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北方农牧交错带免耕对农田耕层土壤温度的影响_秦红灵

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第 23 卷 第 1 期 2007年 1月

农业工程学报 Tr ansactions of the CSAE

V ol. 23   N o. 1 Jan.   2007

北方农牧交错带免耕对农田耕层土壤温度的影响
秦红灵 , 高旺盛※ , 李春阳
(中国农业大学农学与生物技术学院 ,北京 100094) 摘   要 : 针对北方农牧交错带部分地 区免耕措施生态效 益好但作物产量有 所下降的现状 , 为了找出影响作 物生长的因素 , 对比分析了免耕和翻耕两种耕作方式下耕层 土壤温度的变化 。 结果表明 : 免耕地升温和 降温都比较缓慢且 幅度小 ,翻 耕地 土壤温度在日间总体高于免耕地 。在垂直方向上 , 土壤温度随土层深度降低 ,但一 天中不同时刻的表现差异显著 。土壤温度 变化与当时气温呈正相关关系 , 相关系数大于 0. 5 。与免耕地相比 ,翻耕地气温与土壤温度 的直线回归关系更显著 。受土壤 温度等物理性状的影响 , 免耕地作物生物量及产量明显不如翻耕 地 。 因此 ,北方 农牧交错带要通过 农艺措施改善土壤 物理 结构 , 提高免耕农田作物产量 。 关键词 : 土壤温度 ; 翻耕 ; 免耕 ; 北方农牧交错带 中图分类号 : S152. 8      文献标识码 : A      文 章编号 : 10026819( 2007) 1-004008 秦红灵 , 高旺盛 ,李春阳 . 北方农牧交错带免耕对农田耕层土壤温度的影响 [ J]. 农业工程学报 , 2007, 23( 1): 40- 47. Qin Hong ling , Gao W angsheng , Li Chunyang. Impac ts of no-tillag e on soil temper ature o f field in Ecoto ne o f N o rth China [ J]. T ransactio ns o f th e CSA E, 2007, 23( 1): 40- 47. ( in Chinese with English abstract )

0  引 言
北方农牧交错带春季多风干旱 , 土壤侵蚀时有发 生 。 严重的土壤侵蚀不仅破坏生态与环境 , 而且威胁当 地农业生产的可持续发展 [1- 3 ]。 实践表明 , 传统的翻耕 农作措施是造成土壤有机质减少和水土流失的重要原 因 。 同传统耕作方式相比 , 免耕等保护性耕作措施可以 大幅度降低土壤侵蚀强度和提高土壤有机质含量 。 尽管免耕可以减少土壤表层的水土流失 ,但由于残茬覆 盖绝缘地表 , 使得土壤变干的速度放慢 , 免耕条件下的 种床层土壤温度通常低于翻耕。 有研究表明 , 即使是 1 ℃ 土壤温度的差异也将显著影响作物的生长 [7, 8 ]。 因 此 , 量化不同耕作方式对土壤温度的影响将有助于解释 不同的耕作方式下农作物生长和生产的差异。 据张小平等对东北黑土春夏季节免耕对土壤温度 的影 响研究 , 播种前 , 免耕处理 的玉米和 大豆的 白天 5 cm土壤温度均低于常规耕作处理 , 夜间差异不大 ; 相 同深度的玉米和大豆秋翻处理土壤日平均温度分别比
收稿日期 : 2006-01-06   修订日期 : 2006-08-14 基金项 目 : 粮食非 产工程 : 粮 食主产区 保护性耕 作制与关 键技术研 究 ( 2004BA 520A 14) ; 农业生态系统服务价值测度 , 市场转化与决策 模式研究 ( 30471010) 作者简介 : 秦红灵 ( 1978- ) ,女 ,河 南南阳人 ,博士生 , 研究方向为区 域农业生态与可持续发展 。 北京   中国农业大学农学与生物技术学 院 , 100094 。 Email: hongli ngqi n2002 @ sohu. com ※ 通讯作者 : 高旺盛 ( 1963- ) , 男 ,甘肃 天水人 ,教 授 , 博士 生导师 , 主要从 事宏观农 业 、区域农 业发展以 及农业生 态学等方 面的研究 。 北京   中国农业大学农 学与生物技术 学院 , 100094 。 Email: w shgao @ cau. edu. cn
[4- 6 ]

免耕高 0. 7 ℃ 和 0. 5 ℃ ; 随土壤深度的增加 , 土壤温度的 差异逐渐减小。播种后 , 除了下午免耕 5 cm 土壤温度略 低于秋翻外 , 下午至夜间免耕的 10 cm 和 15 cm 土壤温 度 , 均略高于秋翻的土壤温度 。 姚宝林等分析覆盖免 耕在休闲期的调温效益表明 ,免耕覆盖土壤温度在气温 较低的 8∶ 00 可以提高土壤表层温度 , 在气温较高的 14 ∶ 00 可以减缓土壤温度的升高 , 而在 19 ∶ 00 气温降 低时可以减缓土壤温度的降低 , 使土壤温度一直保持在 一个稳定的状态 。 北方农牧交错带保护性耕作的研究多集中在分析 并评价其生态效益 ,而作物生育期间不同耕作方式对土 壤物理性状的影响及对农作物生长状况的影响研究的 比较少 , 不够深入 。 本文旨在评价不同耕作方式对土壤 温度状况的影响 , 以期找出影响农作物生长的因素 , 为 保护性耕作措施在北方农牧交错带的应用及管理提供 参考依据。
[10 ] [9 ]

1  材料和方法
1. 1   研究区域 2002年秋收后 , 在内蒙古武川旱农实验站 ( N41 ℃ 08. 344 ′ , E111 ℃ 17. 580 ′ )设立耕作方式的田间试验 , 研 究不同耕作方式对土壤侵蚀、作物产量和土壤肥力的影 响 。 武川县属于北方农牧交错带的中段 , 海拔 1555 m , 是中国典型的半干旱偏旱农业区。 该区年降水量仅 250 ~ 400 mm , 月平 均 风 速 达 4. 5 m /s, 年 积温 2241~ 2900 ℃ , 无霜期 90 ~ 120 d ,只能满足一季作物的生长。 翻耕处理包括秋收后耕翻土地、 春季整地 、播种等田间

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作业。 免耕处理除用免耕播种机直接播种外 ,全年不再 搅动土壤。 秋收后免耕地作物留茬约 15 cm, 农田在秋 冬季节受残茬覆盖地表 , 有效制约了农田土壤风蚀的发 生 。 2005年试验地种植莜麦 , 5月 30 日翻耕地和免耕地 一起播种 , 9 月 21日收获 。 从 2002 年到 2005年 , 免耕 地没有进行过深松作业 , 农田没有秸秆覆盖 。 该区土壤 属于栗钙土 , 表土层 0 ~ 10 cm 黏粒含量 1. 18 % , 粉粒 含量 30. 82 % , 砂粒含量 68 % 。受耕作方式的影响 ,表层 土壤物理特性各异 (表 1) , 这些也是影响作物产量的重 要因素
[11- 15 ]

同时记录距地表 2 m 处大气温度 , 利用 SPSS 10. 0 统 计软件分析气温与土壤温度之间的关系。

2  结果与分析
2. 1   两种耕作方式下土壤温度的时间变化特征 1) 两种耕作方式下土壤温度的日变化特征 分 析两种耕作方式下土壤温度的日变化特 征 (图 1, 2)可知 ,无论翻耕地还是免耕地 , 各土层土壤的日温 度呈周期性变化 。 在晴天大部分时间 ,翻耕地土壤表层 温度高于深层土壤 ,且总是高于免耕地。 阴天两种耕作 处理间不同深度的土壤温度差异均不显著 。 日温度的周 期性变化是由于气温和土壤表面获得的净辐射的周期 性 变 化 而引 起的 。 在比 较理 想的 情 况下 , 大 气温 度 Ta (℃ ) 和土壤表面获得的净辐射 (土壤吸收的太阳短 波辐射和土壤本身向外发射的长波辐射之差 ) Rs ( W /
2 [16 ] m )在一天中大致呈余弦函数变化 。 图 1 是表层 5 cm 深度处土壤温度的日变化曲线


表 1   供试 土壤物理性状

T able 1  Physical pro pe rties o f ex perimental so il
土层 /cm 0 ~ 5 5 ~ 10 10 ~ 20 翻耕 免耕 翻耕 免耕 翻耕 免耕 土壤坚实度 / kg· cm- 3 0. 90 4. 25 0. 98 2. 77 0. 96 3. 64 土壤容重 / g· cm - 3 1. 48 1. 59 1. 40 1. 53 1. 37 1. 51 有机质 /% 1. 70 1. 99 1. 61 1. 78 1. 70 1. 80

图 , 由图 1可见 , 同一日中 , 白天土壤温度从早 8 ∶ 00开 始上升 , 到中午 14 ∶ 00 ~ 16 ∶ 00点达到最大值后下降。 总体看来翻耕地土壤温度上升的速度比免耕地快 , 中午 14 ∶ 00点翻耕地已到达土壤温度日最大值 , 免耕地则 延缓到 16 ∶ 00点 。 翻耕地土壤温度在日间总体高于免 耕地 , 4 月 3 号翻耕地 与免耕地土壤温度最 大差值为 4. 25 ℃ , 4月 4日为 3. 15 ℃ , 4月 5日为 2. 95 ℃ , 随着气 温的升高 ,两者的最大差值有减小的趋势 。

1. 2  试验设计和管理 2005 年播种前后按 5 cm、 10 cm 和 20 cm 深度埋 设套管温度计 。 温度观测记录有两种方式: ( 1)观测期半 月一次 , 从早 8 ∶ 00到晚 8 ∶ 00, 每 2 h 一次连续观测土 壤温度 。 ( 2)观测日每天记录大气和土深 5 、 10和 15 cm 处的 8 ∶ 00, 14 ∶ 00 和 20 ∶ 00 3个特定时刻土壤温度。

图 1  不同耕作方式下表层 5 cm 土壤温度日变化 Fig . 1   Diurnal chang es o f so il tempera ture at the sur face lay er o f 5 cm under plow tillage a nd no -tillag e

  图 2 是不同天气情况下翻耕地和免耕地 3个不同 土层在 8 ∶ 00, 14 ∶ 00和 20 ∶ 00 3 个特定时刻土壤温 度曲线图 。 由图 2 可见 , 在晴天 ( 7月 12 和 7月 14 日 )

日间大部分时间翻耕地土壤温度总是高于免耕地 , 且随 土层深度的增加 , 土壤温度明显降低 。 可是在阴天 ( 7月 13 日 ) , 从早 8 ∶ 00 到晚 20 ∶ 00土壤温度一直呈上升

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趋势 , 不同耕作方式 、不同土层深度对土壤温度的影响 均不明显。 这说明气温升高对翻耕地土壤温度的升高有 促进作用 ,天气变冷时 , 这种影响就比较小 ; 同时也说明 一天中当气温达到最大值时耕作方式对土壤温度的影 响效应最明显 。 这种变化主要是由于不同耕作方式下土

壤结构 、密度和水分含量差异引起土壤热容量和热传导 率的不同。 与水分相比 , 土壤热容量小且热传导率大 , 因 此干土总是比湿土变冷或变热的要快 。 与翻耕地相 比 , 免耕地土壤表层水分含量大 , 容重大 , 土壤温度的变 化比较缓慢 。
[17 ]

图 2   不同土层土壤晴天和阴天土壤温度的时刻变化 Fig . 2   Hour cha ng es o f soil tempera ture in sunny and cloudy da y under different soil lay ers

   2) 两种耕作方式下土壤温度的季节变化特征 由 于 5 cm 土 壤 温 度 变 幅 最 大 , 而 且 在 8 ∶ 00 、 14 ∶ 00 和 20 ∶ 00 时 3 个观测时刻中 , 以 14 ∶ 00土壤温 度变化 最剧烈 , 因此 仅以 2005 年 14∶ 00 时观测的 5 cm 深处土壤温度来分析不同耕作方式下土壤温度的季 节变化特征 (图 3)。 根据气温的季节变化和作物生育期 的变化 , 把观测期分为 4个阶段来分别讨论 : ( 1)自 5月 10日 ~ 5月 25日 , 处于作物播种前时期 ,此时农田土壤

已完全解冻融化 , 太阳辐射能进一步增强 , 气温持续升 高 , 也是全年中风速最大的阶段 。 由于农田没有作物覆 盖 , 因此气温对地表温度的影响极为敏感 , 表现为这一 时期土壤温度和气温的变化幅度均大 ,且地表温度明显 高 于气温 , 其中翻耕地为最高 。 ( 2) 6 月 1 日 ~ 6 月 30 日 , 作物播种后一月 , 也是作物的苗期生长时期 。 受天气 的影响 , 在作物播种后气温有一个回落 , 此时免耕土壤 温度略高于翻耕地。 ( 3)从 7月 2 日~ 8月 10 日 , 此时

图 3  土壤温度的季节变化   Seaso nal cha ng es of soil tempe ratur e Fig. 3

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气温和土壤温度均达到最大 , 翻耕地土壤温度明显高于 免耕地。气温越高 ,温差越大。 ( 4) 8 月 11日 ~ 9月 5 日。 此时处于莜麦生育后期 , 这一时段内日照强度已经小于 盛夏 ,作物接近成熟 ,土壤温度和作物之间的影响减弱 , 土壤温度和气温的变化高低交错 。 2. 2  两种耕作方式下土壤温度剖面的变化特征 虽然耕作方式不同 , 但土壤温度在垂直方向的变化 规律是一致的 ,由表层向下 , 随着土层深度的增加 ,土壤 温度依次降低 , 即 5 cm> 10 cm> 20 cm。不同深度土壤 温度的日变化是地表散热和吸热之间动态变化的结果。 表层的热量散失和吸热向地下传递有一个过程 [18, 19 ] , 所以表层土壤温度比各深度土壤温度的变化更大一些 , 因此沿土层深度方向 , 深度增加则土壤温度变化趋于平 缓。 由于一天中不同时刻土壤温度的剖面特征不尽相 同 , 因此以实测的 8 ∶ 00 、 14 ∶ 00和 20 ∶ 00 土壤层 0 ~

20 cm 土壤温度 ,进一步分析日内特定时刻土壤温度沿 深度方向的变化规律 (图 4 ~ 图 6)。 1) 8 ∶ 00土壤温度剖面的变化特征 8 ∶ 00处于北方农牧交错带夏季日照的起点时段 , 此时刻在耕作层剖面上土壤温度总体变化不大 , 但随季 节变化稍有差别 (图 4)。 其具体特征如下: 无论翻耕还 是免耕 , 8 ∶ 00 的耕作层 0 ~ 20 cm 土壤温度大多随土 层深度增大而逐渐增加 , 但变化幅度不大 ; 全生育期土 壤温度呈抛物线型 ,在 8月上旬达到最大值。 除 5月 25 日外 , 免耕地土壤温度在各深度上均比翻耕地有所增 加 , 在 5 cm 深度免耕地比翻耕地平均高 0. 87 ℃ , 10 cm 处高 1. 01 ℃ , 20 cm 处高 0. 34 ℃。 总体来看 8 ∶ 00的耕作层 0 ~ 20 cm 土壤温度大多 随深度增大而逐渐增加 ,但变化幅度不大 。 免耕地土壤 温度在各深度上均比翻耕地土壤温度有所增加 。

图 4  8 ∶ 00 土壤温度剖面的变 化 Fig. 4  V e rtical cha ng es of soil tempe ratur e a t 8 ∶ 00

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   2) 14 ∶ 00土壤温度剖面的变化特征 由于日照强度在 14 ∶ 00 左右最高 , 此时刻剖面土 壤温度的变化幅度最大 (图 5)。 其具体特征如下 : ( 1)无 论翻耕还是免耕 , 14 ∶ 00 的耕层 0 ~ 20 cm 内土壤温度 大多在 5 cm 处达到最高 , 并随土层深度增大而逐渐降 低 。 ( 2)观测期翻耕地与免耕地耕层 最大温差分别为 16. 7 ℃ 和 13. 3 ℃ , 翻耕地比免耕地高 3. 4 ℃ ; 翻耕地最 高土壤温度为 40. 5 ℃ ,免耕地最高土壤温度为 36. 6 ℃, 翻 耕地 比 免耕 地 高 3. 9 ℃ ; 翻 耕 地最 低 土 壤温 度 为 1. 25 ℃ , 免耕地最高土壤温度为 1. 9 ℃ , 翻耕地最低土 壤温度比免耕地低 0. 65 ℃。 可见 14 ∶ 00翻耕地剖面土 壤温度的变化幅度比免耕地剧烈 。 ( 3)土层 5 cm 处 , 除 6月 9日和 9月 4日受气温降低的影响 , 观测期大部分 时间内翻耕地土壤温度高于免耕地 , 平均高 2. 54 ℃, 6 月 30 日最大为 4. 3 ℃。 ( 4)土层 10 cm 处 ,不同耕作方

式受季节变化的影响较大。在 5月 25日 , 6 月 30日和 7 月 10 日气温和土壤温度均达到最大值 , 此时翻耕地高 于免耕 , 平均高出 1. 17 ℃ , 6 月 30日最大为 1. 9 ℃。 观测 期其他时间免耕地均高于翻耕 地 , 平均高出 1. 17 ℃, 6 月 30日最大为 1. 95 ℃。 ( 5)土层 20 cm 处 , 剖面土壤温 度的变化趋势与 10 cm 处相一致 ,但翻耕地与免耕地土 壤温度的差异不大 ,温差不超过 1 ℃。 总体来说 , 14 ∶ 00是土壤剖面土壤温度变化幅度 最大的时刻 , 耕作层 0 ~ 20 cm 内土壤温度基本随深度 增大而逐渐降低 , 但各土层翻耕地与免耕地的表现不 一 。 5 cm 处翻耕地高于免耕地 , 10 cm 处受气温影响季 节变化不一 。从 5月中旬到 7月中旬气温和土壤温度均 达到最大值 , 翻耕地高于免耕地 , 其他时间反之 。 20 cm 处翻耕地与免耕地土壤温度的差异不大 , 温差不超过 1 ℃。

图 5   14 ∶ 00土壤温度剖面的变化 Fig. 5   V er tical cha ng es o f soil temper ature a t 14∶ 00

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   3) 20 ∶ 00土壤温度的剖面变化特征 20 ∶ 00耕作层土壤处于热量重新分配时间 (图 6) , 其变化特征如下: ( 1)此时刻土壤温度从地表 增加 , 在 10 cm 处达到最高 , 再往深土壤温度逐渐降低 , 20 cm 土 层土壤温度最低。 但无论是翻耕还是免耕 , 20 ∶ 00耕作 层土壤温度的整体变化幅度不大 。 ( 2) 5 cm 土层翻耕地 土壤温度略高于免耕地 0. 1 ~ 0. 9 ℃ , 除 4月份和 9 月 份 , 当气温较低时 , 免耕地在耕层各土层土壤温度均高

于翻耕地 , 9 月 4日在 5 cm 土层处免耕比翻耕最高达 5. 3 ℃。 ( 3) 10 cm 和 20 cm 土层免耕地均高于翻耕地 , 10 cm 处免耕 地土壤温度高 于翻耕地最大 达 2. 05 ℃, 20 cm处最大达 1. 60 ℃。 总体看来 , 20 ∶ 00耕作层土壤温度的变化幅度不 大 , 10 cm 处土壤温度最高 , 20 cm 处土壤温度最低 , 免 耕地土壤温度略高于翻耕地。

图 6   20 ∶ 00土壤温度剖面的变化 Fig. 6   V er tical cha ng es o f soil temper ature a t 20∶ 00

2. 3  土壤温度与气温相关关系 分析两种耕作方式下气温对土壤温度的影响 (表 2) , 由表 2 可知 , 不管翻耕地还是免耕地 , 土壤温度变 化与当时气温呈正相关关系 , 这说明 20 cm 以上土层当 气温升高 ,土壤温度随之上升 ; 当气温下降 , 土壤温度亦 随之 降低 。 比 较各 组 相 关 系 数 值 , 以 20 ∶ 00翻 耕 地 10 cm土层与气温的相关系数最小为 0. 23,此时气温对 土 壤温 度的 作用 不大 ; 其 他时 刻 相关 系数 为 0. 61~ 0. 85, 均大于 0. 5, 这说明气温在土壤温度的变化中起

决定性作用 。
表 2  不同耕作方式气温与土壤温度的相关系数 T able 2   Cor relativ e coefficient be tween soil tempera ture and air tempera ture under plo w tillag e and no-tillag e
翻耕 时间 5 cm 8 ∶ 00 14 ∶ 00 20 ∶ 00 0. 76 0. 83 0. 86 10 cm 0. 72 0. 84 0. 23 20 cm 0. 64 0. 73 0. 85 5 cm 0. 80 0. 84 0. 85 10 cm 0. 61 0. 85 0. 83 20 cm 0. 68 0. 68 0. 84 免耕

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根据相关分析结果 , 利用 SPSS10. 0 软件分别以日 平均气温与土壤温度变化建立回归关系式 ( y = b 0+ b 1X ) , 见表 3 。经方差分析 , F 值全部达到极显著水平。 说明当时气温与土壤温度有极显著的直线回归关系 。 由 r 值可见 , 与免耕地相比 , 翻耕地气温与土壤温度的直 线回归关系更显著 。
表 3   不同耕作方式日平均气温与土壤温度的回归关系 Table 3   Reg r essiv e relationship betw een diurnal soil tempera ture and air tempe ratur e
耕作方式 翻耕 土层深度 /cm 5 10 20 5 免耕 10 20 b0 - 2. 63 0. 52 3. 9 - 2. 13 1. 61 2. 57 b1 1. 16 0. 93 0. 7 1. 13 0. 86 0. 73 r2 0. 802 0. 824 0. 709 0. 762 0. 777 0. 735
2

深层土壤 , 且总是高于免耕地 , 而阴天土壤温度不同深 度和不同耕作处理间的温度差异均不显著 ; 总体看来 , 翻耕地土壤温度上升的速度比免耕地快 , 日土壤温度免 耕地升温和降温都比较缓慢且幅度小 ,翻耕地土壤温度 在日间总体高于免耕地。以 14 ∶ 00时观测的 5 cm 土壤 温度来分析不同耕作方式下土壤温度的季节变化特征 , 可以把观测期土壤温度的变化分成 4个阶段来分析 , 这 与气温的季节变化和农作物的季节生长相一致 。 土壤温 度在垂直方向由表层向下 , 随着土层深度的增加 , 土壤 温度依次降低。 但一天中不同时刻的表现差异显著 , 需 按特定时刻分别分析 。 2) 土壤温度变化与当时气温呈正相关关系 , 分别 以当日平均气温与土壤温度变化情况建立了回归关系 式 ( Y = b 0+ b 1X ) , 经方差分析 , F 值全部达到极显著 水平。与免耕地相比 , 翻耕地气温与土壤温度的直线回 归关系更显著。 3) 受土壤温度等物理性状的影响 , 免耕地作物生 物量及产量明显不如翻耕地。 因此 , 北方农牧交错带实 行保护性耕作措施改善生态与环境的同时 , 建议通过农 艺措施改善土壤物理结构 , 提高保护性耕作农田作物产 量。
[参   考   文   献 ] [1]  裘国旺 ,赵艳霞 , 王石立 . 我国北方农牧 交错带生态环境影 响分析 [ J]. 中国人口 · 资源与环境 , 2001, 11 : 49- 50. [2]  杨泰运 ,陈 广庭 . 农牧 交错 地带土 地生 产力 退化的 初步 探 讨 [ J]. 干旱区资源与环境 , 1991, 5( 3): 75- 82. [3]  罗承平 ,薛 纪瑜 . 中国 北方 农牧交 错带 生态 环境脆 弱性 及 其成因分析 [ J ]. 干旱区资源与环境 , 1995, 9( 1): 1- 7. [4]  Ha jabba si M A, Hemmat A. Tillag e impac ts o n agg r ega te sta bility a nd c rop pr oduc tiv ity in a cla yloa m soil in centr al Ira n [ J ]. Soil and Tillag e Resea rch , 2000, ( 56): 205- 212. [5]  Thapa a B B, Casselb D K, Gar rity D P. Assessment o f tillag e er osio n ra tes o n steepland in the humid tro pics using g r anite rocks [ J ]. Soil a nd Tillag e Resear ch , 1999, ( 51): 233- 243. [6]  Thapa B B, Cassel D K , Ga rrity D P. Ridg e tilla ge and co ntour natura l g rass bar rier strips reduce tillag e er osio n [ J]. Soil and Tillag e Resear ch , 1999, ( 51): 341- 356. [7]  Bar lo w E W R, Bo er sma L , Y oung J L. Pho tosynthesis , tra nspira tio n, a nd leaf elo ng ation in co rn seedling s a t suboptimal soil tempe ratur es [ J]. Ag r on J, 1977, ( 69): 95 - 100. [8]  W alker J M . Onedeg ree increments in soil temperatur es a ffect maize seedling behavio r [ J]. Soil Sci Soc Am Pr oc, 1969( 33): 729- 736. [9 ]  张小 平 ,方华 军 ,杨 学明 ,等 . 免耕 对黑土春夏 季节温度 和 水分的影响 [ J]. 土壤通报 , 2005, 36( 3): 313- 316. [10 ] 姚宝林 ,景   明 , 施炯林 . 覆盖免耕在休闲期的节 水和生育

2. 4  不同耕作方式对作物生长状况的影响 与翻耕地相比 , 免耕地的降温作用以及土壤容重增 大等物理性状的变化 , 影响作物根系的生长 , 进而直接 影响作物的生长状况 , 降低了作物产量。 不同耕作方式 下莜麦的生物量及产量结果表明 (见表 4) , 在作物生长 的早期 (苗期和拔节期 ) , 免耕地作物生长速度快 , 分蘖 比翻耕地快。 可是受土壤温度和土壤紧实状况的影响 , 免耕地根系生长受阻 , 在作物生长的关键时期 (抽穗期 , 灌浆期 )作物根系生物量干重只是翻耕地的 50 % 。 由于 根系少 , 不能有效吸收土壤中的水分及养分 , 地上部分 (茎 , 叶 , 穗 )的生长免耕地相应地比翻耕地也差得多 , 抽 穗期免耕地长势是翻耕地的七成 , 灌浆期只是六成而 已 , 到了作物收获 , 免耕地作物产量基本只是翻耕地的 五成。
表 4   不同耕作方式 下作物的生物量及产量 Table 4   Bio ma ss and yield under plo w tillag e and no tillag e
项目 日期 月/ 日 06-30
1

翻耕 分蘖 数 25 52 70 地上 部分 2. 5 26. 75 35. 5 588 地下 部分 0. 6 3. 0 3. 5 分蘖 数 26 65 65

免耕 地上 部分 2. 7 19. 5 22 310 地下 部分 0. 5 1. 75 1. 75

生物量
/g· ( 50cm) -

07-18 08-09

产量 /kg· h m-

2

09-21

注 : 作物生物量测定以作物行上 50 cm 长 ,分地上部分 (茎 、叶、穗 )和地 下部分 (根 ) ,按生物期的 不同分阶段取 样 , 在烘箱内 80 ℃ 烘 48 h, 用百分之一电子天平称干重 ,多重复求平均值得到 。 表 4中生物量 为 50 cm 长作物干重 ( g ) ; 产量以 1 m2 小区取样 , 多重复求平均值 , 最后测合每公顷产量 。 表 4中产量为每公顷籽粒干重 ( kg)。

3  结论与讨论
1) 在晴天大部分时间 , 翻耕地土壤表层温度高于

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秦红灵等 : 北方农牧交错带免耕对农田耕层土壤温度的影响 42.

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Impacts of no-tillage on soil temperature of f ield in Ecotone of North China
※ Qin Hongling , Gao Wangsheng , Li Chunyang

( College of Agronomy and Biotechnology , China Agricultural University , Beijing 100094, China )

: Based on the bet ter ecolo gical ef fect but low er cro p yield under no -tillag e in Eco to ne of no rth China , the Abstract cha ng es o f soi l t em perat ure under no-ti llage and plo w tillag e w ere cont rastiv ely analy zed t o fi nd o ut the f acto rs that af fect the crop g row th. Resul ts sho w tha t the change o f soil t em perat ure is slow er and less under no-ti llage than that under plow tillag e. In da ytim e , the soi l t em perat ure is hig her under plow tillag e than tha t under no tillag e. The soi l t emperat ure i n v ertical sectio n descends wi th the soi l depth. The cha ng e t rend wi thi n one day is si gni ficant. There exists posi tive co rrela tivit y betw een soil t em perat ure and air t em perat ure, and the co rrela tio n coeffi cient i s ov er 0. 5. T he reg ressiv e rela tionshi p is m ore si gni fica nt under plow tillag e than that under no -ti llage . Ef fected by soi l tem perature and the other phy sical properties , the bioma ss and yield a re less under no tillag e than t ha t under plo w ti llage. Theref ore, soil physical pro perti es should be a melio rat ed by the ag ricul tural m easurem ent t o im prov e t he cro p yi eld i n Ect one of No rth Chi na. Key words: soil t em perat ure; plo w ti llag e; no -ti llage; Eco to ne of No rth China




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