SoilScope系統(tǒng)在原狀土與回填土潛水蒸發(fā)差異性研究中的應(yīng)用
蒸滲應(yīng)用案例 No. 0722
SoilScope生態(tài)觀測控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在原狀土與回填土潛水蒸發(fā)差異性研究中的應(yīng)用
🔷 文獻(xiàn)信息
🔷 文獻(xiàn)摘要
SoilScope生態(tài)觀測控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在五道溝實(shí)驗(yàn)站
🔷 實(shí)驗(yàn)概述
潛水蒸發(fā)受到氣候、地下水埋深、植被情況、土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)等因素影響。多年來國內(nèi)外學(xué)者主要從氣候、地下水埋深、植被情況等因素對潛水蒸發(fā)影響方面做了大量的研究，而在土壤質(zhì)地對潛水蒸發(fā)影響方面研究相對較少，尤其是回填土體與原狀土體潛水蒸發(fā)差異方面尤為欠缺。本文利用五道溝水文水資源實(shí)驗(yàn)站一系列蒸滲儀實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)2017-2018年和2018-2019年冬小麥和夏玉米全生育期潛水蒸發(fā)數(shù)據(jù)，定量評估及分析回填土與原狀土下墊面條件下作物全生育期內(nèi)潛水蒸發(fā)量的差異性。
🔷 蒸滲儀介紹
五道溝水文水資源實(shí)驗(yàn)站位于淮河以北27 km處安徽省蚌埠市境內(nèi)，1953年建站，是淮北平原水文水資源研究代表性站點(diǎn)。站內(nèi)現(xiàn)有非稱重式地中蒸滲儀原狀土測筒60套，砂姜黑土和黃潮土2種土壤類型（砂姜黑土取自蚌埠市固鎮(zhèn)縣，黃潮土取自蕭縣楊樓，2種土壤能夠較好地代表淮北平原土壤類型）；0.3～4.0 m2 5種不同器口面積，0～5 m不同地下水控制埋深；自動稱重式蒸滲儀(澳作FR101A型號)測筒10套，砂姜黑土8套（4套原狀土、4套回填土），黃潮土2套（回填土），器口面積為2 m2和4 m2，地下水埋深可調(diào)控范圍為1.0～3.5 m，是研究潛水蒸發(fā)規(guī)律和四水轉(zhuǎn)化的理想設(shè)備。
SoilScope生態(tài)觀測控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在五道溝實(shí)驗(yàn)站
🔷 模型構(gòu)建
選取原狀土與回填土潛水蒸發(fā)量，建立潛水蒸發(fā)一元線性回歸模型，使用公式如下:
Eg0 = b Eg1 + b0
式中：Eg0 為原狀土潛水蒸發(fā)量；Eg1 為回填土潛水蒸發(fā)量；b0為常數(shù)項(xiàng)；b 為系數(shù)。
🔷 結(jié)果與分析
(1)冬小麥和夏玉米全生育期回填土潛水蒸發(fā)量明顯大于原狀土，冬小麥回填土比原狀土平均多0.53 mm/d，夏玉米回填土比原狀土多0.84 mm/d。
(2)研究提出了砂姜黑土回填土估算原狀土潛水蒸發(fā)模型，模型結(jié)果分別為冬小麥：Eg0 = 0.78Eg1 + 0.041，Ｒ2為0.987；夏玉米：Eg0 = 0.509Eg1 + 0.010 4，Ｒ2為0.944。
(3)砂姜黑土原狀土和回填土的日潛水蒸發(fā)量線性關(guān)系顯著，估算值與實(shí)測值相關(guān)關(guān)系均在0.90以上，一致性指數(shù)均為0.95以上，絕對誤差和均方根誤差均小于0.43 mm。通過回填土日潛水蒸發(fā)量及關(guān)系曲線可以近似推算原狀土的潛水蒸發(fā)量。
(4)蒸滲儀法模擬大田環(huán)境條件下的潛水蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)時(shí)，有條件情況下建議選取原狀土土體測筒進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，能夠更為接近反映大田真實(shí)潛水蒸發(fā)情況；沒有原狀土土體測筒情況下，可以選取模型估算。
控制試驗(yàn)應(yīng)用
1、SoilScope控制試驗(yàn)平臺的“LysiCosm 地上地下碳氮循環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)”，配套可升降呼吸室“iChamber 群落自動箱”，同步測量表面 N2O/CO2/CH4等溫室氣體排放；“iChamber-G土壤采氣矛”測量蒸滲儀內(nèi)土壤剖面N2O/CO2/CH4等濃度廓線。
2、“RhizoScope 根系生態(tài)倉”依托SoilScope系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)土壤水、熱通量控制，采用攝像與掃描一體化“AZR-300復(fù)合根系”原位觀測根系分布、細(xì)根周轉(zhuǎn)，環(huán)境變化對同化物分配的影響、根際微生態(tài)過程。
SoilScope生態(tài)觀測控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在原狀土與回填土潛水蒸發(fā)差異性研究中的應(yīng)用
🔷 文獻(xiàn)信息
🔷 文獻(xiàn)摘要
為揭示原狀土與回填土潛水蒸發(fā)之間的差異性，利用五道溝實(shí)驗(yàn)站SoilScope生態(tài)觀測控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)2017-2019年冬小麥與夏玉米日潛水蒸發(fā)試驗(yàn)數(shù)據(jù),對砂姜黑土原狀土與回填土2種土壤蒸滲儀作物全生育期潛水蒸發(fā)量進(jìn)行了對比研究。結(jié)果表明：冬小麥和夏玉米全生育期原狀土與回填土潛水蒸發(fā)量存在差異，其中2017-2018年2018-2019冬小麥日平均潛水蒸發(fā)量回填土比原狀土多0.53 mm/d，2018-2019夏玉米日平均潛水蒸發(fā)量回填土比原狀土多0.84 mm/d。可以利用回填土與原狀土潛水蒸發(fā)量關(guān)系估算原狀土潛水蒸發(fā)量。利用蒸滲儀法開展?jié)撍舭l(fā)及蒸散發(fā)等要素實(shí)驗(yàn)研究，建議采用原狀土蒸滲儀。
SoilScope生態(tài)觀測控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在五道溝實(shí)驗(yàn)站
🔷 實(shí)驗(yàn)概述
潛水蒸發(fā)受到氣候、地下水埋深、植被情況、土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)等因素影響。多年來國內(nèi)外學(xué)者主要從氣候、地下水埋深、植被情況等因素對潛水蒸發(fā)影響方面做了大量的研究，而在土壤質(zhì)地對潛水蒸發(fā)影響方面研究相對較少，尤其是回填土體與原狀土體潛水蒸發(fā)差異方面尤為欠缺。本文利用五道溝水文水資源實(shí)驗(yàn)站一系列蒸滲儀實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)2017-2018年和2018-2019年冬小麥和夏玉米全生育期潛水蒸發(fā)數(shù)據(jù)，定量評估及分析回填土與原狀土下墊面條件下作物全生育期內(nèi)潛水蒸發(fā)量的差異性。
🔷 蒸滲儀介紹
五道溝水文水資源實(shí)驗(yàn)站位于淮河以北27 km處安徽省蚌埠市境內(nèi)，1953年建站，是淮北平原水文水資源研究代表性站點(diǎn)。站內(nèi)現(xiàn)有非稱重式地中蒸滲儀原狀土測筒60套，砂姜黑土和黃潮土2種土壤類型（砂姜黑土取自蚌埠市固鎮(zhèn)縣，黃潮土取自蕭縣楊樓，2種土壤能夠較好地代表淮北平原土壤類型）；0.3～4.0 m2 5種不同器口面積，0～5 m不同地下水控制埋深；自動稱重式蒸滲儀(澳作FR101A型號)測筒10套，砂姜黑土8套（4套原狀土、4套回填土），黃潮土2套（回填土），器口面積為2 m2和4 m2，地下水埋深可調(diào)控范圍為1.0～3.5 m，是研究潛水蒸發(fā)規(guī)律和四水轉(zhuǎn)化的理想設(shè)備。
SoilScope生態(tài)觀測控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在五道溝實(shí)驗(yàn)站
🔷 模型構(gòu)建
選取原狀土與回填土潛水蒸發(fā)量，建立潛水蒸發(fā)一元線性回歸模型，使用公式如下:
Eg0 = b Eg1 + b0
式中：Eg0 為原狀土潛水蒸發(fā)量；Eg1 為回填土潛水蒸發(fā)量；b0為常數(shù)項(xiàng)；b 為系數(shù)。
🔷 結(jié)果與分析
(2)研究提出了砂姜黑土回填土估算原狀土潛水蒸發(fā)模型，模型結(jié)果分別為冬小麥：Eg0 = 0.78Eg1 + 0.041，Ｒ2為0.987；夏玉米：Eg0 = 0.509Eg1 + 0.010 4，Ｒ2為0.944。
(3)砂姜黑土原狀土和回填土的日潛水蒸發(fā)量線性關(guān)系顯著，估算值與實(shí)測值相關(guān)關(guān)系均在0.90以上，一致性指數(shù)均為0.95以上，絕對誤差和均方根誤差均小于0.43 mm。通過回填土日潛水蒸發(fā)量及關(guān)系曲線可以近似推算原狀土的潛水蒸發(fā)量。
(4)蒸滲儀法模擬大田環(huán)境條件下的潛水蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)時(shí)，有條件情況下建議選取原狀土土體測筒進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，能夠更為接近反映大田真實(shí)潛水蒸發(fā)情況；沒有原狀土土體測筒情況下，可以選取模型估算。
控制試驗(yàn)應(yīng)用
1、SoilScope控制試驗(yàn)平臺的“LysiCosm 地上地下碳氮循環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)”，配套可升降呼吸室“iChamber 群落自動箱”，同步測量表面 N2O/CO2/CH4等溫室氣體排放；“iChamber-G土壤采氣矛”測量蒸滲儀內(nèi)土壤剖面N2O/CO2/CH4等濃度廓線。
iChamber 群落自動箱 iChamber-G土壤采氣矛
2、“RhizoScope 根系生態(tài)倉”依托SoilScope系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)土壤水、熱通量控制，采用攝像與掃描一體化“AZR-300復(fù)合根系”原位觀測根系分布、細(xì)根周轉(zhuǎn)，環(huán)境變化對同化物分配的影響、根際微生態(tài)過程。
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