SoilScope系統(tǒng)在原狀土與回填土潛水蒸發(fā)差異性研究中的應用
蒸滲應用案例 No. 0722
SoilScope生態(tài)觀測控制實驗系統(tǒng)在原狀土與回填土潛水蒸發(fā)差異性研究中的應用
🔷 文獻信息
🔷 文獻摘要
SoilScope生態(tài)觀測控制實驗系統(tǒng)在五道溝實驗站
🔷 實驗概述
潛水蒸發(fā)受到氣候、地下水埋深、植被情況、土壤質地和土壤結構等因素影響。多年來國內外學者主要從氣候、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驗站一系列蒸滲儀實驗系統(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潛水蒸發(fā)量的差異性。
🔷 蒸滲儀介紹
五道溝水文水資源實驗站位于淮河以北27 km處安徽省蚌埠市境內，1953年建站，是淮北平原水文水資源研究代表性站點。站內現(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，地下水埋深可調控范圍為1.0～3.5 m，是研究潛水蒸發(fā)規(guī)律和四水轉化的理想設備。
SoilScope生態(tài)觀測控制實驗系統(tǒng)在五道溝實驗站
🔷 模型構建
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；b 為系數(shù)。
🔷 結果與分析
(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)量線性關系顯著，估算值與實測值相關關系均在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)實驗時，有條件情況下建議選取原狀土土體測筒進行模擬實驗，能夠更為接近反映大田真實潛水蒸發(fā)情況；沒有原狀土土體測筒情況下，可以選取模型估算。
控制試驗應用
1、SoilScope控制試驗平臺的“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)實現(xiàn)土壤水、熱通量控制，采用攝像與掃描一體化“AZR-300復合根系”原位觀測根系分布、細根周轉，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)觀測控制實驗系統(tǒng)在原狀土與回填土潛水蒸發(fā)差異性研究中的應用
🔷 文獻信息
🔷 文獻摘要
為揭示原狀土與回填土潛水蒸發(fā)之間的差異性，利用五道溝實驗站SoilScope生態(tài)觀測控制實驗系統(tǒng)2017-2019年冬小麥與夏玉米日潛水蒸發(fā)試驗數(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)量進行了對比研究。結果表明：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)等要素實驗研究，建議采用原狀土蒸滲儀。
SoilScope生態(tài)觀測控制實驗系統(tǒng)在五道溝實驗站
🔷 實驗概述
潛水蒸發(fā)受到氣候、地下水埋深、植被情況、土壤質地和土壤結構等因素影響。多年來國內外學者主要從氣候、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驗站一系列蒸滲儀實驗系統(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潛水蒸發(fā)量的差異性。
🔷 蒸滲儀介紹
五道溝水文水資源實驗站位于淮河以北27 km處安徽省蚌埠市境內，1953年建站，是淮北平原水文水資源研究代表性站點。站內現(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，地下水埋深可調控范圍為1.0～3.5 m，是研究潛水蒸發(fā)規(guī)律和四水轉化的理想設備。
SoilScope生態(tài)觀測控制實驗系統(tǒng)在五道溝實驗站
🔷 模型構建
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；b 為系數(shù)。
🔷 結果與分析
(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)量線性關系顯著，估算值與實測值相關關系均在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)實驗時，有條件情況下建議選取原狀土土體測筒進行模擬實驗，能夠更為接近反映大田真實潛水蒸發(fā)情況；沒有原狀土土體測筒情況下，可以選取模型估算。
控制試驗應用
1、SoilScope控制試驗平臺的“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)實現(xiàn)土壤水、熱通量控制，采用攝像與掃描一體化“AZR-300復合根系”原位觀測根系分布、細根周轉，環(huán)境變化對同化物分配的影響、根際微生態(tài)過程。
