土壤颜色、土壤含盐量等。以往对土壤蒸发影响因素的研究已经从不同的角影响土壤蒸发的气象因子通常可分为三类：热因子、动力因子和水分因子[19]。第一类主要是辐射和大气温度，它们通过对蒸发土壤内能的影响来影响蒸发。因为土壤水分子跳出来的土壤表面蒸发需要消耗一定的能量在空气中，太阳辐射是一种能源，没有可持续能源供应的土壤蒸发，土壤表面会慢慢冷却，追逐土壤表面蒸汽压会降低，没有水汽压差的存在，土壤蒸发会逐渐减少甚至停止[20]。在通气区，土壤温度会影响土壤水分的迁移转化。土壤温度梯度会引起水汽压差，加速水汽扩散速率，形成向上或向下的热流。当局部地表温度低于土壤温度时，热流会驱动水分向上蒸发。温度梯度影响下的水分移水率为中等时，水的运动量才更高，相当于三分之一的持水能力23],也就是说相当于毛细管连接破裂时的含水量。第二类主要是风速和空气湍流运动。风速以连续的方式扰动土壤表面附近的空气，带走接近饱和的空气，代之以干燥的空气，从而加速蒸发过程。当风速较低或无风速时，土壤表面水分子运动缓慢，土壤蒸发受限24]。当风速较大时，会在土壤表面带来大量的水分子，增加土壤表面水蒸气的压差，蒸发量随之增加25]。风速越大，蒸发作用越强。第三类主要是相对湿度和降水。相对湿度会影响土壤表面水汽压梯度。相对湿度越小，水汽压梯度越大，土壤蒸发增加。相反，在空气湿度较高或阴雨密布的夜晚土壤蒸发很小，但在雨天有蒸发，但蒸发量很小。降水与蒸发量的关系越密切，降水越多，蒸发量越大。降水强度越大，蒸发量越小，反之亦然。事实上，在一场暴雨之后，水开始蒸发渗入。一个典型的水剖面是高含水层覆盖在更干旱的土层上。在这种情况下，在剖面的不同部位同时发生两个过程：一是水面蒸发引起的向上运动；另一种是水渗透或重力排水，那么深的水的一部分水和重力梯度矩阵吸入梯度，形成中间的7一段水通量等于零平面(表面)或分水岭，这被认为是零通量面，这个表面逐渐的降低部分运动。一方面，蒸发减少了渗透，因为它消耗了可用于渗透的水。另一方面，入渗减少了蒸发，因为它减少了表层容易被蒸发消耗的土壤水分。土壤条件对土壤蒸发的影响主要包括土壤含水量、土壤结构、土壤颜色、土壤温度等。随着表层土壤含水量的降低，土壤蒸发迅速减少。当地表土壤含水量较大甚至接近饱和时，土壤表面的不规则性构成了更大的表面积、更高的土壤颜色和更高的地表温度，导致了更大的土壤蒸发和水面蒸发[26]。土壤结构对土壤蒸发的影响较小，团聚体越多的土壤保持土壤水分的能力越强，如黏土，其土壤蒸发量较小。土壤颜色越深，它能吸收的能量越多，土壤蒸发越大。土壤蒸发受土壤温度[271的影响很大，土壤温度[27]会增强水分子的活性，影响水分子的迁移。土壤水分分为气态水和液态水两部分，气态水向上迁移，液态水向下迁移[28]。因此，在温度的影响下，土壤中的水分总是从地表向深层土壤输送，而输送的量取决于土壤的初始含水量。土壤蒸发水分含量的影响更强，一土壤水分含量很小，土壤中水分的水蒸气扩散运动，所以当土壤含水量过大时，小时内，真的会有较少的土壤水分迁移，只有当含水率接近毛细裂隙时，它们才会聚集在蒸发面以下。冻土冻结时，冻土底部区域的含水量较高，而冻土以下区域的含水量很低，出现冻土时，土壤蒸发较小。研究土壤蒸发对农业用水效率和作物耗水量的影响因素具有重要意义。许多学者探索了土壤蒸发过程中影响因素与变量之间的关系，提出了各种土壤蒸发的计算方法和模型，改进了土壤蒸发的测量方法，已应用于农业、生态、水文等领域29-38]。有助于抑制土壤蒸发。国外Kidron³91研究了土壤接近饱和时温度对土壤蒸发的影响，得出土壤温度每升高1℃,土壤蒸发率会增加7-8%。Kai-Uwe等[401人通过原位实验监测了剖面上的土壤含水量和土壤温度，指出地表1-3cm内的土壤水分在温度的影响下以水蒸气分子的形式逸出，干燥的在地表以下形成一层有一定厚度的干燥土壤的在中国，黄惠平等[41]通过主成分分析得出了主导影响因素及其分布。平均最高温度、平均气温、平均最低温度、纬度、平均水汽压等影响因子均为第一主成分。第二主成分为相对湿度、辐射持续时间、降水，称为水分因子；第三个主成分是经度和风速，分别是地理因子和动力因子。李文丽[42通过室内实验研究了土壤温度和水分输运的变化特征，指出当地水体深度小于50cm时，土壤不会形成干燥的表层。当地下水埋深大于50cm时，地表以下15cm内8的土壤含水量在4h内下降至残余含水量。赵贵章等143-45在鄂尔多斯盆地进行了原位实验，发现当气温高于25℃时，非饱和带土壤温度受到显著影响，土壤含水量迅速下降，土壤累积蒸发随之下降。刘赫曼[46发现，当温度低于10℃时，土壤蒸发很小；当温度高于10℃时，土壤蒸发与温度呈正相关。干土层的形成会改变土与水的水力关系，以地表为上边界时，蒸发模拟过程可能会有偏差。气温和湿度的变化会引起土壤蒸发的变化，温度效应会使土壤水分的相变过程复杂化。有学者提出47-481,在土壤中添加石脑油皂类化合物、FeCl等表面活性剂可以改变土壤的水分性质，减少土壤蒸发。此外，在土壤91.3主要研究内容土壤水分蒸发是农田水分损失的重要途径，而在覆膜条件下其蒸发速度将会明显下降；在不同的土壤性质条件下，水分蒸发速度又会发生变化。改变土壤性质从而更高效的降低土壤水分蒸发，将对农业高效用水等方面做出巨大贡献。因此，本试验从土壤性质出发，结合数据资料，通过改变初始含水量、环境温度、容重以及改良剂添加量等变量，分别测定土壤蒸发量以及土壤含水率的动态变化数据，探究其对土壤蒸发特性的影响。采用动力学模型对覆膜条件下土壤性质对其蒸发特性影响进行模拟研究，主要研1、不同容重对土壤蒸发特性影响。2、不同环境温度对土壤蒸发特性影响。3、不同初始含水量对土壤蒸发特性影响。4、不同改良剂添加量对土壤蒸发特性影响。探究覆膜条件下土壤性质对其蒸发特性进行室内土柱蒸发实验以5%、10%、15%进行对照试验进行数据整理、图表分析、函数拟合揭示不同处理下对其土壤蒸发特性的影响2.1供试材料本试验选用土壤来源于山西省农业科学院试验基地温室大棚。取土深度为60cm,干土初始含水率按0%计算。本文采用环保型地膜且为学校实验室自制，主要成分为聚2.2试验设计进行此次室内土柱蒸发试验时间为2021年3月至5月，试验地点位于太原理工大特性的影响。试验分别设置了三种不同土壤容重(1.35g/cm³、1.4g/cm³、1.5g/cm³)、三种不同土壤含水率(60%、80%、100%)、三种不同温度(15℃、25℃、35℃)和三种不同沸石粉含量(5%、10%、15%)供试土壤经过0.75mm筛网筛选后，除1、2组实验(土壤容重分别为1.35g/cm³、然后按照土壤平均含水率为80%田间持水量的设计水平进行模拟灌溉，待水分充分入2.3数据处理(1)利用Excel表格可整理计算并分别得出土壤逐日蒸发量、累积蒸发量和含水(2)本文拟采用对数模型(式2-1)对土壤的累积蒸发过程进行定量描述。其中Y3.1不同土壤容重对土壤蒸发特性的影响图3-1为不同容重条件下土壤逐日蒸发过程。由图3-1可知，不同容重条件下土壤蒸发量随时间呈先稳定、然后逐渐递减、最终趋于稳定的变化趋势。在蒸发初期阶段(0~5d),不同容重条件下的土壤日蒸发量介于1.5~2g之间，蒸发强度整体相对比较稳定。在5-25d之间，不同容重条件下土壤蒸发量随时间呈递减趋势，相较该衰减阶段初(5d),该阶段末25d时的蒸发强度降低了约80%左右。在25-32d左右，土壤日蒸发量基本处于0.25g左右浮动，蒸发强度比较微弱且稳定。经计算，对于整个蒸发过程，容重1.35、1.4和1.5三种条件下的土壤蒸发量平均值分别为0.84g、0.87g和0.88g,它们的均值差异小于4.8%,由此说明不同容重条件下的土壤蒸发量均值大小顺序为：1.35<1.4<1.5,增加容重能够一定程度程度抑制土壤蒸发，但差异并不明显。图3-1-2-1为不同容重条件下土壤逐日蒸发过程。由图3-1-2-1可知，不同容重条件下土壤水分蒸发过程均随时间呈现先线性增加，然后逐渐趋于平缓稳定的变化趋势。在试验第32d时，容重1.35、1.4和1.5条件下土壤水分挥发总量分别达到26.89g、27.83g和28.22g,即容重因素对土壤累积蒸发量影响大小为：容重1.35<容重1.4<容重1.5,说明增加土壤容重可导致土壤累积蒸发总量增加。在1~32d整个试验过程中，容重1.35、1.4和1.5条件下土壤累积蒸发总量平均值分别达到19.14g、19.88g和19.69g,即容重因素对土壤累积蒸发量平均值影响大小为：容重1.35<容重1.5<容重1.4,说明土壤累积蒸发量均值随容重增加呈先减少后增加的变化趋势。图3-1-2-2为不同容重条件下土壤累积蒸发过程数据样本量化拟合结果。由图3-1-2-2可知，数据样本实测值均匀分布在对数模型拟合线两侧，并且具有一致的变化趋势。从模型精度来看，容重1.35、1.4和1.5条件下土壤累积蒸发对数模型的决定系数分别为0.9682、0.9708、0.9657。从以上两点说明，采用对数模型对土壤累积蒸发过程进行量化描述是合理的。在对数模型中，参数a代表时间的相对变化引起的土壤累积蒸发量的绝对变化。随容重的增大，参数a的值相应增大，说明容重越大，相应的蒸发强度越大。图3-1-2-2不同容重条件下土壤累积蒸发模型3.1.3含水率图3-1-3-1不同容重条件下土壤含水率变化过程图3-1-3-1为不同容重条件下土壤含水率过程。由图3-1-3-1可知，不同容重条件对土壤含水量的影响差异并不显著,但具有随土壤容重增加，保水效果增强的微弱趋势。在试验第32d时，容重1.35、1.4和1.5条件下土壤含水率分别达到0.009、0.010和0.013,持水保墒能力整体表现为容重1.35<容重1.4<容重1.5,但差距很小。图3-1-3-2为不同容重条件下土壤含水率变化过程数据样本量化拟合结果。由图3-1-3-2可知，数据样本实测值均匀分布在指数模型拟合线两侧，并且具有一致的变化趋势。从模型精度来看，容重1.35、1.4和1.5条件下土壤累积蒸发指数模型的决定系2。从以上两点说明，采用指数模型对土壤含水率变化过程进行量化描述是合理的。0容重1.35容重1.40容重1.5图3-1-3-2不同容重条件下土壤含水率变化模型3.1.4相互关系图3-1-4为不同容重条件下土壤蒸发量与含水率关系。由图3-1-4可知，不同容重模型精度来看，容重1.35、1.4和1.5条件下土壤累积蒸发对数模型的决定系数分别为0.9442、0.9378、0.9482。从以上两点说明，采用对数模型对土壤蒸发量与含水率的相壤蒸发量的绝对变化。随容重的增大，参数a的值相应增大，说明容重越大，土壤蒸发量随含水率的变化越大。10容重1.35含水率(g/g)00容重1.5图3-1-4不同容重条件下土壤蒸发量与含水率关系3.2不同土壤含水率对土壤蒸发特性的影响图3-2-1为不同含水率条件下土壤逐日蒸发过程。由图3-2-1可知，不同含水率条件下土壤蒸发量随时间呈逐渐递减、最终趋于稳定的变化趋势。在蒸发初期阶段(0~5d),不同含水率条件下的土壤日蒸发量介于1.5~2g之间，蒸发强度整体相对比较稳定。在5-25d之间，不同含水率条件下土壤蒸发量随时间呈递减趋势，相较该衰减阶段初(5d),该阶段末25d时的蒸发强度降低。在25-32d左右，土壤日蒸发量基本处于0.25g左右浮动，蒸发强度比较微弱且稳定。经计算，对于整个蒸发过程，含水率60%、80%和100%三种条件下的土壤蒸发量平均值分别为0.62g、0.86g和1.07g,由此说明不同含水率条件下的土壤蒸发量均值大小顺序为：含水率60%<含水率80%<含水率100%,减少土壤含水率能够一定程度程度抑制土壤蒸发。图3-2-1-1为不同含水率条件下土壤逐日蒸发过程。由图3-2-1-1可知，不同含水率条件下土壤水分蒸发过程均随时间呈现先线性增加，然后逐渐趋于平缓稳定的变化趋势。在试验第32d时，含水率60%、80%和100%条件下土壤水分挥发总量分别达到含水率80%<含水率100%,说明增加土壤含水率可导致土壤累积蒸发总量增加。在1~32d整个试验过程中，含水率60%、80%和100%条件下土壤累积蒸发总量平均分别达到15.09g、19.88g和22.00g,即含水率因素对土壤累积蒸发量平均值影响大小为：含水率60%<含水率80%<含水率100%,说明土壤累积蒸发量均值随含水率增加呈增加图3-2-1-2为不同含水率条件下土壤累积蒸发过程数据样本量化拟合结果。由图3-2-1-2可知，数据样本实测值均匀分布在对数模型拟合线两侧，并且具有一致的变化趋势。从模型精度来看，含水率60%、80%和100%条件下土壤累积蒸发对数模型的决定系数分别为0.9919、0.9708、0.9277。从以上两点说明，采用对数模型对土壤累积蒸发过程进行量化描述是合理的。在对数模型中，参数a代表时间的相对变化引起的土壤累积蒸发量的绝对变化。随初始含水率的增大，参数a的值相应增大，说明初始含水率越大，相应的蒸发强度越大。3.2.3含水率时间(d)图3-2-3-1不同初始含水率条件下土壤含水率变化过程含水率条件对土壤含水量的影响差异显著,具有随土壤初始的趋势。在1~32d整个试验过程中，含水率60%、80%和100%条件下土壤含水率平均值分别达到0.042、0.058和0.087,即初始含水率因素对土壤含水率平均值影响大小含水率60%<含水率80%<含水率100%,说明土壤含水率均值随初始含水率增加呈增由图3-2-3-2可知，数据样本实测值均匀分布在指数模型拟合线两侧，并且具有一致的变化趋势。从模型精度来看，含水率60%、80%和100%条件下土壤累积蒸发指数模型率变化过程进行量化描述是合理的。0含水率60%0含水率80%0含水率100%图3-2-3-2不同初始含水率条件下土壤含水率变化模型3.2.4相互关系图3-2-4为不同初始含水率条件下土壤蒸发量与含水率关系。由图3-2-4可知，不变化趋势。从模型精度来看，含水率60%、80%和100%条件下土壤累积蒸发对数模型00含水率60%5含水率(g/g)含水率(g/g)图3-2-4不同初始含水率条件下土壤蒸发量与含水率关系图3-3-1为不同温度条件下土壤逐日蒸发过程。由图3-3-1可知，除15℃处理下的土壤日蒸发量较稳定，其余两种温度条件下的土壤蒸发量均随时间呈递减变化趋势。其中35℃处理下的土壤蒸发量减小速率最大。经计算，对于整个蒸发过程，不同温度条件下的土壤蒸发量均值大小顺序为：15℃<25℃<35℃。由此判断主要原因是，在一定温度范围内，土壤蒸发量与温度呈正相关关系，温度越高，土壤蒸发量越大。减小温度对于抑制土壤蒸发有促进作用。和35℃条件下土壤水分挥发总量分别达到20.26g、27.55g和28.17g,即温度因素对土壤累积蒸发量影响大小为：15℃<25℃<35℃,说明提高土壤温度可导致土壤累积蒸发总量增加。在1~30d整个试验过程中，15℃、25℃和35℃条件下土壤累积蒸发总量平均值分别达到11.28g、19.35g和20.72g,即温度因素对土壤累积蒸发量平均值影响大小为：15℃<25℃<35℃,说明土壤累积蒸发量均值随温度增加呈增长趋势。图3-3-2-2为不同温度条件下土壤累积蒸发过程数据样本量化拟合结果。由图3-3-2-2可知，数据样本实测值均匀分布在对数模型拟合线两侧，并且具有一致的变化趋势。从模型精度来看，15℃、25℃和35℃条件下土壤累积蒸发对数模型的决定系数图3-3-2-2不同温度条件下土壤累积蒸发模型3.3.3含水率日期(d)图3-3-3-1不同温度条件下含水率变化过程图3-3-3-1为不同温度条件下土壤含水率过程。由图3-3-3-1可知，不同温度条件对土壤含水量的影响差异显著,具有随温度增加，保水效果呈减弱的趋势。在1~30d整0.052,即温度因素对土壤含水率平均值影响大小为：15℃<25℃<35℃,说明土壤含水率均值随初温度增加呈明显减小趋势。图3-3-3-2为不同温度条件下土壤含水率变化过程数据样本量化拟合结果。由图3-3-3-2可知，数据样本实测值均匀分布在指数模型拟合线两侧，并且具有一致的变化趋势。从模型精度来看，15℃、25℃和35℃条件下土壤累积蒸发指数模型的决定系数分别为0.9914、0.9995、0.9997。从以上两点说明，采用指数模型对土壤含水率变化过程进行量化描述是合理的。3.3.4相互关系图3-3-4为不同温度条件下土壤蒸发量与含水率关系。由图3-3-4可知，不同温度在对数模型拟合线两侧，并且具有一致的变化趋势。从模型精度来看，15℃、25℃和1墩2含水率(g/g)含水率(g/g)图3-3-4不同温度条件下土壤蒸发量与含水率关系3.4.1逐日蒸发量图图3-4-1为不同沸石粉含量下土壤逐日蒸发过程。由图3-4-1可知，不同沸石粉下粉含量条件下土壤蒸发量随时间呈递减趋势，相较该衰减阶段初8d,该阶段末5d时的蒸发强度降低了约70%左右。在13-30d左右，土壤日蒸发量趋于稳定并最终降到0.5g以下。经计算，对于整个蒸发过程，沸石粉含量5%、10%和15%三种条件下的土壤蒸发量平均值分别为0.83g、0.78g和0.73g,由此说明不同沸石粉含量条件下的土壤蒸发15%<10%<5%,减图3-4-2-1为不同沸石粉含量条件下土壤逐日蒸发过程。由图3-4-2-1可知，不同沸石粉含量条件下土壤水分蒸发过程均随时间呈现稳定增加趋势。在试验第30d时，沸石粉含量5%、10%和15%条件下土壤水分挥发总量分别达到24.95g、23.39g和22g,即沸石粉含量对土壤累积蒸发量影响大小为：15%<10%<5%,说明增加土壤沸石粉含量可导致土壤累积蒸发总量减少。在1~30d整个试验过程中，沸石粉含量5%、10%和15%条件下土壤累积蒸发总量平均值分别达到17.04g、16.705g和15.78g,即沸石粉含量对土壤累积蒸发量平均值影响大小为：15%<10%<5%,说明土壤累积蒸发量均值随沸石粉含量增加呈减小趋势。图3-4-2-2为不同沸石粉含量条件下土壤累积蒸发过程数据样本量化拟合结果。由图3-4-2-2可知，数据样本实测值均匀分布在对数模型拟合线两侧，并且具有一致的变化趋势。从模型精度来看，沸石粉含量5%、10%和15%条件下土壤累积蒸发对数模型的决定系数分别为0.9682、0.9708、0.9657。从以上两点说明，采用对数模型对土壤累积蒸发过程进行量化描述是合理的。在对数模型中，参数a代表时间的相对变化引起的土壤累积蒸发量的绝对变化。随沸石粉含量的增大，参数a的值相应减小，说明沸石粉含量越大，相应的蒸发强度越小。图3-4-3-2不同沸石粉含量下土壤累积蒸发模型3.4.3含水率图3-4-3-1不同沸石粉含量下土壤含水率变化过程强的趋势。在1~30d整个试验过程中，沸石粉含量5%、10%和15%条件下土壤含水率平均值分别达到0.073、0.075和0.08,即沸石粉含量因素对土壤含水率平均值影响大小为：15%>10%>5%,说明土壤含水率均值随沸石粉含量增加呈增加趋势。变化趋势。从模型精度来看，沸石粉含量5%、10%和15%条件下土壤累积蒸发指数模0沸石粉含量5%0沸石粉含量10%0沸石粉含量15%图3-4-4为不同沸石粉含量条件下土壤蒸发量与含水率关系。由图3-4-4可知，不石粉含量5%、10%和15%条件下土壤累积蒸发指数模型的决定系数分别为0.9379、0.9541、0.9075。从以上两点说明，采用指数模型对土壤蒸发量与含水率的相互关系进石粉含量的增大，土壤蒸发量随含水率的变化呈先增加后减小的微弱趋势。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)图3-4-4不同沸石粉含量条件下土壤蒸发量与含水率关系第四章总结(1)不同容重条件下土壤蒸发量随时间呈先稳定、然后逐渐递减、最终趋于稳定(2)不同含水率条件下土壤水分蒸发过程均随时间呈现先线性增加，然后逐渐趋(3)改变温度是农业生产中抑制土壤蒸发的常用方法。不同温度条件下土壤水分(4)沸石粉在农业中作为改良剂对农业生产有很大的作用，但是对于土壤蒸发有(5)在进行改变沸石粉含量探究土壤蒸发情况的实验中，选用的对数模型不能完(6)综合分析，我国农业缺水干旱、环境污染、耕地不足的情况严重，不利于经文献参考[1]RATTANLAL,MANOJK.SHUKLA.Principlesofsoilphysics[M]NewINC..S.1.:TaylorandFrancis,2004:411-412.[3]封晓辉，张秀梅，郭凯等.覆盖措施对咸水结冰灌溉后土壤水盐动态和棉花生产的影响[J].棉花学报，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，余新晓.平坦下垫面植被蒸散特征及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.报，2016,32(13):52-58.[28]李艳，刘海军，黄冠华.麦秸覆盖条件下土壤蒸发阻力及蒸发模拟[J].农业工程学报，2015,31(01):98-106.26(1):6-10.[30]JOHANNAClarametzgeunderdifferenttypesoflanduseinsouthernafricansavannaecosystems[J].JournalofPl[31]FINNPlauborg.Evaporationfrombaresoilinatempemicro-lysimetersandtimedomainreflectometry[J].Agri[33]QIUGuoyu,