不同厚度秸秆隔层对河套灌区盐碱土壤温度、水分和食葵产量的影响

【目的】研究不同厚度秸秆隔层对盐碱地食葵农田土壤温度、水分动态变化及产量的影响,为河套灌区筛选适宜盐碱地食葵生长的合理厚度秸秆隔层措施提供依据。【方法】2015—2017年在内蒙古河套地区典型盐碱农田设置了4个不同厚度的秸秆隔层,分别为CK（无秸秆隔层）、S3（厚度3 cm秸秆隔层）、S5（厚度5 cm秸秆隔层）和S7（厚度7 cm秸秆隔层）,研究不同厚度秸秆隔层对食葵生育期土壤温度、水分动态变化特征和食葵产量的影响。【结果】秸秆隔层处理（S3、S5和S7）显著提高了食葵全生育期0—40 cm土层温度,其中2015—2017年在食葵苗期分别较CK处理显著增加了0.7、0.6、0.5℃（P<0.05）,但其增温幅度随秸秆埋设时长的增加逐渐减小,花期秸秆隔层处理间差异显著,其中S5、S7处理3年平均分别较CK处理提高了0.4、0.6℃（P<0.05）;40—50 cm土层的秸秆隔层处理在食葵苗期、蕾期表现出增温趋势,在生长后期表现出降温趋势。不同处理下向日葵全生育期土壤温度整体上均随土层加深而降低,且土壤温度和大气温度间均具有极显著的正相关关系,3年内R²值的分布范围为0.628—0.735,秸秆隔层处理增强了土壤温度对大气温度的敏感程度,且土壤温度对大气温度的响应随秸秆埋设时长的增加而减弱。不同秸秆隔层处理与不同灌水时期间交互作用对土壤含水量有显著影响（P<0.05）,秸秆隔层处理能够降低灌溉前、收获后0—40 cm土层平均土壤含水量,其中S7处理降幅最大,3年平均分别较CK处理降低了7.9%、5.4%（P<0.05）;但在灌溉后S3、S5和S7处理平均土壤含水量3年分别较CK处理提高了2.3%、3.4%、3.6%（P<0.05）。秸秆隔层处理能够促进食葵生长,增加食葵产量,提高灌溉水生产率和水分利用效率,其中以5、7 cm厚度秸秆隔层处理增幅最大,但两处理间无显著差异（P>0.05）。【结论】不同厚度秸秆隔层均能够提高食葵生育期0—40 cm土层温度,温度增幅随秸秆埋设时长的增加而减小,在花期各处理间差异较显著,并且秸秆隔层处理能够提高灌后0—40 cm土层平均土壤含水量,为食葵提供适宜的生长环境,综合考虑3年土壤温度、作物水分利用效率等,5 cm厚度秸秆隔层处理最适宜在内蒙古河套灌区推广应用。     

火干扰恢复初期土壤呼吸及其组分与土壤温湿度关系

以内蒙古大兴安岭冻土区草类-兴安落叶松林火烧迹地为研究对象,采用定位观测测定土壤呼吸、土壤温湿度变化,分析火干扰初期重度火烧迹地土壤呼吸速率(RS)及其组分变化,探讨土壤呼吸速率与土壤温度、湿度的相关性,寻找林火干扰恢复初期冻土区土壤呼吸及其组分规律.结果表明:林火干扰当年对土壤呼吸与土壤异氧呼吸的影响较小;随恢复时间的推移,火烧样地土壤呼吸与土壤异氧呼吸逐渐增强.火干扰后恢复的前3年,火烧样地较未火烧样地相比,RS增加了13.14％,土壤异养呼吸速率(RH)增加了38.38％,土壤自养呼吸速率(RA)降低34.09％.林火干扰对土壤呼吸、土壤异养呼吸有增强作用,对土壤自养呼吸有抑制作用.林火干扰后,土壤异养呼吸的增加抵消土壤自养呼吸的减少,土壤深度为10 cm处的土壤温度(T10)、湿度(W10)均升高,RS、RH与T10的拟合度增强,RA与T10的拟合度降低.林火干扰降低了土壤呼吸及其组分对T10的温度敏感系数(Q10).火烧样地、未火烧样地土壤呼吸及其组分与W10呈显著正相关关系,但拟合系数较低(R2>0.13,P<0.05).     

基于大田土壤温度和水分变化的吉林省春玉米播期研究

基于对吉林省长春市大田土壤温度和水分变化分析,研究不同播种日期对春玉米出苗率及产量的影响,确定最佳播种日期,为提高吉林省春玉米产量提供理论依据.以春玉米品种松玉419为试验材料,田间设置9个不同播种日期,播期间隔5～6天,监测春玉米苗期田间土壤温度和水分变化,测定春玉米产量并对产量构成因素进行分析,建立出苗率与土壤温度和水分多元线性回归数学模型.结果表明:春玉米出苗率与土壤温度和水分呈显著正相关.播种时土壤水分和土壤温度的差异显著影响成熟期籽粒产量.当土壤温度一定时,土壤体积含水率每增加1％,出苗率提高0.789％,出苗速率提高0.798％;当土壤体积含水率一定时,土壤温度每增加1℃,出苗率提高0.352％,出苗速率提高0.793％.松玉419在4月29日播种时产量最高,比正常播期(5月4日)产量提高6.66％,即每年4月底5月初,土壤平均温度在13.1～13.6,土壤体积含水率在13.1％～15.3％时播种最佳.土壤水分对春玉米出苗率影响最大,而土壤温度对春玉米出苗速率影响最大.     

基于热电效应的温室大棚自供电土壤温度传感器的设计与制备

【目的】针对温室大棚土壤温度的监测受外部电源供电限制及其灵敏度低等问题,设计并制备具有可持续、高稳定性自供电和高灵敏度的土壤温度传感器。【方法】通过ANSYS模拟仿真优化基于热电效应的温度传感器的基底结构、厚度和热电器件的热端面积,并采用最佳优化工艺参数,以图案化沉积高性能碲化铋基薄膜热电材料并用铜薄膜电极将其串联,获得高灵敏度的基于热电效应的温室大棚自供电土壤温度传感器。【结果】基底中间镂空结构、基底厚度越薄和热电器件热端面积越大均有利于温度传感器性能的提升。在温差为5～80 K范围内,传感器的输出电压与温差呈线性关系,其灵敏度高达5.317 mV·K^-1。【结论】基于热电效应的土壤温度传感器具有灵活性强和精准监测温室大棚土壤温度的能力,在农业温室大棚自供电监测土壤温度方面具有重要的应用价值。     

基于Meta分析的4种保护性耕作措施对东北春玉米生长季农田土壤水热环境影响

为探究东北水热资源限制下春玉米农田保护性耕作的合理推广,本研究基于44篇已发表文献中的2 705对数据,应用Meta分析方法比较4种保护性耕作(秸秆覆盖SM、免耕 NT、免耕+秸秆覆盖 NM和深松 SN)与传统耕作CK下东北春玉米农田土壤温度和土壤含水量的差异,并探讨不同因素对其影响程度。结果表明:保护性耕作对生长季内的玉米农田有增湿降温的效应,土壤含水量提升5.93%和土壤温度降低2.93%;土壤含水量增加效应由大到小依次为SM>NM>SN>NT;土壤温度在SM、NT下显著降温,NM、SN显著增温,但NM增温幅度仅为0.006%。保护性耕作下土壤含水量和土壤温度在各亚组间均无显著性差异;部分亚组内土壤含水量有显著性差异,显著性依次为:土壤质地>土层深度>生育期>年均气温>年降雨量>秸秆覆盖量,土壤温度仅在秸秆覆盖量亚组内有显著性差异。此外,覆盖(3 000,6 000］ kg/hm²秸秆时,蓄水保墒效果最佳。综上,在年均气温［0,10］ ℃的东北春玉米可种植区实施4种保护性耕作均有显著的增湿降温效应。     

天山北坡融雪期林地、草地、裸地积雪特性及其影响因素分析

【目的】对比分析天山北坡不同下垫面融雪期积雪特性(积雪深度、积雪密度、液态含水率、雪层温度)及其影响因素。【方法】通过对融雪期林地、草地、裸地积雪特性、气象因子(气温、太阳辐射、空气相对湿度)和土壤因子(土壤含水率、土壤温度)等数据进行实时监测,利用Pearson相关分析方法对比分析气象因子、土壤因子与3种下垫面积雪特性间的相关性。【结果】融雪期林地、草地、裸地平均积雪深度分别为8.06、18.67、16.34 cm;林地积雪层平均积雪密度、平均液态含水率均大于草地和裸地,分别为0.48g/cm3、0.66%;林地平均积雪层温度(-0.032℃)均小于草地、裸地;融雪期裸地积雪深度与太阳辐射显著负相关,相关系数为-0.960;草地积雪密度与太阳辐射显著正相关;裸地积雪密度、液态含水率、积雪层温度与气温极显著正相关;融雪期林地积雪密度与10 cm处的土壤层温度、土壤层含水率显著正相关;草地积雪深度与40、50、60 cm处的土壤层温度极显著负相关,与20、30cm处的土壤含水率显著负相关,草地积雪密度与20、30、40、50、60cm处土壤层温度极显著正相关;裸地积雪深度与10 cm处土壤层温度显著负相关,裸地雪层温度与20、30 cm处的土壤层含水率极显著正相关。【结论】融雪期草地平均积雪深度最大;林地平均积雪层温度最小;林地平均积雪密度、液态含水率均大于草地、裸地;气温、太阳辐射是影响林地、草地、裸地积雪特性的主要气象因子;土壤含水率、土壤温度与林地、草地、裸地积雪深度呈负相关,与积雪密度、液态含水率、雪层温度呈正相关。     

秸秆粉碎覆盖沟播对旱地冬小麦产量及土壤水热特征的影响

为了在西北半干旱雨养农业区探索新型绿色可持续的冬小麦覆盖栽培模式,在陇中旱作农业区设置了秸秆粉碎覆盖微垄沟播(SM1)、秸秆粉碎覆盖微垄宽幅沟播(SM2)两种覆盖种植方式,以露地条播(CK)为对照,研究了秸秆粉碎覆盖栽培对冬小麦产量及土壤水热的影响.结果表明,与CK相比,覆盖处理显著提高了冬小麦全生育期土壤含水量4.3％,且增墒幅度SM2处理大于SM1处理.覆盖处理能总体降低冬小麦全生育土壤温度5.4％,但在越冬期～返青期覆盖处理有微弱的增温作用(0.9～1.2℃).SM1和SM2处理均能显著提高冬小麦的单位面积穗数、穗粒数和千粒重,进而使产量较CK分别提高8.9％和15.7％.综上可知,秸秆粉碎覆盖沟播处理能显著改善冬小麦全生育期水分和温度,能提高冬小麦的光合同化能力,进而显著提高冬小麦产量,且SM2处理的增墒及增产幅度均明显优于SM1处理,是更适宜在半干旱区冬小麦生产中应用的绿色可持续栽培模式.     

地膜步麦土壤温度动态变化研究

地膜小麦和露地小麦土胡生育阶段推后均呈增加趋势,拔节之后增加最快;与露地小麦相比,地膜小麦增温最明显的阶段是在出苗到拔节阶段,之后增温减慢,不同日测定时间土温动态变化不同,不同天气状况的增温效果大小顺序依次是晴天〉阴天〉雨天。地膜小麦土壤温度日变化最高温度出现在１４：００,而最大温差出现在１８：００。     

不同施肥措施下菜地CO_2排放通量的变化特征

采用碱溶液吸收法对福州市郊菜地土壤CO2排放特征及其与土温之间的关系进行研究。结果表明,蔬菜生长期的土壤CO2排放通量在苗期和发育前期,它的日变化表现为黑夜白天;发育后期则为白天黑夜,且随时间的推移而呈现递减规律。此外,土壤CO2排放通量在苗期较大,不施肥(CK)、化肥(全部基施)、化肥(1/2基施+1/2追施)、化肥+长效肥力素(全部基施)、化肥+长效肥力素(1/2基施+1/2追施)、1/2有机肥+1/2化肥+长效肥力素(全部基施)、1/2有机肥(基施)+1/2化肥(氮钾肥追施+磷肥基施)+长效肥力素(追施)处理分别为2 379.08、2 482.93、2 129.94、1 299.02、1 890.04、2 293.61、3 029.99mg·m-2·d-1,而发育后期土壤CO2释放量相对较小。而且化肥+长效肥力素(全部基施)处理的菜地土壤CO2排放通量小,仅为209.96mg·m-2·d-1,而1/2有机肥(基施)+1/2化肥(氮钾肥追施+磷肥基施)+长效肥力素(追施)处理则较大,达到了3 029.99mg·d-1·m-2,表明化肥+长效肥力素(全部基施)培肥处理适宜在福州市郊菜地进行推广。指数回归分析可知,土壤15cm处的土层温度是影响菜地CO2释放的主要因素之一,且随温度的增加而升高。     

大兴安岭北部天然落叶松林土壤水分空间变异及影响因子分析

从坡面尺度对大兴安岭北部多年冻土区天然落叶松林的土壤水分空间变异特征以及冠层结构、土壤温度、降 雨对土壤水分分布的影响进行了研究。结果表明:自坡上至坡下,0 ~5 cm 土层土壤含水量逐渐降低,样带12 比样 带1 降低了19.95%,5 ~10 cm 和10 ~15 cm 土层土壤含水量随坡位的降低而逐渐升高,从样带1 至样带12 分别增 加15.55%和29.16%;0 ~15 cm 土层土壤平均含水量在17.61% ~18.77%之间波动,从坡上至坡下有逐渐增大的 趋势;坡上和坡下样带垂直变异系数明显高于坡中,样带1、11 及12 的垂直变异系数最高,分别为10.17%、 13.39%及15.02%,属于中等变异程度,而各样带间的水平变异程度很弱;0 ~5 cm 土层土壤含水量与叶面积指数 和林冠开度分别呈极显著正相关和极显著负相关关系,5 ~10 cm 和10 ~15 cm 土层土壤含水量与叶面积指数呈极 显著负相关关系,而与林冠开度相关性不显著;土壤温度与土壤含水量呈极显著负相关;雨后4 d 内,各样带土壤含 水量均逐渐降低,表层土壤含水量降幅明显大于下层,说明降雨对表层土壤水分影响较大,而对下层土壤水分影响 较小。