干旱区土壤水、热、盐耦合传输的物理机制，由于长期缺乏对“结晶相变”这一物理过程的解析，已成为制约干旱区水热平衡精确定量描述的瓶颈问题。针对这一问题，中国科学院新疆生态与地理研究所绿洲水土过程与机理团队，将实验室尺度获得的机理认识拓展至野外条件，系统揭示了土壤质地如何通过调控盐分结晶的形态特征，进而主导土壤水热平衡的核心机制，并构建了考虑结晶相变过程差异的水-热-盐耦合传输数值模型。

研究系统地揭示了盐分结晶对土壤蒸发、温度场及能量平衡的复杂影响机制，发现盐分结晶的“结构”比“质量”更为关键，尽管砂土中结晶盐的总质量是粉砂壤土的两倍，但后者却表现出更强的蒸发抑制能力。这一现象表明，盐分对蒸发的阻碍作用并非单纯取决于结晶盐的累积质量，而更多取决于其结晶的形态与结构特征。基于此，研究创新性地提出了“土壤质地依赖性”的蒸发阻力函数（图1），并将其嵌入数值模型，显著提升了模型的物理意义和模拟精度。 

图1：土壤盐分结晶相变差异下的水热盐耦合传输过程

研究进一步揭示了盐分结晶相变对土壤热状况的双重调控机制。不同质地土壤上形成的盐结晶，其颜色和反照率存在显著差异，直接影响了地表净辐射的吸收与分配，进而调控土壤热状况。同时，由于结晶结构的差异，盐层的实际表面积远超其投影面积，这一“粗糙度效应”不仅部分补偿了因盐覆盖而减少的蒸发通量，也直接影响了土壤表层温度的异质性分布（图1）。

这项研究不仅深化了对干旱区盐渍化土壤-大气界面过程的理解，提出的“质地依赖性”蒸发阻力函数也为陆面过程模型的优化提供了关键的参数化方案，为提升干旱区水盐运移与能量平衡的模拟精度提供了科学依据及技术支撑。

研究结果以“Evaporation, surface energy balance, and wa ter-heat-salt transport under saline shallow groundwater: Lysimeter and modeling insights across soil textures”为题，发表在《Agricultural and Forest Meteorology》, 新疆生地所李新虎研究员为第一作者，研究得到国家自然科学基金和新疆维吾尔自治区自然科学基金项目的资助。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192326000973