不同覆膜宽度对棉花土壤水分及地温的影响研究

为了进一步探究不同覆膜宽度对棉花土壤水分及地温的影响,试验对2种覆膜宽度下棉花各生育期0～25 cm处土壤温度、0～100 cm处土壤水分等指标进行观测。结果表明:超宽膜(2.05 m)较窄膜(1.4 m)效果显著;不同覆膜宽度情况下土壤温度日变化趋势相近,表层5 cm处土壤温度受大气温度的影响较大,随土层深度增加影响减弱并有一定的滞后效果;棉花生育后期5～25 cm处土壤平均温度超宽膜较窄膜高0.1～1.1℃。棉花各生育期25 cm土层以上,土壤含水率与土壤温度呈负相关,当土壤含水率低时土壤温度高,且超宽膜条件下相关性高于窄膜,超宽膜覆盖改善了土壤的水热条件,进而使作物生长发育加快;对北疆棉花种植而言,使用超宽膜覆盖较窄膜每公顷增产13.7%,增产效果显著;该研究成果可为北疆棉花种植生产提供一定的科学依据。     

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。     

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。     

盐碱地花生种植方式对土壤水盐动态、温度和产量的影响

采用田间小区试验,研究了中度滨海盐碱土区平作不覆膜、平作覆膜、垄作覆膜和沟作覆膜4种种植方式下,花生不同生育期0~100cm土壤水盐动态和0~25cm土层土壤温度的日变化及其产量状况。结果表明,(1)盐碱地花生在垄作覆膜和平作覆膜种植方式下,0~60cm土层土壤含水率变化较大,垄作覆膜种植方式下结荚期前20~40cm土层含水率较沟作覆膜和平作覆膜种植方式分别降低了12.66%和9.35%。(2)垄作覆膜种植方式提高了盐碱地花生生育前期即开花期前0~20cm土层土壤含盐量,平作覆膜种植方式则使全生育期0~60cm土层含盐量明显升高,沟作覆膜种植方式下全生育期剖面土壤含盐量均较低且变幅最小。(3)种植方式对花生苗期5cm和开花期0~10cm地温日变化和最高温度的影响较大,其主要通过提高土壤最高温度来影响土壤温度,开花期垄作覆膜和平作不覆膜2种方式下10cm土层最大温差达6.7℃;花针期后,种植方式对15cm以下地温的影响不明显。(4)中度盐碱土区采用垄作覆膜或沟作覆膜的种植方式可提高花生水分利用效率,并显著提高花生产量。     

北疆地表覆盖对耕作层土壤冻融期温度影响的试验研究

为了揭示北疆季节性冻融期不同地表覆盖对土壤温度时空变异的影响,采用测坑试验方法,分析裸地对照和秸秆覆盖、活性炭覆盖、地膜覆盖3种不同地表覆盖下冻融期土壤温度变化规律,结果表明:气温对10cm土层温度影响较大,随土壤深度增加,气温的影响力呈递减趋势;在季节性冻融期,地膜覆盖、活性炭覆盖和秸秆覆盖相比裸地均有增温效应,但是秸秆覆盖和活性炭覆盖的增温效应大于地膜覆盖,且10~40cm土层土壤温度变幅远小于地膜覆盖和裸地,对调节耕作层土壤温度具有良好效果。研究结果对调节季节性冻土土壤温度变化,指导春播具有重要意义。     

滴灌水热调控对土壤温度及白菜生长和产量的影响

在日光温室内开展白菜滴灌试验,研究不同土壤温度调节方式和施氮量对土壤温度、白菜生长、氮素吸收和产量的影响。土壤温度调节方式设灌溉水加温、覆膜、覆膜后灌溉水加温和无调节4个水平,施氮量设置0、135和270kg/hm2 3个水平。结果表明:灌溉水加温能使灌水过程的土壤温度明显增加,且气温越低,增温效果越明显,在苗期、莲座期和结球期的灌水过程中增温幅度最大分别达到3.9、4.8和7.0℃,但在灌后土壤温度下降较快,对生育期内积温的提高效果有限。覆膜的保温作用在气温较高的生育前期和深层土壤中更为明显。将覆膜与灌溉水加温相结合可以取得很好的增温效果,在10、20和30cm土壤中整个生育期内的积温比无调节措施处理分别增加136、128和120℃。土壤温度调节措施对白菜株高和球形指数均无显著影响。覆膜和覆膜后灌溉水加温都能使生育前期的干物质累积量显著增加,施氮量较高时,土壤温度调节措施的影响也更加明显。不同的土壤温度调节措施都会带来白菜产量的显著增加,灌溉水加温、覆膜以及覆膜条件下灌溉水加温处理的产量分别比无调节处理增产3.9%、10.6%和11.1%。在秋冬白菜生产中,采用覆膜与灌溉水加温处理相结合的土壤温度的调节方式可以起到有效的增温和增产作用。     

黄土高原半干旱区不同颜色地膜对土壤温度的影响

【目的】探索不同颜色地膜全年覆盖对土壤温度的影响。【方法】在陕北米脂试验站进行野外试验,分别设置裸地(CK)、白色薄膜(TF)与黑色膜(BF)3种处理,观测不同土层深度的土壤温度随时间的变化规律。【结果】(1)覆膜显著提高土壤温度,白色薄膜垄内土壤温度与黑色膜差异不显著;昼夜温度变化幅度最大的是TF处理,最大温差达到3.74℃;最小的是BF处理,温度变幅只有3.15℃;(2)在0~30 cm土层,夏季TF处理土壤温度变幅最大,冬季最小,春季BF处理最小,秋季TF、BF处理较CK更加明显;冬春季2种覆膜差异显著(P0.05),BF处理较CK差异不显著;夏秋季2种覆膜土温差异不显著,TF、BF处理与CK差异显著(P0.05);(3)TF、BF处理土壤温度在45 cm土层以下各土层之间差异不显著,CK在90 cm土层以下各土层之间差异不显著,土壤温度振幅随深度向下减小,在45 cm以上土层BF处理振幅变化小于TF处理,45 cm土层往下BF处理振幅变化最小,BF处理土壤温度变化较为稳定。【结论】综上可知,覆膜可显著提高土壤温度,白色膜在冬、春季覆盖较为适宜,黑色膜在夏、秋季覆盖较为适宜。     

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.     

水分调亏对地下滴灌夏玉米田水热动态的影响

通过北京地区地下滴灌夏玉米田间试验,研究了前期不同程度水分亏缺对土壤水热和夏玉米冠层温度、株高、叶面积指数及产量的影响。结果表明:在20～60 cm土层,除重度亏水处理外,其他处理的土壤含水率均在高位平稳变化;在60～100 cm土层,丰水处理的土壤含水率最大;对不同深度的土层,轻度与中度亏水处理两者间的土壤含水率差异较小。受作物覆盖度和亏水程度的影响,拔节期各处理间土壤温度和冠层温度有明显差异;在较浅土层(距地表30 cm和50 cm处)中,拔节期之前丰水处理的土壤温度较低,拔节期之后各处理间差异逐渐减小;在较深土层(距地表80 cm处)中,水分亏缺程度越大,土壤温度越高。轻度亏水处理能获得较高的产量,中度亏水处理能提高水分利用效率。     

不同种植和覆膜方式对冬油菜出苗及苗期生长状况的影响

为解决西北干旱和半干旱地区粗放的冬油菜种植栽培模式和低温条件造成的出苗率低和苗期不能健康生长的问题。通过3年(2013-2014、2014-2015和2015-2016年)田间试验设置平作不覆膜(CK)、平作全覆膜(T1)、垄沟均不覆膜(T2)、垄覆膜沟不覆膜(T3)、连垄不覆膜(T4)和连垄覆膜(T5)6个处理,研究不同种植和覆膜方式对0~30cm土层的土壤含水率、5cm和10cm土层的土壤温度、冬油菜出苗率和苗期生长、生理状况的影响。结果表明,T1处理5和10cm土层的土壤温度最高,T5处理0~30cm土层的土壤含水率最高。T5处理与CK相比,0~30cm土层的土壤含水率增加19.8%~28.0%,5和10cm土层的土壤温度分别提高3.1~3.3℃和2.9~3.2℃。3年T5处理冬油菜的出苗率最高,T5处理冬油菜的出苗率与CK相比增加61.9%~130.8%,T1处理略低于T5处理,二者差异不显著,T3处理冬油菜的出苗率在温度和降水均较适宜年份与T1和T5处理差异不显著,而在低温少雨年份,其出苗率显著小于T1和T5处理。3年T5处理冬油菜的株高、单株叶片数、地上部干物质量和叶绿素含量均最大,分别比CK增加63.9%~113.2%、33.3%~47.5%、52.9%~77.6%和43.8%~66.7%;3年T5处理冬油菜的丙二醛和脯氨酸含量均最小,分别比CK降低54.2%~70.8%和34.6%~43.7%。因此,连垄覆膜T5处理在不同的气候年型下,均能有效提高冬油菜的出苗率,促进冬油菜壮苗的形成,是较优的冬油菜种植和覆膜方式。     

膜下滴灌棉田土壤温度探头最优布设研究

根据新疆试验区滴灌棉田不同位置、不同深处全生育期的地温数据,通过相关性分析发现,滴灌棉田同一观测点不同深处的地温具有较强的相关性;用R型谱系聚类法,对各观测点8个层次的地温变量进行分类,分为4类时,在地表0cm以及地表下5、15和40cm深处的地温就能较好的反映0～80cm土层的平均地温。水平方向上膜下宽行的平均地温最能反映滴灌棉田剖面上的土壤地温;膜下宽行处地表0cm以及地表下5、15和40cm深处可作为1膜2带4行滴灌棉田地温探头的最优布设点。     

不同质地条件下土壤表层温度与土壤蒸发量的关系研究

土壤表层温度与土壤蒸发量有着紧密联系,土壤质地对二者均有着重要影响。【目的】探究不同质地土壤表层温度变化对土壤蒸发的影响。【方法】选取2种质地原状土(粉壤土与砂土),进行配比混合,得到5种不同质地土壤。测量1次性供水与充分供水条件下不同土壤的蒸发量、土壤表层温度数据、土壤砂粒量,探究不同质地条件下土壤相对蒸发量(RE)和土壤表层相对温度差(RT)的关系。【结果】①1次供水和充分供水条件下RT随着蒸发过程的进行逐渐增大,当蒸发过程至水汽扩散阶段时,RT趋于稳定;②随着土壤砂粒量增大,蒸发至水汽扩散阶段时对应的RT逐渐减小;③土壤质地相同情况下,RT越大,其RE越小,回归建立了二者的二次函数关系;④RT相同情况下,土壤中砂粒量越高,其RE越小。【结论】土壤中砂粒量的不同,使土壤孔隙、热容量等性质产生差异,导致蒸发过程中土壤温度及蒸发量变化出现规律性特点,RE与RT呈与含砂率有关的二次函数关系。     

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。     

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。     

不同保墒措施对黄土丘陵区坡地枣园土壤温、湿度的影响

针对陕北地区水资源日趋紧张,雨水、灌溉水利用效率低下的现状,通过定位试验,研究了干旱条件下不同保墒措施对山地枣林土壤温、湿度及产量影响。结果表明：几种保墒措施的保水效果均较明显,在土壤含水量随时间变化的过程中,以B120（保水剂量为120 g/棵）、J2（秸秆覆盖量为2 kg/m2）及D（地膜覆盖）的效果最佳,平均土壤水分较对照CK高出25.4%、23.7%、18.1%。保水剂及秸秆施用量偏低或偏高都会影响其保水效果。地膜覆盖有升温的作用,而秸秆在高温时有降温效应。     

黑土区玉米地土壤温度的时空变异性研究

【目的】研究农田土壤温度的时空变异机理。【方法】以哈尔滨市向阳试验基地一块面积为96 m×96 m的农田为研究对象(共设置32个测点),利用传统统计学与地统计学方法,分析了黑土区玉米地不同生育时期土壤温度的空间变异性。【结果】随生育时期变化,不同深度的土壤温度平均值先增后减;不同深度土壤温度的空间变异性均为弱变异,不同深度土壤温度变异程度的变化趋势有所差异,5 cm深度变异程度的变化趋势不明显,10 cm和25 cm深度先增后降,15 cm和20 cm深度逐渐降低;土壤温度的空间相关范围在10、15、20 cm和25cm深度先增后减,土壤温度在玉米灌浆期5 cm深度与拔节期10 cm深度具有中等空间相关性,其他生育时期及不同深度具有强烈的空间相关性,5 cm和15 cm深度空间相关性变化趋势不明显,10 cm和20 cm深度先增后减,25 cm深度先减后增。【结论】土层深度和时间对研究区域土壤温度的空间变异性具有明显影响。     

秸秆覆盖对夏玉米田棵间蒸发和土壤温度的影响

华北平原高产农区冬小麦和夏玉米实行1年二作的种植制度,夏玉米生长在雨热同期的6～9月,降雨能满足夏玉米50%左右的需求,需灌溉1～2水。研究表明,夏玉米田全生育期土壤的无效蒸发占其总蒸散的1/3左右。实施秸秆覆盖可以有效地保墒土壤、降低土壤蒸发,大大提高夏玉米的水分利用效率。试验结果表明,秸秆覆盖对土壤蒸发的抑制率3年平均为58%,前期由于LAI小,土壤裸露,秸秆覆盖的效果更明显。秸秆覆盖可以有效地平抑地温的变化,降低地温的日振幅,缓和昼夜温差,避免了地温的剧烈变化,能有效地缓解地温的激变对作物根部产生的伤害。由于秸秆覆盖改善了土壤的水热变化,有利于作物的生长和产量和水分利用效率的提高。11年的覆盖试验结果表明,在不同的年型,秸秆覆盖处理平均增产4.35%,水分利用效率平均提高12.26%,耗水系数平均降低9.75%。     

不同保墒条件下土壤温度日变化效应研究

通过田间试验监测和分析,研究了不同保墒条件下土壤温度日变化,结果表明,一日内不同处理的0~15cm处地温均可拟合为时间的正弦函数,其相关系数大小分别为:CK>PAM处理>地膜覆盖>秸秆覆盖。研究确定了保墒灌溉条件下不同深度土壤温度的日表征时刻,分析了各表征时刻土壤温度沿深度变化的关系,发现任何处理的剖面土壤温度最大日变幅均有随土壤深度增加呈指数递减的趋势。研究结果显示,不同保墒条件下土壤温度日变化可以通过相同的方法进行预测。     

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.     

加气灌溉下气候因子和土壤参数对土壤呼吸的影响

为揭示温室内气候因子和加气灌溉下土壤温度、氧气含量和水分对土壤呼吸的影响,对比研究了加气灌溉和地下滴灌(对照)下,各因子与土壤呼吸速率的关系。结果表明:5 cm处土壤温度与土壤呼吸呈极显著正相关关系,加气灌溉和对照处理下相关系数分别为0.615和0.564,且两处理下5 cm处土壤温度分别解释了土壤呼吸变化的46.6%和32.4%。大气相对湿度和土壤氧气含量也影响着土壤呼吸的变化。加气灌溉和对照处理下,大气相对湿度解释了土壤呼吸速率变化的35.2%和23.7%。两处理下土壤氧气含量分别解释了20%左右的土壤呼吸变化。各因子交叉混合影响了76.8%(加气灌溉)和42.5%(对照)的土壤呼吸变化。由此可知,土壤温度是影响土壤呼吸变化的控制性因子,大气相对湿度和土壤氧气含量也是影响土壤呼吸变化的重要因子。各因子对土壤呼吸速率存在交叉影响,且加气灌溉下的拟合效果明显优于对照。加气灌溉下土壤含水率略有下降,土壤呼吸速率和土壤氧气含量与对照差异显著,分别提高了33.16%和16.61%。加气灌溉明显改善了根区土壤环境,土壤呼吸的其他限制因素减少,因此加气灌溉下土壤温度、大气相对湿度、土壤含水率和土壤氧气含量对土壤呼吸的交叉影响更明显,对土壤呼吸变化的拟合效果更优。