土壤蒸发影响土壤含水量的变化,是水文循环的一个重要环节。土壤蒸发的条件是:①有热量到达土面,提供水分汽化所需的汽化热。②土壤表面水汽压高于大气水汽压。③土壤表面能持续得到土壤内的水分供给。
土壤中汽化的水分沿土壤空隙上升,从土壤表面以水汽的形式逸入大气的过程。
土壤蒸发影响土壤含水量的变化,是水文循环的一个重要环节。土壤蒸发的条件是:①有热量到达土面,提供水分汽化所需的汽化热。②土壤表面水汽压高于大气水汽压。③土壤表面能持续得到土壤内的水分供给。
土壤蒸发过程分3个阶段(见图):①毛细管运行阶段。当土壤湿润时,水充满土壤孔隙,水分通过毛细管作用,不断快速地向地表运行,水分在地表汽化、扩散,土壤水分蒸发强烈。②薄膜运行阶段。当蒸发耗水使土壤含水量降低,小于毛细管断裂含水量(见土壤水)时,毛细管水断开,毛细管传导作用停止,土壤水分则以薄膜水形式,由水膜厚的地方向水膜薄的地方运动。由于这种运动缓慢,土壤蒸发明显减弱。此时,蒸发不仅在地表进行,土壤内部水分也可汽化,并经土壤孔隙向大气扩散。③扩散运行阶段。当土壤含水继续降低,接近凋萎系数时,土壤水分由底层向土面的薄膜运动已基本停止,地表土壤内只有气态水进行扩散,蒸发率甚小。此时地表干土层很厚,水分不能满足作物需要。
也可根据土壤蒸发率变化情况,把上述土壤蒸发的3个过程分为:①大气蒸发力控制阶段(即蒸发率不变);②土壤导水率控制阶段(即蒸发率降低);③扩散控制阶段(即干土层的蒸发由水汽扩散控制)。
除影响水面蒸发的相同因素外,尚有土壤含水量、地下水埋深、土壤结构、土壤色泽、土壤表面特征及地形等。①土壤含水量。当土壤含水量接近饱和时,由于不规则的土壤颗粒构成了较大的总蒸发面,蒸发机会比水平面积相同的自由水面蒸发机会多。土壤表层3~5厘米范围内含水量对蒸发起决定性作用,往下影响较小。②地下水埋深。如果地下水埋深浅,潜水位经常保持在毛细管作用范围内,则土壤含水量能持久得到补充,蒸发均匀;反之,如果地下水埋深大,则蒸发率减小的变化幅度大。③土壤结构。团粒结构的土壤,蒸发量小;非团粒结构的土壤,蒸发量大。④土壤色泽。土壤色泽改变土壤表面反射率,从而影响蒸发。土壤颜色愈深,蒸发量愈大。棕色土壤的蒸发量比白色的大19%,黑色土壤的蒸发量比白色的大32%。⑤土壤表面特征及地形。土壤表面特征影响风的紊动作用,粗糙地面的蒸发量比平滑地面的大;地形高处风速大,高地蒸发量比盆地的大;地表坡向不同,影响吸收辐射,蒸发量也有所不同。
单位时间的土壤蒸发量称为土壤蒸发率,以毫米/日计。测定方法有:①实测法(器测法)。常用土壤蒸发器根据水量平衡原理确定土壤蒸发。实测法适用于点尺度。流域上因植被和土壤类型多,空间分布复杂,难于区分土壤蒸发与植物散发,实测法难以适用。②数学模型法。建立由净辐射通量、土壤吸收热通量、感热通量和蒸发热通量构成的热量平衡方程,计算土壤蒸发率。③经验法。根据土壤水运动理论,考虑等温或非等温条件推出的数学模型、经验公式或图解曲线法等推求土壤蒸发量。
抑制方法主要有:①松土掩护。促进表层土壤快干,形成干土掩护层,同时切断下层土壤与地表的毛细管联系,减少下层水分向上补给量,减小蒸发强度。②有机物掩护。用麦秆、树叶、稻草、厩肥等覆盖地表,防止日光直接照射和风吹。③化学措施。把聚合电解质溶液加入土壤,改变土壤水分特性,以减少蒸发。④农用塑料薄膜覆盖技术。20世纪中叶开始,随着塑料工业的发展,农用塑料薄膜覆盖技术被广泛推广使用,减少土地蒸发。