热量平衡介绍.pdf

热量平衡 由于反射和辐射作用，活动面辐射平衡值I 构成的辐射能，并不是都用来提高土壤温 n 度，活动面获得的辐射能可用于以下几个方面。 （1）活动面的水分蒸发和蒸腾作用要消耗热能(每蒸发lg水需耗597cal热量)。当活动 面温度下降，空气温度接近露点时，在露水形成过程中，则有水蒸发潜热的释放，活动面 又获得能量。蒸发耗热值等于蒸发潜热(L)与蒸发量(E)的乘积。 （2）近地面空气的紊流作用，它将带走或补给活动面部分热量，其收支热量为紊流热 交换(A)。 （3）活动面吸收太阳辐射后，温度上升，此时与下层土壤之间产生了温度梯度，热量 就向下层流动；夜间活动面冷却，温度低于下层，深层热量则流向温度低的表层。土壤这 部分流入(或流出)的热量称为土壤热通量(B)。 （4）有少量辐射能经绿色植物光合作用转化为有机体内化学能(P)。根据能量守恒定律， 活动面的热量收支应达到平衡，可用下式表示 可得 一般情况下，植物光合作用消耗的辐射能量较少。在英国沃伯恩水肥充沛牧场，转化为 牧草干物质的化学能仅为辐射能的2%左右 （E.W.Russll, 1973）。而一般作物的光能利用 率还远低于此，故可将P值省去不计。 在地球上几乎任何地方热平衡因素I 、LE、A和B 的值都可出现最高值 （中午）和较 n 低值 （早、晚），而最低值出现于夜间，还可出现负值 （如图12. 1和图12.2所示）。这 种周期性过程均由日、夜自然变化的总短波辐射引起的，也就是说，图12. 1和图12.2 中 曲线变化是由太阳短波辐射强弱所致。曲线中负值的出现是由土壤表面长辐射波引起的。 229 气候条件、农业技术措施和土壤改良均对辐射平衡、土壤热平衡及其过程产生重要影 响，这种影响在高纬度地区尤为明显。从图12.1还可看到，晴天和阴天对热平衡因素的显 著影响。 在晴天较多的干旱地区，其辐射平衡因素相对比较稳定，灌溉对其平衡因素产生短暂 而强烈的影响。 有人在库鲁金斯基草原棉田上灌溉前后观测了I 和热平衡因素变化值 （图12.2）。其 n 中I 值变化不大，而灌水后蒸发耗热值LE （蒸发潜热与蒸发量乘积值）、紊流A值显著下 n 降，土壤热通量B 亦有所下降。 从蒸发和紊流耗热在土壤表面热最平衡中所占的重要地位可知，调节和控制蒸发和紊 流热交换，必将对农田温热状况产生较大的影响。因为水分的蒸发潜热 （L）在一定温度条 件下是个常数，所以活动面蒸发耗热总量基本上取决于蒸发量。影响活动面蒸发量的因素 颇多，有气象因素 （温度、风速、相对湿度），植被和土壤自身因素 （含水量、结构、孔 性、导水、导热性能、颜色）。在生产实践中，尤其是在北方春寒地区，调控土壤温度已 成为确保丰产丰收的重要农业技术措施之一。运用灌排、耕作等措施，调节土壤湿度，控 制地面蒸发，利于土壤表面温度状况的改善。近几年来地膜覆盖，种植业发展十分迅速， 其中重要的作用就是减少土壤蒸发和提高土壤温度。 230

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