土壤蒸發

土壤蒸發

土壤蒸發影響土壤含水量的變化,是水文循環的一個重要環節。

內容簡介

土壤中的水分通過上升和汽化從土壤表面進入大氣的過程。土壤蒸發影響土壤含水量的變化,是水文循環的一個重要環節。

物理過程

土壤蒸發土壤蒸發

土壤蒸發持續進行的條件是:經常有熱量到達土面,提供水分汽化所需的汽化熱;土面水汽壓高於大氣水汽壓;土面能持續得到土內水分。

根據各種形態水分的運動情況,土壤蒸發過程分三個階段:

①毛細管運行階段,當土壤濕潤時,水充滿土壤孔隙,水分通過毛細管作用,不斷快速地向地表運行,水分在地表汽化、擴散,土壤水分蒸發強烈。

②薄膜運行階段,當蒸發耗水使土壤含水量降低,小於毛細管水斷裂含水量(見土壤水)時,毛細管水斷開,毛細管傳導作用停止,土壤水分則以薄膜水形式,由水膜厚的地方向水膜薄的地方運動。由於這種運動緩慢,土壤蒸發明顯減弱。此時,蒸發不僅在地表進行,土壤內部水分也可汽化,並經土壤孔隙向大氣擴散。

③擴散運行階段,當土壤含水量降低,接近凋萎係數時,土壤水分由底層向土面的薄膜運動已基本停止,地表土壤內只有氣態水進行擴散,蒸發率甚小。此時地表乾土層很厚,水分不能滿足作物需要。

此外,也有根據土壤蒸發率變化情況,把土壤蒸發過程分為:

①大氣蒸發力控制階段(即蒸發率不變);

②土壤導水率控制階段(即蒸發率降低);③擴散控制階段(即乾土層的蒸發由水汽擴散控制)。

影響因素  

除影響水面蒸發的相同因素外,尚有土壤含水量、地下水埋深、土壤結構、土壤色澤、土壤表面特徵及地形等。

①當土壤含水量接近飽和時,由於不規則的土壤顆粒構成了較大的總的蒸發麵,蒸發機會比水平面積相同的自由水面的蒸發機會多。土壤表層3~5厘米範圍內含水量對蒸發起決定性作用,往下影響較小。

②如果地下水埋深小,潛水位經常保持在毛細管作用範圍內,則土壤含水量能持久地得到補充,蒸發均勻;反之,如果地下水埋深大,則蒸發率減小的變化幅度大。

③團粒結構的土壤,蒸發量小;非團粒結構的土壤,蒸發量大。

④土壤色澤改變土壤表面反射率,從而影響蒸發,土壤顏色愈深,蒸發量愈大。棕色土壤的蒸發量比白色的大19%,黑色土壤的蒸發量比白色的大32%。

⑤土壤表面特徵影響風的紊動作用,粗糙地面的蒸發量比平滑地面的大;地形高處風速大,高地蒸發量比盆地的大;地表坡向不同,影響吸收輻射,蒸發量也有所不同。

測定方法 

單位時間的土壤蒸發量稱土壤蒸發率,(以毫米/日計),測定方法有:

①實測法(器測法),常用土壤蒸發器根據水量平衡原理確定土壤蒸發。這種方法適用於點上,而在大面積上因植被和土壤類型複雜,難於分清土壤蒸發與植物散發,所以器測法極少套用。

②數學模型法,模型可由熱量平衡原理建立。平衡方程由淨輻射通量、土壤吸收熱通量、感熱通量和蒸發熱通量組成。通過計算可得土壤蒸發率。此外,也有根據土壤水運動理論,考慮等溫或非等溫條件推出的數學模型、經驗公式或圖解曲線法等推求土壤蒸發量。

蒸發的規律

在充分供水條件下,土壤蒸發量略大於同氣象條件下的水面蒸發量,這是由於水的熱容量大於土壤,以至於同氣象條件下,土壤增溫比水體要快,因而蒸發量也大。但在不充分供水條件下,也就是一般情況下,土壤蒸發量一般要小於水面蒸發量。
不同土壤含水量情況下土壤蒸發與飽和差存在一定關係,而且兩者之間的關係密切程度與含水量的大小有關。當土壤含水量大于田間持水量時,土壤蒸發量大,而且與飽和差的關係密切;當土壤含水量介于田間持水量和毛管斷裂含水量之間時,土壤蒸發量越來越小,而且與飽和差的關係變得不太明顯;當土壤含水量小於毛管斷裂含水量時,土壤蒸發量與飽和差的關係變得十分散亂。

土壤蒸發的抑制

方法有:

①鬆土掩護,保進表層土壤快乾,形成乾土掩護層,同時切斷下層土壤與地表的毛細管聯繫,減少下層水分向上補給量,減小蒸發強度。

②有機物掩護,用麥稈、樹葉、稻草、廄肥等覆蓋地表,防止日光直接照射和風吹。

③化學措施,把聚合電解質溶液加入土壤,改變土壤水分特性,以減少蒸發。

參考書籍

黎慶淮主編:《土壤與農作》,水利電力出版社,北京,1979。
Ven Te Chow,Handbook of Applied Hydrology,McGraw-Hill,New York,1964.

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