蒸渗仪在农业科研上的应用现状及发展趋势

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb20190500201

中国农学通报 ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (20): 127-135.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb20190500201

所属专题：现代农业发展与乡村振兴

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蒸渗仪在农业科研上的应用现状及发展趋势

佘映军¹^,²^,³, 齐学斌¹^,³(), 韩洋¹^,²^,³, 白芳芳¹^,²^,³

¹中国农业科学院农田灌溉研究所,河南新乡 453002
²中国农业科学院研究生院,北京 100081
³中国农业科学院农业水资源高效安全利用重点开放实验室,河南新乡 453002

收稿日期:2019-05-27 修回日期:2019-07-25 出版日期:2020-07-15 发布日期:2020-07-20
通讯作者: 齐学斌
作者简介:佘映军,男,1995年出生,四川广元人,硕士研究生,研究方向：地下水氮污染因源分析。通信地址：453002 河南省新乡市宏力大道380号中国农科院农田灌溉研究所水资源环境室,Tel：0373-3393402,E-mail：2472035699@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金“基于土壤病原菌与重金属生态效应的再生水分根交替灌溉调控机制”(51679241)

Lysimeter in Agricultural Scientific Research: Application Status and Development Trend

She Yingjun¹^,²^,³, Qi Xuebin¹^,³(), Han Yang¹^,²^,³, Bai Fangfang¹^,²^,³

¹Farmland Irrigation Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Xinxiang Henan 453002
²Graduate School of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081
³Key Laboratory of High-efficient and Safe Utilization of Agricultural Water Resources, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Xinxiang Henan 453002

Received:2019-05-27 Revised:2019-07-25 Online:2020-07-15 Published:2020-07-20
Contact: Qi Xuebin

摘要/Abstract

摘要：

蒸渗仪对研究农田水分循环具有重要意义,为了厘清蒸渗仪的应用现状和发展趋势,更好地应用其进行农业科学研究。笔者通过系统梳理中国近二十年来蒸渗仪的发展情况,总结了蒸渗仪的测量原理及分类,大型称重式蒸渗仪和微型蒸渗仪等制造工艺的发展,以及蒸渗仪在作物蒸发蒸腾量、地下水浅埋区地下水利用、干旱半干旱区凝结水等方面的实际应用。认为未来蒸渗仪应面向网络信息化发展需求,以实现网络终端调控、在线交流和网络信息共享等目标;应综合考虑观测任务及长期应用等,结合其他仪器以站（群）方式发展,同时考虑环境效应;应参考研究区土壤状况、水文气象等统一制定微型蒸渗仪区域参考标准,而非大范围行业规范;应重视地下水-土壤-作物-大气连续体各界面水分运移机理与应用研究;应考虑其在学科、行业等基础研究中的支撑作用,研究对象应更加广泛。

关键词: 蒸渗仪, 蒸发蒸腾量, 地下水, 凝结水, 作物

Abstract:

The lysimeter has a great significance to the study of farmland water circulation. The objective of the study is to clarify the application status and the developmental trend of lysimeter, and better apply it to agricultural science research. The authors systematically review the development of lysimeter in China in recent 20 years, and summarize the measuring principle and classification of lysimeter, the development of manufacturing technology of the large-scale weighing lysimeter and micro-lysimeter, and the application of lysimeter in studying the evapotranspiration of crops, groundwater utilization in shallow groundwater areas, condensate water in arid and semi-arid areas, etc. It is considered that the lysimeter should be oriented to the needs of network information development, to achieve network terminal control, online communication and network information sharing and other targets; the observation task and long-term application should be considered comprehensively, and the station (group) development should be combined with other instruments, and the environmental effect should be considered in the meantime; the regional reference standards of micro-lysimeter should be formulated by referring to the soil conditions, hydrology and meteorology of the research area, rather than the large-scale industrial norms; great importance should be attached to exploring the mechanism and application of water transport in all interfaces of the groundwater-soil-plant-atmosphere continuum; and the supporting role of lysimeter should be considered in basic research of disciplines and industries, to expand the scope of research objects.

Key words: Lysimeter, evapotranspiration, groundwater, condensate water, crop

中图分类号:

佘映军, 齐学斌, 韩洋, 白芳芳. 蒸渗仪在农业科研上的应用现状及发展趋势[J]. 中国农学通报, 2020, 36(20): 127-135.

She Yingjun, Qi Xuebin, Han Yang, Bai Fangfang. Lysimeter in Agricultural Scientific Research: Application Status and Development Trend[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(20): 127-135.

图/表 2

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类型	分类	主要构成部件	工作（测定）原理	测量对象	优点	不足
非称重式蒸渗仪	供水式	蒸发器、供水筒、水位调节器、渗漏筒	马利奥特原理	潜水蒸发(Eg)	制造简单,成本低,满足一定精度排水式结构简单、成本低、操作方便、随意观测性较强、使用安全、精度高、集水效果明显	误差大,雨后水入渗时间长;未考虑地下水补给
	注水式	蒸发器、渗漏筒等	以水分入渗调节蒸发器土壤水分	E、ET		受尺寸、热量交换影响,未考虑地下水补给
	压/吸气排水式	箱体、开关阀、吸压气泵、量水容器、集水筒	吸、压气泵使集水筒内水流到量水容器	ET		未考虑地下水补给;边界效应,易引起误差
称重式蒸渗仪	大型（智能）称重式	蒸渗、量测、数据采集、终端显示等系统	水量平衡原理	作物（群）ET、E、Eg、大田水位	基本状况与大田接近,适用范围广;代表性较强、自动化程度较高	基础造价较高,有边界效应,基础质量大,土石方量开挖较多,存在环境效应;安装、维修、管理工艺复杂,重复试验、大面积推广较难
	地中蒸渗计	被测筒体、测控系统、配套系统和监测系统	G-SPAC系统	ET、土壤水中化学成分、SGD-作物耗水规律等	联系地上、地下水,真实模拟地下水状态,精度高,体现大田作物生长
	微型称重式	PVC（铁皮）、塑料薄膜、尼龙网等	多为自制称重测量	ET、作物冠层E	简单高效,易于制备, 无扰动、可移动	存在较大人为误差
	盆栽式/小型称重式^[19,20]	漏斗、传感器、蒸渗和数据采集等系统	自动监测系统、信号转换等;水量平衡原理	ET、E、D	无损测量,性能稳定,故障率低,可自动化;精度较高	测量、预测精度较低,需修正;造价较高

类型	分类	主要构成部件	工作（测定）原理	测量对象	优点	不足
非称重式蒸渗仪	供水式	蒸发器、供水筒、水位调节器、渗漏筒	马利奥特原理	潜水蒸发(Eg)	制造简单,成本低,满足一定精度排水式结构简单、成本低、操作方便、随意观测性较强、使用安全、精度高、集水效果明显	误差大,雨后水入渗时间长;未考虑地下水补给
	注水式	蒸发器、渗漏筒等	以水分入渗调节蒸发器土壤水分	E、ET		受尺寸、热量交换影响,未考虑地下水补给
	压/吸气排水式	箱体、开关阀、吸压气泵、量水容器、集水筒	吸、压气泵使集水筒内水流到量水容器	ET		未考虑地下水补给;边界效应,易引起误差
称重式蒸渗仪	大型（智能）称重式	蒸渗、量测、数据采集、终端显示等系统	水量平衡原理	作物（群）ET、E、Eg、大田水位	基本状况与大田接近,适用范围广;代表性较强、自动化程度较高	基础造价较高,有边界效应,基础质量大,土石方量开挖较多,存在环境效应;安装、维修、管理工艺复杂,重复试验、大面积推广较难
	地中蒸渗计	被测筒体、测控系统、配套系统和监测系统	G-SPAC系统	ET、土壤水中化学成分、SGD-作物耗水规律等	联系地上、地下水,真实模拟地下水状态,精度高,体现大田作物生长
	微型称重式	PVC（铁皮）、塑料薄膜、尼龙网等	多为自制称重测量	ET、作物冠层E	简单高效,易于制备, 无扰动、可移动	存在较大人为误差
	盆栽式/小型称重式^[19,20]	漏斗、传感器、蒸渗和数据采集等系统	自动监测系统、信号转换等;水量平衡原理	ET、E、D	无损测量,性能稳定,故障率低,可自动化;精度较高	测量、预测精度较低,需修正;造价较高

蒸渗仪在农业科研上的应用现状及发展趋势

Lysimeter in Agricultural Scientific Research: Application Status and Development Trend

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