北方高寒区秸秆覆盖对土壤水分运移的影响

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1、灌溉排水学报２０１５年１０月第３４卷第１０期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章编号：１６７２－３３１７（２０１５）１０－０００７－０４北方高寒区秸秆覆盖对土壤水分运移的影响付强１，２，３，吴春东１，李天霄１，２，３（１．东北农业大学水利与建筑学院，哈尔滨１５００３０；２．黑龙江省粮食产能提升协同创新中心，哈尔滨１５００３０；３．黑龙江省普通高等学校节水农业重点试验室，哈尔滨１５００３０）摘要：为了探究季节性冻融期玉米秸秆最佳覆盖量以及该覆盖量下的水分运移规律，采用小区试验，以

2、裸地（ＬＤ）作对照，对３种秸秆覆盖方式（Ｊ０５、Ｊ１０、Ｊ１５覆盖量分别为６０００、１２０００、１８０００ｋｇ／ｈｍ２）进行试验研究。结果表明，Ｊ１０处理保水性优于Ｊ０５和Ｊ１５处理；在聚墒区，Ｊ０５、Ｊ１０和Ｊ１５处理的含水率较ＬＤ分别高出２．３９％、３．０４％和１％；Ｊ１０处理与ＬＤ相比，在冻结阶段各剖面由上至下的平均含水率之差分别为：３．７％、４．２％、５．４％、２．１％、０．２％、０．５％，说明秸秆覆盖处理能够明显增加土壤水分，对浅层土壤的保水效应强，对深层土壤影响较弱。关键词：季节性冻融期；秸秆

3、覆盖；水分运移中图分类号：Ｓ１５２．７文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１５．１０．００２付强，吴春东，李天霄．北方高寒区秸秆覆盖对土壤水分运移的影响［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１５，３４（１０）：７－１０．１材料与方法１．１试验区概况试验区位于哈尔滨市东北农业大学节水灌溉试验场（４５°４４′２４″Ｎ，１２６°４３′７″Ｅ），主要作物为玉米，属温带大陆季风气候，冬长夏短，夏季高温多雨，７月气温最高，平均气温约２３℃，最高气温达３５℃，极端最高气温可达３６．１℃，全年平均气温

4、２～４℃，多年平均降雨量约为５２５ｍｍ；冬季寒冷干燥，一般在１０—１１月时温度降到０℃以下，冬季１月气温最低，平均气温约－１９℃，最低气温－３８．１℃，极端最低气温为－４２℃，年平均降雪量约为６３ｍｍ。试验区土壤平均质量含水率为２２．１３％，土壤平均密度为１．５７ｇ／ｃｍ３。１．２试验设计［１－４］试验于２０１３年１１月１７日—２０１４年４月２８日进行。试验区设置４个处理，分别为：裸地（ＬＤ）、５ｃｍ整秸秆覆盖（Ｊ０５）、１０ｃｍ整秸秆覆盖（Ｊ１０）和１５ｃｍ整秸秆覆盖（Ｊ１５），覆盖量分别为：０、６００

5、０、１２０００、２，采用随机区组排列，其中秸秆于上冻前覆盖，每个处理区设置２根ＴＤＲ测管，１根中子仪测１８０００ｋｇ／ｈｍ管，土壤浅层、深层水分传感器，在整个试验区安装１个自动气象站及１个冻土器。１．３测定指标和方法［５］在土壤冻融阶段，同步观测土壤水分、冻深，检测时间为０８：００。测量剖面深度为：３、５、８、１０、１２、１５、２０、４０、６０、１００、１４０和１８０ｃｍ，试验数据采集如下：１）土壤含水率观测：用中子仪和ＴＤＲ观测整个冻融期的总含水率及液态含水率，冻结初期及稳定冻结期每７ｄ观测１次，如遇降

6、雪加测，融化期每３ｄ观测１次。２）土壤冻深观测：在冻融期间每天观测冻深１次。收稿日期：２０１４－０８－０３基金项目：国家自然科学基金项目（５１１７９０３２，５１２７９０３１，５１１０９０３６）；黑龙江省基金项目（Ｅ２０１２４１）；水利部公益性行业科研专项经费项目（２０１３０１０９６）；黑龙江省杰出青年基金项目（ＪＣ２０１４０２）作者简介：付强（１９７３－），男，辽宁锦州人。教授，博士生导师，主要从事农业水土资源系统分析、节水灌溉及农业系统工程建模与优化技术、冻融土壤水热作用机理等方面研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｆ

7、ｕｑｉａｎｇ０６２９＠１２６．ｃｏｍ７２结果与分析２．１土壤冻融特性分析季节性冻土区域，土壤经历冻结和融化２大物理过程。图１为裸地（ＬＤ）的土壤冻融过程曲线，从图１可以看出，在整个冻融过程中，土壤冻结速度不同。在冻结过程中出现不稳定冻结与快速冻结阶段，在融化过程中，先出现拟融化阶段，后进入双层融化阶段。不稳定冻结阶段（Ａ－Ｂ）：由于气温在０℃左右波动，气温昼夜温差较大，因此出现夜冻昼融现象。快速冻结阶段（Ｂ－Ｃ）：随着气温的持续降低，冻结层快速向下发展，进入快速冻结阶段，最大速率达３．０ｃｍ／ｄ，图１裸地

8、（ＬＤ）土壤冻结与融化过程曲线２０１４年３月３日达到土壤最大冻深１１７ｃｍ。拟融化阶段（Ｃ－Ｄ）：该阶段冻深随时间变化缓慢，持续时间约１个月。回融阶段（Ｄ－Ｅ）：从整体上看消融速率大于冻结速率，上层的消融速率大于下层，到４月末，土壤上下冻结锋面相交，土壤融通。２．２不同秸秆覆盖量对土壤含水率的影响土壤水分运移与土壤温度相互影响，土壤温度决定土壤的冻结状态，因此土壤水分运移与土壤冻结状态密切相关。在整个冻融期内，秸秆覆盖在改变土