安 昊 ，李煥春 ，4，李秀萍 ，王 博 ，賈有余

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院資源環(huán)境與檢測(cè)技術(shù)研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031；2.農(nóng)業(yè)部農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031；3.內(nèi)蒙古旱作農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031；4.中國(guó)科學(xué)研究院內(nèi)蒙古草業(yè)研究中心，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031）

土壤溫度是土壤重要的物理性質(zhì)，它不但影響土壤中碳氮等物質(zhì)的化學(xué)和生物學(xué)過(guò)程，還決定土壤資源質(zhì)量高低，從而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量等[1-3]。在自然因素中，太陽(yáng)輻射水平和土壤熱物理性質(zhì)是土壤溫度變化的主要決定因素，土壤溫度也受地面和大氣間熱量交換的影響[4]。對(duì)于農(nóng)田土壤，它的溫度變化除了受自然因素的直接影響，同時(shí)受農(nóng)業(yè)措施影響較大。大量研究表明覆蓋塑料薄膜、作物秸稈和殘茬等可有效提高土壤溫度[5-7]，起壟、深松和耙磨等微地形構(gòu)造通過(guò)改變土壤熱物理性質(zhì)影響土壤溫度變化[8-9]。施肥對(duì)土壤溫度變化影響的研究較少，有研究認(rèn)為，施肥使作物生長(zhǎng)旺盛，冠層郁閉度好，減少了太陽(yáng)輻射，從而降低地表溫度[10]。本研究利用肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，通過(guò)土壤溫度的連續(xù)測(cè)定，探索不同施肥措施下的耕層土壤溫度的變化，以期為區(qū)域的合理施肥及作物增產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院武川旱作農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站的長(zhǎng)期肥料定位試驗(yàn)地開(kāi)展，試驗(yàn)站位于內(nèi)蒙古呼和浩特市武川縣，北緯 41°08′22.8″，東經(jīng) 111°17′43.6″，海拔1 570m。屬高寒風(fēng)沙半干旱偏旱區(qū)，多年平均氣溫3.0 ℃，無(wú)霜期（＞2.0 ℃）90～120 d，≥10℃積溫1 950～2 025℃，氣候條件只能滿足一季作物的生長(zhǎng)，年平均降水量350 mm。土壤為栗鈣土。

長(zhǎng)期定位試驗(yàn)開(kāi)始于2004年，本研究選擇其中4個(gè)不同施肥處理，分別為無(wú)機(jī)有機(jī)肥配合施用（NPKM）、施用 NPK 化肥（NPK）、施用有機(jī)肥（M）、和不施肥（CK），肥料用量及配比由國(guó)際植物營(yíng)養(yǎng)研究所（IPNI）根據(jù)測(cè)土結(jié)果設(shè)計(jì)推薦?；实酿B(yǎng)分施用量N-P2O5-K2O＝60-45-30，氮肥為尿素，磷肥為過(guò)磷酸鈣，鉀肥為氯化鉀；有機(jī)肥為羊糞，用量為7 500 kg/hm2，其中養(yǎng)分含量N-P2O5-K2O＝0.39-0.15-0.74，有機(jī)質(zhì)含量為45%。所有肥料均做基肥一次施用。

小區(qū)面積5 m×10 m＝50 m2，3次重復(fù)，隨機(jī)排列。2010年種植作物為馬鈴薯，秋季收獲后地上部分的莖葉全部還田。生育期積溫（≥10℃）2 576℃，生育期降雨量235 mm，包括在嚴(yán)重干旱時(shí)為保證作物正常收獲噴灌3次，分別在6月1日、6月28日和7月26日，灌水量分別為13.1 mm、38.2 mm和42.4 mm。

1.2 測(cè)定方法

用溫度自動(dòng)記錄儀（日本HIOKI3641－20）測(cè)定地溫，出苗后（6月17日）將探頭埋入每小區(qū)隨機(jī)選擇的兩株馬鈴薯中間的壟背上，埋深10 cm，數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，讀數(shù)間隔1 h。馬鈴薯收獲時(shí)（9月11日）取出并導(dǎo)出數(shù)據(jù)。分析積溫時(shí)采用≥10℃活動(dòng)積溫，因?yàn)?0℃為馬鈴薯生長(zhǎng)的下限溫度[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥條件下的地溫日變化

以各生育時(shí)期內(nèi)有代表性的晴朗天氣為例（圖1），不同施肥處理下的10 cm地溫均呈正弦曲線，在15：00—17：00 達(dá)到最大值，7：00—9：00 最低，主要是受太陽(yáng)輻射影響。以馬鈴薯進(jìn)入淀粉積累期（9月1日）為例，CK的地溫最高，NPKM的地溫最低，M和NPK處理差異較小，此時(shí)影響地溫變化的可能是各種因素的綜合影響，一方面是CK處理作物因脫肥而早衰，使土壤暴露的面積較大，增加了到達(dá)地面的有效輻射，另一方面可能因?yàn)槭┓侍幚硗寥乐械氖韷K數(shù)量和體積較大，使土壤的熱容量增加，所以隨氣溫變化較小。

2.2 不同施肥條件下的地溫季節(jié)變化

不同處理下的地溫均有明顯的季節(jié)變化（圖2），整體呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。馬鈴薯生育前期地溫最高，且維持在相對(duì)穩(wěn)定的水平上；塊莖形成期后，地溫平均值為20.0～20.7℃；塊莖增長(zhǎng)期的地溫繼續(xù)降低，但該時(shí)期內(nèi)較平穩(wěn)，平均為16.7～18.4℃；淀粉積累期時(shí)，地溫達(dá)到生育期內(nèi)的最低值，平均為14.8～16.5℃。

不同施肥處理間的差異在各生育時(shí)期不同。同一生育時(shí)期內(nèi)，與CK相比，除了NPKM處理在出苗期提高了0.2℃的地溫，其他時(shí)期施肥均降低了地溫（表1），而且在出苗至塊莖增長(zhǎng)期間，降低幅度隨著生育期的推進(jìn)逐漸變大，到塊莖增長(zhǎng)期時(shí)差異最大，NPKM、NPK和M分別比CK降低了1.7℃、1.3℃和1.1℃；淀粉積累期時(shí)分別降低了1.7℃、1.2℃和0.9℃。

表1 長(zhǎng)期施肥對(duì)10 cm土壤溫度的影響 ℃

2.3 不同施肥條件下的土壤有效積溫

不同施肥條件土壤≥10℃的積溫變化規(guī)律與平均地溫相似，同一生育時(shí)期與CK相比，除了NPKM處理在出苗期增加了4.4℃的積溫，其他時(shí)期施肥處理的積溫均較低（表2），尤其是塊莖增長(zhǎng)期和淀粉積累期，積溫降低均大于20℃。整個(gè)生育期合計(jì)，NPKM、NPK和M分別比CK低86℃、83℃和68℃。

表2 長(zhǎng)期施肥對(duì)10 cm土壤積溫的影響 ℃

3 結(jié)論

10 cm地溫的日變化規(guī)律呈正弦曲線，不同施肥條件下地溫在 15：00—17：00 達(dá)到最大值，7：00—9：00最低。地溫日平均值在整個(gè)生育期內(nèi)整體呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，幼苗期最高，且維持在相對(duì)穩(wěn)定的水平上。與對(duì)照相比，施肥處理下的地溫較低，處理間的差異在塊莖增長(zhǎng)期最大，NPKM、NPK和M分別比CK低1.7℃、1.3℃和1.1℃。不同施肥條件土壤≥10℃的積溫變化規(guī)律與地溫日平均值相似，同一生育時(shí)期內(nèi)與CK相比，施肥處理的積溫較低，尤其是塊莖增長(zhǎng)期和淀粉積累期。整個(gè)生育期合計(jì)，NPKM、NPK和M分別比CK低86.0℃、83.0℃和68.0℃。

目前已知的各種形式的汽封，隨著運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)，絕大多數(shù)情況下，汽封間隙不可避免的被逐漸磨大，漏汽量亦隨之增加。由于側(cè)齒位于梳齒的軸向，只要差漲不超限，側(cè)齒部分不會(huì)發(fā)生磨損，因此運(yùn)行中側(cè)齒的阻尼作用不會(huì)降低。與其他各種形式的汽封相比，汽封間隙磨大后，理論上漏汽量增量較低。但到目前為止，側(cè)齒汽封所有的供貨商都僅提供了密封效果的理論計(jì)算值。尚未見(jiàn)到權(quán)威試驗(yàn)證實(shí)計(jì)算數(shù)據(jù)的正確性。

有研究表明，即使是1℃土壤溫度的差異也將顯著影響作物的生長(zhǎng)[2-3]，因此，量化不同施肥方式對(duì)土壤溫度的影響有助于揭示不同的施肥影響土壤性質(zhì)和作物生產(chǎn)力的機(jī)理。本研究中施肥條件下10 cm土壤平均溫度普遍較低，主要是因?yàn)槭┓蚀龠M(jìn)了作物冠層的生長(zhǎng)，減少了到達(dá)地面的有效太陽(yáng)輻射，從而降低了土壤的平均溫度，與前人研究結(jié)果一致[12-13]。但施肥對(duì)土壤地溫的影響主要是通過(guò)影響土壤水分和作物生長(zhǎng)產(chǎn)生的間接作用，施肥對(duì)土壤熱特性的影響還不清楚，有待進(jìn)一步研究。

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