白膜、黑膜全年覆盖下的土壤水、热、盐变化

地膜覆盖因能有效地增温保墒增产而在黄土丘陵区旱作农林生产中广泛应用。为明确不同薄膜覆盖的差异以及连续覆膜条件下的土壤水热盐变化特征,于2015年7月1日—2017年6月30日在陕北米脂进行野外连续覆膜定位观测,试验设裸地(CK)、白色薄膜(WF)与黑色薄膜(BF)3种处理,利用GS3仪器监测0～150cm深度的土壤水分、温度和电导率。结果表明:1)连续覆盖两年后,两种覆膜处理平均土壤含水量为16.9%, CK为13.6%,土壤储水量分别达314.56mm、204.44mm,具体表现为土壤含水量BF在0～15cm高于WF(P0.05),15～30cm低于WF(P0.05); 0～150 cm, WF和BF总储水量差异不显著,与CK差异显著(P0.05);在作物生育期覆膜平均较CK提高储水量60.8 mm。2)膜覆盖下近地面日温差WF大于BF, 0～150 cm,两种覆膜周年土壤平均温度无显著差异,较CK高1.3℃(P0.05);气温较高条件下WF比BF、CK缩短冻融时间分别达8d和24d,WF更有利于土壤解冻和早春土壤增温。3)周年土壤表层盐分高,其中0～30 cm土层电导率为BFWFCK, 30～50 cm土层为WFBFCK,但土壤总体盐分较低,无土壤盐渍化趋势, 50 cm以下3种处理盐分没有差异。综合而言, WF较BF更能提高表层土壤温度, BF较WF更能提高表层土壤水分,覆膜保墒增温,延长作物生长时间。研究成果可为黄土丘陵区旱作农业覆膜应用提供土壤水热盐调控依据,也为果园和林地常年连续覆膜提供参考。     

泥炭地土壤呼吸温度敏感性的影响因素研究

土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分,研究泥炭地土壤呼吸温度敏感性的变化特征和影响因素,对准确理解土壤碳循环具有重要意义。土壤呼吸温度敏感性主要受到土壤温度、土壤含水量、土壤深度、土壤底物、人类活动等因素的影响。该文通过对现有的土壤呼吸温度敏感性的研究进行综述,以期为今后泥炭地土壤呼吸及其对气候变化响应的相关研究提供参考。     

不同植被覆盖条件下黄土土壤温度的变化规律

为了探究黄土高原表层土壤的温度变化规律,选择裸地、植树区和乔草混合区3种样地进行实地测量,运用统计学方法进行为期1 a的浅层土壤温度对比研究。结果表明,春季5 cm处土壤温度显著低于15,30 cm处,夏季浅层土壤温度在22℃左右,秋冬季土壤深度越深温度越高,秋季土壤每15 cm层间增量在1～2℃,冬季则超过2℃;年度日平均土壤温度从高到低排序为植树区>裸土区>乔草混合区,夏季3个样地土壤温度排序为裸土区>植树区>乔草混合区,冬季则相反;地表覆有植被且植被类型越多则该地区植物生长期越长;土壤温度随土壤深度变化规律曲线符合T=alnx+b(4月初至10月底a<1,其他月份a>1)。研究结果可为黄土地区的土壤维护、土地利用方式的选择等提供数据支撑。     

土壤温度对作物根区环境及玉米根冠生长的调控研究进展

土壤温度对作物的生长发育具有很强的调控作用。在全球气候变化背景下,根区土壤温度对玉米生长的影响及其调控机制已成为当前研究的一个热点。结合目前农业生产中土壤低温和高温对玉米造成危害的现状,从土壤温度对作物根区土壤环境以及玉米根系生长、冠层发育与产量形成的影响方面,综述土壤温度对玉米生长发育调控作用的研究进展,介绍改变土壤温度的措施以及对玉米土壤温度研究的发展方向进行展望,为今后的研究提供参考。     

长期少免耕对中国东北玉米农田土壤呼吸及碳氮变化的影响

在黑土区37年不同耕作模式定位试验田，采用原位法比较常规旋耕灭茬起垄（CT）、旋耕留高茬行间深松-少耕（RT）、免耕（NT）和深翻（PT）4种耕作模式土壤呼吸速率及其与土壤温度和湿度的关系，测定土壤总碳氮、无机氮，微生物碳氮的变化。结果表明，玉米生育期间土壤呼吸呈单峰变化，开花期达最大值，生长季平均呼吸速率依次为RT > NT > CT > PT。4个处理土壤温度与土壤呼吸速率间存在显著指数关系。不同耕作模式0~10 cm土壤温度可解释土壤呼吸速率变异的38.3%~67.9%，温度敏感性系数Q10范围为2.1~5.3；RT和NT处理显著提高0~20 cm土壤碳氮含量；RT处理在0~20 cm土壤中微生物碳含量均高于CT、NT和PT处理。RT处理土壤呼吸对温度响应提高，RT和NT处理显著增加上层土壤总碳氮含量，利于土壤质量提升。     

不同覆盖方式对旱作马铃薯生长及土壤水热特征的影响

【目的】探讨不同覆盖方式对西北旱作区农田土壤水热和马铃薯生长的影响。【方法】2015—2016年连续2年设置沟垄地膜全覆盖（DD）、沟垄地膜半覆盖（DB）和沟垄二元覆盖（DJ）3种覆盖方式大田试验,以平作不覆盖为对照（CK）,研究不同覆盖方式下土壤水温变异特征及对马铃薯生长及块茎形成的影响。【结果】覆盖处理全生育期0—200 cm土层土壤含水量均高于CK,DJ处理在播后70—90 d土壤保水效果最佳。覆盖能降低0—200 cm土层土壤水分变异系数,以DJ处理的土壤水分垂直稳定性最强。与CK相比,DD处理在播后30—50 d的0—15 cm土层土壤增温效果显著,而DJ处理在全生育期0—25 cm土层土壤温度表现“降温和增温双重效应”。各覆盖处理能降低0—25 cm土层土壤温度变异系数,以DJ处理最小,其土壤温度垂直稳定性最强。覆盖能提高马铃薯出苗率和影响出苗天数,其中DD处理平均出苗天数较CK提前4.5 d,而DJ处理推迟3.5 d。马铃薯生育期生物量累积动态变化符合Logistic生长模型,以DJ处理生物量理论值和生长速率最大,快速生长持续期最长。通过主成分分析发现,除马铃薯生物量、单株薯数及亩株数等因素外,土壤水分对马铃薯生长的影响高于土壤温度,是限制马铃薯高产的重要因子。【结论】沟垄二元覆盖（DJ）能改善土壤水温状况,维持相对稳定的土壤水热环境,利于马铃薯生长和块茎产量的提高。     

滴灌条件下水土温度对覆砂土壤水热运移影响的数值模拟

为探究滴灌条件下水温与土温对覆砂土壤水热运移规律的影响,基于HYDRUS-2D构建了不同水土温度土壤水热运移数值模型,模拟分析了不同水土温度对覆砂土壤水分、温度动态变化的影响。结果表明:灌溉水温对土壤水热分布影响显著,随着温度升高,土壤湿润体内含水率减小,表现为35℃水温20℃水温5℃水温,灌溉水温对土壤剖面温度分布也有较大影响,表层0—15 cm范围内温度变化了5～10℃。相同水温条件下,随着土壤温度升高,土壤饱和导水率增大,湿润土体内体积含水率减小,表现为30℃土壤温度15℃土壤温度5℃土壤温度。滴灌水平和垂直湿润锋运移距离随温度升高而增大,湿润锋运移距离与时间符合幂函数F=at~b,决定系数R~2介于0.977 4～0.999 6,并建立了水平和垂直湿润锋运移距离与入渗时间和温度的关系模型。以期为西北干旱地区砂石覆盖生态农业的合理补灌提供理论指导。     

生物炭对不同浇水条件下冬小麦产量及水分利用效率的影响

为了探讨生物炭施用量在不同浇水条件下对冬小麦的增产效果,2015-2017年通过大田试验设置0(B0,CK),20(B20),40(B40),60(B60) t/hm~2共4个生物炭施用量和不浇水(W0)、浇越冬水(W1)2个浇水处理,研究了生物炭施用量在不同浇水条件下对土壤含水量、土壤温度、土壤容重、冬小麦产量及构成因素以及水分利用效率的影响。结果表明,不浇水条件下,小麦产量及水分利用效率随生物炭施用量增加先增加后减少,当生物炭施用量为40 t/hm~2时产量和水分利用效率均最高,比B0(CK)处理分别增加8.0%和8.2%;浇水条件下,小麦产量和水分利用效率随生物炭施用量增加而增加,B40和B60处理比B0(CK)分别增加7.4%,12.2%和8.0%,16.3%。不浇水条件下,当土壤含水量低于15%时,B60和B40处理下土壤水分含量低于其他处理;浇水条件下,施用生物炭可增加土壤水分含量,施用生物炭增加土壤贮水量、减少小麦生育期耗水量、降低土壤容重,浇水比不浇水增加容重降低幅度。不浇水条件下,生物炭明显提高返青期前土壤日平均温度,浇水使生物炭对土壤温度的作用相反。返青期后,不浇水条件下土壤日平均地温在各处理间差异不大,浇水条件下表现为日均地温较低时高,较高时低的现象。综合而言,适宜生物炭添加量可以增加旱区土壤水分含量,提高小麦产量和水分利用效率。     

全膜双垄沟播带状秸秆还田模式对土壤温度的影响

在田间全膜双垄沟播膜下设置带状秸秆还田不同模式,研究玉米生育期内土壤耕层温度的变化规律。结果表明,在玉米非种植带将5 cm长秸秆按3 750 kg/hm~2深翻15 cm与土壤混匀后,土壤温度日(8:00~20:00时)变化增温速度最快,逐日变化幅度最高,相应的0~25 cm土层温度振幅最大。不同秸秆还田方式玉米生育期0~15 cm土层温度日变化不同,苗期(5月13日)膜下秸秆还田0~15 cm土壤温度随着白天气温的升高快速增高,16:00时达最高峰,为26.8~28.9℃,持续2 h后迅速下降;拔节期(6月10)土壤温度在16:00时达到最高,随后缓慢下降。玉米生长后期不同处理0~15 cm土层温度没有差异。整个玉米生长期内,土壤温度的逐日变化表现出S型波动。各处理0~25 cm土层温度的振幅随着土壤深度增加和生育期延后而减小。     

秸秆覆盖免耕条件下玉米和大豆田机械与化学除草效果比较分析

为探索秸秆覆盖免耕条件下机械除草效果,在大田试验条件下,分别设计机械除草、化学除草2种除草方式,调查、分析了玉米和大豆田杂草种类和数量、土壤温度、产量以及经济效益。结果表明,玉米和大豆田机械除草后虽然杂草株数减少,但是杂草密度仍为36.50株/m~2和28.25株/m~2,分别是化学除草的8.1倍和4.5倍。玉米机械除草提高5 cm土壤温度0.75℃,玉米和大豆机械除草降低高温期(6月26日～7月19日)10 cm土壤温度0.57℃和0.69℃,降低15 cm土壤温度1.03℃和1.27℃。玉米和大豆机械除草产量分别较化学除草降低29.0%和38.0%,净利润分别降低4 372.5元/hm~2和4 317.6元/hm~2。在本试验条件下,机械除草降低产量和经济效益,化学除草效果更好。