季节性冻融期不同地表覆盖对土壤温度时空变化的影响

为了揭示季节性冻融期地表覆盖对土壤温度时空变化的影响,分别设置了裸地(LD)、秸秆覆盖(JG)和地膜覆盖(DM)3种处理,运用数理统计学法和灰色关联度法对冻融过程不同深度的土壤温度随时间的变化进行了统计分析。结果表明:地膜覆盖对土层具有显著的增温效应;秸秆覆盖对土壤温度的影响在不同的冻融阶段有所差异:冻结阶段,秸秆覆盖减少了土壤热量的散失,对土层具有增温作用;融化阶段,秸秆覆盖减弱了地气间的热交换,抑制了土层温度的增加。地膜和秸秆覆盖可以平抑土壤剖面地温的变幅。在整个冻融期,两种覆盖处理均对地温产生影响,0~20 cm对地温的影响较大,20~90 cm地温随土壤深度的加深,土壤温度的波动幅度逐渐减小。研究成果对于季节性冻土区地表覆盖措施的选取提供依据。     

不同地表条件下季节性冻融土壤入渗能力的预报模型研究

基于田闻入渗试验,以数理统计理论为基础,对5种不同地表条件下季节性冻融土壤入渗能力预报模型进行了探索研究.研究表明,不同地表条件下,不同影响因子对不同地表条件地块土壤入渗能力的影响显著性有所差异,0～10 cm土层土壤含水率对入渗能力的影响是最显著的;其次为5 cm土层深度处土壤温度,裸地土壤温度对入渗能力的影响不显著;冬小麦地和人工草地土壤入渗能力受气温的影响较显著,休闲裸地和玉米秸秆覆盖地次之,地膜覆盖地土壤入渗能力受气温的影响不显著.建立的0～10 cm土层土壤含水率、5 cm土层深度处土壤温度和气温三因子线性模型具有一定可行性,避免了考虑因素单一的缺点.     

季节性冻融期耕作层土壤温度及土壤冻融特性的试验研究

对季节性冻融期3种地表条件下耕作层土壤温度的变化规律和土壤冻融特性进行了分析研究。结果表明,季节性冻融期不同地表条件下耕作层土壤温度的变化幅度随着土壤深度的增加而减小;地膜覆盖下土壤温度较裸地高1.6~2.6℃,玉米秸秆覆盖下较裸地高1.0~2.8℃;裸地地温与气温的变化趋势一致,二者关系可用二次多项式回归方程表示。土壤自然冻结条件下地表负积温较大,最大冻结速率达2.8 cm/d;地膜覆盖地块土壤初始冻结滞后裸地约30天,土壤冻结快消融过程短,最大冻结速率4.0 cm/d,土壤完全解冻提前裸地14天;玉米秸秆覆盖地块整个冻融过程缓慢且滞后裸地和覆膜地,土壤完全解冻滞后裸地7天。研究成果对冬春作物播种及预防冻害具有现实意义。     

季节性冻融期灌水对土壤温度与冻融特性的影响

通过季节性冻融期裸地、地膜覆膜地和秸秆覆盖地的田间系列灌水试验,研究了冻融期不同阶段灌水对土壤温度及冻融特性的影响.试验表明:不论何种地表条件,入冬后冻结期较早的灌水地块耕作层土壤温度在整个冻融期处于较低值.消融期,灌水对裸地和地膜覆盖地耕作层土壤温度的影响较小,灌水加速了地表冻层的融化;秸秆覆盖地灌水后土壤温度较低且变幅较小,秸秆覆盖不利于土壤的消融解冻.5 cm土壤累积负温快速增加阶段灌水对于降低土壤最大冻结深度影响非常明显.     

南疆膜下滴灌棉田土壤温度时空变化规律研究

为了研究南疆免冬春灌“干播湿出”膜下滴灌棉花生育期土壤温度时空变化特征,测定了棉花宽行、窄行和膜间不同深度(地表下5、10、15、20、30、40、60 cm)土壤温度的变化情况。试验结果表明:浅层土壤温度受气温影响变化剧烈程度高于深层,太阳辐射变化对40 cm以下土壤温度日变化影响微弱,地膜覆盖可明显提高棉花播种-出苗阶段浅层土壤温度,具有增温效应,增温效应为宽行窄行膜间;蕾期和花铃期具有平抑土壤温度变化的作用;而在吐絮期后地膜覆盖出现保温效应。各层土壤日均地温均与气温呈线性关系。     

不同覆盖方式下蓄水坑土壤温度日变化特征研究

为了研究不同覆盖方式(无覆盖,秸秆覆盖,地膜覆盖)下蓄水坑坑内土壤温度一日内随时间的变化规律,在田间利用水银温度计和直角地温计,观测了大气温度、蓄水坑坑内空气温度、距坑壁不同距离和坑底不同深度处地温一日内动态变化过程.试验结果表明:秸秆覆盖坑内土壤温度日变化相对平稳,外界低温时有增温效应,外界高温时有降温效应;无覆盖和地膜覆盖,坑内土壤温度随着距坑壁距离的不断增大,日变幅逐渐减小,渐趋稳定;地膜覆盖较秸秆覆盖和无覆盖对坑内土壤温度具有明显的增温效应;随着蓄水坑距地表深度的不断增大,坑壁土壤温度日变幅逐渐减小,趋于稳定.     

冻融期不同地表覆盖模式对土壤水分的影响

为了探究不同地表覆盖模式下对冻融期土壤水分的影响,分别设置裸地、地膜覆盖和秸秆覆盖3种地表处理,对比分析3种地表处理下土壤水分动态变化特征。结果表明:随冻融期进程土壤水分呈现先减小后增加的趋势,浅层土壤水分受外界环境影响变化幅度高于深层。地表覆盖改变土壤外部环境,阻碍土壤水分与外界大气环境的能量交换,三个处理含水率变幅表现为裸地秸秆覆盖地膜覆盖。同时土壤水分变异系数浅层高于深层,浅层含水率变异性呈中等变异性,深层土壤含水率变异性呈中等变异性或弱变异性。     

北方高寒区不同覆盖条件下土壤温度差异性分析

以北方寒区典型城市哈尔滨市的大田为研究区域,通过冬季大田试验(试验周期2013-11-01—2014-04-30),设置裸地、5、10和15 cm厚度秸秆覆盖4个处理,分别测定不同处理条件下3、5、8、10、15、20、40、60、100、140 cm等深度土壤温度以及气温和太阳总辐射,采用统计学理论对其进行对比分析。研究结果表明:秸秆覆盖对于热量具有双向阻碍作用,只是在不同的外界条件下双向阻碍作用的主导地位在不断调整;某深度下土壤温度变化是秸秆覆盖与土壤导热性相互作用的结果;裸地温度差异性最大,其次为5 cm秸秆覆盖和15 cm秸秆覆盖,最后为10 cm秸秆覆盖,秸秆覆盖对于土壤温度差异系数的影响并非随着秸秆厚度的增加单调增加。     

不同覆盖方式对土壤水肥热状况以及玉米产量影响

【目的】阐明不同覆盖方式对调节土壤水肥热状况以及增加玉米产量的影响。【方法】设置地膜覆盖、玉米秸秆覆盖和不覆盖3种方式,研究了不同覆盖方式对土壤含水率、土壤养分、土壤温度与玉米产量的影响。【结果】在玉米的生长前、中期,秸秆覆盖与地膜覆盖处理的保墒效果均优于不覆盖处理,其中0~60 cm土层土壤含水率差异明显;玉米进入成熟期后,秸秆覆盖处理0~60 cm土层含水率显著高于地膜覆盖和不覆盖处理,平均高8.23%和22.41%。秸秆覆盖能够促进浅层土壤养分量的提高,相较于不覆盖,秸秆覆盖的速效钾与有效磷量分别增加了15.11%、85.13%;相比地膜覆盖和不覆盖,生长前期秸秆覆盖温度更高,生长期和成熟期秸秆覆盖温度更低。地膜覆盖、秸秆覆盖的玉米产量分别比不覆盖高24.02%、24.90%,差异显著(P<0.05)。【结论】玉米秸秆覆盖能够提高土壤养分与水分,调节土壤温度,增加玉米产量。     

秋耕对季节性冻融土壤水热盐运移规律的影响

为了探明秋耕处理模式对北疆季节性冻融土壤水热盐运移规律的影响,对比分析了翻耕(FG)、免耕(MG)、垄沟(LG)、翻耕秸秆覆盖(FJ)、翻耕活性炭覆盖(FH)5种秋耕处理下土壤温度、含水率和电导率时空变化规律的差异.结果表明:不同秋耕处理改变了土壤的冻结、融化过程,维持冻融期土壤温度序列稳定的能力FJ>FH>LG>MG>FG.冻融期前后,FJ、FH和LG处理明显增加了耕作层0～60 cm土层的含水率,同时土壤电导率也明显下降,蓄水能力FJ>FH>LG,抑盐能力FH>FJ>LG.冻结过程使各处理对土壤水热盐运移的影响趋于一致,土壤温度、含水率、电导率之间均呈显著或极显著的线性相关关系;融化期间,FJ和FH处理土壤温度、含水率、电导率相互之间均呈显著或极显著的正相关关系,而FG、MG和LG处理3者间无明显的线性关系.研究结果证明了通过秋耕处理调控冻融期土壤墒情的可行性.     

覆盖对盐渍土壤冻融特性与秋浇灌水质量的影响

在河套灌区进行不同覆盖措施秋浇田间冻融试验,研究其对盐渍土壤冻融特性及秋浇灌水质量的影响,试验设5个处理,分别为秸秆覆盖量0.9kg/m2(F0.9)、秸秆覆盖量0.6kg/m2(F0.6)、玉米整秆覆盖(YZ)、地膜覆盖(DM)、未覆盖(CK)。研究表明:覆盖秋浇后,不同地面覆盖的输热能力对地层的热响应有着不同的影响,不同覆盖影响了土壤冻结融化推进过程,改变了土壤冻结深度对气温负积温的响应关系,通过初步确定冻结期冻土深度与负积温变化的定量关系,可用气温负积温来判断和预测冻结期内土壤冻结深度的变化。从冻融期结束后春玉米播期的土壤水、盐、热3方面综合考虑不同地面覆盖对秋浇灌水质量的影响,各覆盖处理均较CK显著提高了春玉米播期0~10、0~40和0~120cm的土壤储水量,但覆盖使得土层0~20cm土壤含水率偏高,不利于春玉米播种及出苗。覆盖处理均较CK显著降低了表层0~10cm及耕层0~40cm土壤含盐量,整秆覆盖YZ的控盐效果最好。地膜覆盖下春玉米的适宜播期较CK提前了7d,而秸秆覆盖较CK延后了6~7d。覆盖措施显著提高了玉米的出苗率,处理YZ与F0.9出苗率显著高于F0.6和DM。     

季节性冻融期灌溉水量对土壤温度时空变化的影响

以位于山西省晋中盆地的农科院试验田为基地,运用灰色关联度和spss软件对2013-2014年季节性冻融期不同灌水量下土壤温度的时空变化规律进行了统计分析。结果表明:灌水量对土壤的冻融过程存在一定影响,有明显的增温效应,但在不同的冻融阶段有所差异:缓慢冻结阶段,灌水量高的地块土壤降温速度慢;快速冻结和拟稳定冻结阶段,20~50cm范围内土壤温度随着灌水量的增加而增加,呈现显著的正相关性;融化阶段中后期,不同灌水定额下土壤温度随时间线性增加,增温速率几乎相同。同一冻融阶段剖面地温随深度的变化规律为:土壤温度在10cm内出现极小值,当土壤深度大于30cm时,土壤温度与深度的线性相关性随着灌水量的增加而增加,同一时间剖面地温的增减速率随灌水量的增加而减少。     

秸秆覆盖对季节性冻融期土壤水分特征的影响

以北方高寒区典型城市哈尔滨市为研究区域,通过冬季大田试验(试验周期2013-11-01—2014-04-30),设置自然无覆盖、覆盖秸秆厚度5、10、15 cm 4个处理,分别测定不同处理下20、40、60、100、140、180 cm深度土壤液态含水率以及气象数据,分析季节性冻融期秸秆覆盖对土壤水分变化特征的影响。研究结果表明:秸秆覆盖使0~60cm土层内液态含水率增加或减小的时间拐点发生延迟,随着秸秆覆盖厚度的增加其延迟效果越明显,但土壤冻结期的延迟效果比冻土融化期明显;秸秆覆盖阻碍了冻土融化初期融雪水入渗,使自然无覆盖处理液态含水率在20、40、60 cm土壤深度出现短暂的峰值,而在冻土融化末期秸秆覆盖抑制了土壤水蒸发,使各秸秆覆盖处理液态含水率在20、40、60 cm土壤深度又高于自然无覆盖。秸秆覆盖可有效平抑冻融期0~60 cm土层土壤液态含水率的变化幅度,且随着土壤深度的增加其平抑效果具有减弱趋势;积雪融水和秸秆覆盖的双重作用能够有效增加土壤墒情,但其增墒能力随着土壤深度的增加而降低,不同秸秆覆盖处理对0~60 cm土层的平均增墒能力由大到小排序依次为:15、10、5 cm。     

不同保墒措施对枣园土壤温、湿度及枣树生长特征的影响

通过定位试验,研究了不同覆盖方式对山地枣林土壤温、湿度及枣树生长的影响。结果表明,几种保墒措施的土壤水分,随时间变化和剖面分布,相对于对照均有明显提高,其中地下25 cm处铺玉米秸秆+地表铺玉米秸秆和地膜覆盖处理效果最好,但是二者土壤含水量相差0.72%。地膜覆盖有明显的增温效应,覆盖玉米秸秆对温度的影响则表现出"双重"效应:高温时具有降温效应,低温时具有保温特点。不同的保墒处理对枣树生长有不同影响,但各处理的新梢生长量、干周净增量、百叶鲜物质量、平均单果重比对照均有提高。     

休闲期耕作覆盖对马铃薯苗期生理生态与产量的影响

为解决马铃薯苗期干旱的问题,针对宁夏南部旱作区季节性干旱特点,在2013—2015年秋作物收获后,通过设置不同耕作覆盖措施,分析休闲期土壤蓄水保墒效应和马铃薯苗期土壤水温变化特征,研究不同耕作覆盖措施对马铃薯苗期生长、生理指标及马铃薯产量的影响。结果表明,同一耕作方式下,地膜和秸秆覆盖处理对改善土壤水温状况、降低马铃薯叶片抗氧化酶活性、促进苗期生长和提高块茎产量均有显著影响,且耕作与覆盖交互作用存在显著差异。在两年休闲末期和马铃薯苗期,同一耕作方式下地膜和秸秆覆盖处理0～200 cm土层平均土壤蓄水量较不覆盖处理分别显著增加5.1%、7.3%和10.5%、9.2%。马铃薯苗期,同一耕作方式下地膜覆盖显著提高0～25 cm土层土壤温度1.9℃,而秸秆覆盖显著降低土壤温度3.4℃。与不覆盖处理相比,地膜和秸秆覆盖处理可获得较低的叶片抗氧化酶活性,能更有效增加苗期出苗率、株高和生物量积累,从而显著提高马铃薯块茎产量。在所有的处理组合中,深松结合秸秆覆盖处理具有较高的平均马铃薯产量和商品薯率,较传统耕作不覆盖处理分别显著提高40.0%和14.9%。因此,考虑宁夏南部旱作区气候和环境条件的可行性,深松结合秸秆覆盖措施有利于马铃薯抗旱保苗和块茎产量的提高,可在该地区应用推广。     

积雪覆盖下土壤热状况及其对气象因素的响应研究

为研究季节性冻土区在积雪覆盖条件下,土壤温度变化趋势及气象因素对土壤热状况的影响,以野外实测试验数据(2013年11月8日—2014年4月28日)为基础,分析裸地、自然降雪、积雪压实和积雪加厚覆盖条件下5、10、20、40、60、100、140 cm深度土壤温度变化特征,采用灰色关联度分析的方法筛选出影响土壤热状况的主要气象因素,进而统计土壤温度与气象因素之间的相关关系。结果表明:积雪的存在阻碍了环境与土壤之间的能量交换,引起土壤温度和土壤冻融过程的差异;随着积雪覆盖深度的增加,土壤的冻融日期会出现延迟现象,土壤温度相对稳定在较高水平,并且地、气之间温差增大;冻融过程中土壤温度变化的主要影响因素为环境温度,积雪覆盖使得气象因素与土壤温度的关联度减弱。     

施用PAM免耕种植对土壤水热盐及向日葵幼苗生长的影响

在河套灌区以裸地种植向日葵为对照,分别在土壤返浆期、向日葵种植前和幼苗期测定了裸地、旧膜间、旧膜覆盖、旧膜覆盖+PAM的土壤水分、土壤盐分、土壤温度及向日葵生长状况等。结果表明:旧膜覆盖+PAM在0~40cm土层土壤水分在返浆期较对照提高22.88%,在播种前提高了28.29%,在幼苗期提高了26.97%;在0~40cm土层土壤盐分较对照在返浆期降低了33.33%,在播种前降低了25.47%,在幼苗期降低了27.13%,在40cm土层以下的土壤水分和盐分均无显著差异。旧膜覆盖+PAM在地表最高温度降低2.8℃,最低温度升高1.5℃,日温差缩小4.1℃;在10cm土层最高温度降低1.5℃,最低温度升高3.3℃,日温差缩小4.8℃;在20cm土层以下无差异。旧膜覆盖+PAM较对照出苗天数缩短2.09d,出苗率和成活率分别提高13.09%和13.78%,根系幅度提高21.58%。河套灌区盐渍化比较严重,施用PAM免耕种植可调节土壤温度,抑制土壤盐分表聚,提高向日葵出苗率。     

不同覆盖方式对土壤水肥热状况及玉米产量的影响

为评价和探讨玉米秸秆覆盖在河套灌区的适用性及应用效果,试验设置地膜覆盖、秸秆覆盖和不覆盖处理,研究了不同覆盖方式对玉米土壤水肥热状况及产量和水分利用效率的影响。结果表明:玉米生育前、中期,秸秆覆盖0~100 cm土壤含水率与地膜覆盖无显著性差异(P0.05),具有较好的保墒效果,且两者0~60 cm含水率均显著高于不覆盖处理(P0.05)。玉米生育后期,秸秆覆盖0~60 cm土壤含水率显著高于其他两个处理,说明秸秆覆盖更有利于土壤水分的贮蓄和持续利用。秸秆覆盖可有效提高表层0~20 cm土壤养分含量,且以提升速效钾和速效磷含量最为显著。秸秆覆盖可有效调节土壤温度,为玉米的正常生长提供了适宜的土壤温度条件。秸秆覆盖条件下玉米产量和水分利用效率与地膜覆盖无显著性差异(P0.05),但平均较不覆盖处理高24.18%和23.64%,差异性显著(P0.05)。综合分析,玉米秸秆覆盖的种植方式较适宜在河套灌区推广应用。     

地表覆砂对季节性冻融土壤蒸发影响的试验研究

地表土壤的无效蒸发加剧了干旱半干旱地区农业用水短缺,为了揭示季节性冻融期地表覆砂对土壤蒸发的影响,进行了地表无覆盖(LD)、覆盖厚度均为1 cm覆砂粒径为0.5～1.5 mm(XS)和1.5～2 mm(CS) 3种地表处理条件下的大田土壤蒸发量、土壤温度和土壤含水率跟踪监测试验。结果表明:冻融期地表土壤覆砂可有效改变土壤蒸发的日变化幅度,不稳定冻结阶段覆砂处理抑制蒸发效果不明显,稳定冻结阶段地表覆砂可有效抑制土壤蒸发,消融解冻阶段地表覆砂加剧了表层土壤水分蒸发;冻融期LD、XS和CS累积土壤蒸发量分别为29.87、34.32和33.43mm,土壤累积蒸发量随时间较好地符合幂函数关系。研究成果可为冻融期制定科学合理的保墒措施和有效抑制土壤蒸发提供依据。     

秸秆覆盖保墒技术

1.秸秆覆盖的节水增产原理 农田及果园采用农作物秸秆覆盖技术以后,可以起到以下几方面的作用. (1)调节气温.秸秆覆盖层对太阳直接辐射和地面有效辐射有拦截作用,使覆盖地在冬季时温度偏高,在生长季节时温度偏低.以麦田为例,5 cm地温偏高0.5℃～1.9℃,冻干层厚度比对照组浅5 cm左右,解冻期提前10 d左右,冬小麦返青早4 d～5 d.春夏季秸秆覆盖地偏低0.8℃～2.1℃,尤以返青期至拔节期较为明显.秸秆覆盖对春玉米地、果园等的土壤温度影响特点是生育前期较大,后期较小.