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竖管灌溉修复土壤裂隙和减少土壤蒸发的机理研究

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竖管灌溉修复土壤裂隙和减少土壤蒸发的机理研究

作者：田东林西安理工大学

学位级别：硕士

干湿交替是土壤裂隙的成因之一,深入土壤的裂隙面会增加土壤蒸发量。竖管连续灌溉可将土壤含水率维持在相对稳定的状态,可修复土壤裂隙,减少土壤水分蒸发,采用室内试验与理论分析相结合的方法,开展竖管连续灌溉修复土壤裂隙和减少土壤... 详细信息

干湿交替是土壤裂隙的成因之一,深入土壤的裂隙面会增加土壤蒸发量。竖管连续灌溉可将土壤含水率维持在相对稳定的状态,可修复土壤裂隙,减少土壤水分蒸发,采用室内试验与理论分析相结合的方法,开展竖管连续灌溉修复土壤裂隙和减少土壤蒸发的机理研究。主要研究结论如下:(1)根据模拟地面灌溉干湿交替试验数据,建立了裂隙率随时间变化的经验公式,裂隙发育速率随着时间的延长逐渐减缓。土壤裂隙发育会引起蒸发强度出现局部上升波动。土体收缩前后的形心点相对位移介于0.13-0.65mm,收缩核位于各土体形心点附近。(2)根据裂隙的发育过程建立了计算裂隙土体表面积的数学模型。裂隙数量越多,裂隙长度、裂隙宽度或裂隙深度越大,裂隙土体表面积越大。裂隙发育结束后,土体表面积增加 16.66%-94.73%。(3)地表滴灌干湿交替过程是土壤裂隙发育的主要成因,实施8次地表滴灌后,土体的裂隙率增长3.55%-5.67%,表面积增加2.11%-5.84%。竖管连续灌溉能够修复土壤裂隙,与地表滴灌相比,竖管连续灌溉土体的裂隙率减少1.29%-1.64%,表面积减少1.51%-9.8%。竖管连续灌溉比地表滴灌减少10.65%-11.32%的土壤水分蒸发,这是竖管连续灌溉节水的主要原因。(4)竖管连续灌溉条件下的土壤优先流最大入渗深度比地表滴灌小。同一土层深度下,竖管连续灌溉下的染色面积比、染色区最大长度、最大宽度和最大面积均比地表滴灌下小,而染色区平均形状系数相反。

关键词：土壤裂隙地面灌溉竖管连续灌溉地表滴灌土壤蒸发节水

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土壤蒸发影响因素及抑制途径研究综述

环境保护科学 2024年第4期50卷 19-26页

作者：祝晨佳高吉喜中国环境科学研究院北京100012 生态环境部卫星环境应用中心北京100094

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... 详细信息

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。

关键词：蒸发土壤蒸发土壤含水量土壤水分动态蒸发抑制

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土壤蒸发

新农业 1992年第12期 30-30页

土壤水分以水汽形式进入大气的过程,也是土壤水分的支出方式之一.蒸发的强弱与土壤状况、土壤水分含量和天气条件有关.温度高、空气相对湿度小、风大,则土壤蒸发强;反之则弱.土壤蒸发可通过农业技术措施进行调节,如铲地。

关键词：土壤蒸发土壤水分农业技术措施天气条件土壤状况

拉萨河谷喷灌双季饲草作物系数与土壤蒸发研究

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灌溉排水学报 2024年第2期43卷 31-40页

作者：徐冰李想张紫森任杰李泽坤中国水利水电科学研究院内蒙古阴山北麓草原生态水文国家野外科学观测研究站北京100038 中国水利水电科学研究院牧区水利科学研究所呼和浩特010020 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018 包头市水库管护中心内蒙古包头014030

【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... 详细信息

【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。

关键词：拉萨河谷喷灌双季饲草作物系数土壤蒸发

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土壤蒸发和植被蒸腾遥感估算与验证

遥感学报 2017年第6期21卷 966-981页

作者：宋立生刘绍民徐同仁徐自为马燕飞西南大学遥感大数据应用重庆市工程研究中心地理科学学院重庆400715 北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 邯郸学院经济管理学院地理系邯郸056005

地表蒸散发是土壤—植被—大气系统中能量和水循环的重要环节,它包括土壤、水体和植被表面的蒸发,以及植被蒸腾。随着地表参数多源遥感产品的快速发展,利用不同地表参数遥感产品估算地表蒸散发以及其组分土壤蒸发和植被蒸腾成为日常监... 详细信息

地表蒸散发是土壤—植被—大气系统中能量和水循环的重要环节,它包括土壤、水体和植被表面的蒸发,以及植被蒸腾。随着地表参数多源遥感产品的快速发展,利用不同地表参数遥感产品估算地表蒸散发以及其组分土壤蒸发和植被蒸腾成为日常监测越来越便利,监测尺度已从单站扩展到田块、区域乃至全球。目前地表蒸散发双层遥感估算模型按照建模机理的不同可分为:系列模型、平行模型、基于特征空间的模型、结合传统方法的模型以及数据同化方法。本文从模型构建物理机制、模型驱动数据以及模型输出结果验证等方面总结了上述模型的发展历史和现状,并指出在模型结构与参数化方案的优化、高分辨率模型驱动数据的发展、土壤蒸发和植被蒸腾像元尺度"地面真值"的获取等方面都仍需进一步完善。

关键词：土壤蒸发植被蒸腾遥感模型估算验证

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采煤沉陷对地表土壤蒸发和植被蒸腾的影响

应用基础与工程科学学报 2022年第6期30卷 1389-1401页

作者：党晓宏徐立杰高永冯亚亚高岩内蒙古农业大学沙漠治理学院内蒙古呼和浩特010018 内蒙古杭锦荒漠生态系统国家定位观测研究站内蒙古鄂尔多斯017400 中央与地方共建风沙物理重点实验室内蒙古呼和浩特010018

采煤沉陷严重破坏了风沙区原本脆弱的生态环境,导致荒漠化程度加剧.因此矿区的生态修复问题备受关注.学术界普遍认为沉陷会降低土壤含水量,从而减少土壤蒸发和植物蒸腾,致使生态环境进一步恶化.但是由于观测手段受限,沉陷区土壤蒸发和... 详细信息

采煤沉陷严重破坏了风沙区原本脆弱的生态环境,导致荒漠化程度加剧.因此矿区的生态修复问题备受关注.学术界普遍认为沉陷会降低土壤含水量,从而减少土壤蒸发和植物蒸腾,致使生态环境进一步恶化.但是由于观测手段受限,沉陷区土壤蒸发和植物蒸腾一直无法有效观测,以致于该假说至今未得到验证.本研究使用最新的“三温模型+热红外成像”方法,在野外对毛乌素沙地采煤沉陷区和非沉陷区地表裸露土壤蒸发及主要生态修复树种沙柳(Salix psammophila)、油蒿(Artemisia ordosica)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、柠条(Caragana korshinskii)的蒸腾进行了观测.结果表明:(1)沉陷区土壤含水量明显低于非沉陷区,下降范围为0.43%~2.43%;(2)沉陷区土壤蒸发和植物蒸腾显著低于非沉陷区.与非沉陷区相比,观测期间沉陷区土壤累积蒸发量、沙柳和油蒿灌丛累计蒸腾量分别下降28.8%、18.6%、16.1%;(3)在沉陷区,深根系的柠条比浅根系的沙柳和沙棘蒸腾量更大,更易于生长.因此,沉陷区生态修复应优先考虑深根系的柠条.本研究通过在野外实测出风沙区采煤沉陷区土壤蒸发和植物蒸腾,证明了风沙区采煤沉陷对生态环境具有显著的负面影响.

关键词：采煤沉陷三温模型土壤水分土壤表面温度土壤蒸发植物蒸腾

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砂石覆盖粒径对土壤蒸发的影响

农业工程学报 2008年第7期24卷 25-28页

作者：原翠萍张心平雷廷武刘汗李鑫中国农业大学水利与土木工程学院北京100083

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... 详细信息

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。

关键词：砂石覆盖土壤蒸发砂石粒径

季节性冻融期不同潜水位埋深下土壤蒸发规律模拟研究

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农业机械学报 2015年第5期46卷 131-140页

作者：陈军锋郑秀清张永波秦作栋孙明太原理工大学水利科学与工程学院太原030024 山西大学黄土高原研究所太原030006 山西省水文水资源勘测局太谷均衡实验站太谷030800

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... 详细信息

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。

关键词：季节性冻融期土壤蒸发地下水土壤质地

玉米秸秆覆盖对麦田土壤温度和土壤蒸发的影响

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农业工程学报 2005年第10期21卷 171-173页

作者：陈素英张喜英裴冬孙宏勇中国科学院遗传与发育生物学研究所石家庄050021

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... 详细信息

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%.

关键词：秸秆覆盖土壤温度土壤蒸发