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。     

生物降解膜对土壤温、湿及玉米生长的影响

地膜在促进增产的同时,带来一系列的污染问题,可降解地膜在一定程度上既能实现增产,又能减少污染。本研究进行了普通地膜和透明、黑色两种全生物可降解膜、裸地栽培玉米对比实验,来探讨和分析生物降解膜的降解性及对土壤含水量、温度和玉米生长的影响。结果表明:全生物降解膜的降解速度明显快于普通膜,其中黑色全生物降解膜略快于透明全生物降解膜。不同覆膜下各个土层的含水量都随着深度增加而增加,其中中层含水量增速最大;三种覆膜的土壤含水量在生长前期无显著差异,到后期透明全生物降解膜和黑色全生物降解膜下土壤含水量越来越接近裸地,与普通膜之间的差距越来越大。3种覆膜在玉米生长的各个时期均能有效提高土壤温度,但增温效果随着土层深度的增加而减弱,且越到后期两种全生物降解膜对土壤的增温效果越弱。覆膜能显著提高玉米的出苗率,加快玉米生育进程,使玉米的株高、茎粗、叶面积以及地上干物质重量增加,在一定程度上有利于经济效益的提高。因此,以全生物可降解地膜替代普通塑料地膜是具有可行性的。     

胡椒园间作槟榔体系小气候对胡椒产量的影响

为确定胡椒园间作槟榔体系影响胡椒产量的关键小气候因子,在海南胡椒园间作槟榔优势区开展4种间作模式与单作胡椒园小气候因子对产量影响的为期4 a的试验,研究不同间作密度下,对胡椒产量有主要贡献的灌浆期的叶片光合作用参数、每日最高和最低气温、不同深度土层土壤温度和含水量,分析胡椒园间作槟榔体系小气候因子对胡椒产量的影响。结果表明:合理间作可以提高胡椒产量,其中间作槟榔株数为765株/hm2的T2处理可以显著提高胡椒产量38.71%,为增产效应最大的处理。分析T2处理增产的原因,发现光强影响的关键光合参数气孔导度对产量有极显著正效应,光合有效辐射、光合速率对产量有显著正效应,T2处理显著提高了这三个光合参数;高温干旱的灌浆期胡椒园日最高温和升温幅度与产量负相关,T2处理显著降低了这两个参数,使胡椒产量增加;表层土壤温度与产量呈负相关关系,T2处理显著降低了表层土壤温度,对胡椒根系有保护作用。综合分析,发现光合有效辐射、日最高温、升温幅度和表层土壤温度是影响胡椒产量的关键小气候因子,所以,这几种小气候因子是用来确定间作模式是否合理的关键参数。     

如何测量土壤温度来为播种作依据

作物播种时，最低温度指标是以5 cm土温为标准，可使用探针长度10~15 cm的地温温度计。在植物生长的后期，根系的生长长度超过地温温度计探针长度，它便无法作为测量工具。此时需要测量15~30 cm土温作为温度标准，应使用土壤温度记录仪（探针长度30 cm左右）来测量土壤温度。因土壤温度记录仪具有存储记录功能，并带有屏幕液晶显示，可为实验研究提供非常好的温度追踪及分析数据。     

不同播期影响春玉米土壤温度及生物量

<正>土壤温度是限制玉米高产的主要环境因子,为了寻求合理的播种时间,使玉米生长发育处于适宜的土壤温度环境中,从而保证干物质的积累和产量的形成。通过开展不同播期对大田地膜春玉米进行试验。结果表明,营养生长期不同播期处理各层次地温均随生育进程的推进呈逐渐升高的趋势,拔节之后即进入生殖生长期,地温呈降低趋势。在西北内陆河流域第二播期(4月20日)生长状况好,干物质累积量高,尤其是乳熟期和成熟期差异明显。第二     

不同沟垄覆盖下土壤水热效应对旱作马铃薯生长及产量的影响

针对宁南山区春季降雨少、低温不利于马铃薯出苗,而作物生育中后期高温胁迫限制马铃薯块茎形成导致减产等问题,于2016年设置垄覆地膜沟内覆盖塑料地膜(DM)、玉米秸秆(JG)、生物降解膜(SM)、麻纤维地膜(MM)、液态地膜(YM)及沟不覆盖(BM),以传统平作为对照(CK),研究沟垄覆盖模式对土壤温度、土壤水分、旱作马铃薯生长及块茎产量的影响.结果表明:处理DM,SM,MM和YM马铃薯生育期耕层土壤温度表现出增温效应,而处理JG和BM表现为降温效应,其中处理DM增温效果和处理JG降温效果最佳.处理YM,JG对马铃薯生长前期保水效果较好,分别较CK显著提高13.3%,27.0%,而处理JG,DM对生育中后期的保墒效果较佳,分别较CK显著提高22.4%,13.2%.处理JG可显著促进马铃薯生长,其增产效果最为显著,DM次之,分别较CK增产47.8%,44.8%,其他处理较CK差异不具有统计学意义.可见,在宁南山区实施垄覆地膜沟覆秸秆模式可调控土壤水热环境,对旱作马铃薯生长及增产效果最佳.