近年來,隨著淡水資源緊缺和農(nóng)業(yè)高耗水問題的持續(xù)存在,如何能夠合理高效的利用有限的土壤水資源成為相關(guān)領(lǐng)域中亟待解決的重大問題。研究表明,土壤中水分的運(yùn)動(dòng)與保持受到諸如土壤植被狀況、土壤理化性質(zhì)、土壤環(huán)境狀況以及氣候等眾多因素的綜合影響,其中溫度作為重要的環(huán)境氣候因子之一,其變化對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)的影響作用,歷來受到許多研究者的重視。多年來國內(nèi)外一些研究人員就溫度變化對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)過程及其影響機(jī)理開展了大量研究并取得長足進(jìn)展。研究表明,土壤水分特征曲線h(H)及土壤導(dǎo)水率K(H)明顯受到溫度變化的影響,使用土壤水分儀檢測(cè)得出土壤水分溫度效應(yīng)取決于土壤水分特性及其熱效應(yīng);在此基礎(chǔ)上利用表面張力-粘滯流理論(STVF)和G(H)經(jīng)驗(yàn)因子模型對(duì)土壤水分溫度效應(yīng)進(jìn)行描述并被廣泛認(rèn)可, 分析土壤飽和水流及土壤水分吸滲參數(shù)對(duì)溫度變化的敏感性時(shí)引入表面活化能概念,認(rèn)為其敏感度與土壤水分表面活化能呈線性相關(guān),而與溫度呈負(fù)相關(guān);研究認(rèn)為土壤水分對(duì)土壤溫度變化有著重要影響,并且得出對(duì)溫度變化在結(jié)冰期比融冰期更顯著;明確土壤水分與溫度的相互作用對(duì)地表能量平衡及相關(guān)模型建立具有重要意義。土壤水分的溫度效應(yīng)研究也引起許多國內(nèi)研究人員的重視。對(duì)非等溫條件下土壤水分運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行了解析分析,認(rèn)為溫度對(duì)水分運(yùn)動(dòng)過程的影響不可忽略。認(rèn)為溫度對(duì)水分運(yùn)動(dòng)和保持有著顯著影響。通過野外試驗(yàn)認(rèn)為在地面無水補(bǔ)給的情況下土壤中含水量的變化與土壤溫度日變化密切相關(guān),并認(rèn)為溫度變化是土壤水分運(yùn)動(dòng)主要影響因素之一。通過對(duì)黑土野外觀測(cè)認(rèn)為在凍融交替過程中在深度為2m范圍內(nèi)造成上層水分高于下層的主要原因是溫度梯度,且土壤固態(tài)含水量是土壤溫度與土壤含水量共同作用的結(jié)果;這些重要研究成果對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)與保持受到溫度的影響提供了重要事實(shí)和理論依據(jù),但對(duì)于不同的水分運(yùn)動(dòng)參數(shù)的溫度效應(yīng)大小及影響機(jī)理并沒給出較詳細(xì)的解釋。本文在室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合理論分析,分析了溫度變化對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)基本參數(shù)的影響途徑及影響機(jī)理,以期為相關(guān)研究特別是水資源嚴(yán)重缺乏的寒區(qū)旱區(qū)農(nóng)田土壤水分管理提供參考依據(jù)。
?。?)溫度變化主要通過影響土壤水分性質(zhì)及土壤結(jié)構(gòu)性質(zhì)對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)過程產(chǎn)生作用,并且其影響機(jī)理及程度可以通過土壤水分運(yùn)動(dòng)參數(shù)的分析進(jìn)行定量描述。
?。?)對(duì)不同的土壤水分運(yùn)動(dòng)參數(shù)的溫度效應(yīng)分析認(rèn)為,溫度變化對(duì)各參數(shù)的影響途徑均存有一定差異,溫度對(duì)土壤水分特征曲線的影響主要是通過改變土壤孔隙結(jié)構(gòu)以及土壤水分的表面張力和密度而發(fā)生作用,并以此為基礎(chǔ),通過改變土壤水分運(yùn)動(dòng)粘度影響飽和導(dǎo)水率;通過改變土壤自身結(jié)構(gòu)和土壤水分運(yùn)動(dòng)粘度作用于土壤非飽和導(dǎo)水率;通過改變土壤結(jié)構(gòu)、土壤水分運(yùn)動(dòng)粘度和表面張力而影響土壤水分?jǐn)U散率;通過改變土壤表面張力而影響比水容重。
?。?)通過對(duì)土壤非飽和導(dǎo)水率、擴(kuò)散率等參數(shù)溫度效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn),土壤水分運(yùn)動(dòng)過程中由于溫度條件的改變所引起的土壤水分運(yùn)動(dòng)粘度的改變作用于土壤水分的動(dòng)能,而土壤水分表面張力和土壤結(jié)構(gòu)性質(zhì)的改變主要作用于土壤水分的勢(shì)能,并且兩方面存在相互作用。
?。?)土壤質(zhì)地結(jié)構(gòu)對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)溫度效應(yīng)具有重要影響,其中粘粒含量的差異尤為重要,對(duì)于粘粒含量較高的粘重土壤,溫度變化對(duì)其結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響不宜忽略;對(duì)于粘粒含量較少的砂性土,由于溫度變化對(duì)其結(jié)構(gòu)影響較小,可以忽略。
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