农田小气候的改良

农田小气候的改良（通用4篇）

农田小气候的改良 篇1

农田近地层中气温、辐射、湿度和风等是农田小气候要素, 这些量值影响着农作物生长发育进程和产量的形成。因此, 加强农田小气候理论及其改善利用研究分析, 对于调查、分析和合理开发农业气候资源, 评估农田技术措施效应、预测防治作物病虫害发生发展、抵御农业气象灾害、监测和改良农田环境等均具有重要意义。

1 农田小气候特征分析

1.1 气温

农田作物层中的气温主要取决于作物群体结构内不同茎叶层透入的太阳辐射和湍流交换强弱的对比关系。当作物群体密度较大时, 农田作物层内气温与裸地气温相比, 白天气温相对较低、夜间气温相对偏高;当农田作物群体密度不大时, 作物层中夜间气温可能较裸地夜间气温相对偏高一些[1]。以上对农田气温的分析仅限于同种作物某一生育期, 对于不同作物及其不同生育期的农田气温铅直分布存在着一定差异, 农作物生长发育初期茎株矮小, 枝叶覆盖面积较少且分布稀疏, 农田白天和夜间气温的铅直分布为:白天气温呈地面向上递减趋势的日射型分布, 到了夜间气温呈现出气温随着高度的增加而逐渐上升的辐射型分布, 农田白天、夜间气温基本上与裸地白天夜间气温的铅直分布一样;农作物生长发育盛期植株健壮、枝叶繁茂, 这一时期内形成农田小气候的因子变化频繁, 农田气温铅直分布情况也变得复杂, 白天气温分布正好与夜间气温分布相反;农作物生长发育后期, 也就是成熟期, 禾谷类粮食作物茎叶逐渐枯黄, 茎叶覆盖面积减小, 植株蒸腾作用减弱, 太阳光可以透过空隙直射田地, 此时农田白天、夜间气温铅直分布几乎与生育初期一致, 但棉花等水平阔叶作物与禾谷类作物存在一些差异, 在气温的铅直分布情况上, 白天气温呈地面向上递减趋势的日射型分布, 但温度廓线最高点出现在植株顶部叶面附近而不是地面上, 夜间气温随着高度的增加而逐渐上升的辐射型分布, 温度廓线最低点在地面[2]。

1.2 光和辐射

太阳光进入农田作物层中, 受到层层茎叶的阻挡, 太阳光被吸收、反射等, 一部分太阳光透过第1层叶片厚进入第2层叶片后被反射或吸收, 一部分太阳光则直接经过茎叶空隙到达地面。太阳光总辐射、直接辐射和漫辐射的铅直分布均呈由上向下递减趋势, 开始时递减相对缓慢, 当射到枝叶繁茂的农作物群体上层时出现迅速递减, 到了第2层叶片厚递减速度又开始减慢。在晴朗的天气条件下, 农田不同高度层上太阳辐射日变化情况基本相同, 都呈早晚弱、中午强的特点, 但不同高度层上太阳辐射量值变化情况有很大差异, 光照强度随着高度的增大而变强。

1.3 湿度

农田空气相对湿度的大小是由农田蒸散和大气湿度这2个因素决定的。农田蒸散指的是土壤蒸发和植物蒸腾之和, 受植株之间湍流交换的减弱影响, 农田作物层内土壤蒸发和植物蒸腾的水汽不易散逸。因此, 农田中空气相对湿度通常相对偏大于裸地。农田白天和夜间空气相对湿度的铅直分布均随着高度的增加而减小。

1.4 风

农田风速与农作物群体结构植株密度关系密切, 植株阻挡及摩擦作用等都会削弱农田中的风速。风速水平分布上由农田周边向农田中间位置风速不断减弱, 开始减弱较快, 减速逐渐变慢, 风达到一定距离后风速维持不变;从风速的铅直分布上看, 风速到达作物层中茎叶繁密部位时减弱较大, 当顶部和下部茎叶稀少时的风速较大, 且距离农田边行较远地方的农作物层下部风速偏小。

2 农田小气候的改善与利用

农田小气候的特点主要决定于其表面状况, 因此可利用一些农业技术措施通过改变农田表面状况来改善农田小气候特点, 为农作物生长发育创造适宜的环境条件, 以达到充分利用农田小气候合理发展农业生产的目的。浚县地处太行山与华北平原过渡地带, 属暖温带半湿润性季风气候, 境内地形以平原为主, 兼有丘陵山地, 其中平原面积约占总面积的82%, 土地肥沃, 适宜多种作物生长, 盛产小麦、玉米、大豆、花生和蔬菜等, 自古就有“黎阳收, 顾九州”之称, 小麦、玉米年总产量达到103万t, 被评为全国产量大县。但小麦灌浆中后期常出现干热风危害, 春季大风带来扬尘、沙尘天气对蔬菜生产造成不利影响, 且春、夏季干旱也给小麦、玉米等粮食作物和经济作物生长影响较大。为此, 可采取措施来阻断土壤与大气或作物与大气之间的水、热直接交换以改善农田下垫面性质, 从而调节地气层、作物冠层和土壤层温、湿度, 达到作物适宜生长的环境条件。

2.1 地膜覆盖和秸秆覆盖

地膜覆盖可阻断土壤与空气之间的直接水热交换。采用地膜覆盖技术, 在作物生长前期可提高土壤温度、保持土壤湿度, 促进幼苗生长, 作物旺长期和生育后期能降低土壤温度, 抑制作物徒长, 有利于作物成熟期营养物质积累。麦田地膜覆盖技术改善了农田小气候, 具有增温、保湿和节水成效。秸秆覆盖作物后, 植株间湍流交换热通量增大, 而潜热交换热通量和土壤热通量减小, 并具有低温效应和蓄水保墒能力, 可缓解旱地作物遭受干旱灾害的影响。

2.2 改良灌溉方式

传统农业灌溉采用大水漫灌, 不仅费水, 还不能有效改善农田小气候, 甚至导致小气候恶化现象。采用喷灌技术, 地表温度日变化幅度较小, 农作物冠层上方逆温层存留时间较长, 减缓了作物冠层与大气之间大幅度的水热交换, 且喷灌水分利用率较漫灌高52%。在小麦灌浆期间实施喷灌, 能明显降低干热风危害。当前蔬菜生产还推广应用了滴灌、膜下沟灌等技术, 在获得稳产高产的同时还节约了水资源。

2.3 改良施肥方式

合理施肥能有效控制植株以调节作物与大气、土壤之间的水热交换。当前, 推广应用的科学施肥方式有配方施肥、微肥和菌肥混用等, 既改善了土壤活性, 也增加了土壤微生物和土壤活力。

2.4 实施间作技术

实施不同科、属间作可改善作物群体结构, 进而改善农田小气候, 提升地力、减少作物病虫害。如高秆和矮秆作物间作, 矮秆作物冠层上部至高秆作物顶部形成一个“通风走廊”, 如林菜间作, 农田白天温度偏高于单作系统, 气温日较差低于裸地, 而且气温变化稳定, 大气湿度偏高, 土壤蒸发量减少, 土壤保水性较好。

2.5 兴建农田防护林带

林木可改善局地小气候, 抵御风沙, 减少水土流失等。据研究分析, 在农林复合系统内, 局地气温可降低0.3~1.0℃, 风速减小38%~72%, 空气相对湿度提高6%~13%, 使区域内农田环境中空气相对湿度增加, 土壤含水量增加。

摘要：农田近地层中气温、辐射、湿度和风等是农田小气候要素。农作物耕作及农业技术措施等影响和制约农田小气候, 农田小气候又反过来影响着农作物生长发育进程和产量的形成。因此, 要加强农田小气候量值研究分析, 以采取科学、合理措施改善农田小气候, 达到农田小气候的充分利用, 实现农业稳产高产。

关键词：农田小气候,农作物群体结构,改善,利用

参考文献

[1]冯增林, 毛利惠.农田小气候改善途径[J].现代农村科技, 2012 (11) .

[2]王金凤, 王秀琴.农田小气候的改善与利用[J].新疆农业科技, 2011 (6) .

农田小气候的改良 篇2

关键词：冷浸田,地下水位,小气候特征,治理对策

冷浸田为福建省一种特殊的中低产田, 属潜育性水稻土, 面积约16.7万hm2, 约占全省耕地总面积的12.0%[1]。与黄泥田、沙漏田等福建中低产田土壤类型不同, 冷浸田土壤有机质含量高, 预示着其增产潜力较大, 如能对冷浸田进行科学的改造利用, 对于提升福建农田生产力、提高福建水稻总产, 进而缓解福建十分紧张的人地矛盾具有现实的意义。冷浸田改良的目标是向灰黄泥田、灰泥田或乌泥田等较高生产水平的农田土壤类型演变, 因而对冷浸田的治理首先应建立在摸清冷浸田生境条件的基础上, 尤其是要掌握同一流域分布的冷浸田与非冷浸田生境的差异, 包括地下水位发生的变化、农田小气候等特点, 以提出针对性的治理措施。为此, 本研究以福建闽侯典型冷浸田为例, 通过农田地下水位监测装置与野外自动气象监测系统开展连续监测比较, 以期明确同一小流域内冷浸田与非冷浸田的地下水位与农田小气候生境特征及其差异, 进而为冷浸田改良提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

研究区位于福建闽侯县农业部福建耕地保育科学观测实验站。地理位置为119°04′E, 26°13′N, 区域年平均温度19.5℃, 年均降雨量1350.9 mm, 蒸发量1495.1mm, 年日照时数:1812.5 h, 年无霜期311 d, ≥10℃的活动积温6422℃。该区域处于福建南亚热带与中亚热带过渡区, 分布有水田、旱地、经济林果等多种生态系统。土壤成土母质为低丘红壤坡积物、残积物与冲积物。小流域内灰泥田 (非冷浸田) 所处的位置为山前平原, 平坦开阔, 田块规整, 而冷浸田则分布于山垄谷地, 两侧山高林荫, 田块狭小破碎。

1.2 研究方法

以灰泥田为对照, 分别在灰泥田与冷浸田上安装设立TRM-ZS2型农田小气候自动气象站 (锦州阳光气象科技有限公司生产) , 自动监测环境温度、环境湿度、地温、光合有效辐射等农田小气象要素。另在灰泥田与冷浸田观测点分别安装农田地下水位监测装置 (课题组试制ZL201120062566.9) 。监测管由PVC管材制作而成, 其筒状体长150cm, 上开口设有密封盖, 筒状体下部周侧开设有渗水孔, 渗水孔外围包覆有防止渗水孔堵塞的棕毛滤网。埋管时, 管体埋入田面下100cm, 管体露出田面50cm, 并将周围土壤沿管体堆高, 防止受地表径流影响, 监测每10d 1次。农田自动气象站与地下水位测管监测时间为2011年5月至2013年4月。四季的划分方法以公历3月-5月为春季, 6月-8月为夏季, 9月-11月为秋季, 12月至次年2月为冬季[2]。

于2012年春季, 测定二者土壤类型地下水还原性物质总量与Fe2+。还原性物质总量采用硫酸铝溶液浸-重铬酸钾溶液容量法测定, Fe2+采用硫酸铝溶液浸, 光度法测定[3]。

1.3 数据分析

数据处理采用Excel进行平均数与标准差计算, 并利用DPS统计软件进行t检验分析[4]。

2 结果与分析

2.1 农田地下水位变化与化学成分特征

对发育于同一流域山垅田的冷浸田与发育于平洋田的灰泥田连续两年的地下水位监测结果表明 (图1) , 2011年5月至2013年4月, 灰泥田地下水位变化范围为地表之下1.1-48.0cm, 平均23.4cm, 而相应的山垅冷浸田地下水位变化范围为地表之上17.3-36.3cm, 平均25.9cm, 较灰泥田地下水位平均高49.3cm。从季节性变化来看, 冷浸田春季、夏季、秋季、冬季的地下水位分别为地表之上28.6cm、31.9cm、22.3cm、20.8cm, 比灰泥田分别高出41.3cm、46.8cm、63.3cm、46.1cm。从中也可看出, 冷浸田地下水位波动较小, 且长期渍水于地表之上10-40cm, 导致土壤长期处于还原状态, 而非冷浸田地下水位波动较大, 变化于地表之下0-50cm, 土壤常处于干湿交替状态, 从而有利于土壤渗育或潴育化过程, 这是灰泥田与冷浸田土壤发生过程的主要差异。

高浓度的Fe2+胁迫能明显抑制水稻地上部和根系的生长、降低下位叶片叶绿素含量[5]。对灰泥田与冷浸田地下水还原性物质总量与Fe2+监测表明 (表1) , 冷浸田地下水还原性物质总量与Fe2+含量均高于灰泥田, 其中还原性物质总量是灰泥田的2.8倍, Fe2+是非冷浸田的1.8倍, 从中表明, 与灰泥田相比, 冷浸田高地下水位也伴随着水质的强还原性特征。

2.2 光合有效辐射变化特征

光合有效辐射是太阳辐射中能被绿色植物用来进行光合作用的那部分能量, 他是植物生命活动、有机物质合成和产量形成的能量来源[6]。连续两年的监测结果表明 (表2) , 同一流域冷浸田与灰泥田的光合有效辐射呈显著差异, 冷浸田的光合有效辐射年均值较灰泥田降低20.9w/m2, 降幅26.9%。另从福建单季稻区水稻生育期 (6-10月) 来看, 冷浸田水稻生育期平均光合有效辐射较灰泥田降低48.2w/m2, 降幅39.0%, 降幅明显高于年均值。冷浸田光合有效辐射较低, 这主要与周围山地对谷地冷浸田的遮蔽作用而影响光照有关。

(单位:w/m2)

2.3 环境温、湿度变化特征

环境温度监测结果表明 (表3) , 相近区域冷浸田与灰泥田环境气温无明显差异, 但从福建单季稻区6-10月水稻生育期来看, 冷浸田较灰泥田6-10月的平均气温降低0.6℃, 这可能对谷地冷浸田的水稻生长造成一定影响。

从环境湿度来看 (表4) , 冷浸田的环境湿度明显高于灰泥田, 其年均环境相对湿度较灰泥田高出3.2%, 可能原因是:一方面冷浸田所处山地阴蔽, 水气不易散发, 另一方面冷浸田长年处于土壤水分饱和状态, 受水面蒸发的影响, 水分易逸入空气而形成较高的空气湿度。

(单位:℃)

(单位:%)

2.4 土壤温度变化特征

监测表明 (表5) , 冷浸田与灰泥田年平均地表温度、5cm地温、10cm地温、15cm地温差异不明显, 但从单季稻区水稻生育期来看, 同一流域6-10月的冷浸田平均地温均低于灰泥田的, 其地表温度、5cm地温、10cm地温、15cm地温分别比灰泥田低0.4℃、0.4℃、0.5℃、0.6℃。另从表中可看出, 水稻生育期地温差异主要表现在9-10月期间, 时值水稻抽穗、灌浆至成熟期, 上述冷浸田与灰泥田不同深度地温分别相差0.7℃、0.8℃、0.8℃、1.0℃, 均高于生育期各平均地温差异。对于福建中晚稻而言, 生育前期6-7月份气温较高, 温度并不构成水稻生长的限制因子, 而生育后期抽穗至灌浆为产量形成的关键时期, 此间, 气温由高渐低, 水稻易受寒露风的威胁, 冷浸田水稻生育后期降温快, 可能对水稻光合产物的积累生产造成不利影响[7]。

(单位:℃)

综合上述, 与相应的非冷浸田生境特征相比, 山垄冷浸田具有如下特点:地下水位高、波动小并伴随强还原性, 光合有效辐射较低与水稻生育后期地温下降较快, 这可能是冷浸田生产力低下的综合原因。基于冷浸田生境特征, 应从工程与农艺措施等方面开展综合治理与高效利用。

3 基于小气候生境特征的改造利用对策

3.1 福建冷浸田高地下水位成因分析

本研究通过定位比较的方法, 比较了同一流域不同地形发育的冷浸田与非冷浸田地下水位变化差异, 结果表明, 灰泥田地下水位波动较大, 主要发生在地表之下0-50cm, 而相应的冷浸田地下水位波动较小, 主要分布在地表之上10-40cm。冷浸田高地下水位也伴随着水质的强还原性特征, 这可能是导致冷浸田生产力低下的首要原因。相关研究也表明, 冷浸田的基础地力贡献率要比非冷浸田低6.8%-7.0%[8]。从福建山区冷浸田形成原因来看, 可能有以下几点, 一是福建属于亚热带季风气候区, 雨量充沛, 由于集水面积大, 降雨的地面水和丰富的地下水向洼地汇集;二是从发生地理位置来看, 冷浸田多发生于山垄谷地, 地形起伏狭窄, 开阳率 (垅开阔度/垅相对高度) 多小于5[9], 山高林荫日蔽, 日照时数短, 蒸散条件差;三是从水文特性来看, 冷浸田受地下冷泉水影响, 或测渗水多, 甚至溢出地表淹灌稻田;四是人为管理方式粗放, 大水漫灌与浸水过冬。总之, 自然因素与人为管理不善的综合作用导致了福建山区冷浸田的形成与分布, 这有别于我国沿湖区的冷浸田形成原因。

3.2 排水工程, 削减水害

福建冷浸田多分布于山前倾斜平原交接洼地, 受地表水与地下水混合, 串排串灌, 常年涝渍, 水位高, 土壤表层或整个土体潜育化, 造成土壤耕性不良, 生产力低下。因而冷浸田治理首先应做好排水工程。根据课题组对上世纪80年代以来的福建冷浸田治理典型工程的调查总结, 冷浸田开沟工程的方式类型如下:

3.2.1 按开沟工程的功能类型分 (1) 截洪沟 (防洪沟) :

沿山坑周围的坡麓山田交界处开挖排洪沟, 截洪防入侵, 可达到洪水不进田的效果。 (2) 导泉沟:指在山垅低洼地, 支垅交汇处, 坡脚泉眼涌出处, 挖一深沟, 在地下水未溢出田面之前, 拦截地下水并导向排水沟, 达到冷泉水、毒锈水引出田的效果。 (3) 排水沟:排水沟是以排除田面积水、导出冷泉水、毒锈水、降低地下水位为目的。含干、支、斗、农排水沟, 或排灌两用沟, 排水沟的大小、密度应根据山垄大小、地下泉水量及泉眼密度而定。 (4) 轮灌沟:轮灌沟一般是在排水沟的基础上布置的, 含斗渠、农渠或灌排两用渠, 主要是改变直流漫灌 (串灌) 为迂回水路引水轮灌。通常与修筑山塘水库等水源工程相结合。

3.2.2 按开沟工程的方式类型分 (1) 明沟模式:

a.全省截洪沟一般采用明沟工程, 沟宽1m, 沟深0.4-0.8m左右。b.排泉沟的明沟工程:一般沟宽0.3-0.5m, 深1m。c.排水沟的明沟工程:一般主干沟沟宽0.8-1.5m, 深1-1.5m, 垄顶窄浅, 垄口宽深, 沟距一般40-50m, 即通常所说的剖腹沟。一些地方还配套建有田间排水支沟, 垄面较窄的呈“十”字形沟, 垄面较宽的开“艹”或“井”或“非”字形沟, 做到沟沟相通。田间排水支沟一般宽0.5-0.8m, 深0.7-1.0m。d.轮灌沟一般采用明沟模式, 断面呈U形或梯形或矩形, 渠高一般15-40cm, 宽视来水量而定。

(2) 暗管模式:暗管改造烂泥田具有省工、省本、减少投资、不占耕地等优点, 较适用于小片深脚烂泥田的改造。暗管主要排除地下水或冷泉水。在进行工程改造过程中, 遇到远离主沟的泉眼或典型的小片深脚烂泥田, 难以进行石砌沟的田块, 多采用暗管模式。暗管主要采用瓦管、波纹管等材料, 一般埋深0.9-1.2m, 两条管之间不小于60m。

在一些地方, 在埋暗管的同时, 还结合设暗井, 通常20m左右设一个暗井, 可经常性清理井底下沉淀泥土, 以防泥土流入管内造成堵塞。暗管万一堵塞, 亦可在暗井两头进行疏通工作, 以恢复其正常使用。

(3) 明沟+暗管组合模式:对一些冷浸田面积大、垄口开阔的区域, 冷浸田治理通常以明沟与暗管组合进行, 如排水主沟、支沟多采用明沟, 而导泉沟采用暗管将泉眼水导入明沟。

3.3 农艺生物措施结合, 提升生产力

从农田小气候监测比较进一步得知, 冷浸田的光合有效辐射、单季稻生育后期的地温、气温均低于灰泥田, 这可能也是谷地冷浸田水稻产量较低的原因。为此, 针对冷浸田的生境特征, 对无法实施或尚未开展水利工程措施治理的冷浸田, 可采取适当的农业技术措施进行因地制宜改造以提高农田生产力。如对光合有效辐射不足的谷地, 可采取定期劈除田块两侧的灌草丛来增加光照辐射范围;对于长期渍水且地温不足的冷浸田可采取垄作或增施热性肥料等, 如草木灰在农业生产上主要作为钾肥施用, 它还具有防寒、杀菌消毒、抑制病虫害发生、促进作物茎秆健壮和增强作物抗逆性等多方面作用, 可用于冷浸田土壤改良。在排水的基础上, 结合起垄, 开展水旱轮作, 既可提高作物综合生产能力, 提升效益, 又可提高农田利用水平, 有力支撑粮食生产安全;冷浸田水土温度低, 土壤矿化水平低, 相应的有效磷、钾水平较低[10,11], 增施磷钾肥提高作物养分供给量也是增产的重要措施之一。另外, 冷浸田还具有南方土壤低p H、低有效硼等共性特征, 因而在排水脱潜过程中, 进一步跟进改酸、补充中微量元素等措施, 也是冷浸田改良利用应考虑的问题。而对于暂时还未能开展工程改造的冷浸田, 应树立大农业的观点, 利用水源充沛等特点, 发展茭白、莲籽等水生作物, 是因地制宜利用冷浸田的有效方式。此外, 冷浸田多分布于丘陵山区, 具有得天独厚的自然生态条件, 发展现代生态品牌农业, 既可满足人们日益增长的物质需求, 又可充分发挥冷浸田的生产潜力、生态潜力, 促进冷浸田耕地资源的高效利用。

参考文献

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[4]唐启义, 冯明光.实用统计分析及其DPS数据处理系统[M].北京:科学出版社, 2002:304-310.

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[9]福建省土壤普查办公室.福建土壤[M].福州:福建科学技术出版社, 1991.199-204.

[10]邱珊莲, 王飞, 李晓燕, 等.福建冷浸田土壤微生物及养分特征分析[J].福建农业学报, 2012, 27 (3) :278-282.

农田小气候的改良 篇3

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于淮南市田家庵区史院乡闫阳村某农户承包地, 该地块肥力中等, 土壤类型为黄白土。试验开始前测定0~20 cm耕层土壤, 结果如下:有机质26.17 g/kg、全氮1.41g/kg、速效氮116.26 mg/kg、速效钾146.90 mg/kg、全磷0.24g/kg、速效磷29.60 mg/kg、p H值5.93。

1.2 试验材料

供试作物:小麦, 品种为烟农19, 当地主栽品种, 常年产量水平为6 000~6 750 kg/hm2;供试肥料:尿素 (含N 46%) 、过磷酸钙 (含P2O512%) 、氯化钾 (含K2O 60%) 、硝酸钾 (含N13.9%、K2O 38.6%) 、钙镁磷肥 (含P2O512%) 、45% (15-15-15) 复混肥。

1.3 试验设计

试验根据基肥施用量和改良剂不同共设6个处理, 具体如表1所示。3次重复, 随机区组排列, 小区面积20 m2, 小区间隔离沟宽50 cm, 试验区周边保护行不少于2 m[1,2]。各处理在生长中期追施尿素112.5 kg/hm2。

1.4 试验方法

试验于2011年10月24日划区、整地。部分氮肥、全部磷钾肥及化学改良剂作为基肥结合整地全层施用, 趁雨追肥。10月25日播种, 播量225 kg/hm2。2012年6月4日进行人工收获, 各小区单独计产[3,4]。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤p H值的影响

从表2可以看出, 试验地块土壤常年小麦、水稻轮作, 土壤酸化明显。试验前土壤p H值为5.93, 试验后各处理土壤p H值均有提升, CK土壤p H值上升最少, 达到5.97, 增加0.04, 分析应为季节性上升, 与小麦旱作有关。试验后土壤p H值较高的是处理6和处理2, 分别为6.15和6.14, 分别较CK增加0.18和0.17。处理5、处理4、处理3分别较CK增加0.11、0.09、0.04。说明各改良方案对提升土壤p H值均有一定的提高作用。

2.2 不同处理对土壤p H值变化进程的影响

从表2可以看出, 收获时 (2012年6月) 各改良方案处理的土壤p H值都达到6.0以上, 其中, 处理6、处理2、处理5的p H值较高, CK的p H值变化较小。从小麦播种到收获, 土壤p H值变化有2个时间节点, 一个出现在12月, 6个处理均表现敏感, 另一个出现在翌年4月, 有4个处理表现敏感。从试验土壤p H值变化过程来看, 包括CK在内的6个处理分为4个类型:CK从播种后到12月土壤p H值不变, 然后逐渐下降至4月最低点后又逐渐上升至6月回至初始点附近;处理2和处理3 p H值从播种至12月上升, 然后下降, 到4月后又转而上升, 至小麦收获后位于最高点, 其中处理2变幅较大, 处理3变幅较小;处理5、处理6从播种至12月下降, 然后直线上升至6月到达最高点, 其中处理6变幅较大, 处理5变幅较小;处理4与众不同, 播种后土壤p H值缓慢下降, 到12月后逐渐上升至4月到达最高点, 随后又缓慢下降到6月保持较高位置 (图1) 。分析表明出现4个类型的原因除与各改良剂性质有关外, 还应该与温度和降水有关[5,6,7]。

2.3 不同处理的土壤养分含量变化

试验作物收获后对各处理土壤进行测定, 结果见表3。

2.3.1土壤有机质。

经F检验, 各处理间有机质差异不显著。经多重比较, 只有处理4与处理6差异显著, 其他各处理间差异不显著, 处理4含量最高, 为26.59 g/kg, 处理6最低, 为25.32 g/kg。

2.3.2 土壤碱解氮。

经F检验和多重比较, 各处理间差异不显著, 与试验前数值差异也较小。

2.3.3 土壤速效磷。

经F检验和多重比较, 各处理间差异不显著。

2.3.4 土壤速效钾。

经F检验和多重比较, 各处理间差异不显著。

2.4 不同处理对产量结构和理论产量的影响

对各处理进行室内烤种, 结果见表4。

2.4.1 穗数。

经F检验, 各处理间差异不显著。经多重比较, 除处理5与处理6差异显著外, 其他差异均不显著, 处理5穗数最高, 为703.05万穗/hm2, 处理6穗数最低, 为645.00万穗/hm2。

2.4.2 穗粒数。

经F检验和多重比较, 各处理间差异不显著, 处理2最高, 为31.72粒, 处理3最低, 为29.67粒。

2.4.3 千粒重。

经F检验和多重比较, 各处理间差异不显著, 处理2最高, 为39.33 g, 处理6次之, 为39.00 g, 处理3最低, 为37.33 g。

2.4.4 理论产量。

经F检验, 各处理间差异不显著。经多重比较, 处理5、处理2与处理3差异显著。处理5最高为8502.25 kg/hm2, 处理2次之为8 439.66 kg/hm2, 处理1位居第三, 为8 180.17 kg/hm2, 处理3最低, 为7 421.34 kg/hm2。

2.5 不同处理对产量和经济效益的影响

从表5可以看出, 处理5产量最高为7 303.50 kg/hm2, 比对照增产4.78%;处理2次之为7 219.50 kg/hm2, 比对照增产3.57%;CK和处理6位居第三, 为6 970.50 kg/hm2;处理4位居第五, 为6 904.50 kg/hm2;处理3最低为6 337.50kg/hm2。经多重比较, 处理5与处理2差异不显著, 与处理1、处理6差异显著, 与处理3、处理4差异极显著;处理1与处理6、处理4差异不显著, 与其他处理差异显著, 与处理3差异极显著。说明施用生石灰和钙镁磷肥的改良方案有显著的增产作用。

从表5可以看出, 改良效益最好的是处理6, 其收益为14 974.20元/hm2, 比CK增加58.50元/hm2。其他处理的改良收益都低于对照。

注:小麦单价以2.40元/kg计, 纯收益为各处理收益减去CK收益。

3结论与讨论

试验结果表明, 在农田土壤酸化较重的区域, 各种处理均能改良农田土壤, 提升土壤p H值。在以改良和增收为目的的区域, 推荐使用磷矿粉改良措施, 收益相对较高。在酸化严重或栽培经济价值较高作物的以提升土壤p H值为方向的地区, 建议除采用磷矿粉改良方案外, 也可采用生石灰改良方案, 土壤p H值提升快, 改良效果好[8,9,10,11]。本试验结果只是当年气候情况下所得结论, 有待进一步试验证实。

摘要：研究不同处理方法对淮南市酸化农田土壤的改良效果, 结果表明:在酸化严重的区域, 各种处理均能在一定程度上对土壤进行改良, 但以磷矿粉改良措施为最佳, 其次是生石灰处理, 酸化改良效果好, 且收益相对较高。

关键词：酸化土壤,改良,生石灰,磷矿粉,安徽淮南

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农田小气候的改良 篇4

1 农田防护林对土壤的改良效益

1.1 农田防护林对土壤物理性质的改良

农田防护林带建成后对降低土壤表层及耕作层的全盐量效果极为明显, 可防止次生盐渍化。一般, 杨树林带下土壤中碳酸钠盐下移, 多滞留在30cm上下;灌木林带下土壤中的硫酸盐及碳酸盐则向47cm以下的土层移动。杨树林带下0~20cm土层全盐量较旷野减少66%, 1~11H之间减少86%~90%;灌木林带下0~30cm土层防护林带比旷野减少65%, 林带背风面5~20m处减少58%~75%。前苏联V.M.Kretinin的研究证实了农田防护林带有使土壤脱盐的作用。A.M.Egrouy等的研究结果也表明, 农田防护林带对农田土壤有明显的脱盐作用。李德毅在江苏大丰县上海农场的研究认为:农田防护林带保护区和空旷区相比有明显延缓反盐作用。

农田防护林带还有减少土壤中CO32-和HCO3-的效果, 从而使土壤碱性减弱, p H值降低。杨树林带内0~10cm土层中CO32-和HCO3-的浓度含量较旷野减少66%, 并降低1.4个p H值。林带背风面1~11H之间减少78%~89%, 降低1.0~1.5个p H值。灌木林带至带后20cm处范围内、在0~30cm的土层减少63%~82%左右, 下降约0.5~1.5个p H值。

此外, 农田防护林带还有改善盐碱土水溶性组成成分的作用。受林带庇护的土壤, Ca2+比例增大, Na+减少, 从而改善了土壤的通透性和可耕性。农田防护林带所庇护的上层土壤中水溶性Na+大幅度降低, 在杨树林带可降低90%, 灌木林带降低19%~82%左右。

1.2 农田防护林对土壤的增肥效应

农田防护林能改良土壤结构, 增加土壤有机质含量, 提高土壤肥力。7~8年林地土壤有机质含量比农地土壤增加近1倍, 土壤氮、磷养分含量显著提高, 电导率平均值比对照点降低42.9%, 土壤容重降低, 非毛管孔隙度增加, 通气透水性能提高。林木大量的枯枝落叶促进了整个农田生态系统的物质循环。据测定, 五年生的杨树、水杉、刺槐等林分每年凋落物分别可达2500kg/hm2、2800kg/hm2和2000kg/hm2, 杨树凋落物中氮、磷、钾、钙的含量分别为2.35%、0.45%、1.24%和4.11%, 每公顷杨树林每年凋落物归还土壤的养分含量为氮58.75kg、磷11.25kg、钾31.00kg和钙106.00kg。朱德华观测研究结果表明, 林带背风面20H范围内腐殖质含量为对照的182.2%, 氮为178.4%、磷为145.4%, 休乔列夫观测到林带保护区肥效增加25%。克列京宁观测到二十二至二十七年生的林带, 促使草原土壤形成0~2cm的有机层, A+B1层增加4~12cm。据郑亮等测定淮北平原农田防护林网建立后, 土壤有机质含量增加了32.9%, 含氮量增加了8%, 速效磷增加了31.4%, 速效钾增加了6%, 土壤的p H值由8.3下降到8.1。

1.3 农田防护林对土壤微生物和酶活性的影响

农田防护林还能增加土壤微生物种群数量和提高酶的活性, 有效地提高土壤肥力水平。南京林业大学在江苏徐州农田防护林区对土壤酶活性研究表明, 林带根系活动能明显提高土壤酶活性, 在林带四周土壤酶活性较高, 随着林带距离的增加酶活性变小, 根际土壤酶活性明显高于非根际土壤。

1.4 农田防护林的保土效应

农田防护林带具有降低风速、提高土壤含水率的作用, 因而起到防止或减轻土壤风蚀的作用。Gal观测到Ferstod地区农田防护林带营造前, 土壤损失量达1002t/km2, 造林后12年仅为50t/km2, 每年3月份空气含尘量仅为原来的1/10。据测算, 淮北地区农田防护林每年可防止水土流失3000多万立方米, 使3670km的主要河渠每年可减少泥土淤积12.1万立方米, 平均每年减少河床抬高2~3cm。

2 农田防护林带胁地现象的产生与克服

2.1 农田防护林带胁地现象的成因

在农田防护林建设过程中, 由于林木根系和冠幅巨大, 对作物不可避免地会产生一定的负面影响, 主要表现在:林木与根系四周作物争夺土壤水分和养分;树冠冠幅较大, 遮阴面积大, 时间长, 造成四周区域的光照少, 地温高, 迎风面近树区的空气湿度小;虽林带缩小昼夜温差, 有减免高、低温致害的正影响, 但也有不利于干物质积累、影响作物发育, 甚至降低种实品质的负影响。农田防护林的负影响随着许多条件的变化而变化, 一般情况下, 对秋季作物影响大于夏季作物, 林带阴面大于阳面, 在瘠薄的土壤上大于肥沃的土壤上, 在干旱年份和无浇灌条件下大于湿润年份和有浇灌条件的。

2.2 农田防护林带胁地的克服

要消除或减轻林带胁地负面影响, 可以考虑采用以下措施:a.农田防护林要合理布局, 主、付林带严格按要求设计, 实行水、田、林、路、电统一规划, 少占耕地。b.选择窄冠、根深、枝叶稀少、发芽晚的树种。c.栽树前要深耕整地, 多施有机肥, 促进根系向深层发展。d.在林带与农作物之间, 距林带约1.5m处, 挖一条深50~60cm的断根沟, 以避免树冠扩展到农地浅层土壤中。e.在林带威胁地明显的范围内, 种植绿肥作物、瓜菜、草药等比较耐阴的植物。农田防护林本身也是生态系统的生产者, 能对社会输出多种多样的林产品, 包括木材、条材、薪材、干鲜果品、茶叶、绿肥、饲料、燃料、木本粮油、药材和木本蔬菜等, 其作用之大, 是不可低估的。把多年生木本植物与作物、绿肥、牧草等混种, 不仅改善农田生态环境, 而且更能充分利用地力, 将生态潜能转化为最大的生物生产力, 并在此基础上再大力发展畜牧业, 获得更多的畜产品, 从而解决农、林、牧三者争地的矛盾。可见, 建设农田防护林是调控农田生态环境、促进农牧业生产、满足人们对农林牧产品日益增长需要的必由之路。

3 结论

农田防护林的营造形成了以林网为主体的生态系统, 不仅可提供生产原料, 更重要的是提供了一系列的相关功能和服务, 改善了农田生态环境, 对整个地区的气候、土壤、农业生产等都具有重大的防护与调节作用, 是改善生态环境的高效能生物工程。随着人们对资源环境的日益关注, 农田防护林在改善农田生态环境方面的效益将越来越引起人们的重视。

责任编辑:杨帆

摘要：20世纪80年代以来, 随着生态学的不断发展, 生态学原理被更加深入地应用到农田防护林领域, 形成了农田防护林生态学研究高潮。大量研究表明, 农田林网可以改善生态环境, 优化农作物生长所需的环境条件, 对作物生长环境有着明显的良性影响。这里, 仅就农田防护林的土壤改良效益与胁地现象的克服等问题进行阐述。