温室土壤含水率与导热率空间分布及相关性.pdf

第32卷第19期
农业工程学报
ol.32No.19
016年
10月
I ransactions of the Chinesc Socicty of Agricultural Enginccring
ctL.2016
127
温室土壤含水率与导热率空间分布及相关性
李建波,王卫华, Su Yiming2,纪全菊
(1.昆明理工大学现代农业工程学院,昆明650500:2.西澳大学地球科学学院,珀斯WA6009
3.北京林业大学坏境科学与工程学院,北京100083
摘要:为探究土壤含水率与导热率的空间分布特征和相关性,选取温室中8mx8m供试地块,以1mx1m网格
距布设采样点,测定(0~40cm土壤含水率,并同步获取0~20cm土层的导热率。基于经典统计学、地统计学、同
归分析和谱分析等理论,对土壤含水率与导热率的空间分布特征和相关性进行研究。结果表明,土壤含水率在0
40cm土层呈现先升高后降低的趋势,且在20~30cm土层均值最大。10~20cm土层土壤导热率比0~-10cm土层
高15.6096。各深度十层中士壤含水率及导热率存在着较强的空间相关性(块金系数0.192),而试验中随机囚素引
起的空间变异程度较低(块金值<0.540),最小变程大于采样问距,说明网格布设满足空问分析要求。在供水均匀条
件下,不同深度十层的蒸发强度与邻域地块的士壤水分含量亦会影响含水率空间分布。在含水率范为179%~28%6
时,(0~20cm上层上壤含水率与导热率呈线性正相关(R2(0.837),谱分析结果显示导热率在含水率序列上呈现长程
负相关。
关键词:土壤;含水率;导热率;空问变异;相关性;谱分析
doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2016.19.018
中图分类号:S152.6
文献标志码:A
文章编号:1002-6819(2016)-19-0127-06
李建波,王卫华, Su Yiming,纪全菊.温室土壤含水率与导热率空间分布及相关性[].农业工程学报,2016,32(19):
doi:10.1975j.is.1002-6819.2016.19.018htp:/Wwww.csac.org
Ii Jianbo, Wang Wenhua, Su Yiming, Ji Quanju. Spatial pallcmn and interrelation o soil watcr content and thermal conductivity
grecnhouselj Transactions of the Chinese Society of Agricultural Fnginccring(I ransactions of the CSAF), 2016, 32(19): 127
132.(inChinesewithEnglishabstract)doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2016.19.018hup:www.esac.org
大30倍),土壊导热率随含水率的升高而增大,且增长
速度在低含水率时尤为显著,随土壤含水率的殊续升高,
上壤水热耦合过程广泛存在于工程领域和农业领増长速度逐渐械缓。由此可见,水分含量是研究土壊导
域"?,土壤含水率与导热率作为土壤物理特性的重要参热率过程中的关键性指标。
数,对研究上壤有机质积累、化学反应速率和水热耦合
国内学者在土壤水热特性研究中,取得了诸多成果
迁移等意义重大。在温室环境中,上壤表层水分和热量如李毅等回在砂土、砂质壤土和粉质壤土3种质地对土壤
平衡是形成温室小气候的物理基础,直接影啊农作物产热性质的研究中指出导热率随含水率升高呈现増长趋
量和质量,研究土壤热特性参数和水分分布状況可调节势。陆森等指出在高温条件下,土壤水汽相对況度增大
水分供给、收善小气候和提高作物产量。
并扩散能力达到极值,使得土壤导热率显著大于常温
在田间环境中上壊导热率受其本身物理特性的影值。刘晨晖等在含水率与温度对导热率的影响试验中发
响,如质地、含水率、容重、孔隙分布和土壤颗粒大小、现粉砂质黏壤土利细砂在温度达到78℃,含水率达到田
形状、?间排列等因素2、文献3」闻述了在土壊中固体部间持水量时,土壤导热率开始随含水率的增大而減小。
分维持稳定的条件下,上壤含水率直接決定了上:壤导热王卫华等在黑河中游田间尺度上壤水气热参数空间分
率的大小,土壤导热率足含水率的函数。 de Vries提出的布特征研究中提到含水率越高、容重越大、砂粒含量越
理论公式以土壤临界含水率为界,根据含水率范田,给多的地方,土壤导热率越大。李辉等?在含水砂土热系
出不同导热率计算方法文献[5]指出当上:壊中有水分存数研究中指出砂土的导热率随含水率升高而增大,而粒
在时,水在一定程度上取代了空气(水的导热率比空气径对导热率的影响不明显。
上述试验多在实验室中完成,试验条件多为人为条
收稿日期:2015-11-20後订日期:2016-06-29
件,而在悱实验氧条件下,采样区多为露天条件且研究
基金项目:国家白然科学基金資功攻目(514091360昆明理工大学白然科区尺度各异。露天条件的状态稳定性受气候、环境影响
学研究基金資助项目(KKSY201423023)
作者简介:李建波,主要从事土壞物理、地理信息系统研究。昆明昆明理
较大;大尺度区域研究中,无法保证采样区气候、环境
工大学圳代农业工程学院,650500。上mail: jianbo69sina.c
的相似性,以及采样时间的同步性,若将上述因素刻意
※通信作者:卫华,博士,副教授,主要从半十壤物、节水溉研究。忽略,则其对试验精度的影响不可小觑。鉴于此,应将
昆明昆明理工大学现代农业工程学院,650500
试验区维持在某一相对稳定环境中,本试验立足于温室
Fmail: wangweihua1220(a: 63.con