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土壤蒸发

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所属类别:陆地水文学

基本信息

中文名称:土壤蒸发
外文名称:

土壤中的水分沿土壤孔隙以水汽的形式逸入大气的过程。土壤在太阳辐射、风、温度等因素的作用下,表层土壤的水分得到超过分子间内聚力和土壤对水分子吸力的能量时,水分子开始进入大气中。土壤表面水分逸出后,下层水分必须通过土壤输送到蒸发面,蒸发才能继续进行。蒸发逸出的水分子向外扩散的过程与水面蒸发相同,在蒸发的过程中也有一部分水分子又凝结而回归土壤表面,因此,土壤蒸发量亦指净逸出量。当土壤饱和或接近饱和时,土壤水分通过毛管作用,输向地表,蒸发所耗水分得到充分补给。土壤蒸发强度决定于质量交换系数和土壤表层水汽压力与土壤表面大气中水汽压力之差,土壤充分湿润时的蒸发量接近相同气象条件下的水面蒸发。当蒸发不断耗水,得不到及时补充时,土壤含水量逐渐下降,液态水的运移减弱,而汽态水的运移增强,蒸发强度受土壤含水量的制约。若土壤表面相当干燥,土壤中液态水已不能输送到干化的土壤表面,液态水的蒸发面移到干化层以下的界面。此时土壤中水分汽化,由分子扩散的方式通过干化的表层逸入大气,蒸发强度很小,也较稳定,随着干化层逐渐加深,蒸发强度更为微弱。

土壤蒸发是水文循环的主要环节之一,它与径流的形成和发展关系密切,是研究径流的重要因素。对超过作物适宜的土壤水分,土壤蒸发使土壤含水量减少,有利于作物生长;反之有害,甚至使作物趋于死亡。

土壤蒸发的影响因素

除了和影响水面蒸发相同的饱和水汽压差、风速、太阳辐射和气温以及气压等气象因素外,供水条件是重要因素,主要包括:①土壤含水量是蒸发补给的直接来源,土壤含水量高时,土壤蒸发可接近自由水面蒸发,随土壤含水量减小,补给蒸发的水分减少,土壤蒸发亦相应减弱。②地下水埋深越浅,相应的土壤蒸发量越大。饱和土壤的蒸发,实质上就是潜水蒸发。③土壤结构的差异,决定了土壤孔隙率、体积的大小及其贯通性,影响水分在土壤中运动的特性。④土壤的色泽对土壤吸收太阳辐射有影响,深色土壤蒸发一般较浅色土壤为大。⑤其他如土壤表面粗糙程度,地表的坡向、坡度等,对土壤吸收辐射多少和风的紊动作用强弱等亦有影响。

土壤蒸发的确定方法

①器测法,常用土壤蒸发器或蒸渗仪直接测定不同类型和条件的土壤蒸发量。②分析计算法,包括数学模型和经验公式等方法。如根据热量平衡原理,认为土壤表面所吸收的净辐射转换成热能,用以加热土壤和空气,使土壤水分蒸发,通过数值模拟求得。此外,据水量平衡和土壤水运动理论导出的数学模型,以及采用经验公式推求土壤蒸发。经验公式具有地区性,必须检验其适应情况后,才可应用。

土壤蒸发的抑制

抑制土壤蒸发,对土壤水分不足的地区或季节,不仅能保墒,而且对可能发生土壤次生盐碱化的土地,可减少土壤表层的积盐量。主要方法有:①松土掩护,使表层土壤疏松,加大孔隙,阻止下层水分向上补给。②覆盖塑料薄膜或以麦秆、稻草等有机物加以掩护,避免光照风吹,覆盖物中空气水汽压与土壤中接近成为蒸发缓冲层,并能提高地温,有利作物生长。③改进灌溉方式,采用滴灌等节水灌溉方式,控制灌水量。④减少杂草。⑤化学措施,如将聚合电介质溶液施入土壤,以改变土壤水分特性,而减少蒸发。

土壤蒸发的研究

1892年,A.黑曾应用毛管学说,认为土壤中水分借助毛管力的作用在运动并保持在孔隙中。1907年,E.白金汉提出土壤水分能量关系学说,认为土壤水具有势能,水流运动与热流、电流运移相似。1957年H.B.费希尔与J.R.菲利普等提出土壤蒸发分阶段理论。20世纪60年代后,各国学者提出了多种土壤蒸发的数学模型。中国的高等院校、科研和规划设计部门亦进行了大量试验研究和分析计算工作。

  
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