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测定作物棵间蒸发的方法

作者:许晓平          来源:本站原创          发表时间:2007-05-18     浏览次数:     字号:    

     农田土壤水分消耗包括棵间土壤蒸发和作物蒸腾两部分,而这两部分的分摊是农田水分循环以及土壤- 植物- 大气连续体水分传输动态模拟研究中主要工作之一,同时也是一直困扰着人们的难题。只有明确了在作物各生育阶段土面蒸发与叶面蒸腾的比例关系, 才能准确地估算农田土壤水分动态, 制定合理的灌溉制度, 并尽可能减少无效的土面蒸发, 提高水的利用效率。因此,确定一种简便、准确的测定作物棵间蒸发的方法尤为重要。
     早期研究为了获得棵间土壤蒸发与作物冠层蒸腾的观测值, 大多尝试采用表面覆盖以防止土壤蒸发, 然后比较覆盖小区的蒸发蒸腾量(ET)和未覆盖小区ET,以此估算棵间土壤蒸发和作物蒸腾量, 由于这种覆盖小区的覆盖物多是由变更表面能量平衡和土壤水分的材料组成的, 故精度较差, 结果不但不能反映大田的实际情况, 而且也难以反映蒸发和蒸腾的动态过程。
     利用大型称重式蒸渗仪可以比较准确地测定蒸腾和蒸发量, 但由于设备价格昂贵而限制了其广泛应用。微型蒸渗仪(Micro-Lysimeter) 是20 世纪80 年代以来发展起来的一种无扰动、封底、可移动的小型观测器皿,它可以在不剧烈变更田间或土壤环境条件的情况下, 使研究者能够在作物冠层下方对每天的土壤蒸发进行观测。一些研究者用Micro-Lysimeter 测量了裸土和作物冠层下的土壤蒸发,结果表明:Micro-Lysimeter 既可用于测定裸土土面蒸发,又可用于测定作物冠层下的土壤蒸发,如果能够经常换土,由Micro-Lysimeter 测得的土壤蒸发与其他方法(如大型称重式蒸渗仪法、水量平衡法和红外温度计法等) 测得的结果吻合很好, 证明Micro-Lysimeter 是测量土壤蒸发的一种简便、实用且比较精确的有效方法。
     制作微型蒸渗仪可选择的材料有很多种,例如,铁皮、PVC、有机玻璃等。一套微型蒸渗仪主要由内桶和外桶两个部分组成,外桶主要是起保护作用,保证每次操作时不破坏周围土体结构。取土时,将内筒垂直压入土中,尽量不破坏土体结构,取出原状土,并用刮刀刮平底部后用塑料薄膜包扎封底,然后用精度为0.01g~0.1g的电子天平称重,最后放回预先固定于作物间的外筒中, 使土样顶面与田面平齐。每隔几天称重一次(一天一次最为精确),雨后需加测。为保证微型蒸渗仪内的土壤水分与作物棵间土壤实际含水量一致, 每隔几天应更换一次微型蒸渗仪中的原状土, 并在原状土周围取与内桶土柱相同高度的表层土壤烘干称重, 测定其含水量。这种Micro-Lysimeter的优点是操作简便,易于掌握;但其观测精度受到以下因素影响: (1) 由于器内作物根系被切断, 没有根系吸水的作用会使器内土壤含水量比实际麦田表层土壤含水量下降慢;(2) 封底阻隔了器内土壤与下层土壤的水热交换, 又会使器内土壤含水量比实际麦田表层土壤含水量下降快; 蒸发器内外土壤含水量的差异造成测定的土面蒸发强度误差较大。
也有学者用环刀作为蒸发器,用小刀把土样底部抹平以阻断底部通量(不封底),每次称重后把土样从环刀内取出, 并烘干称重, 测定其干容重和含水量, 再从作物行间取新的原状土样, 称重后放回田间。下一次称重后再用同样方法更换另外土样, 以此类推, 直到田间表土太干以至无法取出完整的原状土柱为止。 降雨后所有土样全部更换。这种micro-Lysimeter 的优点是减少了器内外土壤湿度差异造成的土面蒸发强度的测量误差, 但由于蒸发器体积小, 须缩短称重时间间隔并频繁换土, 增加了操作难度。
     利用微型蒸发器直接测定土面蒸发是一种简便有效的方法。但作为一种新方法, 它还存在一些问题, 有待进一步深入研究, 主要有以下几方面:
     (1) 微型蒸发器蒸发面多大、土柱多高最合适. 体积大固然相对测量误差小, 但会造成取土和称重的困难。
     (2) 如何解决微型蒸发器内作物根系吸水及底部通量被阻断造成的蒸发器内外土壤含水量变化的差异。
     (3) 微型蒸发器放置位置距作物种植行的距离对土面蒸发强度的测定有何影响。
编辑:许晓平    
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