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中国的季节性冻土主要分布在北纬30°以北的干旱半干旱地区 [1] ，这些地区的地表蒸发损失高达降水量的50%以上。农业生产的发展常常受到干旱缺水的制约，减少土壤水分散失是缓解农业水资源严重短缺问题的有效途径之一。特别是中国中西部黄土高原地区，干旱少雨，蒸发强烈，水资源供需矛盾尖锐 [2，3] ，最大的土壤蒸发强度发生在冬季和春季，高达该时段内降水量的5倍以上，当地的大部分年份中无效蒸发达到降水量的65%~75% [4，5] 。山西省作为我国北方干旱、半干旱气候区的典型代表，人均水资源占有量381m 3 ，仅为全国人均水平的1/6，而山西省的主要粮食、果菜种植区——太原内陆盆地的人均水资源量仅为全省的40%。近年来，北方大部分地区冬春季节风沙弥漫，干旱少雪，春夏连旱，蒸发强烈，干旱灾情的加重，使脆弱的农业生产环境雪上加霜。此外，中国北方地区的冬季大部分田间未种植农作物，此时裸露土地的蒸发强度比作物种植期的蒸发强度要大，若能减少这部分损失量将有利于该地区农业的发展。北方干旱和半干旱地区用占全国7%的水资源量养育10.3%的人口以及灌溉18.5%的耕地 [6] 。改革开放以来，随着社会经济的发展，工业用水量急剧增加，但水资源总量是有限的，只能通过减少农业用水比例来缓解用水矛盾，农业用水形势愈加严峻，高效利用水资源有助于节水的实施 [7，8] 。近些年随着旱情的加重，很多主要的农作区均实施冬春灌溉，以增加春播时的土壤底墒。灌溉后，土壤水分经历若干次规模不等的冻融循环和再分布过程，冻结作用使土壤水分向冻结锋面迁移聚集，由此增加了地表附近冻层的土壤含水率。在春季土壤完全解冻后，大量的土壤水分通过蒸发而散失。因此，冬灌后冻融期土壤蒸发规律的研究有助于制定合理的作物灌溉制度和提高用水效率 [9，10] 。
随着水资源短缺形势的加剧，中国北方干旱半干旱地区在季节性冻融期的地表土壤蒸发问题越来越引起人们的重视。在季节性冻土分布区，春夏季节播前的土壤墒情在很大程度上主要取决于越冬期大田土壤的蒸发特征。地表砂层覆盖、地膜覆盖和秸秆覆盖均能抑制土壤蒸发 [11，12] ，且覆盖层厚度越大效果越明显。在我国甘肃、宁夏地区，当地农民采用土地压砂的方式种植农作物，减少无效的水分损失 [13] 。然而，砂层覆盖能抑制蒸发的研究成果主要是针对非冻期条件的，冻融期砂层覆盖能否抑制蒸发还有待研究。分析探索季节性冻融期的土壤蒸发规律，可解决季节性冻土区水资源的无效蒸发，缓解水资源供需矛盾。
总之，地表覆盖、冬春灌溉是农田常见的储水保墒措施，研究季节性冻融期不同地表调控措施和冬春灌溉条件下土壤蒸发规律及其影响因素，探索水热盐耦合作用对蒸发的影响机制，寻求科学、合理、可行的保墒措施，已经成为干旱、半干旱气候区水资源高效利用、农业生产可持续发展的关键问题之一。作为多学科交叉复合型课题，本研究将为解决干旱半干旱地区蓄水保墒、抑制土壤水无效耗散提供依据；在理论上将有助于丰富和深化非饱和带水文地质学和水文学等相关理论，同时可为干旱、半干旱气候区水资源评价和节水型农业的发展提供理论和实践应用的指导。