表层有效土壤水分参数化及冠层下土面蒸发模拟
第31卷第2期农业工程学报V ol.31 No.2
102 2015年1月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jan. 2015 表层有效土壤水分参数化及冠层下土面蒸发模拟
张川1，闫浩芳2※，大上博基3，史海滨4，王国庆5
（1. 江苏大学农业工程研究院，镇江 212013； 2. 江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江 212013；
3. United Graduate School of Agricultural Science, Ehime University, Matsuyama, 790-8566, Japan；
4. 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，呼和浩特 010018；
5. 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京 210029）
摘 要：通过观测田间微气象数据、土壤表层水分变化状况及荞麦作物冠层下土面蒸发等资料，引进一个表面体积含水率的函数，构建了基于表层有效土壤水分的土壤蒸发模型。该模型包含了土面蒸发的2个过程：水蒸气从土壤孔隙中扩散到地表面及水蒸气由地表面传输到大气中。模型中表层有效土壤水分参数不仅取决于表层土壤含水状况，而且受风速影响。采用波文比能量平衡法及微型蒸发器观测荞麦地实际蒸腾蒸发量及冠层下土面蒸发的变化规律，并验证模型精度。
结果表明，所构建模型可以成功预测冠层下土面蒸发，其平均相对误差为13.5%。该研究对于实现土壤蒸发及作物蒸腾的分离估算，减少无效水分消耗具有重要意义。
关键词：土壤；蒸发；蒸散发；微型蒸发器；波文比能量平衡法
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2015.02.015
中图分类号：S152.7+3 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2015)-02-0102-06
张 川，闫浩芳，大上博基，等. 表层有效土壤水分参数化及冠层下土面蒸发模拟[J].农业工程学报，2015，31(2)： 102－107.
Zhang Chuan, Yan Haofang, Oue Hiroki,et al. Parameterization of surface soil available moisture and simulation of soil evaporation beneath canopy[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(2): 102－107. (in Chinese with English abstract)
0 引 言
土面蒸发是陆地—大气之间能量交换的一个主要过程，其强度主要与大气条件、表层土壤湿润状况及土层间水分传输状况等有关[1-4]。在农田灌溉中，土面蒸发耗水被认为是无效的水分消耗，确定并减少土面蒸发对于制定高效土壤水分管理措施及节约灌溉用水具有重要的意义[5-8]。为了确定陆地与大气之间能量交换，需同时估算土壤和大气中的水、热传输量[9-11]。目前，国内外已有很多研究采用了数值方法模拟土壤—大气之间水热收支[12-14]。康绍忠等[15]对作物覆盖条件下田间水热运移规律进行了模拟研究；丛振涛等[16]研究了冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体水热运移的耦合规律；王建东等[17]对地下滴灌条件下水热运移数学模型进行了验证；王自奎等[18]对小麦、玉米套作田棵间土壤蒸发进行了数学模
收稿日期：2014-12-01 修订日期：2015-01-14
基金项目：江苏大学高级专业人才科研启动基金项目（14JDG015、14JDG017）；江苏省自然科学基金（BK20140546）；国家高技术研究发展计划（863计划）资助项目（2011AA100506）；江苏高校优势学科建设工程资助项目（1033000001）；国家自然科学基金重点项目（41330854）
作者简介：张川，男，辽宁抚顺人，博士，主要从事流域水文及农田节水循环等方面的研究。镇江江苏大学农业工程研究院，212013。
Email：zhangchuan010@https://www.wendangku.net/doc/6810679168.html,
※通信作者：闫浩芳，女，内蒙古呼和浩特人，博士，副研究员，主要从事农业节水灌溉与水分高效利用方面的研究。镇江江苏大学流体机械工程技术研究中心，212013。Email：yanhaofang@https://www.wendangku.net/doc/6810679168.html, 拟。在这些模型中，土面蒸发过程通常由表层有效土壤水分来确定。Barton [19]用非饱和土壤表面水汽压与土壤表面温度对应的饱和水汽压的比值来定义表层有效土壤水分。Yasuda and Toya[20]分析了土壤含水率与表层有效土壤水分之间的关系，并应用空气温度及土壤含水率对非饱和土面蒸发进行参数化。Kondo等[11]引进了一个描述土壤孔隙中水汽扩散阻力的新参数，构建了表层有效土壤水分模型，该模型可以从土壤耗水机理上准确模拟土面蒸发，而模型的应用主要取决于土壤的孔隙度。Zhang 等[21]采用土壤表层水分对玉米地冠层下土面蒸发进行了模拟，实现了玉米蒸腾及冠层下土面蒸发的分离估算。然而，以往对于土壤水分传输的模拟大多采用复杂的数值方法进行计算，使得其实际应用收到了限制。此外，由于模型在不同作物覆盖或土壤类型间存在差异，使得已有模型不能得到广泛的应用。
本研究采用微型蒸发器及波文比能量平衡法对荞麦地冠层下土面蒸发及实际蒸腾蒸发量进行观测，构建一个基于表层土壤有效水分预测土面蒸发的模型，分析影响模型关键参数——表层土壤有效水分的主要因素，验证模型模拟冠层下土面蒸发的精度，为实现分别估算作物蒸腾及冠层下土面蒸发提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 数据采集
该研究试验地位于日本四国岛松山市爱媛大学试验
第2期 张 川等：表层有效土壤水分参数化及冠层下土面蒸发模拟
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田（33°50′N 、132°47′E ）。以日本主要种植作物之一——荞麦（品种名为Haronoibuki ）为研究对象，荞麦播种及收获日期分别为：2009年4月5日及2009年6月18日。2.5 m 高处辐射平衡项由Kipp & Zonen CNR-2（Campbell ，美国）进行观测。2 m 处全球太阳辐射用另外仪器观测（Decagon ，美国），向下的长波辐射由PRI-01（Prede ，日本）观测。土壤热通量由HFT3（Campbell ，美国）测定；表层土壤温度（2，5和10 cm 深度）由自制的热电偶传感器测定；3个不同高度（0.5、1.0和2.0 m ）的温度和湿度由干湿计HMP-45A （Vaisala ，芬兰）测定；用三杯风速计014A （MetOne ，美国）测定不同高度（0.5、1.0和2.0 m ）风速。所有数据每10 s 取样，并取10 min 平均值，由数据采集器CR23X （Campbell ，美国）记录。
荞麦冠层下土面蒸发由自制微型蒸发器观测，该微型蒸发器直径为10 cm ，高度为25 cm ，由PVC 管制成。为了保持蒸发器内土壤水分状况与荞麦地里原装土壤一致，每2 d 更换蒸发器内的原状土壤。荞麦生育期内土壤水分变化由EC-5探头观测，同时采用取样烘干法校正，观测深度分别为5、10、20和50 cm 。每隔7或10 d 对荞麦叶片宽度和生长高度进行测定，通过叶片宽度与叶片面积回归方程确定叶面积的变化规律。作物出苗之前，比较微型蒸发器观测结果与波文比能量平衡法计算结果，确定准确的土面蒸发变化规律。 1.2 模型描述
在非饱和土壤中，水分以自由水和束缚水2种形式存在，前者由毛管力保持在土壤基质中，后者通过分子间力牢固的束缚在土粒中。在土壤干燥过程中，大孔隙中的自由水最先蒸发，束缚水要通过烘箱干燥才可以释放。蒸发包括2个过程：1）水蒸气从土壤孔隙中水分表面扩散到地表面；2）水蒸气通过空气层流或紊流由地表面传输到大气中。水分子传输和大气传输这2个过程的潜热通量分别等于[11]：
atm
()LE ()
s s
q T q D F ρθ??= （1）
LE ()h s C u q q ρ=? （2）
式中：LE 为水分扩散或传输过程的潜热通量，W/m 2；ρ 为
空气密度，g /m 3；D atm 为水蒸气分子扩散系数，m 2 /s ；q *(T s ) 邻近孔隙中土壤水处表面温度为T s 下饱和水汽压，hPa ；q s 为地表的水汽压，hPa ；F (θ)为水蒸气从土壤孔隙内部扩散到地表面的阻力，是表层土壤体积含水率θ的函数；C h 为蒸发系数；u 为风速，m/s ；q 为空气水汽压，hPa 。D atm 可由以下公式计算[14]：
1.75
atm 0(/273.16)
s D D T = （3）
式中：D 0 = 0.229×10-4 m 2/ s 。
消去式（1）～（2）中q s ，潜热通量可以表达为：
atm
()LE 1()/s h
h q T q
C C uF
D ρθ??=+ （4） 假设表层土壤有效水分βg ，无量纲，为：
atm
1
1()/g h C uF D βθ=
+ （5）
则方程（4）可表示为
LE (())
h g s C q T q ρβ?=? （6）
式中：βg 与土壤水分及风速有关，其值变化范围在
0～1之间，当土壤完全湿润时，βg = 1。
2 结果与分析
2.1 试验观测结果与分析
该试验研究在日本爱媛大学农学部荞麦试验场内进行，对荞麦生育期内气象条件、株高、叶面积及土壤水分变化观测。荞麦生育中期降雨、辐射、气温、地温及饱和水汽压差的变化规律如图1所示，该生育期最高气温及土壤表面温度分别为29.9和33.5℃；太阳辐射及饱和水汽压差最大值分别达到998.9 W/m 2和36.1 hPa 。
a. 降雨
a. Rainfall
b. 气温、表层土壤温度及饱和水汽压差
b. Air temperature, soil surface temperature and vapor pressure deficit
c. 太阳辐射 c. Solar radiation
图1 荞麦生育中期气象条件的日变化规律
Fig.1 Variation of climate factors during mid-stage of buckwheat
growth season
作物叶面积指数是除土壤水分之外，影响作物蒸腾及土面蒸发的主要因素。如图2所示，荞麦株高及叶面积指数于播种后第52 天达到最大值，分别为62.7 cm 及2.25。荞麦生育期内表层土壤（5 cm ）含水率及降雨变化如图2所示，表层土壤含水率变化幅度在11.2%～30.9%，降雨后表层土壤含水率变化剧烈。
图3为荞麦出苗期（4月18日－30日），采用波文
农业工程学报 2015年
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比能量平衡法与微型蒸发器分别测定的蒸散发和土面蒸发的结果。如图3所示，蒸散发和土面蒸发结果非常接近，两者观测结果的平均值分别为0.16和0.17 mm/h ，平均相对误差为12%，均方根误差为0.077，相关系数为0.89。这主要由于荞麦出苗期，土面蒸发占主导地位。图3也表明，蒸散发和土面蒸发值之间的差异随着土面蒸发的减小而增大，原因可能是在土面蒸发相对较小的阴天或多云天气，波文比能量平衡法观测误差较大，Ham 等[22]得到了同样的观测结果。
图2 荞麦株高、叶面积指数及表层5 cm 土壤含水率的
变化规律
Fig.2 Variation of plant height, leaf area index and surface soil
water content at 5 cm
注：RE 、RMSE 和r 分别为ET c 与E g 之间平均相对误差、均方根误差及相关系数;下同。
Note: RE, RMSE and r are relative error, root mean square error and correlation coefficient, respectively; Same as below.
图3 荞麦出苗前波文比能量平衡法测定的蒸散发及
微型蒸发器测定的土面蒸发变化规律
Fig.3 Variation of evapotranspiration measured by Bowen ratio
energy balance method and evaporation measured by
micro-lysimeter before seedling
2.2 模型参数确定
本研究中，参数C h 可以通过以下方式确定：降雨后土壤比较湿润时，假设βg 为1，由方程（6）可确定C h 值。Kondo 等[11]指出，对于裸露土壤表面，C h 只取决于土壤类型和大气稳定性。本研究中，根据实际计算所得C h 值的规律，将荞麦作物生育期划分为3个阶段：0＜ LAI ＜0.15、0.15≤LAI ＜1.6、1.6≤LAI ＜2.1，将各生育期C h 值取平均值分别为：0.0311、0.0314、0.0318。本研究C h 值计算结果与Oue [23]研究计算结果相近，Kondo 和Watanabe [24]研究结果显示C h 值与LAI 有关，该研究中采
用以上C h 各生育期的平均值作为模型计算参数，关于C h 值与LAI 确切的相关关系将在获得更多详细试验数据后探讨。
根据实测数据（潜热通量、风速、湿度及表层土壤温度等）及C h 值，由方程（4）可以确定F (θ)值。然后通过方程（5）可以确定βg 值。参考Kondo 等[11]研究结果，F (θ)可表示为土壤含水率的函数：
sat ()()b F a θθθ=? （7）
式中：a ，b 为待定常数；θsat 为土壤饱和含水率。根据实测结果分析，可得方程（7）中参数a 、b 、θsat 分别为1.5×103、13.0、45%。
以上所得结果与Kondo 等[11]在壤土试验中结果（a = 2.16×103、b = 10.0）相似。
为了验证风速对βg 的影响程度，将风速划分为0＜
u ＜1 m/s 、
1≤ u ＜2 m/s 及 u ≥2 m/s 计算βg ，其与表层土壤含水率的关系如图4所示。图中，3条曲线型分布点表示在风速分别为0.5、1.5和2.5 m/s 时，由方程（5）计算所得βg ；其他分布点为试验观测结果。如图4所示，βg 随着表层土壤含水率增加而迅速增大，之后达到最大值1；风速对βg 影响较小；此外，图4中试验观测βg 分布点与模型计算结果吻合较好，其相关系数依次（风速由小到大划分的3阶段）为0.68、0.93、0.95，均方根误差依次为0.089、0.032、0.093。
图4 不同风速下表层有效土壤水分随表层土壤含水率的
演变规律
Fig.4 Relationship between surface soil water content and surface
moisture availability under different wind speed condition
2.3 模型验证
通过已确定的模型参数及表层有效土壤水分βg 子模型，由方程（6）可计算得出潜热通量。将其转化为日间土面蒸发E g, modeled （08:00－18:00），并与微型蒸发器观测结果E g, measured 进行比较。如图5所示，E g modeled 和E g measured 有较好的一致性，数据点大多分布在1∶1线附近，表示模型可以较准确的模拟土面蒸发，平均相对误差为13.5%，均方根误差为0.249，相关系数为0.95。通过与Yan 等[9,25-27]在相同区域采用不同模型（K ratio 、
第2期 张 川等：表层有效土壤水分参数化及冠层下土面蒸发模拟105
Complementary relationship及Bulk方程等）对土面蒸发估算的精度进行比较，发现本研究构建的从土壤蒸发机理预测土面蒸发的模型精度最高。其他模型预测土面蒸发的平均相对误差分别为：K ratio，18.2%；Complementary relationship，39.1%；Bulk方程，14% [9]。
图5 荞麦生育期08:00－18:00微型蒸发器实测土面蒸发
与模型模拟结果的比较
Fig.5 Comparison between measured and simulated daytime evaporation beneath buckwheat canopy at 08:00-18:00
3 结论与讨论
本研究通过对田间微气象数据、荞麦地冠层下表层土壤水分状况及荞麦生长过程的监测，引进新的土壤水分函数，基于表层土壤含水率等参数构建了土面蒸发模型。模型包含了土壤蒸发的2个过程：水蒸气从土壤孔隙中扩散到地表面及水蒸气由地表面传输到大气中。通过风速及表层土壤含水率确定了模型关键模块，即表层土壤有效水分参数。
通过波文比能量平衡法及微型蒸发器实测了荞麦出苗期实际蒸腾蒸发量及冠层下土面蒸发，发现二者非常接近，平均相对误差12%，均方根误差为0.077，相关系数为0.89，表明出苗期土面蒸发占主导地位。
采用微型蒸发器观测结果验证模型模拟土面蒸发的精度，结果显示，模型可以成功预测荞麦冠层下土面蒸发，平均相对误差为13.5%，均方根误差为0.249，相关系数为0.95。该模型的构建，对于实现作物蒸腾及作物冠层下土面蒸发的分别估算，掌握土壤蒸发机理过程具有重要意义。
由于该研究所获数据有限，在确定模型参数—蒸发系数时，只能根据实际计算结果对其取不同生育期内平均值，未能采用更多数据对其变化规律进行检验，因此，采用不同年份及不同种植结构下所得数据对模型参数进行检验将是今后工作的内容之一。
[参 考 文 献]
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5. State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Nanjing Hydraulic Research Institute,
Nanjing 210029, China)
Abstract: Soil evaporation consumes a large part of evapotranspiration during the crop growth season, especially during the seedling or sparse crop growth stage. It has been reported that soil evaporation makes little contribution to crop yield, and thus it has been seen as invalid water consumption. Separate determination of soil evaporation and transpiration is required in many irrigation management programs or yield analysis models. However, it is quite difficult to directly measure soil evaporation and transpiration separately. To achieve this purpose, a soil evaporation model was developed using a new defined soil moisture function based on the actual measurement of meteorological data (air temperature, relative humidity, and wind speed), soil surface moisture and soil evaporation data. The model combined two processes of water vapor transfer: one is the vapor transport in air while the other is molecular diffusion of vapor in the surface soil pore with the vapor being carried from the interior soil pore to the land surface. For the field observation, air temperature and relative humidity were measured in three different heights above the buckwheat canopy in order to determine the actual evapotranspiration with Bowen ratio energy balance method. Leaf area index and plant height was measured regularly, with the maximum values of 2.25 and 62.7 cm, respectively. The variation of surface soil water content (5 cm) was from 11.2% to 30.9%. An important parameter, surface moisture availability, in the proposed model was decided by surface soil moisture and wind speed. It was shown that surface soil water content was the main factor affecting surface moisture availability, and wind speed had slight influence on it. The modeled surface moisture availability with soil content and constant wind speed was compared to calculated value with varied wind speed. By assuming surface moisture availability to be 1 in the model, another important parameter, bulk transfer coefficient, could be calculated. It has been reported that the bulk transfer coefficient for bare field is mainly influenced by soil texture and atmospheric stability. In this study, average value of bulk transfer coefficient was applied for three different leaf area stages based on the analysis of its actual variation. Actual evapotranspiration and soil evaporation beneath the buckwheat canopy respectively measured by Bowen ratio energy balance method and micro-lysimeter were compared and the soil evaporation measured by micro-lysimeter was applied to validate the accuracy of the model. It was shown that the soil evaporation beneath the buckwheat canopy during seedling stage was quite close to actual evapotranspiration measured by Bowen ratio energy balance. The average hourly soil evaporation measured by Bowen ratio energy balance and micro-lysimeter were 0.16 and 0.17 mm, respectively; while the average relative error between two methods was 12%, root mean square error was 0.077, and correlation coefficient was 0.89. It was also shown that the soil evaporation beneath the buckwheat canopy could be reproduced using the constructed surface moisture availability model with average relative error of 13.5%, root mean square error of 0.249, and correlation coefficient of 0.95. The study is very important in separately estimating soil surface evaporation beneath the canopy and crop transpiration, and in decreasing invalid water consumption through soil surface beneath the canopy.
Key words: soils; evaporation; evapotranspiration; micro-lysimeter; Bowen ratio energy balance method
土壤水分原稿
土壤水分综述 摘要 关键词：土壤水分影响因素 1程积民、万惠娥[1]等人通过采用工程与生物措施相结合的方法，对黄土丘陵半干早区柠条灌木林的建设与土壤水分过耗及调控恢复的定位进行试验研究。试验选择出最佳灌草立体配置模式：水平阶整地为柠条-披碱草、柠条-草木樨、柠条-芨芨草类型；水平沟整地为柠条-芨芨草、柠条-草木樨类型；鱼鳞坑整地为柠条-草木樨、柠条-芨芨草、柠条-本氏针茅类型。这种配置模式可以调节和补充土壤水分的不足，促进灌草的生长，控制水土流失，改善生态环境。 2杨建昌、刘立军等人通过大田试验和盆栽试验研究了土壤水分对旱育秧水稻产量形成的影响，旱育秧移栽后有明显的分蘖和生长优势，尤其在节水灌溉或低土壤水分条件下，旱育秧有效穗数多、干物质累积量高、抽穗后的光合势大，较水育秧显著增产。但在土壤水分充足或常规灌溉条件下，旱育秧分蘖成穗率低、有效穗数少，较水育秧增产幅度小。表明旱育秧配合本田期节水灌溉，其增产潜力较大。 3王进鑫、黄宝龙等人采用旱棚人工控水，对侧柏、刺槐不同水量全生长期均衡供水条件下，2-3年生幼树的生长需水规律、蒸腾耗水与土壤水分的关系进行了研究，结果表明，刺槐蒸腾耗水量随土壤供水能力的增大而增加，其中以生长前期和生长盛期耗水为主。侧柏蒸腾耗水量以生长盛期最大，约占年蒸腾量的46.27%，生长后期次之，生长前期较小，并求出了两树种蒸腾耗水的土壤水分应力订正函数及
在非充分供水条件下实际蒸腾耗水的时间-水分函数。 4张爱良、黄桂英等人采用盆栽法，研究了四种不同土壤水分含量条件下小麦旗叶生理特性的变化规律。结果表明，土壤水分含量与小麦经济产量间呈极显著正相关( r = 0.9936 )，提高土壤水分含量能使灌浆中后期小麦旗叶叶绿素含量、可溶性糖含量和硝酸还原酶活性均得到提高。在土壤水分胁迫条件下，旗叶SOD 活性显著降低，质膜透性明显加大，致使植株衰老加速。 5王克勤、王立选用田间7年生和盆栽2年生金矮生苹果，在自然环境条件下进行不同水平土壤水分人为控制。结果表明，林木蒸腾作用与光照强度和土壤水分状况之间存在着密切的联系。林木在苗期时，当土壤水分不足时，应采取措施避免强光照射，以减轻过度蒸腾失水造成的生理伤害，提高成活率和促进苗木生长。 6潘占兵、李生宝等人通过对宁夏盐池干旱退化草场植被恢复与风蚀沙化防治技术示范区内不同种植密度的柠条林土壤水分进行了定位观测，从土壤水分日变化、季节性变化、水分垂直分布等方面进行了分析。结果表明：土壤含水量主要受大气降雨及植物生长节律的影响, 变化较大。 7吴玉光，王美菊等人通过用植物纤维薄膜代替塑料薄膜覆盖农田，研究了植物纤维膜对保持土壤含水量的作用。结果表明，利用植物纤维膜覆盖地面，可以起到保持土壤水分、减少水分蒸发的作用，它可以抑制土壤水分蒸发量的80%- 90%，但从保持土壤水分方面来说，还不能达到覆盖塑料薄膜的水平；从调节土壤空气条件方面看，可以使多余的水分蒸发，提高土壤的通气程度，又比塑料膜具有一定
半干旱区土壤水分动态模拟及预测
半干旱区土壤水分动态模拟及预测 摘要：对于土壤水分的动态模拟及预测是防旱抗旱、调控植被生长与土壤水分 关系的基础，同时也是解决干旱问题的科学依据。对于这一问题，我们首先对数 据进行了统计学研究，以寻找土壤水分的动态变异特征，重点讨论了土壤的周期 性变异特征。然后用深度学习的Seq2Seq模型对数据进行了模拟和预测。结果表明，基于Seq2Seq模型的土壤水分动态模拟和预测效果较好。 关键词：土壤水分；时间序列；Seq2Seq；统计分析 土壤水分对于整个生态系统的平衡有着重要的影响，土壤水分不足或者是过 多都会影响植物的正常生长。在没有土壤水分的状况下，植物很容易因缺水状况 而死亡；当土壤水分不足的时候，植株会比较的矮小，无法进行正常的生长；当 土壤水分充裕的时候，植株能够健壮地生长，同时可以高产；当土壤水分过多， 也会导致植株的根部无法正常呼吸而死亡。由此可见，土壤水分含量的变化直接 关系到植被的生长与存活。 一、半干旱区土壤水分问题分析概述 由于本文研究的是半干旱地区土壤水分的变化情况，土壤水分的来源仅仅依 靠降雨，一个地区的降雨量具有很强的季节性，因此土壤水分的变化也应该有一 定的季节性。由于降雨具有突发性，因此土壤中的水分在降雨前后可能会发生突变。因此，以月和季度为时间尺度的土壤水分变化可能规律性更强。很明显，土 壤水分的变化是一个时间序列，因此我们可以先对它进行自相关和偏自相关性分析，选择合适的时间序列模型进行模拟和预测。对于土壤水分变化情况的模拟和 预测，我们可以看成是从一个序列到另一个序列的映射问题，即Seq2Seq问题， 且数据足够多。因此可以采用基于循环神经网络（RNN）的Encoder-Decoder框架来解决这一问题。 二、土壤水分动态的变异特征 2.1变异特征的讨论 土壤水分动态的变异特征就是土壤水分的变化情况，而土壤水分的变化情况 可以通过以下几个方面来描述：土壤水分变化的趋势性、土壤水分变化的周期性、土壤水分变化的波动性。 关于土壤水分变化的趋势性，通过所搜集数据分析，四种土壤的含水量都围 绕某一数值上下波动，并无明显的向上或向下的变化趋势。 关于土壤水分变化的周期性，通过所搜集数据可以看出四中类型的土壤均具 有一定的周期性，但在不同时间尺度上的周期性并不相同。 2.2 不同时间尺度上周期变化规律 通过前面的讨论，我们发现四种类型的土壤都具有一定的周期性，但在不同 时间尺度上的周期性并不相同，因此在这里，我们对各类土壤在不同时间尺度上 的周期性做详细的讨论。首先，先利用不同时间尺度的数据，做出各类土壤在不 同时间尺度上的变化图，根据图像的变化情况，做出定性分析。然后利用SPSS软件的季节性分解功能，计算季节性调整因子（SAF），以此来定量的分析各类土 壤的周期性强弱。下面从定性的角度对其变化规律进行阐述。 以日为时间尺度 在这里，我们选取了一个月（30天）的数据进行绘图，如下：
中考复习问题探究：影响蒸发快慢的因素有哪些
问题43. 影响蒸发快慢的因素有哪些？ ◇学生提问 广安地区的七、八月份属高温天气，又正值农村冬季蔬菜栽种季节，当菜苗栽上后，很容易因蒸发过快而失水干枯，不易成活，农民常用一些树叶、树枝遮盖在新栽菜苗上并洒上水，使菜苗不致干枯，请用你学过的物理知识说明这种做法的道理（说出两条即可） （1） （2） 老师，这是一道涉及减慢水分蒸发的题目，影响蒸发快慢的因素有哪些呀？◇问题探究 老师：你先说说，蒸发是哪种物态变化？有什么特点？ 学生：课本上讲，蒸发是汽化现象的一种方式，是在任何温度下只发生在液体表面的缓慢的汽化现象，因此蒸发现象要吸收热量。 蒸发快慢与液体表面积的关系（重要性：★★★） 老师：蒸发既然只发生在液体表面，那你认为液体表面积的大小影响蒸发快慢吗？能举例说明吗？ 学生：应该影响！我印象比较深刻的是：学校每周都组织大扫除，我们小组正好负责打扫教学楼前广场A区，打扫完垃圾后我们经常抬一桶水均匀洒到水泥地上，不到两节课的时间这些水就蒸发没了。但要是一桶水存放在那里，好几周都不会蒸发完。 我觉得液体的表面积越大，蒸发越快！ 老师：很好，在生活中你有没有注意到通过改变液体表面积来加快蒸发的现象？ 学生：我想想，我看妈妈洗完衣服后总要将衣服展开晒，农民伯伯收获了麦子总在场院里摊开晒，这都是通过增大液体表面积的办法来加快蒸发的。 老师，我还有个问题，晒衣服和晒粮食时都是晒在阳光下干得快，是不是蒸发的快慢还与水的温度有关系呀？ 蒸发快慢与液体温度的关系（重要性：★★★） 老师：你问的很好，到底有没有关系，你能否设计一个实验来验证一下？ 学生：根据控制变量法，可以在两块玻璃板上分别滴一滴质量相同的水滴， 1
高三地理一轮复习常考知识点---土壤肥力精选习题
20** 届高三地理一轮复习常考知识点 --- 土壤肥力精选习 题 一、单选题（本大题共 46小题，共 92.0 分） 读某地区的经纬网和等高线图，回答下列小题。 1. 图中甲地区土地盐碱化较轻、耕地质量较好的自然原因是（ ） A. 人类长期耕作，形成了肥沃的水稻土 B. 多为紫色土，冲积土壤比较肥沃 C. 土壤中水、肥、气、热条件协调较好，肥力高 D. 土壤中含钙质较多，黑土分布广 2. 图中乙地区的经济作物和林木主要为（ ） A. 甘蔗、柑橘 B. 甜菜、柑橘 C. 花生、苹果 有机质含量高低是土壤肥力的重要标志，一般土壤有机质含量为 某地土壤剖面图，图 2 为该土壤有机质分布图。读图回答下列问 题。 图 1 图2 3. 关于该地表层土壤的描述，正确的是 A. 地表枯枝落叶多，有机质含量较高， B. 人工增施有机肥，有机质含量较高， C. 受流水侵蚀作用，有机质含量较低， D. 气候干旱植被稀少，有机质含量低 4. 针对该土壤的特性，该地宜采用的农业技术是 A. 免耕直播 B. 深耕改土 C. 大棚温室 如图为某区域地理各要素间的相互关系示意图。读图，回答下题。 D. 棉花、茶树 5%。图 1 为我国东部 D. 砾石压土
5. 按照字母顺序将“①色暗、肥沃的土壤、②地理位置、③冷湿的温带季风气候”填 入，顺序正确的是 6. 该地区森林面积锐减对本地区的土壤和河流的影响主要有 （ ） 7. 下图为江南丘陵某研究区红壤在不同措施下（均不施肥）实验结果。据此回答。 与处理措施①比较，该实验结果表明（ ） A. ②处理措施使土壤有机质增多，利于保持水土 B. ③处理措施使土壤酸性增强，利于积累有机质 C. ②处理措施导致水土流失增强，土壤酸性减弱 D. ③处理措施导致水土流失减弱，土壤酸性增强 8. 影响我国苹果带苹果产量浮动的主要因素是 A. 土壤肥力变化大 B. 天气条件变化大 C. 种植习惯 D. 市场需求 埃尔埃希多地区（下图小方框所示）干旱少雨，年降水量小于 300mm ，土壤贫瘠。当 地农业科技人员对土壤进行“三明治”式的改良，很好地改善了作物生长的水肥条件。A. ①②③ B. ③②① C. ②①③ D. ②③① ①土壤腐殖质增多 ②水土流失加剧，土层变薄，土壤肥力下降 ③河流含沙量减小 ④降水多时易形成洪水、无降水时河流水量锐减甚至断流 A. ①② B. ②④ C. ③④ D. ①③
最新土壤水分蒸发三个阶段和特点
土壤水分蒸发的三个阶段和特点？ 土壤蒸发是水分自地表散失，土壤由湿变干的过程。 根据土壤蒸发率的变化，可分为三个阶段： 第一阶段定常蒸发率阶段：降水或灌溉刚刚停止，地表含水量尚处于饱和时期。 该时期的特征是： （1）土壤较湿，导水率较大，下层土壤水分能及时补充蒸发耗损掉的水分，蒸发率不变，蒸发量数值与自由水面蒸发值很接近；（2）受大气蒸发力控制影响较大； （3）饱和含水量只能持续很短的一个时段，水量散失速度最快。 第二阶段蒸发率下降阶段：当蒸发速率小于大气蒸发率时，进入该阶段。 该阶段的特征是： （1）蒸发随着土壤含水率的减少而下降； （2）蒸发量小于自由水面蒸发量，而且随着导水率的降低而减少；（3）蒸发速率受土壤剖面水分传导的控制； （4）持续时间较短，水分散失速度较快。 第三阶段蒸发率微弱阶段：当土壤表层出现干土层时便进入这个阶段。 进入该阶段特征是： （1）剖面导水率继续减少，表土变干，干土层的导水率接近零；（2）干土层下面湿土水分首先汽化，而后通过干土层进入大气；
（3）蒸发量受干土层水汽扩散率和土粒表面对水汽吸附力的影响；（4）持续时间长，水分散失速度最低。 合理化建议计划 一、图纸会审过程中 在设计图纸会审交底过程中，对图纸上的问题和不合理之处为业主提出解决的办法和合理化的建议。 二、在施工过程中 1、以节约为前提，在确保结构安全、整体效果好的前提下，为业主方提出合理化建议，并征得业主方和设计人、监理同意后，作局部修改，以降低工程投资。 2、对有影响工程工期、工程质量的外在因素，为业主方提出合理化的建议，以确保质量优良和计划工期的实现。 三、提高工程质量方面 1、建立强有力质量控制组织机构，选派优秀项目经理及高素质的管理人员参与施工。 2、建立严格的质量管理、技术管理制度。 3、建立健全严密的自检、互检和专检制度。 4、采取切实有效的技术措施，进行全方位、全过程质量控制，提高工程质量。 5、通过加强合同管理以及计量支付管理，达到提高工程质量的效果。 四、保证工期方面 1、选拔业务精、能力强的管理和施工人员，配齐配足技术工人。 2、充分细致做好开工前的各项工作准备。 3、按照总工期目标，利用倒排工序法，制订详细的分段工期控制计划。 4、采用新工艺、新技术、新设备提高施工效率，抓住物资供应关，保证物质供应满足进度要求。 5、按施工组织设计配齐生产要素。 6、运用计算机网络计划技术、实施动态管理。 五、降低造价方面
高考地理答题思维模板—影响蒸发的因素、影响蒸腾的因素、水循环环节和地理意义
影响蒸发的因素 1 . 影响蒸发（强度或量）的因素（4 个） ①温度：温度高蒸发强 ②风：大风蒸发强 ③水域面积：面积大蒸发强 ④降水量：降水量是蒸发的基础（干旱地区蒸发强度大，但蒸发量少） 2. 影响光照或太阳辐射的因素（4 个） ①纬度：太阳辐射量（太阳高度角）低纬＞高纬，但高纬地区夏季光照时间更长（如：新疆、内蒙、东北） ②季节：夏季＞冬季 ③地形：海拔高、空气稀薄、太阳辐射更强 ④天气情况：晴天＞阴天（晴阴天多少取决于降水、降水取决于气候） 影响蒸发量的具体因素
在气象学上,要考虑到自然界蒸发的实际情况,所以影响蒸发速度的主要因子有四个：水源、热源、饱和差、风速与湍流扩散强度。 1.水源 没有水源就不可能有蒸发,因此开旷水域、雪面、冰面或潮湿土壤、植被是蒸发产生的基本条件。在沙漠中,几乎没有蒸发。 2.热源蒸发必须消耗热量,在蒸发过程中如果没有热量供给,蒸发面就会逐渐冷却,从而使蒸发面上的水汽压降低,于是蒸发减缓或逐渐停止。因此蒸发速度在很大程度上决定于热量的供给。实际上常以蒸发耗热多少直接表示某地的蒸发速度。 3.饱和差蒸发速度与饱和差成正比。饱和差愈大,蒸发速度也愈快。 4.风速与湍流扩散大气中的水汽垂直输送和水平扩散能加快蒸发速度。无风时,蒸发面上的水汽单靠分子扩散,水汽压减小得慢,饱和差小,因而蒸发缓慢。有风时,湍流加强,蒸发面上的水汽随风和湍流迅速散布到广大的空间,蒸发面上水汽压减小,饱和差增大,蒸发加快。除上述基本因子外,大陆上的蒸发还应考虑到土壤的结构、湿度、植被的特性等。海洋上的蒸发还应考虑水中的盐分。在影响蒸发的因子中,蒸发面的温度通常是起决定作用的因子。
农田水利知识点
农田水分状况：指农田土壤水、地面水和地下水的状况及其相关的养分、通气、热状况 土壤水：通常将存在于非饱和带的水分称为土壤水，（土壤水是联系农田地表水和地下水的纽带，农田土壤水直接影响作物生长的水，气，热，养分等状况，与作物生长关系密切，是作物生长环境的核心要素之一。） 地下水：储存于饱和带的水分称为地下水。 土壤含水率：（习惯上称为含水量）是指一定量的土壤中所含有水分数量的多少，又称土壤湿度。 毛管水：是受土壤毛管力作用保持在土壤中的水分，（毛管水依其在土壤中的分布又可分为毛管悬着水和毛管上升水）。 毛管悬着水：在地下水埋深较大时，降水或灌溉水等地面水进入土壤，借助毛管力保持在上层土壤毛管孔隙中的水分 毛管上升水：借助毛管力的作用，由地下水上升进入上层土体的水。 凋萎系数：出现永久凋萎时的土壤含水量称为凋萎点含水量，也称凋萎系数。 田间持水量：在地下水埋藏较深和排水良好的土地上，当充分降水或灌溉后，地表水完全入渗，并防止蒸发，经过几天时间，土壤剖面所保持的含水量，即为田间持水量。（田间持水量包括吸湿水，薄膜水和毛管悬着水，其数量是三者数量的和） 田间持水率:在生产实践中常将灌水两天后土壤所能保持的含水率叫做田间持水率。 SPAC系统的主要内容：水分经由土壤到达植物根系，进入根系，通过细胞传输进入木质部，由植物的木质部到达叶片，再由气孔扩散到大气中去，最后参与大气的湍流交换，形成一个统一、动态的互反馈连续系统，即土壤-植物-大气连续体（SPAC）系统。 在这一连续体中存在物质、能量和信息的传递和交换,土壤、植物和大气是SPAC系统的研究对象。 SPAC系统研究的核心内容：水分在土壤、植物和大气中的传输。水分总是从水势高的地方向水势低的地方运动。作物需水量：指生长在大面积上的无病虫害，土壤水分和肥力适宜，能取得高产潜力条件下的作物植株蒸腾和棵间蒸发量，包括组成植株体所需的水量。 参照作物需水量(潜在腾发量)：指土壤水分充足、地面完全覆盖、生长正常、高矮整齐的开阔(地块的长度和宽度都大于200m)矮草地(草高8~15cm)上的蒸发量。 作物系数：指不同发育期中需水量与可能蒸散量之比值。 植株蒸腾：作物根系从土壤中吸入体内的水分，通过叶片的气孔扩散到大气中去的现象。 棵间蒸发：植株间土壤或田面的水分蒸发，又称株间蒸发。 深层渗漏：是指灌溉水或降水水量太多，使土壤水分超过了作物根系层土壤田间持水量，下渗到不能为作物利用的深层土壤现象。 作物水分生产函数：是指在农业生产水平基本一致的条件下，作物生长过程中，作物产量与投入水量（或作物蒸发蒸腾量）之间的函数关系。 灌溉制度：是指某一作物在一定的气候、土壤等自然条件和一定的农业技术措施下，为了获得稳定高产，所制定的一整套向农田灌溉水的方案，包括作物播种前（或水稻插秧前）及全生育期内的灌水次数、每次灌水的灌水时间、灌水定额以及灌溉定额等四项内容。 灌溉设计保证率:灌区灌溉用水量在多年期间能够得到充分满足的几率，一般用设计灌溉用水量全部获得满足的年数占计算总年数的百分率表示。 灌溉水利用系数：净灌溉用水量W净与毛灌溉用水量W毛之比称为灌溉水利用系数，用η水表示。 W毛＝W净／η水（W毛:毛灌溉用水量，W净灌溉用水量） 灌水率：是指灌区单位面积上所需灌溉的净流量，又称为灌溉模数。 畦灌：畦灌是将田块用畦梗分隔成许多矩形条状地块，灌溉水以薄层水流形式输入田间并渗入土壤的灌水方法。喷灌：是利用专门设备将有压水送到灌溉地段，并喷射到空中散成细小的水滴，像天然降雨一样进行喷灌。 沟灌：沟灌是在作物行间开挖灌水垄沟，将灌溉水引入田间垄沟，在流动的过程中借助重力作用和毛细管作用湿润土壤的灌水方法。 滴灌：滴灌是利用喷头、滴灌管等设备，以滴水或细小水流的方式，湿润植物根区附近土壤的灌水方法。 田间工程:通常指最末一级固定渠道（农渠）和固定沟道之间的条田范围内的临时渠道，排水小沟，田间道路，稻田的格田和田埂，旱地的灌水畦和灌水沟，小型建筑物以及土地平整等农田建设工程，是灌溉渠道输配水工程的重要组成部分。
土壤肥力因素
浅谈植物生长不可缺少的土壤肥力 万物的生长离不开土壤，经过我几年来在绿化施工中的观察，苗木的成活率很大方面取决于土壤因素，就此我想就我了解的关于土壤的一点小认识在此作一肤浅的探讨。 土壤为植物生长提供、协调营养条件和环境条件的能力。是土壤各种基本性质的综合表现，是土壤区别于成土母质和其他自然体的最本质的特征，也是土壤作为自然资源和农业生产资料的物质基础。 土壤肥力按成因可分为自然肥力和人为肥力。前者指在五大成土因素(气候、生物、母质、地形和年龄)影响下形成的肥力，主要存在于未开垦的自然土壤；后者指长期在人为的耕作、施肥、灌溉和其他各种农事活动影响下表现出的肥力，主要存在于耕作（农田）土壤。 中国的一些土壤工作者根据中国农业生产的经验和研究成果，将土壤肥力归结为土壤中养分、水分、通气状况和温度状况（简称水、肥、气、热）等4个因素的综合。 土壤中的许多因素直接或间接地影响土壤肥力的某一方面或所有方面，这些因素可以归纳如下。 养分因素指土壤中的养分贮量、强度因素和容量因素，主要取决于土壤矿物质及有机质的数量和组成。就世界范围而言，多数矿质土壤中的氮、磷、钾三要素的大致含量分别是0.02～0.5％、0.01～ 0.2％和0.2～3.3％。中国一般农田的养分含量是： 氮0.03～0.35％；磷0.01～0.15％钾 0.25～2.7％。但土壤向植物提供养分的能力并不直接决定于土壤中养分的贮量，而是决定于养分有效性的高低；而某种营养元素在土壤中的化学位又是决定该元素有效性的主要因素。 化学位是一个强度因素，从一定意义说，它可以用该营养元素在土壤溶液中的浓度或活度表示。由于土壤溶液中各营养元素的浓度均较低，它们被植物
土壤水分特征曲线
土壤水动力学 学院：环境科学与工程学院专业：水土保持与沙漠化防治学号： 姓名：
土壤水分特征曲线的研究与运用 摘要：土壤水的基质势随土壤含水量而变化，其关系曲线称为土壤水分特征曲线。该曲线反映了土壤水分能量和数量之间的关系，是研究土壤水动力学性质必不可少的重要参数，在生产实践中具有重要意义。本文总结并比较分析了前人在土壤水分特征曲线测定方法中的各种模型，其中对Van Genuchten模型的研究较为广泛。但为之在DPS中求解Van Genuchten模型参数和在试验基础上建立的土壤水分特征曲线的单一参数模型结构较为简单，省时省力，可进一步的推广运用。 关键词：土壤水分特征曲线Van Genuchten模型运用 1.土壤水分特征曲线的研究 1.1土壤水分特征曲线的概念 土壤水分特征曲线是描述土壤含水量与吸力(基质势)之间的关系曲线。它反映了土壤水能量与土壤水含量的函数关系,因此它是表示土壤基本水力特性的重要指标,对研究土壤水滞留与运移有十分重要的作用[1]。 1.2土壤水分特征曲线的意义 土壤水分特征曲线反映的是土壤基质势(或基质吸力)和土壤含水量之间的关系。土壤水分对植物的有效程度最终决定于土水势的高低而不是自身的含水量。如果测得土壤的含水量,可根据土壤水分特征曲线查得基质势值,从而可判断该土壤含水量对植物的有效程度[2]。
1.3土壤水分特征曲线的测定方法 1.3.1直接法 通过实验方法直接测定土壤水分特征曲线的方法称为直接法。直接法中有众多的实验室和田间方法，如力计法、压力膜法、离心机法、砂芯漏斗法、平汽压法等，而前3种应用最为普遍。①力计法：是土壤通过土杯从力计中吸收水分造成一定的真空度或吸力，当土壤与外界达到平衡时，测出土壤基质势，再测出土杯周围的土壤含水量，不断变更土壤含水量并测相应的吸力，就可完成土壤水分特征曲线的测定。力计法可用于脱水和吸水2个过程，可测定扰动土和原状土的特征曲线，是用于田间监测土壤水分动态变化重要的手段，在实际工作中得到广泛应用。但力计仅能测定低吸力围0～0．08Mpa的特征曲线。②压力膜法：是加压使土壤水分流出，导致土壤基质势降低直到基质势与所加压力平衡为止，测定此时的土壤含水量．通过改变压力逐步获取不同压力下的含水量即可得到水分特征曲线。压力膜法可应用于扰动土和原状土，测定特征曲线的形状与土壤固有的特征曲线相符，可应用于土壤水分动态模拟，但测定周期长，存在着土壤容重变化的问题。③离心机法：测定某吸力下所对应的含水量，原理和实验过程同压力膜法相似，但其压力来源于离心机高速旋转产生的离心力。离心机法可应用于扰动土和原状土，测定周期短。特征曲线的相对形状与土壤固有的特征曲线相符，可用于土壤水分动态模拟。但是离心机仅可测定脱水过程，且在测定过程中土壤容重变化很大，若能对容重的影响进行校正，可望有较高的测定准确度。邵明安(1985)从土壤蒸发试验的预测与实测的含水量的偏离程度初步研究了以上3种方法测定土壤基质势的差别及准确性，结果表明考虑容重变化的离心机法有较高的准确度。④砂芯漏斗法：就是用一个砂芯漏斗和连接悬挂水柱的土板形成
课题 影响蒸发快慢的因素
课题影响蒸发快慢的因素 实验目的： 1、学会试验中常用的控制变量法。 2、理解影响蒸发快慢的因素有哪些。 实验原理： 影响蒸发快慢的因素有温度、液体表面积、液面空气流通速度等情况，因素比较多。在实际中采用控制变量法，控制实验内容要求的两个因素不变，单独研究一个因素的变化对蒸发的音响，从而找出结论。 实验目标： 1、科学知识 在其他条件相同时，温度越高，液体蒸发越快；在其他条件相同时，液体表面积越大，液体蒸发越快；在其他条件相同时，空气流通速度越快，液体蒸发越快。 2、科学探究 知道怎样进行科学的猜想，并能用控制变量法进行实验设计。 3、情感、态度与价值观 感悟实事求是进行数据记录的重要性和严谨求实的科学精神。 实验器材：酒精、电吹风、秒表（手机）、蜡烛、火柴（或打火机）、四块大小、厚度、材料相同的布料。 实验过程 导入：同学们，上节课我们学习了与蒸发相关的知识，生活当中一定对蒸发现
象感受很深了，但是蒸发的快慢究竟与什么因素有关呢？跟老师一起走进今天的我们要探究的内容。 环节一：提出假设，科学预测 提出假设要以一定的理论为指导。 先让学生们进行猜想，老师在做一些提示并组织学生进行讨论，将讨论结果记录下来之后在全班进行交流，最后确定以下三种假设： 液体的蒸发快慢可能与外界温度高低有关； 液体的蒸发快慢可能与液体的表面积大小有关； 液体的蒸发快慢可能与液体表面的空气流通速度大小有关。 到底与什么因素有关呢？我们需要通过实验获得数据，来证明上面哪些假设是正确的。我们看到影响液体蒸发快慢的因素可能不止一个，要研究多种变量的问题，我们一定要控制某些变量不变，寻找某一个因素与液体蒸发快慢的关系。这就是一种重要的科学方法——控制变量法。 今天我们就要用控制变量法来研究这三种假设。 环节二：实验探究，发现新知 我们控制液体表面积和液体表面空气流通速度相同，研究液体蒸发快慢与温度的关系；控制液体表面空气流通速度与温度相同，研究液体蒸发快慢与液体表面积的关系；控制温度与液体表面积相同，研究液体蒸发快慢与液面空气流通速度的关系。计划向四块相同的布料分别加入等量的酒精，一块则平放在桌面上标号为A，一块用蜡烛加热标号为B，一块将其对折后放在桌面上标号为C，一块用吹风吹冷风标号为D，观察酒精完全蒸发的时间，用秒表记录下来，并将数据记录
土壤中的四个因素决定着土壤肥力的高低-推荐下载
土壤中的四个因素决定着土壤肥力的高低 1 土壤水分 1.1 土壤水分类型 土壤水分常以三种形式存在于土壤中，束缚水。紧紧吸附在土粒表面，不能流动，也很难为作物根系吸收的水分叫束缚水。土粒越细，吸附在土粒表面的束缚水越多；毛管水。土粒之间小于0.1mm的小孔隙叫毛细管，毛细管中的水可以在土壤中上下、左右移动，是供作物吸收利用的主要有效水。因此，毛管水对作物生长发育最为重要；重力水。是土粒之间大于0.1mm大孔隙中的水分。由于受重力作用只能向下流动，所以叫重力水。在水稻田中，重力水是有效的水分。在旱田中，重力水只能短期被植物利用，如较长期地充满着重力水（即地里积水），则土壤空气缺乏，对作物生长非常不利。 1.2 土壤水分的有效性 土壤水分并不能全部被作物吸收利用，束缚水和重力水都是不能被作物利用的无效水，只有毛管水是能被作物利用的有效水。当土壤中只存在着束缚水时，因作物不能利用，而表现出萎蔫，这时的土壤含水量叫萎蔫系数。随着土壤水分的增加毛细管中开始充水，当土壤中毛细管全部充满水时的含水量，叫田间持水量。土壤有效水的数量是田间持水量减去萎蔫系数的数值。 土壤有效水含量的多少，主要受土壤质地、结构、有机质含量的影响。砂土和黏土有效水都低于壤土。具有团粒结构的土壤毛细孔隙增加，有效水含量高。 2 土壤养分 2.1 土壤养分的有效性 根据作物吸收土壤养分的难易，可把土壤养分分为两类。一类是速效态养分叫有效养分，另一类是迟效态养分又叫潜在养分。速效态养分以离子、分子状态存在于土壤溶液中和土壤胶凿表面上，能够直接被作物吸收利用。持效养分存在于土壤矿物质和有机质中，难溶于水而不能被作物直接吸收利用，需经化学作用和微生物作用，分解成可溶性的速效养分才能被吸收。理想的土壤，不但要求养分种类齐全，含量高，而且要求速效和迟效各占一定比例，使养分能均衡持久地供给作物利用。
黄土高原不同空间尺度土壤水分动态变化影响因素分析与随机模拟
黄土高原不同空间尺度土壤水分动态变化影响因素分析与随机 模拟 黄土高原地处西北内陆,是我国乃至全球的典型生态脆弱区, 为 了恢复该地区的生态, 我国实行了一系列的生态工程措施。但是由于黄土高原降雨量有限且分布不均、地下水埋藏较深, 有限水资源很难满足植被生长耗水的需求, 土壤水分成为该区生态恢复的关键限制性因子。因此, 研究黄土高原的土壤水分动态, 在理论上有助于揭示人工林生态系统土壤水分循环机理, 在实践上对于该区有限水资源管理和植被恢复可持续发展具有重要的现实意义。本研究以黄土高原南北样带为研究区, 调查了样带内农田、草地、灌木林地和乔木林地四种植被类型土壤水分特征, 并在样带两端和中间的典型地貌类型区域设置了长武、安塞和神木三个林地坡面土壤含水量的2 年观测试验, 使用了经典统计、地统计学、偏最小二乘回归分析和随机模型模拟等方法, 研究了样带不同植被类型土壤含水量的空间分布特征, 分析了坡面土壤水分的动态变化,探究了不同空间尺度土壤水分的主控因素, 模拟了土壤水分的概率密度特征并讨论了最适宜植被类型及其盖度。主要结论如下:（1）黄土高原南北样带四种土地利用类型的土壤含水量皆呈现南北向地带性变化,自南向北土壤含水量有明显递减趋势, 与多年平均降雨量、潜在蒸散量、土壤质地等的分布具有一致性; 同一地点不同土地利用类型下土壤水分含量具有显著差异（农地> 草地> 灌木和乔木林地）, 不同植被类型的根系分布特征、蒸散耗水量大小是造成含水量差异性的主要原因。（2）根据三个坡面土壤含水量变异系数（CV平均值的剖
面变化，土壤0-500 cm土壤剖面可以划分为速变层（0-40 cm）、活跃层（40-100 cm）、次活跃层（100-200 cm）和相对稳定层（200-500 cm）; 除安塞坡面0-40 cm 和100-200 cm 土层外, 其它土层土壤含水量均具有较好的空间结构特征, 理论半方差函数模型可对其进行较好的模拟,拟合模型结果一般表层土壤含水量为球状模型, 深层土壤含水量为高斯模型; 三个坡面由于地形、土壤和植被等因子空间分布的差异性, 长武坡面土壤含水量的空间变化与容重、海拔高度和叶面积指数有显著相关关系（P<0.01 ）, 而安塞和神木坡面土壤含水量的空间变化分别只与最大叶面积指数和土壤质地有显著相关关系 （P<0.05 ）。（3）使用偏最小二乘回归模型（PLSR 分析了三个空间尺度（小区、坡面和区域）土壤含水量（SMC的主控因素,发现:PLSR 模型可以准确地分析不同空间尺度不同土层的土壤含水量的影响因素；上层含水量（USMC和下层含水量（DSMC在三个尺度上是影响不同土层SMC勺最重要的两个因素；累计7天降水 （A7P和累计7天潜在蒸散量（A7E只对0-40cm 土层SM（有显著影响；土壤性质对SMC勺影响随空间尺度增大而显著增加，特别是砂粒含量（SAC 和粉粒含量（SIC 的影响; 年平均降水量（MAP 和年平均潜在蒸散量（MAE 在区域尺度上也显著影响土壤含水量。总体而言, 本研究表明黄土高原三个空间尺度土壤含水量的主要控制因素存在显著差异, 其影响因子重要性（VIP 是空间尺度和土壤深度的函数。（4 基于Laio 土壤水分动态随机模型（Laio 模型, 模拟分析了黄土高原长武地区白羊草地（BOI 、沙棘林地（SEB 和油松林地
备战高考地理自然地理知识点拓展和延伸专题02影响蒸发的因素练习
02 影响蒸发的因素 （2018年海南卷）下图示意我国近海海面年蒸发量的分布。部分海域蒸发强烈，出现了年蒸发量大于2000毫米的高值区。据此完成1—2题。 1．形成年蒸发量高值区的原因是该海域 A．海水流动快B．有暖流经过 C．太阳辐射强D．靠近陆地 2．年蒸发量高值区海域冬季海面蒸发更强，最主要的原因是该海域冬季 A．降水少B．辐射强 C．海气温差大D．风力强 【答案】1．B 2．C 2．读图可知，年蒸发量高值区位于东海附近海域，东海海域冬季降水较渤海、黄海海域多；太阳辐射强度
比其南部的南海海域小，受冬季风影响，风力应比渤海、黄海海域弱，因此排除A、B、D选项；东海海域冬季受暖流影响，海水温度高，海气温差大，蒸发强烈，故C正确。 （2017年新课标全国卷Ⅰ）下图示意我国西北某闭合流域的剖面。该流域气候较干，年均降水量仅为210毫米，但湖面年蒸发量可达2 000毫米，湖水浅，盐度饱和，水下已形成较厚盐层，据此完成4—6题。 3．盐湖面积多年稳定，表明该流域的多年平均实际蒸发量 A．远大于2 000毫米B．约为2 000毫米 C．约为210毫米D．远小于210毫米 4．流域不同部位实际蒸发量差异显著，实际蒸发量最小的是 A．坡面B．洪积扇C．河谷D．湖盆 5．如果该流域大量种植耐旱植物，可能会导致 A．湖盆蒸发量增多B．盐湖面积缩小 C．湖水富营养化加重D．湖水盐度增大 【答案】3．C 4．A 5．B 【解析】3．注意题干的关键词，“该流域”而不是“湖面”的多年平均实际蒸发量。盐湖面积变化取决于该流域的蒸发和降水，蒸发量大，则水域面积减小，降水量大，则水域面积增加。题目中提到盐湖面积多年稳定，说明蒸发量和降水量应一致，所以该流域的多年平均实际蒸发量和降水量数值差不多，约为210毫米，否则会引起盐湖面积的扩大或缩小。 5．耐旱植物只能在坡面、洪积扇和河谷三地种植，不论在哪种植均会拦截到达盐湖的水量，破坏原有平衡，使湖水减少，但由于此湖水盐度已成饱和状态（材料中有关键信息：盐度饱和），所在湖水盐度并不会增高，只能使湖面缩小。而湖水富营养化与氮磷物质相关。故正确选项为B。 6．阅读图文资料，完成下列要求。 1991年博茨瓦纳在索瓦（图8）建立纯碱厂，采盐沼地下卤水，入蒸发池，再用蒸发后的浓缩卤水生
土壤蒸发的测定
土—气界面的水分通量即土壤蒸发的测定 —、土—气界面的水分通量 土壤大气界面上的水分流动过程，是土壤——植物——大气连续体(SPAC)中水流过程的一个环节，定量研究该界面上水分、能量传输及交换，计算通过界面的水流通量密度十分必要。 (一)土—气界面水分通量的测定 国内蒸发研究主要集中在农田蒸散与水面蒸发上，积累了许多种实验测定方法和计算方法。测定方法包括大型原状土柱自动称更式蒸发渗漏仪(weighing—1ysimeter)、浮力式水力蒸发器、各种水面蒸发池(皿)等；从微气象角度的研究包括Penman -Monteith综合法、波文比能量平衡法、空气动力学技术多层梯度法、空气动力学阻抗法及涡度相关技术；从水文学角度的研先包括大田水量平衡方法和零通量面法等。然而有关土壤蒸发尤其是作物棵间蒸发的测定的研究很少，而作物棵间蒸发在农业生产中特别是节水农业中更具实际意义，因此急需发展并研究这方面的直接测定技术。 Micro—1ysimeter是一种用于直接测定裸露土壤及作物冠层下壤蒸发的测定技术，一些研究者对Micro—1ysimeter的内径、深度、使用期限进行了研究。Micro—1ysimeter测得的土壤蒸发与其它方法测得的结果能很好的吻合，这表明Micro—1ysimeter是测定土壤蒸发的一种有效方法，即可用于测定裸土土壤蒸发。Micro—1ysimetcr足一种无扰动的、封底的、可移动的安装于上壤中的原状土柱，以监测水分散失的小型观测器皿。Micro—1ysimeter用PVC管制成，高15cm，内径10cm，表面积78.5cm2，备有内径稍大、材料相同的外套固定于土壤中，以便将Micro—1ysimeter取出和放回时操作迅速方便。人工将Micro—1ysimeter 从土壤表面按下，将其推入土壤至0.5cm露出地面，然后取出盛有原状十柱的Micro—1ysimeter，削去底部多余的土壤，用聚乙烯胶带封底，然后用感量为1g的电子天平称重。1g的变化对面积78.5cm2的Micro—1ysimeter来说相当于0．127nml的蒸发。称重后，将其放回套简，两次称重之间的重量差即可换算为土壤蒸发。为了保证测定精度．需要使Micro —1ysimeter内部的土壤水分剖面与周围土壤相一致，为了减少由于这种原因造成的误差，裸土或作物生长早期棵间蒸发测定，需要每天更换其内的原状土体。叶面积指数增大后，过3—5天更换器内土体。降水、涌溉后需要更换上体。 在利用Micro—1ysimeter测定土壤蒸发的同时，在田间设计了不同层次土壤水分动态及作物冠层内能量平不同深度土层土壤含水变异表明，o一20cm土层含水量的变化可基本代表土面蒸发，这样由Micro—1ysimeter测定的土壤蒸发的误差为6．5％。考虑到下层土壤水分的影响，Micro—1ysimeter的使用过程中，经常更换器内土体来保持器内外土壤含水剖面的一致性，使深度较浅的Micro—1ysimeter的测定即方便又可靠。
影响蒸发快慢的因素点拨
影响蒸发快慢的因素点拨 1．液体的温度．液体的温度越高蒸发越快；液体的温度越低蒸发越慢．同样湿的衣服在阳光下千得快，在树阴下干得慢． 2．液体的表面积．液体的表面积越大蒸发越快；液体的表面积越小蒸发越慢．同样多的水，装在盘子里干得快，装在瓶子里干得慢． 3．液面上的空气流动．液体表面上的空气流动越快蒸发越快；液体表面上的空气流动越慢蒸发越慢．同样湿的鞋子在通风的地方干得快，在没风的地方干得慢．水的沸点有时并不是100℃ 摄氏温度规定沸点的温度是100℃，这是在latm下纯水的沸点．实验时所测水的沸点有时并不是100℃，常是因为当时的气压不是latm，还可能因水中有杂质、实验时存在误差等原因．包括水在内的一切液体的沸点都和气压有关． 课文解读 1．汽化与液化：物质从液态变为气态叫汽化，汽化需吸热．汽化有蒸发和沸腾两种方式．物质从气态变为液态叫液化，液化时会放热． 2．液体沸腾的两个必要条件：一是液体的温度要达到沸点，二是需要吸热．只有同时满足上述两个条件，液体才能达到沸腾．如果液体温度达到沸点而不能继续吸热，液体也不会沸腾． 3．液化的两种方法：一是降低温度可以使气体液化；二是压缩体积可以使气体液化．有些气体液化时必须同时采用两种方法，才能达到液化的目的． 4．升华和凝华：物质从固态直接变成气态叫升华，升华过程中要吸热，升华吸热可以制冷．物质从气态直接变成固态叫凝华，凝华过程中要放热． 蒸发与沸腾的相同点和不同点的讨论 1．相同点：蒸发与沸腾都是汽化现象，都需要吸热． 2．不同点：A．蒸发是只在液体表面缓慢进行的汽化现象，而沸腾是在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象；B．蒸发在任何温度下都能发生，而沸腾是在一定温度下发生的；C．液体蒸发时需吸收热量，温度降低；而沸腾过程中吸收热量，但温度保持不变；D．蒸发吸收的热量主要来自液体本身，所以蒸发有致冷作用，而沸腾需要的热量从热源获得． 例1 在透明塑料袋中滴入几滴酒精，将袋挤瘪，排尽袋中空气后把口扎紧，然后放入80℃以上的热水中，过一会儿，塑料袋鼓起；从热水中拿出塑料袋，过一会儿( )．A．塑料袋仍然鼓起，其中的酒精液化了 B．塑料袋仍然鼓起，其中的酒精汽化了 C．塑料袋又瘪了，其中的酒精汽化了
影响土壤健康的六大因素
影响土壤健康的六大因素 土壤是我们赖以生存的家园，你是否知道健康土壤到底是什么样子？现给大家作以分析。 一、土壤有机质 土壤中有机质含量与土壤肥力、作物健康度、作物产量等有着很大的联系。资料显示，在一定范围内，有机质的含量与土壤肥力水平呈正相关。有机质含量丰富的土壤往往表现为透水透气性好、供肥能力强、不容易出现板结以及盐渍化的情况。因此说，提高土壤有机质是耕作管理的第一要务。 二、土壤微生物 作为土壤的活跃组成部分，土壤微生物在自己的生活过程中，通过代谢活动的氧气和二氧化碳的交换，以及分泌的有机酸等有助于大团粒结构的形成，最终形成真正意义上的土壤。 在我们的农田中，微生物的作用尤为重要，杂草、作物的枯叶、杂草的烂根以及施入土壤中的粪便都需要微生物才可以腐烂分解，释放出养分，形成腐殖质，进而提高土壤肥力，
改善土壤结构。在农药、化肥被大量滥用的今天，微生物还可以降解土壤中的有机污染物，降低农残危害，帮助土壤恢复健康。 三、土壤中微量元素 在土壤和植物中，通常认为中量元素包括钙、镁、硫，微量元素包括铁、铜、锌、锰、钼、硼、镍和氯等。我们在农业生产时会发现，当作物不健康时，往往是由于其中的某一个中量元素或微量元素缺失而导致的，当作物的各种元素都有充足的补给时，才会有健康的作物，才会生产出优质的果实。因此说，给土壤不仅要补充作物生长所必须的N、P、K等大量元素，中微量元素的补充也是相当重要的。 四、土壤酸碱度 不同的植株都有自己喜欢的土壤，将南方的作物直接栽种在北方，即使将它放在温室中提供同等的热量，如果土壤还是北方的土壤，那么它就不会生长得很好，那是因为每个作物都有自己喜欢的酸碱度。
影响蒸发快慢的因素
实验探究：影响蒸发快慢的因素 【提出问题】 生活中，晾衣服的时候人们通常把衣服摊开晾在有阳光、通风的地方。为什么一定要这样做呢？衣服上的水在蒸发的时候是跟什么因素有关呢？ 【猜想与假设】 猜想一：液体蒸发快慢与液体温度的高低有关； 猜想二：液体蒸发快慢与液体表面积的大小有关； 猜想三：液体蒸发快慢与液体表面空气流动的快慢有关。 【参考器材】 两块相同的玻璃片、水、酒精、小扇子（或垫板）、滴管、棉签、酒精灯 【实验步骤】 1、液体蒸发快慢与液体温度的高低有关； 取两块相同的玻璃片，其中一块放在酒精灯上加热，用酒精棉签在冷、热玻璃片上分别涂上两个大小相等的印记，稍等片刻，发现加热过的玻璃片上的酒精先干。 结论：液体蒸发的快慢与液体__________有关，液体的_______越 _______，蒸发越快。 2、液体蒸发快慢与液体表面积的大小有关； 取两块相同的玻璃片，用滴管在玻璃片上分别滴一滴酒精，将一块玻璃片上的酒精摊开，稍等片刻，发现表面积大的酒精先干。 结论：液体蒸发的快慢与液体__________有关，液体___________越 ______，蒸发越快。 3、液体蒸发快慢与液体表面空气流动的快慢有关
取两块相同的玻璃片，用酒精棉签在玻璃片上涂上两个大小相等的印记，用扇子（或垫板）给后涂的印记扇风，扇一会儿，发现后涂的印记反而先干。 结论：液体蒸发的快慢与液体表面的__________有关，液体表面 ______________越____，蒸发越快。 【实验结论】 液体蒸发快慢与液体___________的高低、液体__________的大小、液体表面_______________的快慢有关。 根据实验结论完成下列表格： 液体表面空 液体温度液体表面积蒸发快慢 气流动情况 相同相同快
-02影响蒸发的因素
02 影响蒸发的因素 （2018 年海南卷）下图示意我国近海海面年蒸发量的分布。部分海域蒸发强烈，出现了年蒸发量大于2000 毫米的高值区。据此完成1—2题。 1 .形成年蒸发量高值区的原因是该海域 A ?海水流动快 B ?有暖流经过 C.太阳辐射强D .靠近陆地 2.年蒸发量高值区海域冬季海面蒸发更强，最主要的原因是该海域冬季 A ?降水少 B ?辐射强 C.海气温差大D ?风力强 【答案】1. B2. C 【解析】 1 .影响蒸发的因素主要包括大气温度、湿度、风速以及蒸发面积等。据图并结合我国近海洋流流向和性质可知，高值区所处海区有日本暖流流经，水温较高，蒸发旺盛，故 B 正确。 海水流动速度对蒸发量的影响无法判断；图中年蒸发量等值线不存在自南向北递减的规律，因此受太阳辐射影响不大；高值区并不靠近大陆。故A、C、D 错误。 2.读图可知，年蒸发量高值区位于东海附近海域，东海海域冬季降水较渤海、黄海海域多；太阳辐射强度比其南部的南海海域小，受冬季风影响，风力应比渤海、黄海海域弱，因此排除A、B、D选项，故C正确。【点睛】本题难度较大，宜采用排除法。 （2017年新课标全国卷I）下图示意我国西北某闭合流域的剖面。该流域气候较干，年均降水量仅为210毫米，但湖面年蒸发量可达2 000毫米，湖水浅，盐度饱和，水下已形成较厚盐层，据此完成4—6 题。 3．盐湖面积多年稳定，表明该流域的多年平均实际蒸发量 A.远大于2 000毫米 B.约为2 000毫米 C.约为210毫米D .远小于210毫米 4．流域不同部位实际蒸发量差异显著，实际蒸发量最小的是 A .坡面 B .洪积扇C.河谷D .湖盆 5．如果该流域大量种植耐旱植物，可能会导致 A .湖盆蒸发量增多 B .盐湖面积缩小 C.湖水富营养化加重D .湖水盐度增大 【答案】3．C 4．A 5．B 【解析】 3.注意题干的关键词，“该流域”而不是“湖面”的多年平均实际蒸发量。盐湖面积变化取决于该流域