干旱地區(qū)香梨地土壤溫度隨不同水分處理的變化

陳德軍，周黎勇，李 萌，，賀 蕾

(1.新疆水利水電科學研究院，新疆 烏魯木齊830049;2.新疆農(nóng)業(yè)大學，新疆 烏魯木齊830052)

溫度變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響很大，而土壤溫度是改變植物所受溫度變化的基礎，是植物保持根系活力的重要因子。所以，研究香梨地土壤溫度的變化規(guī)律，能為生產(chǎn)實踐中人工調控果樹生態(tài)環(huán)境提供理論依據(jù)，明確香梨不同生長期內生理指標的變化特征，為香梨生命健康診斷提供參考，有利于提高香梨生長生產(chǎn)效率。文旨在通過研究不同灌溉定額條件下香梨地土壤溫度的變化規(guī)律，并著重分析不同生育期、不同土層深度和不同水分條件下的地溫變化規(guī)律，以期在土壤水熱變化規(guī)律的基礎上更好地開展生產(chǎn)實踐。張治通過在新疆庫爾勒市開展了棉花膜下滴灌田間試驗，設置了不同灌溉處理和地表覆蓋情況的試驗小區(qū)，對土壤水熱狀況進行了監(jiān)測和對比，結果表明:氣象條件、土壤水分、地膜和棉株覆蓋等因素綜合影響棉花生育期地溫分布規(guī)律。［1］李毅根據(jù)新疆某灌區(qū)玉米田地溫和氣溫的連續(xù)動態(tài)監(jiān)測資料 ，分析了覆膜與不覆膜條件下不同觀測時刻地溫的時空變化特征發(fā)現(xiàn)其變化規(guī)律與深度之間有很好的相關性 ，從而使科學地預報該地區(qū)剖面地溫成為可能。［2］謝美玲通過對滴管條件下紅棗地溫研究結果表明:土壤越深地溫隨時間變化越緩慢、越滯后、幅度越小;陰雨天覆膜地溫比不覆膜要高且土壤越淺受降雨影響越顯著。［3］冬春季地溫與三葉期—拔節(jié)期冬小麥密度呈正相關，與理論產(chǎn)量呈顯著正相關關系，與籽粒莖稈比亦呈正相關趨勢。［4］目前對干旱區(qū)香梨土壤溫度土壤溫度的研究并不完善，本文旨在討論不同灌水技術下香梨土壤溫度的變化規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 試驗條件

試驗地點位于新疆巴音郭楞蒙古自治州水利管理處重點灌溉試驗站，該試驗站位于庫爾勒市尉犁縣城30 km處，海拔892 m，年降水量20～80 mm，年蒸發(fā)量2 000～2 500 mm;10℃以上積溫3 950℃ ～4 500℃，無霜期180～215 d;濕潤度小于0.33，為純灌溉農(nóng)業(yè)。作物生長季節(jié)干旱少雨，土壤為砂壤土，田間持水率 16.8%，pH 值 8.0，有機質含量 12.52 g/kg，全氮 0.84 g/kg，堿解氮 58.69 mg/kg，速效磷 9.67 mg/kg，速效鉀 138.74 mg/kg。

試驗于2014年3月開始進行，試驗區(qū)面積0.24 hm2，試材為生長勢和樹體大小較為一致的11年生香梨樹，株行距為4m×6m，折合密度420株/hm2。

1.2 試驗設計

香梨不同灌溉方式比較試驗在大田中進行，設置兩個處理，分別為滴灌、微潤灌，每個處理選擇2行，每行4棵果樹。處理1:采用滴灌灌溉方式，滴灌帶帶狀鋪設在地表，以香梨樹為中心，左右(距離1 m)各鋪設一根滴灌帶，滴頭流量3.2 L/H，滴頭間距25～30 cm，灌溉定額700 m3/MU;處理2:采用微潤灌溉方式，采用帶狀鋪設，鋪設四條微潤管，以香梨樹為中心，左右(距離0.5 m、1 m)各鋪設兩根微潤管，微潤管鋪設于地下25～30 cm，采用續(xù)灌的方式供水，6 m水頭供水(5月25日－8月20日)，4 m水頭供水(8月21日 －10月10日)。對照處理采用當?shù)卮笏喙喔榷~14 400 m3/hm2，生育期共灌水6次(見表1)。

表1 試驗處理表

1.3 試驗內容與方法

1.3.1 土壤含水率

(1)測定位置、時間的確定:采用中子儀測定土壤水分，每個處理布置5根中字管，埋深為1.2 m。按照試驗方案灌水，灌水前測定土壤水分，并且每10天測定1次水分，不論試驗處理是否灌水，各試驗處理均需同時測定，灌水前后加測。測量深度 20 cm、40 cm、60 cm、80 cm、100 cm。

(2)測前準備:用中子儀測定土壤水分，每次測定前要檢查中字管內是否有水，如果有水，要將管內水處理干后才能測定。

(3)測定方法:用方凳加工一個高位40cm的底座(方凳中心開一個能放中子儀探頭大小的孔)，底座放在檢測中子儀的正上方，把中子儀放在底座上，測定前先測標準基數(shù)，一天至少測定一組，每組10個基數(shù)，中子儀讀數(shù)時間間隔設置為16秒，測定前把探頭從底座開孔位置放入待測中子管的準確測量深度，每個深度讀取2組數(shù)字。

(4)標定中子儀:在6月，7月，8月，取土測定土壤含水量，同時用中子儀監(jiān)測，生育期結束，測定不同土層土壤容重，標定中子儀。

1.3.2 土壤溫度

采用套裝曲管地溫計，地溫計均埋設在樹東側距主干30cm處，于第一次灌水后開始到香梨采收，每天測定一次，測定時間為晚上 18:00，測定層次為5 cm、10 cm、15 cm、20 cm和25 cm五個深度。

2 結果與分析

2.1 不同土層土壤溫度隨土層深度變化特征

通過套裝曲管地溫計監(jiān)測三個水分處理5 cm、10 cm、15 cm、20 cm和25 cm土層土壤溫度變化可以看出各處理土壤溫度隨土層深度變化效果均很顯著(如表2所示)。三個處理的土壤溫度高低基本上都是隨深度的增加而降低，土壤溫度與土層深度具有很好的線性關系，并且滴灌條件下的水分處理的相關系數(shù)均要高于對照處理和微潤灌處理。

表2 某一時段土壤溫度隨土層深度變化

2.2 不同土層土壤溫度隨土壤含水量變化特征

根據(jù)實驗方案，在各個生育期選擇一個灌水周期進行土壤含水量的測定，并在香梨果粒膨大期取一周時間連續(xù)測定其土壤含水量。在果實膨大期內，20 cm土層深度微潤灌處理的平均含水量低于其他處理，但含水量階段變化的幅度最小。用二次函數(shù)進行回歸分析發(fā)現(xiàn)(如表3所示):土壤溫度與含水量具有較好的顯著性，含水量對土壤溫度的變化有一定的影響作用，說明灌水對土壤溫度的變化起到很大的影響，不同灌水定額能夠增加或者降低地溫。

表3 連續(xù)取土周土壤溫度隨土壤含水量變化

圖1 同一深度下不同水分處理土壤溫度變化

2.3 不同水分處理下同一土層土壤溫度變化特征

按照梨樹整個生命周期內莖干生長變化過程，將梨樹生長分為花期(4月9日－4月25日)、坐果期(4月26日－7月8日)、果粒膨大期(7月9日－8月10日)、果實成熟期(8月11日－9月12日)4個生長階段。分析不同生長階段下梨樹土壤溫度變化特征。本試驗按照當?shù)氐孛婀喔确绞剑謩e設滴灌處理、微潤灌處理和對照處理3個不同的水分處理，灌溉周期分別為5 d，10 d和15 d。對照處理采用當?shù)卮笏喙喔榷~14 400 m3/hm2，生育期共灌水6次。分析不同水分處理下各土層土壤溫度的變化規(guī)律。

圖1反映不同水分處理下同一深度土壤溫度變化特征。由圖1可知，5 cm、10 cm、15 cm、20 cm和25 cm深度下各處理土壤溫度平均值最大差值為 1.9℃、0.6℃、1.1℃、0.8℃、0.3℃。這是由于土壤表層受氣溫的影響較大，各水分處理之間土壤溫度的波動比較大，然而隨著土層的加深，土壤溫度的波動越來越平緩，同時深層土壤溫度受灌水的影響較大。其中，對照處理的土壤溫度最高，各個深度的土壤溫度的平均值為:24.1℃、22.9℃、22.9℃、21.8℃、20.9℃。微潤灌處理的土壤溫度最低，各個深度的土壤溫度的平均值為:22.9℃、22.3℃、21.8℃、21℃、20.6℃。由此可見不同水分處理下各土壤層的土壤溫度不僅受到大氣條件的影響，灌水定額也在一定程度上影響著土壤溫度的變化波動。各土層根據(jù)灌水方式的不同，地溫也有一定的規(guī)律性。具體表現(xiàn)為對照處理地溫最高，微潤灌處理地溫最低，滴灌處理居中。

3 結語

不同水分處理總體上對5～25 cm土壤溫度影響明顯，各水分處理對5個深度測得的土壤溫度平均值以對照處理最高，微潤灌處理最低，滴灌處理居中。說明各個水分處理都能在不同程度上起到增加土壤溫度的作用。各水分處理土壤層度從5～25 cm土壤溫度平均值的總變化差值分別為:2.9℃、3.2℃、2.3℃和 2.9℃。說明不同水分處理下土壤溫度隨土層的深度增加而降低。不同水分處理對5cm深度土壤溫度影響大于其他深度，5cm土層深度上滴灌處理、微潤灌處理分別比對照處理土壤溫度平均值高出0.3℃和 －0.9℃。各處理的土壤溫度高低基本上都是隨深度的增加而降低，隨土層深度變化效果均很顯著。土壤溫度與含水量具有較好的顯著性，含水量對土壤溫度的變化有一定的影響作用，說明灌水對土壤溫度的變化起到很大的影響，不同灌水定額能夠增加或者降低地溫。

通過以上結果分析表明，選擇不同的灌溉制度的滴灌灌水技術是調節(jié)保護土壤溫度的有效措施，它使土壤蒸發(fā)的上表面發(fā)生了改變，改變了土壤濕潤體，影響了土壤水分的垂直蒸發(fā)。不同水分處理的滴灌技術都能在不同程度上提高土壤溫度，選擇合適的灌溉制度對香梨各生育期土壤溫度的調節(jié)有很大的作用。由于本實驗采用液體溫度表，觀測時可能由于儀器本身給觀測結果帶來一定的誤差，所以對香梨土壤溫度的變化規(guī)律有待進一步的研究。

［1］張治，田富強，鐘瑞森，等.新疆膜下滴灌棉田生育期地溫變化規(guī)律［J］.農(nóng)業(yè)工程學報.2011，01:44－51.

［2］李毅，邵明安，王文焰，等.玉米田地溫的時空變化特征及其預報［J］.水利學報.2003，01:103－108.

［3］謝美玲，董新光，劉鋒，等.滴灌條件下紅棗林地地溫變化規(guī)律［J］.節(jié)水灌溉.2012，03:25－28+32.

［4］王春玲，申雙和，王潤元，等.中原地區(qū)地溫對冬小麥發(fā)育期、生長量和產(chǎn)量的影響［J］.干旱氣象.2012，01:66－70.