不同覆盖条件下土壤水热时空分异差异性分析

摘要

黑龙江省是中国重要的粮食生产基地，由于地处中国东北部气候寒冷且人均水资源量低于全国水平，水资源的短缺严重制约了各项工业与农业的发展。尤其在农业耕作方式相对落后，水资源利用率仅为45％落后于很多发达国家，则有效的利用现有土地资源与水资源显得尤为重要，节水灌溉提高农业单产已成为国家粮食安全最重要的问题之一。
　　本文针对于东北部寒冷地带，以冬季大田试验观测数据为根据对冬季不同秸秆覆盖处理下土壤水分与温度的变化规律进行分析，意图提出适宜的覆盖方案为春季春耕防止春旱做准备。通过对于试验数据的分析得到的研究结果如下:
　　(1)秸秆覆盖作为一种阻碍土壤与大气热量交换的介质，对于热量由土壤之中散发至大气中、大气之中的热量传递到土壤之中均有一定的阻碍作用。但又由于在不同的气温条件下热量运移的方向不一致，使得秸秆覆盖对于土壤温度的调节作用不同，由此土壤温度的变化趋势总是滞后于大气温度的变化趋势。由于表层土壤与大气接触相对比较密切，所以外环境的变化对于表层土壤的影响效果显著。随着土壤深度不断的增加热量传递的消耗量与时间所占的比重逐渐变大，所以不同秸秆覆盖处理对于深层土壤温度的影响效果随着土壤深度的不断增加逐渐减小。由此可知在秸秆覆盖处理下某点的土壤温度是由秸秆覆盖量、土壤导热特性与土壤深度相互作用的结果。
　　(2)通过对于土壤温度系数的定义计算分比较了不同地块之间的土壤温度差异系数，发现裸地处理土壤温度差异系数最大，而裸地浅层土壤温度差异系数约是裸地深层土壤温度差异系数的3倍。在秸秆覆盖处理下，各个深度的土壤温度差异系数均是5cm秸秆覆盖处理最大，其次为15cm秸秆覆盖处理，10 cm秸秆覆盖处理下土壤温度差异系数最小。由此可知秸秆覆盖量虽然以5cm厚度梯度增加，但是不同覆盖处理各深度下土壤温度差异系数却并未随着覆盖厚度的梯度增加而增加，可见秸秆覆盖厚度的单调递增或递减对于温度的变化并非为单调趋势。
　　(3)秸秆覆盖能够延迟0～60cm土层内液态含水率增加或减小的时间拐点，随着秸秆覆盖厚度的增加其延迟效果越明显，但土壤冻结期的延迟效果比冻土融化期明显;秸秆覆盖能够阻碍冻土融化初期融雪水入渗、抑制冻土融化末期土壤水蒸发，对于土壤墒情的增加具有非常重要的意义。随着土壤深度的增加，各处理土壤液态含水率的极差Ka和变异系数Cv均呈现出减小趋势;当土壤深度超过100cm时，各处理土壤液态含水率变化甚微;当秸秆覆盖大于等于10cm时，各深度土壤液态含水率的变化甚微。秸秆覆盖可有效平抑冻融期0～60cm土层土壤液态含水率的变化幅度，且随着深度的增加其平抑效果具有减弱趋势。积雪融水和秸秆覆盖的双重作用可有效增加土壤墒情，但其增墒能力随着土壤深度的增加而降低，不同秸秆覆盖厚度对0～60cm土层的平均增墒能力由大到小排序依次为:15、10、5cm。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 立题依据

1．2 研究目的与意义

1．2．1 研究意义

1．2．2 研究目的

1．3 国内外研究动态

1．3．1 土壤水热特性

1．3．2 秸秆覆盖对土壤的影响

1．3．3 国内外研究动态评述

1．4 主要研究内容及技术路线

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 技术路线

2 研究区域概况与数据来源

2．1 自然概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 地形地貌

2．1．3 土壤

2．2 水文气象条件

2．3 河流水系

2．4 试验方案

2．4．1 试验方案设置

2．4．2 冬季土壤水分观测

2．4．3 冬季土壤温度观测

2．4．4 冬季土壤冻深观测

2．4．5 冬季不同覆盖条件下雪被厚度观测

3 不同覆盖条件下土壤温度差异性分析

3．1 试验期内气象情况

3．1．1 试验期内温度变化情况

3．1．2 试验期太阳辐射变化情况

3．2 冬季不同覆盖条件下温度变化情况

3．2．1 裸地不同深度土壤试验期内温度变化

3．2．2 5cm秸秆覆盖不同深度土壤试验期内温度变化

3．2．3 10cm秸秆覆盖不同深度土壤试验期内温度变化

3．2．4 15cm秸秆覆盖不同深度土壤试验期内温度变化

3．2．5 试验期内各地块土壤温度变化情况

3．3 各深度不同处理下土壤温度变化因素分析

3．3．1 土壤温度变化差异系数

3．3．2 土壤冻融过程

3．3．3 不同秸秆覆盖条件下浅层土壤温度差异分析

3．3．4 不同秸秆覆盖下深层土壤温度差异分析

3．4 本章小结

4 不同覆盖条件下土壤水分差异性分析

4．1 秸秆覆盖对季节性冻融期土壤液态含水率变化规律的影响

4．2 秸秆覆盖对季节性冻融期土壤液态含水冬季特征参数的影响

4．2．1 统计特征参数

4．2．2 冻融期土壤液态含水率的统计学特征

4．3 秸秆覆盖的蓄水保墒作用

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文