全 文 ：第 32 卷 第 2 期 生 态 科 学 32(1): 241-245
2013 年 3 月 Ecological Science Mar. 2013
收稿日期：2012-11-06 收稿，2012-12-06 接受
基金项目：国家自然科学基金项目（41161052, 41061033）；西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室基金项目（10501-292）；西
藏自治区自然科学基金项目；西藏农牧学院青年科学基金项目
作者简介：刘合满（1979—），男，讲师，在读博士，主要从事土壤物质循环研究。E-mail: hmliu@cau.edu.cn

刘合满，曹丽花，马和平. 西藏林芝地区农田土壤蒸发对大气温湿度的响应[J]. 生态科学, 2013, 32(2): 241-245.
LIU He-man, CAO Li-hua, MA He-ping. Responses of soil evaporation rates to air temperature and air humidity on farmland in Linzhi,
Tibet[J]. Ecological Science, 2013, 32(2): 241-245.

西藏林芝地区农田土壤蒸发对大气温湿度的响应
刘合满 1,2,3，曹丽花 1，马和平 1
1. 西藏农牧学院，西藏林芝 86000
2. 西北农林科技大学 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室, 陕西杨凌 712100
3. 中国农业大学资源与环境学院，北京 100083
【摘要】蒸发是土-气界面上水分损失和水循环的重要组成因子，受到环境温湿度条件的强烈影响。为阐明高原背景条件下土壤
蒸发速率对大气温湿度因子的响应，以西藏林芝农田裸地为研究对象，采用土壤 H2O/ CO2 通量仪自动测定土壤表面水分蒸发速
率、近地层气温、大气湿度等因子，并通过相关性分析研究变量间的相关关系。结果表明，土壤水分蒸发速率表现为单峰型日
变化特征，最大值出现在午后 14:00-15:00 时，最小值出现在夜间，气温和大气湿度也表现相似的变化特征。土壤蒸发速率与气
温之间呈极显著正相关关系（R>0.9, P<0.001），近地层大气湿度对土壤蒸发速率有极显著的正响应关系（R>0.7, P<0.001）。
关键词：林芝；土壤蒸发速率；大气温度；大气湿度；
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2013.02.018 中图分类号：S152.7+3 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2013)02-241-05
Responses of soil evaporation rates to air temperature and air humidity on
farmland in Linzhi, Tibet
LIU He-man1,2,3, CAO Li-hua1, MA He-ping1
1. Tibet Agriculture and Animal Husbandry College, Linzhi 860000, China
2. State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Plateau, Northwest A & F University, Yangling 712100,
China
3. College of Resources and Environmental, China agricultural University, Beijing 100193, China

Abstract: Soil evaporation is a key factor of moisture migration and water cycling at the soil-air interface and strongly influenced by
temperature and humidity. To elucidate the relationships between soil evaporation rate and air temperature and humidity, the air
temperature and humidity and soil evaporation rate at Linzhi farmland were studied using the H2O/CO2 flux instrument. The
relationships of soil evaporation and air temperature and humidity were estimated by correlation analysis. Results showed that the diurnal
variation of soil evaporation rate could be expressed as a single-peak curve, and the peak value and valley value of Re appeared at
14:00-15:00 and early morning respectively. The air temperature and humidity variations were the same to Re. The evaporation rate had a
significantly positive correlation to the air temperature (R>0.9, P<0.001) and air humidity (R>0.7, P<0.001).
Keywords: Linzhi; Soil evaporation rate; Air temperature; Air humidity
生 态 科 学 Ecological Science 32 卷 242
1 引言（Introduction）

土壤水是影响植物生长的重要限制因子之一，是
土壤养分溶解和迁移的重要介质，在全球气候变化背
景下，土壤水分收支研究得到广大学者的广泛重视。
水分蒸发是陆地生态系统水分循环的重要组成部分，
是土壤水向土表迁移并以蒸汽形式向大气中散失的
过程[1]。在这一过程中，温度条件是首要影响因子[2]，
热量为水分的汽化提供能量。此外还有土壤性质、土
壤含水量和风等因素影响土壤水分蒸发。李新举[3]
等研究表明，土壤水分蒸发量随土壤含盐量的增加
而减少。风速和土壤水分蒸发表现为线性正相关关
系[4]。土壤蒸发强弱显著受到距地面高 2.0 m 处的风
速和湿度的影响[5]。土壤蒸发还受到地面净辐射，植
被条件、叶面积指数和作物生育期等因素的影响[6]。
西藏气候变暖已经是不争的事实[7,8]，自 1980 年
代以来，气温持续偏高[9]，在 1960-2001 的 42 年间，
西藏地区气候表现出向暖湿型发展的趋势[10]。在此
背景下，加强对陆地生态系统水分循环研究，有利于
对未来气候变化情景下土壤水分的时空变异及土壤
水分可利用潜力预测具有重要意义。目前在西藏关于
土壤水分循环研究的基础资料还很少，且主要集中在
高寒草地生态系统[11,12]。而针对西藏高原农田土壤水
分蒸发速率昼夜变化及对大气温湿度变化响应的研
究还较少，故本研究以西藏林芝农田土壤为研究对
象，进行土壤蒸发速率日变化特征与地表大气温湿度
的响应研究，为气候变化对土壤水分支出的影响效应
研究提供科学基础。

2 材料与方法（Materials and methods）

2.1 研究方法
以西藏农牧学院实习农场为研究样区，该样区位
于西藏东南部林芝县尼洋河中下游宽谷区，为热带湿
润、半湿润气候，年均温 8.7 ℃，无霜期 180 d 左右，
≥10 ℃积温 2 272 ℃，年总降水量 600-800 mm，年
均日照 2 022.2 h，具有干湿季分明，日较差大的气候
特点。土壤为沙质壤土，在 2011 年 10 月 30 日-11
月 3 日，采用土壤 H2O/CO2 通量仪（CFX-2 型，PP
system 公司生产）自动测定地表气温、地表大气含水
量、土壤水分蒸发速率等指标。一共设置 5 个 1 m×1
m 小区，每个小区测定一天。为更加准确评价地表大
气条件（温度、湿度）对土壤表面水分蒸发速率的影
响，通过缩小测定步长的方法进行，在 1 h 内，每隔
20 min 测定一次数据，相关指标的时变化取该时段内
的三次测定值平均数，并将 24 h 内每个小时的指标
变化作为日变化特征进行统计。

2.2 数据分析
土壤蒸发速率与气温、大气湿度相关性采用
SPSS17.0 求两变量的线性 pearson 相关系数，并采用
双侧检验分析相关系数的显著性。数据分布及相关关
系图采用 Origin8.0 软件进行。

3 结果与讨论（Results and discussion）

3.1 土壤水分蒸发速率日变化特征
由图 1a 可知，在供试 5 d 内，土壤水分蒸发速
率日变化幅度较大，呈单峰型昼夜变化规律（图 1a），
最大值出现在 14:00-15:00，最小值在夜晚和凌晨。
蒸发速率每天从 08:00 开始逐渐提高，14:00-15:00 时
达最大值，然后开始快速下降，在 20:00 左右开始逐
渐稳定。水分蒸发速率变化尤以 11 月 3 日表现突出，
蒸发速率最大值达到 220 mmol/(m2·s)，最小值为 0
mmol/(m2·s)，而其它供试四天土壤日蒸发速率最大值
在 120 mmol/(m2·s)左右，最小值均为 0 mmol/(m2·s)，
即在气温较低的夜晚，土面蒸发几乎停止，甚至会出
现大气水汽凝结向土壤表面沉降的现象，使土壤水分
蒸发出现负平衡[13]，但由于仪器测定数据范围和本
研究讨论的重点，在此不考虑低温条件下的土壤蒸发
的水分负平衡。

3.2 气温日变化特征
气温日变化特征如图 1b 所示，每天从 07:00 开
始升温，到 15:00 左右达日最高值，然后开始降温。
一日内地表大气温度受太阳辐射能量变化、地表热量
传导及空气对流等因素的影响导致气温发生变化。在
10 月 30 日至 11 月 3 日测定的地表大气温度日变化
特征表现为较大的变异幅度。气温日变异系数分别为
43.06%，34.24%，32.87%，43.63%和 57.74%。日变
化特征表现为白天升温快，降温也快，每天从 07:00
开始升温到 15:00 为快速升温阶段，每天时均升温幅
度分别为 1.6 ℃ h-1、1.3 ℃ h-1、 1.3 ℃ h-1、1.2 ℃ h-1
和 2.0 ℃ h-1，在 16:00-19:00 期间，温度快速下降，
降温率分别为 3.5 ℃ h-1、2.3 ℃ h-1、1.2 ℃ h-1、2.6 ℃
h-1 和 2.0 ℃ h-1，一日内气温极差分别为 13.37，10.8，
2 期 刘合满，等. 西藏林芝地区农田土壤蒸发对大气温湿度的响应 243
10.8，11.5 和 18.27 ℃。
1:00 3:00 5:00 7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00 23:00
0
50
100
150
200
250
蒸
蒸
蒸
蒸
E
va
po
ra
tio
n
R
at
es
（
m
m
ol
m
-2
s-
1 ）
时时 Time（h）
10.30
10.31
11.1
11.2
11.3
a

1:00 3:00 5:00 7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00 23:00
5
10
15
20
25
气
气
A
tm
os
ph
er
ic
te
m
pe
ra
tu
re
（
°С
）
时时 Time （h）
10.30
10.31
11.1
11.2
11.3
b

图 1 土壤蒸发速率、气温日变化特征
Fig. 1 Diurnal variations of soil evaporation rates and
atmospheric temperature
1:00 3:00 5:00 7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00 23:00
6
7
8
9
10
11
12
13
14
大
气
大
大
A
tm
os
ph
er
ic
h
um
id
ity
（
m
b）
时间 Time（h）
10.30
10.31
11.1
11.2
11.3

图 2 大气湿度日变化特征
Fig. 2 Diurnal variations of atmospheric humidity

3.3 大气湿度日变化特征
大气湿度主要受到土壤水分蒸发、大气降水和空
气流动等因素的影响，其中在土壤水分蒸发向地表大
气的散失，导致大气中汽态水含量的增加，是影响地
表大气湿度的最重要因素之一。大气湿度以大气水气
压（mb）表示，大气含水量越高，水汽压值也越大。
测试 5 d 内，大气湿度在 6-24 mb 之间。大气湿度日
变化特征如图 2 所示，表现为单峰型日变化规律，其
中最大值出现在 14:00-15:00 之间，最小值出现在
04:00-05:00 之间。供试 5 d 内，地表大气湿度变异较
大，变异系数分别为 17.0%，11.7%，11.7%，17.4%
和 20.0%，日变化最大值分别较最小值高 69.8%，
42.0%，43.0%，82.5%和 80.6%。

3.4 土壤水分蒸发的大气温湿度效应
由图 3 土壤蒸发速率与气温相关关系可知，二者
呈极显著正相关关系，相关系数均达到 0.9 以上
（n=72，P<0.001），气温越高，土壤水分蒸发速率越
大。供试 10.30，10.31，11.1，11.2 和 11 月 3 日 5 d
内土壤蒸发速率与气温之间相关系数分别达到
0.9523，0.9627，0.9770，0.9896 和 0.9270，即气温
是影响土壤蒸发的最重要因素之一。在供试区内测试
5 d 所得蒸发速率与气温回归直线斜率分别为
8.2376，9.7083，10.826，9.9986 和 10.612，即随着
气温的增加，土壤蒸发速率增加幅度较大，气温每增
加一个单位，蒸发速率约增加 8-10 个单位。翟翠霞
等研究得出土壤水分蒸发量变化主要受到温度的影
响[14]。
土壤水分蒸发是地表大气水分的主要来源，地表
大气湿度对土壤蒸发速率的响应关系如图 3b 所示，
通过线性 pearson 相关系数计算和双侧检验相关系数
的显著性，结果表明，二者呈极显著的线性相关关系，
相关系数分别为 0.9295，0.8610，0.7340，0.9669 和
0.8633。其中 10 月 30 日、11 月 2 日和 3 日三天地表
大气湿度对于土壤蒸发速率变化的直线响应关系非
常显著，而 10 月 31 日和 11 月 1 日两天表现为大气
湿度一定程度上滞后于土壤蒸发速率。这可能与白天
短暂的降水过程导致了大气湿度增加，气温下降，土
壤蒸发降低有关。大气湿度随土壤蒸发速率的增加呈
显著增加趋势，但增加幅度较小，所得回归直线斜率
分别为 0.0219，0.0308，0.0200，0.0240 和 0.0385，
即大气蒸发速率增加一个单位，大气湿度仅增加
0.02-0.04 个单位。土壤水分蒸发是土壤水分无效化的
损耗过程，在水资源短缺背景下，如何降低土壤水分
蒸发，减少水分损失成为陆地生态系统水分循环研究
的一个重要内容。免耕和地表覆盖沙石[15,16]、秸秆[17]、
生 态 科 学 Ecological Science 32 卷 244
施用高分子材料保水剂 [18]等措施可以起到减少蒸
发，保蓄土壤水分的作用。在气候变暖、水分蒸发增
强的背景下，除应加强陆地生态系统土壤水分蒸发损
失与气候响应的研究之外，还应加强土壤水分保护，
减少水分的蒸发损失方面的基础研究。
0 5 10 15 20 25
0
36
72
108
0
39
78
117
0
39
78
117
0
42
84
126
0
72
144
216
0 5 10 15 20 25

气气 Atmospheric Temperature （°С）
10.30
R=0.9523 P<0.001

10.31
R=0.9627 P<0.001

11.1
R=0.9770 P<0.001
蒸
蒸
蒸
蒸
E
va
po
ra
tio
n
R
at
es
（
μm
ol
m
-2
s-1
）

11.2
R=0.9896 P<0.001

11.3
R=0.9270 P<0.001

0 50 100 150 200 250
8
10
12
8
10
12
8
10
8
10
12
6
8
10
12
0 50 100 150 200 250

蒸蒸蒸蒸 Evaporation rates（mmol m-2 s-1）
10.30
R=0.9295 P<0.001
R=0.8610 P<0.001

10.31
R=0.7340 P<0.001

大
气
大
大
A
tm
os
ph
er
ic
h
um
id
ity
（
m
b）
11.1
R=0.9669 P<0.001

11.2

11.3
R=0.8633 P<0.001

图 3 土壤蒸发对气温、大气湿度的响应
Fig. 3 Responses of soil evaporation rate to atmospheric
temperature and humidity
4 结论（Conclusions）

通过以西藏林芝农田裸地为研究对象，研究土壤
水分蒸发速率对大气温度的响应和对地表大气湿度
的影响的研究，可初步得出以下结论：
（1）土壤水分蒸发速率昼夜变化呈单峰型，最
大值出现在 14:00-15:00，最小值在夜晚和凌晨；
（2）地表气温是影响土壤水分蒸发速率变化的
主导因素之一，二者呈极显著正相关关系（R>0.92,
P<0.001, n=72）；
（3）地表大气含水量主要受到土壤水分蒸发速
率变化的影响，本研究表明二者呈极显著正相关关系
（R>0.86, P<0.001, n=72），但其中两天出现了大气湿
度对土壤水分蒸发变率的延迟效应。

参考文献（References）

[1] Yuan C P, Lei T W, Mao L L, Liu H, Wu Y. Soil surface
evaporation processes under mulches of different sized
gravel[J]. Catena, 2009, 78: 117-121.
[2] 王海玲, 刘廷玺, 郑明. 科尔沁沙地甸子地土壤蒸发的野
外试验研究[J]. 人民黄河, 2011, 33(7): 103-105.
[3] 李新举, 张志国, 刘勋岭. 土壤含盐量对土壤水分蒸发影
响的初步研究[J]. 山东农业大学学报（自然科学版）, 2000,
31(2): 209-210.
[4] 沈渭吉. 风对土壤水分蒸发的影响[J]. 甘肃科技, 2011,
29(19): 186-187.
[5] 王冠丽, 刘廷玺, 孙铁军, 杨颖, 陈文婧, 徐晓民. 沙地
土壤蒸发能力的气象影响因子辨析及沙地土壤蒸发量特
点分析[J]. 中国农村水利水电, 2008, 7: 1-4.
[6] Wang H X, Liu C M. Soil evaporation and its affecting
factors under crop canopy[J]. Communications in Soil
Science and Plant Analysis, 2007, 38: 259-271.
[7] Guo D L, Wang H J. The significant climate warming in the
northern Tibetan plateau and its possible causes[J].
International Journal of Climatology, 2011, 32: 1775-1781.
[8] Xie C W, Zhao L, Wu T H, Dong X C. Change in the
thermal and hydraulic regime within the active layer in the
Qinghai-Tibet plateau[J]. Journal of Mountain Science,
2012, 9: 483-491.
[9] 王楠, 李栋梁, 张杰. 青藏高原气温变化的研究进展[J].
干旱气象, 2010, 28(3): 265-269.
[10] 徐宗学, 张玲, 黄俊雄, 巩同梁. 西藏地区气温、降水及
2 期 刘合满，等. 西藏林芝地区农田土壤蒸发对大气温湿度的响应 245
相对湿度的趋势分析[J]. 气象, 2007, 33(7): 82-88.
[11] Wang G X, Li S N, Hu H C, Li Y S. Water regime shifts in
the active soil layer of the Qinghai-Tibet plateau permafrost
region, under different levels of vegetation[J]. Geoderma,
2009, 149: 280-289.
[12] Li H X, Liu G H, Fu B J. Estimation of regional
evapotranspiration in alpine area and its response to land use
change: a case study in three-river headwaters region of
Qinghai-Tibet plateau, China[J]. Chinese Geographical
Science, 2012, 22(4): 437-449.
[13] 熊伟, 王彦辉, 程积民, 于澎涛. 不同植被覆盖条件下土
壤水分蒸发的比较[J]. 中国水土保持科学, 2005, 3(3):
65-68.
[14] 翟翠霞, 马健, 李彦. 古尔班通古特沙漠风沙土土壤蒸发
特征[J]. 干旱区地理, 2007, 30(6): 805-811.
[15] Jeffrey P M, Purnendu N S, Wesley W W, Daniel S M, Jon F
W, William R H, Philip H, Robert R, Blaine R H. No-tillage
and high-residue practices reduce soil water evaporation[J].
California Agriculture, 2012, 66(2): 55-61.
[16] 宋日权, 褚贵新, 张瑞喜, 白玲, 杨劲松. 覆砂对土壤入
渗、蒸发和盐分迁移的影响[J]. 土壤学报, 2012, 49(2):
282-288.
[17] Van Donk S J, Martin D L, Irmak S, Melvin S R, Petersen J
L, Davison D R. Crop residue cover effects on evaporation,
soil water content, and yield of deficit-irrigated corn in
west-central Nebraska[J]. Transactions of the ASABE, 2010,
53(6): 1787-1797.
[18] 孙旭伟, 靳正忠, 徐新文, 李生宇, 谢致评, 孙聪, 张晓
蕾, 谷峰, 邱永志. Guilspare 施用量对土壤蒸发和水盐垂
直分布的影响[J]. 干旱区地理, 2012, 35(2): 221-228.





















(上接第 234 页)
[17] 沈宏, 宋立荣, 周培疆, 刘永定. 有机磷农药对滇池微
囊藻生长和摄磷效应的影响[J]. 水生生物学报, 2007,
31(6): 863-867.
[18] 毕相东, 张树林, 张鹏. 铜绿微囊藻在光限制胁迫下的
超补偿生长响应[J]. 水生态学杂志, 2011, 32(1): 94-98.
[19] Wang Z, Yang Y, Yue W, Kang W, Liang W. The growth
behavior of three marine phytoplankton species in the
presence of commercial cypermethrin. Ecotoxico[J].
Environment.Safety. 2010, 73: 1408-1414.
[20] Joachim W, Dippner C. Competition between different
groups of phytoplankton for nutrients in the southern North
Sea[J]. Journal of Marine Systems, 1998, 14(1-2):181-198.
[21] Davis T W, Berry D L, Boyer G L, Glober C J. The effect
of temperature and nutrient on the growth and dynamic
toxic and non-toxic strains of Microcystis during
cyanobacteria blooms[J]. Harmful Algae, 2009, 8(5):
715-725.
[22] Hanazato T, Kasai F. Effects of the organophosphorus
insecticide fenthion on phyto-and zooplankton
communities in experimental ponds[J]. Environment
pollutant, 1995, 88: 293-298.