季节性冻融期南疆棉田土壤温度变化研究

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1、季节性冻融期南疆棉田土壤温度变化研究　　摘要为了研究南疆棉田冬季冻融期土壤温度时空变化特征，设置了裸地、棉杆留田和玉米秸秆覆盖3个处理。结果表明：地表覆盖可以平抑土壤温度的变幅，在降温阶段具有保温效应，在升温阶段具有降温效应。气温对土壤温度的影响随土壤深度的增加而减弱。　　关键词季节性；冻融期；棉田；土壤温度；南疆　　中图分类号S152.72文献标识码A文章编号1007-5739（2016）11-0232-01　　AbstractToexploretemporalandspatialvariationcharacteristicsofsoiltemperatureunderfreezin

2、g-thawinginsouthXinjiangcottonfields，barefieldshighstubblefields，cornstrawmulchingfieldsweresetup.Theresultsshowedthatthemulchingofsoilsurfacecouldpreventsoiltemperaturedecrease，duringsoiltemperaturefallperiod，ithadthewarmingeffects，butshowedcoolingeffectsduringsoiltemperatureriseperiod.Theeffect

3、ofairtemperatureonsoiltemperaturedecreasedwiththeincreaseofsoildepth.　　Keywordsseasonal；freezingandthawing；cottonfield；soiltemperature；southernXinjiang5　　南疆是我国重要的优质棉生产基地，也是冬季土壤冻融过程频繁发生的地区。地表覆盖可推迟土壤冻结时间、减小冻结深度、增加土壤含水率、改变土壤盐分在土壤中时空迁移，目前对冻融期不同地表类型冻融过程特征、土壤温度与气温变化关系、冻融期土壤水分、盐分变化等有了部分研究成果[1-3]，但对南疆棉田冻

4、融期土壤温度时空变化研究较少。现对季节性冻融期南??绵田土壤温度变化进行研究。　　1材料与方法　　试验于2014年11月至2015年4月在新疆阿拉尔市（东经79°23′33″～81°53′45″，北纬40°20′00″～41°47′18″，海拔高度1020m）进行。该区属典型极端荒漠性干旱气候，常年干旱少雨，光热资源丰富，年平均气温10.8℃，降水量61mm，蒸发量2500mm。历史最大冻土深度78cm（1962年）。　　试验地生育期棉花种植模式为1膜2带4行，行距为30cm+60cm+30cm，株距10cm。冬季冻融期试验处理设置为裸地（冬季棉杆拔除）、留杆（冬季棉杆留在地里）和玉米秸

5、秆覆盖（在留杆棉田棉花宽行、窄行和宽行铺设长度5～10cm、厚度5cm的玉米秸秆）3个处理，小区面积54m2（10m×5.4m）。土壤温度采用多通道地温记录仪分别测定地表下5、10、15、20、30、40、60、80、100cm处的土壤温度，记录时间间隔为1h。　　2结果与分析　　2.1冻融过程土壤温度变异性分析5　　为分析不同地表覆盖方式下土壤各层温度变异性，选择用于描述观测数据变异程度的方差进行描述，若日平均气温的方差越大，则说明土壤温度日变化越剧烈，即差异性越大[4]。冻融过程土壤温度变化情况见表1。从表1可看出，各处理土壤剖面温度变异性为裸地最高，玉米秸秆覆盖最低，且随土壤深度增

6、加温度变异性减弱，表层土壤温度变化剧烈程度大于底层，裸地土壤温度变化剧烈程度大于玉米秸秆覆盖。引起这一原因主要是由于玉米秸秆热导率较小、孔隙率相对较高，秸秆覆盖在地表形成一层土壤与大气热交换的障碍层，它既阻止太阳直接辐射，也减少了土壤热量向大气中散发，从而减小了土壤能量的损失，地表覆盖影响了土壤对太阳辐射的吸收转化和热量的传导，土壤温度变化滞后气温变化，且随土壤深度增加，气温对土壤温度的影响减弱[2-3]。秸秆覆盖后相对于裸地具有较高的反射率和较低的热传导率，降温阶段由于秸秆较低的导热率，秸秆覆盖的隔温作用减少了土壤热量向大气的损失，从而相对于裸地具有一定的保温作用，表现为增温效应。而在

7、升温阶段秸秆覆盖表现为降温效应。在升温阶段，由于大气温度的升高，热量运动主要是外界热量进入土壤为主，地表覆盖玉米秸秆阻挡了大气热量进入土壤，导致秸秆覆盖处理表象为降温效应，玉米秸秆覆盖后土壤含水量高，土壤热容量随土壤含水率的增加而增加，热容量大，土壤升温慢，且土壤含水率增加提高了土壤导热率，导致玉米秸秆覆盖棉田土壤温度升温较慢[5]。可见秸秆覆盖和灌水对冬季土壤温度的变化具有双重阻碍作用。　　2.2冻融过程土壤温度与气温的相关关系