李紅壽,汪萬福,3,張國彬,邱 飛,詹鴻濤

(1.敦煌研究院保護(hù)研究所,甘肅敦煌 736200;2.古代壁畫保護(hù)國家文物局重點(diǎn)科研基地,甘肅敦煌 736200;3.蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,甘肅蘭州 730000)

極干旱地區(qū)土壤與大氣水分的相互影響

李紅壽1,2,汪萬福1,2,3,張國彬1,2,邱 飛1,詹鴻濤1

(1.敦煌研究院保護(hù)研究所,甘肅敦煌 736200;2.古代壁畫保護(hù)國家文物局重點(diǎn)科研基地,甘肅敦煌 736200;3.蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,甘肅蘭州 730000)

基于建立在莫高窟窟頂?shù)拿荛]拱棚,通過監(jiān)測棚內(nèi)凝結(jié)水量和空氣溫濕度,對極干旱地區(qū)典型極干旱氣候條件下土壤與大氣水分的相互影響進(jìn)行綜合分析。棚內(nèi)凝結(jié)水量和空氣溫濕度的監(jiān)測結(jié)果表明,在熱動力作用下存在地下水分向大氣輸送的過程,其原因主要是在溫度作用下土壤結(jié)合水分的分解蒸發(fā)與土壤鹽分的吸濕吸附的交替作用。這也是形成所謂“土壤凝結(jié)水分”與“土壤水分呼吸”的根源。當(dāng)溫度升高時,土壤結(jié)合水分分解蒸發(fā)“呼出”水分,當(dāng)溫度降低時土壤鹽分吸濕吸附,“吸入”大氣水分,形成土壤與大氣不對稱水分交流。稱質(zhì)量實(shí)驗(yàn)表明:土壤水分的變化與空氣溫度的變化完全對應(yīng);有深層水分支持的土壤吸收大氣水分的能力相對較差。極干旱地區(qū)土壤與大氣水分的相互影響研究結(jié)果能為莫高窟珍貴文物的保護(hù)提供參考。

水分;土壤;大氣;溫度;極干旱地區(qū);莫高窟

0 引言

___極干旱地區(qū)降水極少,地表徑流的分布差異形成了綠洲與荒漠截然不同的氣候系統(tǒng)[1]?；哪髿怆m然十分干燥,但仍可對土壤水分產(chǎn)生重要影響[2]。張強(qiáng)等[3]對敦煌戈壁大氣研究認(rèn)為,荒漠近地面大氣逆濕的延伸直接影響到土壤水分的空間分布;反過來,土壤水分及淺層地下水對大氣濕度也有重要影響[4],土壤通過水分的“呼吸”與大氣保持著交流[2-3],干旱陸面與大氣之間存在重要的水分關(guān)聯(lián)[5]。長期以來,中國學(xué)者對土壤凝結(jié)水分進(jìn)行了較為廣泛的研究,通常認(rèn)為即使在極干旱地區(qū),土壤也存在凝結(jié)水分[6]。凝結(jié)水分大部分來源于大氣,少量來源于土壤地下水分[7]。

筆者通過對敦煌莫高窟地質(zhì)、土壤、植被、氣象等資料的綜合調(diào)查與分析認(rèn)為,在極干旱區(qū)即使?jié)撍裆畛^200 m,仍可能存在潛水蒸發(fā)[8]。為了進(jìn)一步驗(yàn)證,筆者通過拱棚法、隔絕法、模擬降雨等初步證明潛水是極干旱區(qū)土壤水分的重要來源[9]。同時發(fā)現(xiàn),拱棚法將土壤--大氣這一開放系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為一個封閉系統(tǒng),這為土壤--大氣水分的研究提供了便利。筆者通過拱棚封閉系統(tǒng)內(nèi)空氣溫濕度的監(jiān)測,結(jié)合潛水來源的新發(fā)現(xiàn),重新審視極干旱區(qū)土壤--大氣水分的相互影響和土壤凝結(jié)水分。

另外,歷經(jīng)千年的莫高窟洞窟壁畫由于圍巖水分的蒸發(fā)富含鹽分,產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的酥堿、空鼓、泡疹、起甲等病害[10]。這與地質(zhì)年代更為久遠(yuǎn)的窟頂土壤鹽分的形成機(jī)理完全一致[9-10],因此,對窟頂土壤--大氣水分研究可為大氣對壁畫影響的研究提供重要參考,對莫高窟的文物保護(hù)有重要意義。

1 研究區(qū)概況

實(shí)驗(yàn)區(qū)位于莫高窟窟頂戈壁距洞窟群1 km處。戈壁上層4 m為疏松礫砂,下層屬第四紀(jì)酒泉組膠結(jié)礫砂巖,莫高窟就開鑿于這組膠結(jié)礫砂巖層上。0～60 cm深度粒徑小于0.25 mm的細(xì)沙占71%,下層細(xì)沙僅占30%,土壤的孔隙度為20%～30%。窟頂0～50 cm深度是一富鹽層,按易溶鹽離子計(jì)算的無水含鹽量及構(gòu)成如表1。洞窟壁畫地仗層及外圍巖土含鹽也相對較高,成分構(gòu)成與此一致,數(shù)量和分布隨洞窟結(jié)構(gòu)的不同復(fù)雜多變[10]。

表1 莫高窟窟頂戈壁不同深度土壤易溶鹽組成及其含量Tab.1 Composition and Content of Soil Lyotropic Salt in Different Depth of Gobi on the Top of Mogao G rottoes

研究區(qū)太陽輻射強(qiáng)度可高達(dá)1.1 kW/m2,日照時數(shù)3 257.9 h/a,日照率71%;干燥指數(shù)32;年平均溫度11.2℃,相對濕度31%,風(fēng)速4.1 m/s (2005年);平均降水量42.2 mm/a[11]。降水是影響該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵因子,據(jù)莫高窟窟頂氣象站的監(jiān)測,2007年全年19次總降雨64.0 mm,末次為9月30日的9.1 mm;拱棚實(shí)驗(yàn)期間(2008-06-27～2009-04-28)共有5次降雨,合計(jì)10.8 mm,降水明顯偏少,土壤及氣候處于典型的極干旱狀態(tài)。在降水顯著偏少的年份進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對極干旱地區(qū)的土壤、大氣及相互影響來說更具代表性。6次土壤水分的監(jiān)測表明(圖1),土壤水分含量下降并未因降水的顯著減少而持續(xù)下降,說明潛水水汽支持的存在。

2 材料與方法

圖1 典型干旱氣候條件下土壤水分分布Fig.1 Soil Water Distribution in Representative Dry Climate

用無滴PVC塑料膜在戈壁上搭建一個密閉半球形拱棚,高1.8 m,半徑3.1 m,膜緣入土30 cm。在棚膜內(nèi)壁粘貼塑料帶,與棚膜成V字形(圖2),通過重力收集膜面的凝結(jié)水分。距該棚1 km的流沙區(qū)搭建同樣大小的拱棚作為對照。極干旱地區(qū)水汽是土壤水分運(yùn)移的重要形式[12],在監(jiān)測拱棚凝結(jié)水分的基礎(chǔ)上,用HOBO溫濕度監(jiān)測儀監(jiān)測棚內(nèi)離地50 cm處的空氣相對濕度、絕對濕度、溫度,在土壤中埋設(shè)HOBO監(jiān)測儀監(jiān)測5、10、20、30、40、100 cm土壤內(nèi)空氣的溫濕度,同時在棚外設(shè)立對照,每10 min采集1次數(shù)據(jù)。在日尺度上分析土壤與大氣水分的相互影響及土壤內(nèi)部水分的活動規(guī)律。

圖2 密閉塑料拱棚Fig.2 Airproof Plastic G reenhouse

用稱質(zhì)量法檢驗(yàn)自然土壤是否從下層土壤或大氣中吸收或釋放水分,驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否與溫室效應(yīng)有關(guān)。其方法是先挖取戈壁土壤10 000 g,裝入口徑22 cm的無底塑料桶A、B中,A、B桶下墊細(xì)密紗網(wǎng),桶口用塑料膜密封,與地面持平埋置于土壤中,每日早晚稱質(zhì)量。監(jiān)測7 d后,B桶揭去密封塑料膜,與有底塑料桶C、D同時稱質(zhì)量。然后在C、D桶中裝入質(zhì)量都為9 840 g的戈壁土壤,置于土壤中,每日8:00、12:00和21:00監(jiān)測土壤的質(zhì)量變化。

3 結(jié)果與分析

3.1 棚內(nèi)水分變化分析

3.1.1 凝結(jié)量與棚內(nèi)空氣溫濕度的變化

在294 d(2008-07-21～2009-04-28)拱棚實(shí)驗(yàn)中,從棚內(nèi)共抽取膜面凝結(jié)水分17 425 g,折合棚內(nèi)地表面積,有2.0 g/(m2·d)的水分輸出。在167 d(2008-09-29～2009-03-16)流沙區(qū)對照拱棚內(nèi),共收集到凝結(jié)水分6 260 g,平均為1.3 g/(m2·d)。證明在潛水埋深200 m以下的敦煌莫高窟窟頂,仍然存在潛水水分的持續(xù)運(yùn)移與蒸發(fā)。在代表性天氣下,棚內(nèi)溫濕度變化如圖3。棚內(nèi)溫度、絕對濕度隨著太陽輻射強(qiáng)度的增加而增大;相對濕度變化隨著太陽輻射和溫度的增大而降低。根據(jù)棚內(nèi)日最高與最低絕對濕度計(jì)算得到,蒸發(fā)水分的80%隨著溫度降低又被土壤重新吸收,僅有20%水分在膜面凝結(jié)。圖3中太陽輻射(莫高窟氣象站監(jiān)測)與溫度、相對濕度、絕對濕度的相關(guān)系數(shù)分別為0.934、-0.954、0.852;溫度與相對濕度、絕對濕度的相關(guān)系數(shù)分別為-0.971、0.970;相對濕度與絕對濕度的相關(guān)系數(shù)為0.892。

圖3 棚內(nèi)空氣溫濕度隨太陽輻射的日變化Fig.3 Daily Change of Air Temperature and Humidity in G reenhouse with Solar Radiant

圖3中,上午棚內(nèi)(離地50 cm處)絕對濕度隨太陽輻射強(qiáng)度及溫度的增大而增大,說明隨著溫度升高,土壤水分蒸發(fā),并在棚內(nèi)有所累積。隨著溫度降低,水分又被土壤吸濕吸附,土壤起到固著、存儲水分的作用。土壤水分的分解與結(jié)合是雙向的動態(tài)平衡移動過程,在微觀上同時存在水分的分解和結(jié)合過程。當(dāng)溫度升高時,分解量大于結(jié)合量,宏觀上表現(xiàn)為蒸發(fā)和土壤水分的流失;反之,溫度降低時則為吸濕吸附和土壤水分的增加,其中溫度條件是關(guān)鍵。一旦溫度降低,原來高溫時分解的水分又會迅速被土壤鹽分吸收,重新形成結(jié)合水。棚內(nèi)的絕對濕度表明,土壤吸濕吸附大氣水分的開始時間在午后,直至次日日出,與溫度下降同步。午后較快的絕對濕度下降速率說明此時土壤吸收能力較強(qiáng),夜間即使考慮膜面凝結(jié)流失的部分,土壤吸收水分的速率也不及午后。

在扣棚初期的19 d內(nèi),棚內(nèi)沒有產(chǎn)生任何凝結(jié)水分,但棚內(nèi)絕對濕度較差,最大可達(dá)20 g/(m3·d),有600 g左右的水分蒸發(fā)。這些蒸發(fā)水分只是在棚內(nèi)空氣與土壤之間隨溫度變化來回運(yùn)轉(zhuǎn);流沙區(qū)對照拱棚內(nèi)更甚,在初期的45 d內(nèi)也沒有產(chǎn)生一滴凝結(jié)水分。這說明土壤有較強(qiáng)的水分吸收能力。棚內(nèi)土壤水分的蒸發(fā)與土壤吸收、棚面凝結(jié)之間存在微妙的關(guān)聯(lián)。棚內(nèi)土壤經(jīng)過較長時間的水分調(diào)整后,當(dāng)淺層土壤水分含量增大、吸收水分能力有所下降時,棚內(nèi)靠近膜面的相對濕度在外界溫度影響下才有可能達(dá)到飽和濕度,進(jìn)而產(chǎn)生凝結(jié)水分。從實(shí)際監(jiān)測看,凝結(jié)水分一旦產(chǎn)生,持續(xù)穩(wěn)定。外部環(huán)境溫度在夜間的下降速率對凝結(jié)水分的形成量有重要影響,較快的下降速率可使棚內(nèi)較多的蒸發(fā)水分在膜面形成凝結(jié)。棚內(nèi)水汽密度分布并不均勻(圖3),離地50 cm處較低,一般夜間在82%左右,靠近外圍較高,在局部膜面可達(dá)到飽和,產(chǎn)生凝結(jié)。產(chǎn)生凝結(jié)的部位一般在無風(fēng)的東北部,這可能與該區(qū)穩(wěn)定的夜間西南下山風(fēng)有關(guān),風(fēng)蝕摩擦下膜面溫度較高,不易凝結(jié)。

3.1.2 棚內(nèi)土壤溫度與濕度的變化

棚內(nèi)土壤溫度與濕度變化如圖4。各層的絕對濕度、相對濕度伴隨著各自的溫度而同步波動變化,波動幅度隨深度增加而迅速減小,在時序上隨深度增加存在一定的遲滯。受溫度日變化和遲滯的影響,淺層土壤(圖4中地下20 cm曲線)的溫度和絕對濕度可出現(xiàn)高于上下層的現(xiàn)象,使水分向上下層同時移動,出現(xiàn)上層與下層土壤水分含量較高的“雙峰”現(xiàn)象(圖1中2008-08-29曲線)。土壤空氣相對濕度隨溫度升高而升高,這不同于一般外部空間(圖3)相對濕度隨溫度升高而下降。說明土壤內(nèi)部的結(jié)合水分在溫度作用下及時分解,使土壤孔隙內(nèi)的相對濕度也隨之增高,當(dāng)溫度降低時,土壤顆粒和鹽分又重新吸濕吸附水分,形成結(jié)合水。

圖4 棚內(nèi)土壤溫度、絕對濕度和相對濕度變化Fig.4 Changes of Soil Temperature and Absolute and Relative Humidities in G reenhouse

土壤水分的運(yùn)移方向取決于水勢,水分從水勢較高處向水勢較低處運(yùn)移。非飽和土壤水分的運(yùn)移除了濕度影響外還與溫度相關(guān),較高的溫濕度是保證水分向外運(yùn)移的充分條件[13-15]。深層土壤(圖4)的絕對濕度、相對濕度和溫度一直高于上層,這樣深層土壤水分就具備向上持續(xù)運(yùn)移的充分條件;20 cm深度左右土壤午后溫度較高,理應(yīng)持續(xù)形成向外蒸發(fā),但可能受上層干燥土壤吸濕吸附和拱棚封閉的影響,棚內(nèi)絕對濕度難以得到表達(dá),甚至午后溫度的持續(xù)下降使淺層土壤產(chǎn)生較強(qiáng)吸收作用,導(dǎo)致棚內(nèi)空氣水分含量降低。

3.1.3 棚外對照空氣的溫濕度

棚外對照空氣的同期監(jiān)測如圖5。大氣和土壤的絕對濕度、相對濕度、溫度與棚內(nèi)格局完全一致,下層溫濕度明顯較高,存在水分向上傳遞的溫濕度條件。相比之下,棚內(nèi)受密閉環(huán)境的影響,溫濕度明顯增大,棚內(nèi)地上50 cm的溫度、絕對濕度、相對濕度較棚外對照分別增大20.2℃、8.4 g/m3、10.8%;土壤溫濕度也普遍增高,地下20 cm土壤溫度、絕對濕度、相對濕度平均分別增高4.3℃、4.5 g/m3、8.6%。棚內(nèi)濕度的增加在一定程度上降低了濕度梯度及水汽壓差,減小了土壤水分蒸發(fā),因此,用拱棚凝結(jié)水分測定的蒸發(fā)量可能比實(shí)際蒸發(fā)量要小。但棚內(nèi)土壤明顯較高的溫濕度排除了棚內(nèi)凝結(jié)水分來源于外界土壤水平側(cè)移的可能,相反,說明有部分從深層運(yùn)轉(zhuǎn)上來的棚內(nèi)水分通過土壤的側(cè)移而流失于外。

淺層土壤(如5、20 cm處)相對濕度隨著溫度的升高而升高,與棚內(nèi)土壤一樣,體現(xiàn)了土壤內(nèi)水分分解與吸附非常及時的特性。從圖4、5中地下5、20 cm的溫濕度看,由于熱量是從表層向下傳導(dǎo)的,上層土壤在升溫過程中水分被“驅(qū)趕”,大部分解的水分更易與下層溫度較低的土壤鹽分結(jié)合。上層土壤空氣的絕對和相對濕度在上午升溫過程中具備了土壤向干燥的大氣輸送水分的條件,有少部分蒸發(fā)逸失于外界大氣。下午及夜間當(dāng)表層土壤溫度下降時,應(yīng)與棚內(nèi)相同,存在上層土壤從大氣中吸濕吸附水分的現(xiàn)象,但從溫濕度較高的下層獲取的數(shù)量應(yīng)更大,這點(diǎn)在檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。

圖5 對照空氣和土壤的溫度、絕對濕度和相對濕度變化Fig.5 Changes of Temperature and Absolute and Relative Humidities of Contrast Soil and Air

圖6 土壤質(zhì)量的變化Fig.6 Change of Soil Weight

需要慎重指出的是,相對濕度監(jiān)測表明,無論棚內(nèi)土壤還是棚外土壤不存在凝結(jié)現(xiàn)象,空氣相對濕度遠(yuǎn)未達(dá)到飽和。學(xué)界之前對中國干旱區(qū)土壤凝結(jié)水分的研究,大多并沒有充分證據(jù)表明有凝結(jié)發(fā)生,因此將西北地區(qū)土壤吸濕吸附引起的水分變化稱之為凝結(jié)水分是不妥的[16]。在極干旱氣候條件下,土壤鹽分的吸濕吸附和蒸發(fā)分解是形成土壤水分無凝結(jié)“干呼吸”的主要原因。敦煌干旱土壤內(nèi)空氣濕度的遞增并非是大氣逆濕的延伸[1-3]。如棚內(nèi)沒有受到外部大氣濕度的影響,土壤依然存在較大的逆濕梯度;反之,即使干旱區(qū)近地逆濕程度達(dá)到如夜間棚內(nèi)一樣較高的濕度,土壤內(nèi)空氣也未達(dá)到飽和程度。土壤濕度由潛水活動所主導(dǎo),潛水蒸發(fā)在一定程度上可緩解局部小氣候極干旱化的壓力,土壤水分的“干呼吸”過程可對近地面大氣濕度起到一定的穩(wěn)定與平衡作用。

3.2 稱質(zhì)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的監(jiān)測結(jié)果與原質(zhì)量相比,質(zhì)量變化如圖6。A、B桶土壤的質(zhì)量平均增加了12 g,在±10 g范圍內(nèi)波動,證明土壤下層存在水汽運(yùn)行,表層的密封使土壤濕度有所增加。一般早晨9:00溫度較低時,水分含量較大;傍晚20:30土壤溫度較高,水分蒸發(fā),與前面溫度對土壤吸濕吸附影響的分析相吻合。

C、D桶沒有下層土壤水汽的支持逐漸下降,土壤質(zhì)量下降了48 g,說明在干燥氣候的影響下,原土壤水分有一定的流失。從2007年8月28、29日的情況看,的確存在早、晚土壤水分含量比中午高的情況(與拱棚實(shí)驗(yàn)完全一致),這也與天氣過程的影響關(guān)系密切,如2007年8月8日至30日陰天空氣濕度較高時,全天的土壤質(zhì)量持續(xù)增加。將B的封閉塑料膜揭去后,受外界干燥大氣的影響,質(zhì)量減輕,但變化仍與C、D桶的變化走勢一致,隨著氣候變化存在波動。然而,其波動幅度有所增大(±15 g),但明顯小于更干燥C、D桶的變化幅度。

按本實(shí)驗(yàn)B桶后期的波動量計(jì)算,變化幅度較大,可達(dá)395 g/(m2·d),這與相應(yīng)厚度土壤含水量的日變化基本一致(圖1),而與下層隔絕的C、D桶變動幅度更大。這說明這種富含鹽的土壤(表1)變得更干燥時,對水分非常敏感,吸濕吸附的能力增強(qiáng),土壤與大氣的水分“呼吸”趨于對稱,這完全符合土壤顆粒和這些鹽分的物理化學(xué)特性。大氣水分和地下潛水對淺層土壤水分有重要影響,拱棚實(shí)驗(yàn)結(jié)果并非因其溫室效應(yīng)所致,這點(diǎn)對于莫高窟的文物保護(hù)來說也非常關(guān)鍵。

莫高窟上層洞窟和靠近崖面的壁畫受太陽輻射及氣溫的影響較大,其相應(yīng)的水鹽病害較重,壁畫受損嚴(yán)重,該實(shí)驗(yàn)結(jié)果對其成因有了一定的揭示。從莫高窟洞窟群整體層位分布來看,崖角、崖面和壁畫地仗層不同程度暴露于大氣環(huán)境中,越靠近崖面外圍,受溫度的影響越大,而得到崖體內(nèi)水汽的支持越少。當(dāng)溫度升高時,這部分的巖層將變得更干燥,吸濕吸附能力將大大增強(qiáng),遠(yuǎn)大于有較強(qiáng)地下水汽支持的圍巖。因此,導(dǎo)致通過壁畫表面的水汽通量增大。壁畫鹽分在水分的反復(fù)作用下結(jié)晶-分解,壁畫反復(fù)收縮膨脹,導(dǎo)致堿酥、起甲、變色等病害[10],這是外圍壁畫易于衰老的重要原因。

4 結(jié)語

在潛水埋深超過200 m的敦煌莫高窟極干旱區(qū)典型氣候條件下,通過拱棚法、稱質(zhì)量法、土壤水分監(jiān)測等方法,初步得出以下認(rèn)識:

(1)土壤與大氣存在水分的不對稱交流。淺層土壤在升溫過程中有大量的結(jié)合水分分解蒸發(fā),減緩了極干旱區(qū)小氣候干旱化的壓力;在降溫過程中從深層土壤吸濕吸附較多的水分,也從大氣中吸收少量水分,總有一定量的潛水水分流失于大氣。

(2)在熱動力學(xué)作用下,存在潛水水分向上持續(xù)運(yùn)移的溫濕度條件,土壤水分主要源于潛水。

(3)極干旱區(qū)淺層土壤不存在凝結(jié)水分,用稱質(zhì)量法監(jiān)測到的質(zhì)量變化(即所謂“凝結(jié)水分”)與土壤水分“呼吸”本質(zhì)上是同一回事,是土壤鹽分的吸濕吸附與結(jié)合水分的分解蒸發(fā)引起的,這也是引起潛水蒸發(fā)的根本原因。

(4)稱質(zhì)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)?shù)叵滤闹С譁p少或富含鹽分的土壤變得更干燥時,土壤對大氣水分的吸濕吸附會急劇增強(qiáng)。對應(yīng)于莫高窟壁畫保護(hù),這意味著通過壁畫表面的大氣水汽通量將增大,對文物的危害加重。因此,保持環(huán)境溫濕度的穩(wěn)定對保護(hù)文物非常重要。

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Moisture Interaction Between Soil and Atmosphere in Extreme Dry Area

(1.Institute of Conservation,Dunhuang Academy,Dunhuang736200,Gansu,China;2.Key Scientif ic Research Base of Conservation f or Ancient Mural of State A dministration of Cultural Heritage,Dunhuang 736200,Gansu,China;3.School of Lif e Sciences,L anzhou University,L anzhou730000,Gansu,China)

Based on airproof plastic greenhouse which built on the top of Mogao Grottoes and was used to monitor condensation water and air temperature and humidity,the moisture interaction between soil and atmosphere under the condition of classic extreme dry climate in extreme dry area was discussed.The measuring result of condensation water and air temperature and humidity in greenhouse showed that the groundwater was transferred to atmosphere under the influence of thermal power,and the main reason was the alternation of decomposition of bound water and adsorption of soil salinity under the action of temperature.It also caused“soil condensing water”and“soil moisture respiration”.Bound water would“breath out”moisture when temperature rose,soil salinity would absorband“inbreathe”moisture fromatmospherewhentemperaturedropped,and itbecame unsymmetrical moisture interaction between soil and atmosphere.The weighing experiments indicated that changes of atmosphere temperature and bound water were unanimous;the soil supported by deep phreatic water absorbed atmosphere water slowly.The study on moisture interaction between soil and atmosphere in extreme dry area could provide some references for the protection of rare cultural relics in Mogao Grottoes.

moisture;soil;atmosphere;temperature;extreme dry area;Mogao Grottoes

P412.13;P426;S152.7;P463.23

A

1672-6561(2010)02-0183-06

2009-10-24

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40940005)

李紅壽(1970-),男,甘肅秦安人,館員,從事干旱區(qū)環(huán)境和文物保護(hù)等研究。E-mail:dhlhs69@163.com

LI Hong-shou1,2,WANG Wan-fu1,2,3,ZHAN G Guo-bin1,2,QIU Fei1,ZHAN Hong-tao1