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不同耕作方式对北方寒地土壤温度的影响

来源: 本站  类别:技术文章  更新时间:2010-4-30 15:44:30  阅读

0 引言
保护性耕作的研究起源于20世纪30年代的美国的沙尘暴,其指导思想是在保护环境、减少污染和实现农业可持续发展的前提下,最有效地利用和节省资源,提高农作物产量,改善农产品的品质,保持农业在国际市场上的竞争力。
土壤温度影响植物的生育、土壤的形成和性状,土壤空气和土壤水的运动也与土壤温度有密切关系。通过覆盖可以改变土壤的温度状况,并将太阳能转化为热能汇集在土壤中,为作物生长创造更有利的环境;同时覆盖还有减少土壤水分蒸发、促进土壤微生物活动、提高肥料利用率、改善土壤物理性状等作用。
本文主要通过测定土壤不同层次土壤地温来分析研究不同保护性耕作处理的节水效果和增产增收效果,探讨在寒地半干旱地区实行保护性耕作的可行性,为今后进行保护性耕作技术的示范和推广提供一定的理论依据和技术支持。土壤温度也可以用土壤水分温度记录仪来测定。
1 材料和方法
1.1 试验地概况
试验设在黑龙江省西部的安达牧场,土壤以碳酸盐草甸黑钙土为主,在平地、低洼凹起处有零星小面积的盐碱斑分布;年平均气温2.5℃,全年有效积温2782℃。
1.2 试验设计
试验根据耕作与覆盖的影响设置4 种处理,分别为传统翻耕、耙茬37%覆盖、免耕30%覆盖、免耕无覆盖。作物残茬为万寿菊,覆盖计算方法采用直线横断法。每个处理重复3 次,小区面积为5m×10m。
1.3 测定方法
WQG-16.-21°~61℃型曲管地温表。每天8:00,14:00,20:00 时记录距地表5cm,10cm,15cm 和20cm处地温。
2 结果与分析
2.1 不同处理间地温的差异
土壤的温度直接影响着土壤中水、气的保持和运动,土壤温度对土壤中的许多物理过程都起一定的作用。温度直接影响水的粘滞度和表面张力。当含水量一定时,随着温度的升高,水的粘滞度和表面张力均降低,因而水的吸力值也降低,土水势升高,这种影响在含水量较低时更明显。因此,同一土壤含水量当温度较高时,水分对作物的有效性也增加。
通过测定不同处理土壤春季的温度,比较耕作和覆盖对土壤温度的影响,进而分析温度对产量的影响。数据为当日3 次测量值的平均值。不同耕作措施不同土层温度比较,如表1 所示。不同处理土层土壤温度变化曲线,如图1~图4 所示。从图1~图4 和表1 可知各处理随着时间的推移,土壤温度逐渐上升,随土层的加深,不同处理之间温度差变小。免耕覆盖处理地温在各层次均表现为最高值,引起这种现象的原因可能是由于免耕有助于保持土壤水分,地面秸秆覆盖和无土壤搅动导致的土壤含水量升高将增加土壤的热容量,缓解夜间和寒流影响下土壤温度的下降,使免耕土壤在这种情形下土温高于常规耕作土壤。
其中,5cm 层免耕无覆盖平均温度最高,相对于其它处理增温0.12°~2.53℃,10cm 层免耕覆盖相对于其它处理增加0.46°~2.24℃,15cm 层免耕覆盖相对于其它处理增加1.09°~1.97℃,20m 层免耕覆盖相对于其它处理增加1.33°~1.82℃。2.2 不同处理方式对玉米生育进程及产量影响
2.2.1 不同耕作方式对出苗的影响
免耕覆盖处理玉米出苗时间较常规翻耕早2天,而免耕无覆盖和耙茬处理与传统耕作基本一致。这说明覆盖可以提高春季土壤地温,而土壤温度是制约作物生长的主要限制因素,因此有利于种子发芽。耕作措施对出苗时间影响不大;但是,有残茬地块出苗率相对比较低,免耕覆盖为84.8%,耙茬覆盖为87.0%,免耕无覆盖为89%,传统耕作由于土壤含水量低仅为80.5%。
2.2.2 不同处理方式产量及构成因素
不同耕作措施对产量及产量性状的影响,如表2 所示。从表2 中可以看出各产量性状免耕覆盖均高于其它处理。而百粒质重和产量耙茬处理高于免耕处理。造成不同耕作方式产量差异的原因,主要是不同耕作方式影响基本苗的高低。
1) 免耕覆盖有明显增加土壤温度作用,5cm 层相对于传统耕作增温0.09~2.62℃,10cm 层增加0.46~2.24℃,15cm 层增加1.09~1.97℃,20m 层增加1.33~1.82℃。随着土层的加深,免耕覆盖对土壤温度的调节作用越来越小;而表土层降低幅度大,沿深度方向幅度越来越小。
2) 随着气温的上升, 覆盖方式的土壤层温差
逐渐减小,而伴随气温上升,覆盖处理温度有下降趋势,说明在气温低时覆盖有增温作用;而气温高时,无覆盖的处理可以得到太阳的直接辐射,而使土壤温度增加,而覆盖阻止了太阳的部分光照,使土壤温度略有下降。
3) 保护性耕作处理产量高于传统翻耕; 免耕
覆盖处理的产量最高,达8749.07kg/hm2;其次是耙茬处理,为8686.39kg/hm2。

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