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。     

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。     

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。     

不同地表条件下季节性冻融土壤入渗能力的预报模型研究

基于田闻入渗试验,以数理统计理论为基础,对5种不同地表条件下季节性冻融土壤入渗能力预报模型进行了探索研究.研究表明,不同地表条件下,不同影响因子对不同地表条件地块土壤入渗能力的影响显著性有所差异,0～10 cm土层土壤含水率对入渗能力的影响是最显著的;其次为5 cm土层深度处土壤温度,裸地土壤温度对入渗能力的影响不显著;冬小麦地和人工草地土壤入渗能力受气温的影响较显著,休闲裸地和玉米秸秆覆盖地次之,地膜覆盖地土壤入渗能力受气温的影响不显著.建立的0～10 cm土层土壤含水率、5 cm土层深度处土壤温度和气温三因子线性模型具有一定可行性,避免了考虑因素单一的缺点.     

地表覆砂对季节性冻融土壤蒸发影响的试验研究

地表土壤的无效蒸发加剧了干旱半干旱地区农业用水短缺,为了揭示季节性冻融期地表覆砂对土壤蒸发的影响,进行了地表无覆盖(LD)、覆盖厚度均为1 cm覆砂粒径为0.5～1.5 mm(XS)和1.5～2 mm(CS) 3种地表处理条件下的大田土壤蒸发量、土壤温度和土壤含水率跟踪监测试验。结果表明:冻融期地表土壤覆砂可有效改变土壤蒸发的日变化幅度,不稳定冻结阶段覆砂处理抑制蒸发效果不明显,稳定冻结阶段地表覆砂可有效抑制土壤蒸发,消融解冻阶段地表覆砂加剧了表层土壤水分蒸发;冻融期LD、XS和CS累积土壤蒸发量分别为29.87、34.32和33.43mm,土壤累积蒸发量随时间较好地符合幂函数关系。研究成果可为冻融期制定科学合理的保墒措施和有效抑制土壤蒸发提供依据。     

冻融期不同地表覆盖模式对土壤水分的影响

为了探究不同地表覆盖模式下对冻融期土壤水分的影响,分别设置裸地、地膜覆盖和秸秆覆盖3种地表处理,对比分析3种地表处理下土壤水分动态变化特征。结果表明:随冻融期进程土壤水分呈现先减小后增加的趋势,浅层土壤水分受外界环境影响变化幅度高于深层。地表覆盖改变土壤外部环境,阻碍土壤水分与外界大气环境的能量交换,三个处理含水率变幅表现为裸地秸秆覆盖地膜覆盖。同时土壤水分变异系数浅层高于深层,浅层含水率变异性呈中等变异性,深层土壤含水率变异性呈中等变异性或弱变异性。     

冻融期不同时间灌水对土壤水热影响的试验研究

为了揭示冻融期不同时间灌水对土壤水分运移和温度分布的影响,设置了未灌水裸地L0和冻融期7个不同时间灌水地块(即L1、L2、L3、L4、L5、L6和L7,灌水1次,灌水量225 m3/hm2),跟踪监测冻融期不同地块土壤剖面温度和土壤含水率.结果表明:灌水对0～20 cm的土壤含水率和温度影响显著,不稳定冻结阶段初灌水对...     

水氮量组合下冻融期土壤温度的时空变化特征

为了探求不同水氮量组合下非饱和冻融土壤介质中土壤温度的时空变化规律,设置了3个施肥水平(100、300和500 kg/hm2)、两个灌水量(375和750 m3/hm2)组成6种水肥灌溉组合。结果表明:冻融期灌水施肥地块地表处土壤温度较不灌水地块低,地温在土壤剖面上呈"高-低-高"分布趋势,不稳定冻结期灌水施肥地块0~10 cm地温处于较低值。稳定冻结前期,0~30 cm地温升降明显且变化大,30~150 cm地温变化较小;稳定冻结后期土壤比热容量增加,地温变化较稳定冻结前期平缓。消融期地温对外界气温敏感程度增大,0~30 cm地温变异性增加。整个冻融期,0~20cm地温波动幅度较大,30~90 cm地温变化平缓;整个冻融期0~30 cm土壤平均温度在W750下高于N0W0,而W375对土壤温度影响不明显;30~150 cm地温并非随水肥量单调增加而升高,N300W375和N500W750对30~150 cm土壤増温效果较佳,且灌水量愈高増温效果愈明显。灌水施肥地块0~20 cm土壤温度与N0W0绝对灰色关联度(0.791~0.977)高于30~90cm(0.960~0.995),水氮量组合对0~20 cm土壤温度影响较大,对30 cm以下影响微弱。     

季节性冻融期灌溉水量对土壤温度时空变化的影响

以位于山西省晋中盆地的农科院试验田为基地,运用灰色关联度和spss软件对2013-2014年季节性冻融期不同灌水量下土壤温度的时空变化规律进行了统计分析。结果表明:灌水量对土壤的冻融过程存在一定影响,有明显的增温效应,但在不同的冻融阶段有所差异:缓慢冻结阶段,灌水量高的地块土壤降温速度慢;快速冻结和拟稳定冻结阶段,20~50cm范围内土壤温度随着灌水量的增加而增加,呈现显著的正相关性;融化阶段中后期,不同灌水定额下土壤温度随时间线性增加,增温速率几乎相同。同一冻融阶段剖面地温随深度的变化规律为:土壤温度在10cm内出现极小值,当土壤深度大于30cm时,土壤温度与深度的线性相关性随着灌水量的增加而增加,同一时间剖面地温的增减速率随灌水量的增加而减少。     

秋耕对季节性冻融土壤水热盐运移规律的影响

为了探明秋耕处理模式对北疆季节性冻融土壤水热盐运移规律的影响,对比分析了翻耕(FG)、免耕(MG)、垄沟(LG)、翻耕秸秆覆盖(FJ)、翻耕活性炭覆盖(FH)5种秋耕处理下土壤温度、含水率和电导率时空变化规律的差异.结果表明:不同秋耕处理改变了土壤的冻结、融化过程,维持冻融期土壤温度序列稳定的能力FJ>FH>LG>MG...     

季节性冻融期不同潜水位埋深下土壤蒸发规律模拟研究

为了揭示季节性冻融期不同潜水位埋深和土壤质地对土壤蒸发的影响,通过连续2个冻融期的蒸渗计土壤剖面含水率和土壤温度的监测,利用水热耦合运移模型模拟研究了4种不同潜水位埋深(0.5、1.0、1.5、2.0 m)下砂壤土和壤砂土的土壤蒸发规律。结果表明:不稳定冻结阶段和消融解冻阶段地表土壤均出现昼融夜冻的特征,土壤液态水分较多,砂壤土和壤砂土蒸发量分别占整个冻融期的91.7%和81.8%以上。稳定冻结阶段的土壤蒸发量随着潜水位埋深的增加而增大,但小于0.31 mm。潜水位埋深为0.5 m时冻融期土壤蒸发量最大,砂壤土和壤砂土分别为47.28 mm和25.60 mm,随着潜水位埋深的增加,冻融期土壤蒸发量呈指数型减少,土壤颗粒直径相对较大的壤砂土土壤蒸发量随潜水位埋深的增加而衰减的幅度较为明显。该研究可为地下水浅埋区土壤盐渍化的防治和地下水资源量的科学评价提供依据。     

膜下滴灌棉田冻融期土壤剖面水盐热分布动态

为了深入揭示干旱区膜下滴灌棉田冻融期土壤水、盐和温度的动态变化规律,利用Hydra水盐热系统实现对冻融期宽行、窄行和膜间位置15,25和40 cm深度土壤液态水分、温度和电导率实时等间隔加密监测,分析了冻融期土壤水盐热动态变化过程.结果表明:同一位置不同深度液态水分、电导率和温度动态变化规律一致;冻融期内盐分垂向运移规律为深层土壤内的盐分向表层运移,冻融作用使盐分发生了重分布,加重了土壤40 cm深度的盐分含量,电导率增值范围为20~80 μS/cm,并且冻融前后不同位置电导率以位置排序由大到小为宽行,窄行,膜间;在冻融过程中不同位置土壤温度、液态水分和电导率两两之间存在着正相关关系(P<0.01),其相关系数大于0.74,而电导率与温度和液态水分两者也存在极强的多元一次函数关系(P<0.01),其相关系数大于0.90;冻结和融化并不是重合的过程,而是在期间会出现分叉点,分叉点出现在-1 ℃附近.研究结果对制定合理的非生育期灌溉制度具有重要参考意义.     

秸秆覆盖中原料切碎/粉碎对土壤水热的影响

果园秸秆覆盖是西北旱区果业提质增效的有效途径,但人工作业的低效性制约了该技术的发展。本研究旨在探明秸秆原料切碎/粉碎加工对覆盖土壤水分和温度的影响,为秸秆机械化覆盖技术开发提供理论依据。本文以切碎加工的小麦(CW)、玉米(CC)、大豆秸秆(CS)和粉碎加工的小麦(SW)、玉米(SC)、大豆秸秆(SS)为覆盖基质,以无覆盖处理(CK)为对照,在室外容器中模拟研究秸秆—薄土分层覆盖在果园土壤保墒、保温、抑制杂草方面的效果。结果表明:试验期内,各覆盖处理的底层土壤含水率均高于CK,切碎、粉碎秸秆覆盖的土壤含水率分别高于CK 3.16%和2.35%。小麦、玉米秸秆切碎覆盖的土壤保墒效果优于粉碎覆盖,而大豆秸秆相反。各覆盖处理均有效地减小底层土壤全天的温度波动,即在早、晚提高土壤温度,而午间则降低土壤温度。小麦、玉米秸秆粉碎覆盖的土壤保温效果略优于切碎覆盖,而大豆秸秆相反。从3种秸秆的土壤保温效果综合评价,切碎、粉碎加工方式对其影响不明显。各覆盖处理均有明显地隔离上、下层土壤水分交换的效果,能起到抑制杂草的作用。CW、CC和CS处理的表土层和底土层土壤含水率差值分别为9.50%、9.05%和9.18%,而对应的SW、SC和SS处理差值分别为8.1 3%、8.2 8%和9.4 7%。综合分析秸秆切碎、粉碎加工对分层覆盖土壤水热的影响,认为果园秸秆分层机械化覆盖中,秸秆加工应优先采用切碎方式。     

不同灌溉方法对保护地土壤温度的影响

采用日光温室栽培番茄的试验方法,就节点式渗灌、沟灌、滴灌、普通渗灌等4种不同的灌溉方法对土壤温度的影响进行了研究.试验结果表明,灌溉方法对土壤10 cm深处土壤温度影响不显著;沟灌与节点式渗灌、滴灌和普通渗灌处理20～50 cm土层土壤温度差异达到5%显著水平,在4种灌溉方法中,番茄全生育期0～50cm土层土壤的总积温为滴灌最高,达为6 205.4℃,比节点式渗灌,普通渗灌、沟灌分别高了10.2℃、52.9℃和118.7℃.灌水方法对土壤温度日变化的影响为:10 cm深土层土壤温度最大值节点式渗灌和普通渗灌的分别出现在13:00时和14:00时左右,滴灌在15:00时前后,沟灌出现在16:00时左右.     

碎麦秸垫膜覆盖对土壤水热及食葵生长的影响

以西北旱区河西民勤灌区为研究区,2017年采取田间监测试验与室内机理试验相结合、田间小区控制试验和理论分析相结合的研究方法,对食葵进行不同方式覆盖种植,覆盖方式设有3个水平:无覆盖(CK)、秸秆覆盖(S)和碎麦秸垫膜覆盖(SF),灌溉定额采用当地农户普遍采用定额900 m3/hm2,观测分析不同覆盖方式下0 ～ 120...     

季节性冻土的水热作用机制研究——以古尔班通古特沙漠南缘为例

【目的】阐明新疆干旱区冻融土壤的水热耦合关系,建立在冻结融化过程中土壤水热耦合模型。【方法】以土壤水动力学、冻土物理学和统计学为理论基础,利用土壤水分与温度测量系统对不同土层深度土壤的温度和湿度进行测量,比较土壤含水率和温度随时间与深度的变化情况,研究了新疆典型干旱区细土平原区与沙漠交错带的冻融土壤水热迁移规律,分析不同土层深度土壤在冻结期、融化期的水热变化特征。【结果】土壤冻结融化过程中,各层土壤的液态含水率、温度均与环境温度的变化趋势基本一致,但随着土层深度增加,土壤温度和含水率的变化趋势均在逐渐减弱;深层土壤的液态含水率在冻结融化过程中基本不随环境温度升降发生变化,浅层5、20 cm土层的温度和含水率之间具有耦合效应。【结论】季节性冻土的水分和温度之间具有耦合效应。     

不同积雪覆盖条件下冻融土壤水分运动规律研究

积雪覆盖作为中国北方高寒黑土区土壤冻融期最普遍的上边界条件,直接影响土壤水分分布、迁移过程及土壤温度、冻结深度、冻结速率等。通过野外试验,对哈尔滨地区的季节性冻融黑土在裸地、自然积雪、压实积雪、加厚积雪4种不同覆盖条件下的土壤水分迁移规律进行动态观测。从时间、空间角度分析土壤含水率变化,结果表明:积雪厚度和密度都可以很大程度上影响积雪对土壤的保护作用,在仅考虑积雪自身沉降造成密度增大的情况下,积雪厚度越大保护效果越好,土壤含水率对气温变化的响应及土壤解冻时间依次延后,延后程度随土壤深度增加而增大;当人为改变积雪密度时,相较于单纯增加积雪厚度,密度大的积雪可以更好地保护土壤,使气温对土壤的直接影响更小。当遇到冬季降雪量较小的情况时,可以考虑采用人为压实积雪的方法,加强对土壤的保护作用。     

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。     

膜孔灌玉米农田土壤温度动态变化特性研究

为研究膜孔灌玉米农田整个生育期土壤温度时空变化,测定了膜孔灌和畦灌的玉米整个生育期的不同土层深度的土壤温度。研究表明:相同深度,14:00时膜孔灌和畦灌的土壤温度在各生育期相差最大,18:00时其次,8:00时最小;8:00时膜孔灌和畦灌的土壤温度在抽穗期后逐渐降低,而14:00时和18:00时在拔节期后逐渐降低;在整个生育期,14:00时膜孔灌和畦灌土壤温度在生育前期随土层深度变化较大,生育后期变化不大;在生育前期,膜孔灌的土壤温度大于畦灌的土壤温度,且随着生育时期的延长,膜孔灌和畦灌的土壤温度相差逐渐减小。以上研究可以为膜孔灌水热调控提供依据。