免耕秸秆覆盖对旱作麦田土壤温度的影响

通过2001~2004年的大田试验研究了免耕秸秆覆盖对黄土高原西部旱地麦田土壤温度的影响。结果表明,土壤温度与气温关系密切;雨季土壤贮水多会导致土壤比热增大而来年早春地温回升慢;免耕秸秆覆盖与传统耕作的地温差不受天气状况的影响。与传统耕作相比,免耕秸秆覆盖可以稳定土壤温度,白天升温较慢,下午至夜间降温更慢。免耕秸秆覆盖降低春小麦全生育期的平均温度0.5℃~1.6℃,拔节至成熟期降低得更多,但对休闲期土壤温度影响不大。免耕秸秆覆盖春小麦经济产量可提高8.8%~28.8%,但产量与耕层平均地温无明显相关性。     

河西内陆河灌区覆盖免耕的农田水分效应

对甘肃河西内陆河灌区采用常规耕作、秸秆还田和覆盖免耕技术的农田水分效应进行研究,试验结果表明:在夏季休闲期,覆盖免耕比常规耕作和秸秆还田多贮水30.62 mm和23.91 mm;冬季休闲期可将大定额的储水灌溉减少到975～1350 m3/hm2;覆盖免耕抑制蒸发率在储水定额为975 m3/hm2时达到最大值38.1%,而在2 100 m3/hm2时最小为7.3%;覆盖免耕在作物生育期并没有减少土壤耗水量;各处理产量之间没有显著差异.     

旱地冬小麦返青前秸秆覆盖的土壤温度效应

设置田间试验,研究旱地麦田秸秆覆盖的土壤温度效应,采用微型温度纪录仪连续24 h观测,获得了小麦返青前10 cm和20 cm深度土壤温度的系统数据.结果表明:秸秆覆盖使麦田冬前(11月21日～12月20日)和越冬前期(12月21日～1月20日)的昼夜平均温度显著升高;冬前和越冬前期,秸秆覆盖土壤10 cm温度在13∶00～17∶00之间低于无覆盖,其余时间高于无覆盖土壤,越冬后期,秸秆覆盖土壤10 cm温度在12∶00～23∶00之间低于无覆盖,其余时间则高于无覆盖;覆盖土壤20 cm温度在24 h内则始终高于无覆盖土壤(冬前和越冬前期);8∶00～10∶00覆盖与无覆盖温差最大.土壤20 cm昼夜平均温度均显著高于10 cm土壤;秸秆覆盖条件下20 cm与10 cm温差昼夜平均值在冬前显著低于无覆盖,在越冬期则稍高于无覆盖;秸秆覆盖显著降低土壤温度的变幅,土壤的升温速率和降温速率也显著低于无覆盖土壤.     

毛乌素沙漠地膜\|地布覆盖下土壤温度变化特征

为了研究地膜+地布相结合的覆盖方式对毛乌素沙漠地区土壤温度的影响,在毛乌素沙漠东缘风沙滩区选取试验点,设置地膜+防草地布覆盖(MB)、防草地布覆盖(DB)以及裸地(CK)3个处理方式,开展为期1 a的浅层土壤温度原位监测试验,对比不同覆盖对温度变化规律的影响。结果表明:MB覆盖区地表下5、15、30 cm土层土壤的年均温度比DB覆盖区分别高出0.5℃、0.6℃和0.4℃,比CK分别高出1.0℃、0.8℃和1.0℃;冻融期在同一土层深度处均表现为CK最长、DB次之、MB最短;同一土层深度处3个处理的土壤温度之间存在显著性差异(P0.05),以MB覆盖条件下土壤保温效果最好,CK最差;MB覆盖区在5、15、30 cm土层土壤深度处≥5℃地积温比DB覆盖区分别高4.0%、4.0%和3.0%,比CK分别高8.0%、7.0%和9.0%;降雨前、中、后,同一土层深度处土壤温度日较差以MB覆盖区最大,DB覆盖区次之,CK最小;近地表大气温度与土壤温度呈正相关,同一土层深度处,覆盖条件下其相关性较大,裸地较小。试验表明地膜+地布覆盖处理保温效果明显,适合植物生长。     

不同覆盖方式对新疆棉田土壤温度和水分的影响

土壤温度和水分是棉花生长的重要环境因子,通过测定不同覆盖下土壤温度的变化发现,覆膜对土壤的增温效应主要表现在棉花生长前期,5月份不同程度的覆膜可使土壤温度增加0.9～2.3℃,秸秆覆盖土壤温度比无覆盖情况低3.6～6.5℃.土壤温度最大日变幅与深度可拟合成对数函数关系,且两者间有很好的相关性.在整个观测过程中秸秆和地膜覆盖对土壤都有很好的保水作用,窄膜、宽膜、全膜以及秸秆覆盖条件下土壤含水量较之裸露地可分别提高0.15%～5.01%,0.19%～5.26%,1.34%～7.71%和0.47%～4.55%.但是,覆盖秸秆在棉花的生长过程中对株高几乎没有提高作用,而不同面积的覆膜对棉花株高均有显著的促进作用.     

秸秆覆盖下油菜间作紫云英的土壤微环境效应

为探索绿肥紫云英在我国西南地区旱地的应用前景,通过秸秆覆盖下种植紫云英,探讨其对土壤微环境的影响。结果表明：秸秆覆盖可显著提高10 cm土层农田土壤温度,在整个生育期内平均可提高0.11℃,同时间作紫云英显著提高了油菜苗期10 cm处的土壤温度,且在秸秆覆盖下表现更为明显;秸秆覆盖对0~5 cm土层土壤含水量和土壤电导率的影响较小,紫云英单作显著提高了0~5 cm土层土壤含水量,其平均土壤含水量为0.26 m³·m^-3,而紫云英油菜间作则降低了0~5 cm土层土壤含水量和土壤电导率,其平均土壤含水量和土壤电导率分别为0.24 m³·m^-3和0.16 dS·m^-1。另外,不同种植模式对农田土壤养分的影响主要体现在玉米季,而且种植紫云英对油菜季和玉米季的土壤养分综合评价均较好,秸秆覆盖下紫云英单作评价值最高,其中油菜季为1.101,玉米季为1.214。可见,西南旱地秸秆覆盖下种植紫云英可改善农田土壤水热环境,同时有较好的土壤养分综合评价效果。     

不同覆盖材料下土壤水温效应对玉米前期生长的影响

本研究旨在比较盆栽与大田试验条件下不同覆盖材料的土壤调温保湿效果,为选择农业环保型覆盖材料提供理论依据。2014和2015年分别设置盆栽试验和大田试验,覆盖塑料地膜(DM)、液体地膜(YM)、麻地膜(MM)及秸秆(JM)等4种材料,以不覆盖处理为对照(CK),分析了不同覆盖材料对土壤水温状况及玉米前期生长的影响。结果表明:麻地膜覆盖对玉米生育前期0~20 cm土层土壤的保水保墒效果最好,秸秆覆盖处理次之,麻地膜覆盖和秸秆覆盖处理玉米出苗至大喇叭口期平均土壤贮水量分别较对照显著提高29.0%和26.6%。覆盖不同材料的调温作用:2014年盆栽试验玉米拔节期各处理升温效果表现为MMDMJMYMCK,大喇叭口期其降温效果表现为MMJMCKDMYM;2015年大田试验玉米拔节期各处理升温效果表现为CKDMMMYMJM,大喇叭口期其降温效果表现为CKDMMMJMYM。麻地膜覆盖处理促进了玉米前期的生长,比不覆盖处理提前10~11 d进入大喇叭口期,玉米株高、茎粗、叶面积及生物量分别较对照显著提高48.3%、27.5%、158.2%和63.5%。     

黄土高原地区玉米双垄全膜覆盖沟播栽培技术土壤水温条件及其产量效应

田间比较玉米双垄全膜覆盖沟播栽培技术新型覆膜方式(SL)与其他覆膜方式———条膜起垄覆盖(TL),条膜平铺覆盖(TP),全膜平铺覆盖(QP)以及不覆膜(CK)在土壤含水量,土壤温度及玉米产量三个方面差别。分析结果显示:新型覆膜方式SL在作物苗期和成株期的表层土壤含水量最高,地表蒸发量较小,集水效果最好;在苗期的表层地温高于其他处理,超出对照6.1℃。各处理玉米产量从高到低次序为SLQPTLTPCK。其中SL比QP增加21.9%,比TL增加64.8%,比TP增加32.1%,较CK提高了1045%。SL的经济收益是QP的1.2倍,TL的1.7倍,TP的1.3倍,CK的10.2倍。双垄全膜覆盖沟播栽培技术是黄土高原半干旱区一项有效的增产和提高农民经济收入的措施。     

免耕条件下玉米残茬处理对农田表层土壤结构性能的影响

立足于东北冷凉风沙区采用的玉米垄作免耕方式,通过始于2003年的彰武县保护性耕作定点试验,比较研究留茬、覆盖和灭茬3种不同玉米残茬处理方式对农田表层(0~30 cm)土壤结构性能的影响。研究结果表明,覆盖处理在改善土壤结构性能方面效果最明显。在0~10 cm1、0~20 cm和20~30 cm土层中,0.25 mm水稳性团聚体含量和团聚体稳定率均为覆盖留茬灭茬,且均随土壤深度增加而减小。在不同土层中,土壤容重表现为灭茬留茬覆盖,土壤总孔隙度呈现出覆盖留茬灭茬,且随着耕层加深,呈递减趋势。在不同土层中,覆盖处理的砂粒含量均低于留茬和灭茬处理,但随着耕层加深,各处理黏粒含量未呈现规律性变化。     

玉米旱作栽培条件下不同秸秆覆盖量对土壤酶活性的影响

通过玉米旱作栽培条件下秸秆覆盖栽培定位试验,研究了不同秸秆覆盖量对土壤酶活性的影响.结果表明:秸秆覆盖可使土壤酶活性增加,蔗糖酶和碱性磷酸酶活性在9 000 kg/hm2 覆盖量下达到最高,在0～20 cm层蔗糖酶和碱性磷酸酶活性分别比对照(覆盖量0 kg /hm2)增加46.9%和9.0%,脲酶活性在13 500 kg/hm2覆盖量下最高,且在0～20 cm层脲酶活性较对照增加了3.9倍;脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均随土层的加深而降低,而碱性磷酸酶活性各层间差异不显著.     

秸秆还田对绿洲棉田土壤CO_2时空分布的影响

基于静态箱法和气井法,测定棉花秸秆还田对绿洲棉田土壤CO_2浓度和通量时空分布的影响。结果表明:棉花秸秆还田后土壤CO_2浓度与通量具有明显的时间变化特征,均表现为7月份出现峰值,10月出现低值;与NS(对照组)相比,秸秆还田处理下的土壤CO_2浓度与通量在5月也出现峰值。土壤CO_2浓度随着土壤深度的增加而增加,但秸秆还田对土壤CO_2浓度的垂直分布影响不大。观测期内,NS、HS(半量)、TS(全量)和DS(加倍)处理下的土壤CO_2浓度均值分别为5 946.2、6 837.3、7 717.3 mg·kg~(-1)和10 437.6 mg·kg~(-1),土壤CO_2通量均值分别为110.22、136.84、140.75 mg·m~(-2)·h~(-1)和169.47 mg·m~(-2)·h~(-1),即棉花秸秆还田增加了土壤CO_2浓度和通量;其中,DS处理下的土壤CO_2浓度和通量均显著高于其他处理(P0.05)。此外,NS、HS、TS和DS处理下土壤CO_2浓度与通量之间的相关系数分别为0.30~0.60、0.68~0.72、0.72~0.77和0.85~0.88,相关系数随秸秆还田量增大而增大,即土壤CO_2通量强烈依赖于土壤CO_2浓度。在当前的农业生产水平下,综合评价不同秸秆量还田的效应,应采用全量秸秆还田。     

西北旱区碎麦秸垫式膜上灌对玉米出苗及产量的影响

针对西北旱区秸秆覆盖的生态适应性和地膜覆盖的残膜难回收问题,设置了覆盖方式和灌水定额两个主导因素,研究了碎麦秸垫式膜上灌对玉米出苗和产量的影响。覆盖方式设有四个水平:无覆盖(N),秸秆覆盖(S),地膜覆盖(F),碎麦秸垫膜覆盖(SF);灌水定额设有高(H,900 m3·hm~(-2)、中(M,750 m3·hm~(-2)、低(L,600m3·hm~(-2)三个水平;结果表明:SF明显提高了出苗率和产量,与S相比,出苗率提高了49.50%,子粒产量提高了4 415.79 kg·hm~(-2),所以SF使解决秸秆覆盖在西北旱区的出苗低和产量低等问题有了可能。从产量方面来看,最佳组合为FL、SFM,分别可将灌水定额降至L(600 m3·hm~(-2)和M(750 m3·hm~(-2)水平,这凸显了SF和F的节水增产效果。SF中的碎麦秸有利于土膜剥离回收,解决了地膜覆盖中残膜难回收的环境问题。     

黄河源玛多县退化草地土壤温湿度变化特征

土壤水热状况变化是退化草地土壤的主要特征,对退化草地生态系统具有重要的影响。研究青藏高原退化草地的土壤温湿度变化规律,可以对高原草地在各季节、各时段的土壤温度和湿度变化进行动态预测,同时,对于退化草地的恢复和改善环境具有指导意义。选择青藏高原玛多地区典型退化草地,利用一年的观测数据,计算土壤温度、土壤湿度及土壤热通量的季节变化和年变化特征,分析土壤温度和湿度及热通量之间的相互关系。结果表明：在季节变化上,土壤温度和湿度在夏季均为最大值,土壤温度在各季节的变化趋势较一致,土壤热通量变化幅度比温度和湿度大,日振幅达到102 W•m^-2;在年变化上,土壤湿度在6月出现最大值,12月出现最小值,极值年较差为12.6％。春季和夏季的土壤热通量均大于0 W•m^-2,冬季均小于0 W•m^-2。青藏高原退化草地土壤温湿度及热通量存在明显的季节变化和年变化特征,就土壤湿度而言,夏季是高原的湿润期,春季和秋季为干旱期。青藏高原地区土壤从11月开始冻结,次年4月开始解冻。土壤热通量在春季和夏季均为正值,说明这一时段热量由大气向土壤传递;冬季则相反,热量由土壤向大气传递。整体而言,土壤温度和湿度及土壤热通量之间的关系呈显著正相关。     

黄河源区不同降雪年土壤冻融过程及其水热分布对比分析

利用黄河源区鄂陵湖西侧野外观测站一个多雪年和一个少雪年的数据,对多雪年和少雪年土壤冻融过程及水热分布进行了对比分析。结果表明:黄河源区多雪年积雪集中时段1—3月气温明显偏低,分别比少雪年低3.04℃、3.15℃、3.58℃。多雪年1—3月地气间热交换明显弱于少雪年,且多雪年土壤由热源转为热汇的时间晚于少雪年。多雪年1月土壤净输出的热量少于少雪年1月,多雪年2—3月土壤净输出的热量多于少雪年2—3月,导致多雪年1月土壤温度高于少雪年各土层,而2—3月土壤温度明显低于少雪年,且多雪年1—3月土壤升温速度慢于少雪年,使得多雪年5~40 cm各土层土壤消融初日比少雪年分别晚24 d、23 d、11 d和12 d,从而导致多雪年土壤湿度增加晚于少雪年。     

Effects of mulches on water use in a winter wheat/summer maize rotation system in Loess Plateau,China

Limited water resources often result in reduced crop yield and low water productivity(WP). In northwestern China, crop production is generally dependent on precipitation. Therefore, a variety of agricultural rainwater harvesting(ARH) techniques have been used for conserving soil moisture, ameliorating soil environment, increasing crop yield, and improving water use efficiency. A two-year(2013–2015) field experiment was conducted under a typical sub-humid drought-prone climate in Yangling(108°24′E, 34°20′N; 521 m a.s.l.), Shaanxi Province, China, to explore the effects of mulching(same for summer maize and winter wheat) on soil moisture, soil temperature, crop water consumption, and crop yield with a winter wheat/summer maize rotation. Crops were planted in a ridge-furrow pattern and the treatments consisted of a transparent film mulch over the ridges(M1), a crop straw mulch in the furrows(M2), a transparent film mulch over the ridges and a crop straw mulch in the furrows(M3), a black film mulch over the ridges and a crop straw mulch in the furrows(M4), and a control with no mulch(CK). Results showed that M4 was the best treatment for improving soil water storage and content, and decreasing crop water consumption during the summer maize and winter wheat rotation. In both maize and wheat seasons, M1 had a higher soil temperature than M2 and CK, and M3 had a higher soil temperature than M4. In the maize seasons, M4 had the highest yield, WP, and precipitation productivity(PP), with the average values for these parameters increasing by 30.9%, 39.0%, and 31.0%, respectively, compared to those in CK. In the wheat seasons, however, M3 had the highest yield, WP, and PP, with the average values for these parameters being 23.7%, 26.7%, and 23.8% higher, respectively, than those in CK. Annual yield(maize and wheat yields combined) and WP did not differ significantly between M3 and M4. These results suggested that M3 and M4 may thus be the optimal ARH practices for the production of winter wheat and summer maize, respectively, in arid and semi-arid areas.     

天山北坡三工河流域高山林线植被与土壤的关系

开展干旱区高山林线植被与土壤关系的研究,对干旱区乃至全球的林线成因和动态研究具有重要的理论意义.以新疆天山北坡三工河流域高山林线为研究区,结合林线植被特征,使用仪器监测数据、野外调查和实验室分析结果,对比研究不同海拔梯度和3种典型林线植被(云杉Picea schrenkiana Fisch.et Mey.、欧亚圆柏Sabina vulgaris Ant.和草地)覆被下土壤的湿度、温度、养分和其他特征.结果表明:随着海拔的升高,云杉下土壤深层(20 ～35 cm)湿度增加,表层(0～5 cm)湿度先降后升;夏季和春季,林线处表层土壤湿度由云杉向欧亚圆柏再向草地逐渐降低;在林线位置,生长季欧亚圆柏的深层土壤湿度明显大于云杉,冬季欧亚圆柏土壤表层温度大于云杉(温差10℃左右).林线处土壤有效养分呈表聚现象,且云杉覆被的土壤有机质高于欧亚圆柏.林线处的植被分布可由水热条件、AK、pH和SOM进行高精度模拟;林线处的土壤属性是气候、植被和人类活动共同作用的结果.     

华北平原冬小麦麦田覆盖对土壤温度和生育进程的影响

通过秸秆和薄膜覆盖田间试验,研究了不同覆盖材料对冬小麦田土壤温度(5 cm)以及冬小麦生长发育、穗分化、干物质积累和分配、营养生长期间的N转移、产量和水分利用效率的影响.结果表明,秸秆覆盖平缓了冬小麦整个生育期土壤温度的变化,使冬季土壤温度提高0.63℃,越冬后降低0.35℃;春季降温效应延长了冬小麦穗分化的时间,平均缩短了灌浆持续时间2 d;低温增加了冬小麦穗期干物质和N含量向收获期非籽粒转移的效率,最终造成产量和水分利用效率降低了1.98%和0.14 kg/m3.薄膜覆盖提高了冬小麦灌浆前土壤温度0.44℃,增温效应促进了作物生长,整个生育期的生物量提高116.0 kg/m2;穗分化时期的增温效应使得该处理冬小麦不易形成大穗,同时灌浆期的低温效应影响了籽粒的饱满度,最终产量和水分利用效率分别降低了3.24%和0.17 kg/m3.研究认为,秸秆覆盖和薄膜覆盖具有保墒效应,但其产生的温度效应对冬季作物生长发育造成不利影响,使得最终产量和水分利用效率并没有提高.     

全球气候变化下黄土高原泾河流域近40年的气候变化特征分析

全球气候变化对于农业生产活动和生态环境保护有着深刻的影响。本文用时间序列分析中的距平曲线和短期预测方法分析了泾河流域内14个气象站点1960~1999(1971-2000)年气温和降水量的变化趋势,并用简单气候偏差指数计算了逐年的降水量变差;同时用变异系数计算了14个站点1960~1999(1971-2000)年的降水量年际变差。结果表明:近40年来14个站点的年均温度呈现明显的上升趋势,平均增温0.7℃略高,年平均增温率为0.0225℃/a;年降水量呈现微弱的减少趋势,但是波动幅度和变异系数都在增加,降水量年际间偏差呈现先减少后又增加的趋势。年内气候变化的趋势变化表现为:冬季温度升高;春季、夏季降水量占全年的百分比有显著增加趋势,而秋季降水所占的百分比显著减少。最后分析了全球变化背景下泾河流域近40年来气候出现的这种暖干化趋势对流域农业生产和生态环境的可能影响,可为相关部门调整农业结构、种植结构,优化种植模式等决策提供指导。