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覆膜种植方式对东祁连山区苜蓿草地土壤温度和水分的影响*

更新时间:2016-07-05

全球草地资源受超载过牧等不合理的利用方式及全球气候变化的影响,出现不同程度的退化[1-2]。祁连山生态系统作为我国“一带一路”系统中的重要生态支撑,在维护我国西部生态安全方面有着举足轻重和不可替代的地位,是西北地区重要的生态安全屏障[3]。近年来,祁连山高寒草地生态系统遭到破坏,导致草地植被覆盖率下降,种类减少,群落丰富度降低,饲用价值变差,产草量和载畜量极低[4-5]。目前,祁连山面临着畜牧业继续增产与保护草场的双重压力。冬春季节天然草地提供的饲草已不能满足放牧牦牛和藏羊正常生长发育和繁殖所需的营养,使得牛羊出现“冬瘦、春死”的现象,严重影响了高寒区家畜的生长发育[6]。为此,急需建立稳定高产的多年生人工草地,提高饲草供给能力,实现草畜平衡,使退化草地得休养生息,恢复草地自然调节功能,从而达到草地生态保护与畜牧业发展的双赢目的[7]

短短2个小时的访谈,3万多字的记录,原本4页的人物故事,被扩展成6页,还外加3篇文章。因为,写他的人虽多,但一席谈之后,发现他身上真的有很多值得大家关注和学习的地方,包括一开始就能对自己的选择作出分析和规划,还有选择之后找对方法并一直不懈坚持,更有他的谦和和责任感,还有对给予了他所有一切的葡萄酒的这份回馈之心。

覆膜种植技术已广泛应用于我国北方干旱和半干旱地区的玉米、马铃薯、小麦等农作物生产。大量实践表明,覆膜可减少土壤水分蒸发,有效地利用太阳能,达到抗旱、增墒和保温的作用,有利于建立稳定的节水型农业[8-16]。覆膜种植技术可以改变小麦、玉米、胡麻和马铃薯等作物生长的外部微环境[17-20],可增加土壤有效积温,提高水分利用效率,进而提高作物产量[21-22]。有研究表明,覆膜能促进天祝和甘南高寒区苜蓿的生长,但关于不同覆膜种植方式对祁连山区土壤温度和水分的影响未见报道。因此,我们于祁连山东段甘肃天祝高寒地区布设试验,研究了平膜全覆、垄沟覆膜、垄沟覆膜+覆土和垄沟种植不同方式下土壤温度和水分含量的变化,旨在为高寒区苜蓿的建植提供理论依据和技术支撑。

左小龙暗自想,这环境真是太容易防身了。如果从屋子里出来的是他的仇人,在仇人操家伙前,他可以有扳手防身,如果敌人的家伙比自己的家伙长,那水炉砸过去敌人肯定够呛,屋里的人被制服以后,如果外面涌来他的帮手,左小龙则可以用打火机点燃化油器边的汽油,用扳手砸开窗,跳出去以后顺着柴油桶一蹬,然后柴油桶就倒地,自己则可以翻出围墙,顺利脱身。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为甘农1号杂花苜蓿(Medicago sativa L. × M. falcata L.)cv ‘Gannong No.1’,由甘肃农业大学提供。

本试验采用平膜全覆、垄沟覆膜、垄沟覆膜+覆土和垄沟(不覆膜)4种种植方式。垄沟覆膜、垄沟覆膜+覆土和垄沟处理中,垄为集雨区,沟为种植区,垄宽为30 cm,高为15 cm,垄坡约为45°(图2)[24]。所用地膜为厚度0.008 mm的白色塑料薄膜[25]。试验小区面积为2 m × 5 m,重复3次,小区随机区组排列。于2013年5月6日-7日进行播种,所有处理均为穴播,每穴播种5~10粒,播种深度2~3 cm,株距5 cm,行距30 cm;出苗后酌情补苗和间苗,确保每穴有3~5株苜蓿成活。在冬季来临之前,将垄沟和垄沟覆膜+覆土处理进行抹平处理,覆土厚度为7.5 cm。在6月20日至7月15日,分别进行了人工拔除杂草。

9月土壤含水量与8月份土壤含水量的表现趋势一致,为:垄沟覆膜>垄沟覆膜+覆土>平膜全覆>垄沟。在0~10 cm土层,垄沟覆膜(25.98%)与垄沟覆膜+覆土处理(23.33%)的土壤含水量显著高于垄沟处理下的土壤含水量(20.02%)(P<0.05);10~20 cm、30~40 cm土层,垄沟覆膜与垄沟覆膜+覆土间差异不显著,但高于平膜全覆与垄沟处理(P<0.05),垄沟处理与平膜全覆、垄沟覆膜+覆土间差异性不显著;20~30 cm土层,垄沟处理土壤含水量最低为18.43%,其他处理4显著高于垄沟处理(P<0.05),3者间无显著性差异。9月0~40 cm土壤含水量垄沟覆膜最高为24.54%,较垄沟覆膜+覆土、平膜全覆和垄沟处理分别提高5.5%、14.5%和22.8%。

1.2 试验地概况

5~25 cm地温的表现趋势为:5月份,平膜全覆>垄沟覆膜>垄沟>垄沟覆膜+覆土(表1);平膜全覆在5 cm深度下的地温显著最高,为19.5℃(P<0.05),比垄沟覆膜、垄沟覆膜+覆土和垄沟处理分别高1.64℃,4.22℃,3.09℃;10 cm深度时,平膜全覆的地温(15.13℃)显著最高(P<0.05),比垄沟覆膜、垄沟覆膜+覆土和垄沟处理分别高0.69℃,1.92℃,1.67℃;20~25 cm地温4种处理间差异不显著。5月晴天时,平膜全覆在浅土层的地温增温最快,较其他3种处理可增温9.3%、27.7%和19.0%。6月份,平膜全覆在5~25 cm的地温皆显著高于其他3种处理(P<0.05),且平膜全覆>垄沟覆膜>垄沟覆膜+覆土>垄沟;在10~15 cm处,平膜全覆处理下的最高地温可达26.31℃,26.48℃。6月晴天平膜全覆地表温度较比其他3种处理可增温5.99℃、10.39℃和10.36℃;5~10 cm土层地温在各处理下均达到最大。7、8、9月份,5~25cm地温为:平膜全覆>垄沟覆膜>垄沟>垄沟覆膜+覆土。7月和8月在5~25cm深度的地温皆是平膜全覆显著高于其他处理(P<0.05),其余3种处理间无显著性差异。9月份0~25cm土层地温,4种处理间无显著性差异。

图1 试验区2013年温度和降雨情况 Fig.1 The temperature and rainfall in the experimental site in 2013

1.3 试验设计

需肥水平中上,采取重施底肥,及时追施分蘖肥,后期看苗补施穗肥。注意氮、磷、钾肥合理搭配,忌中后期偏施氮肥。一般每公顷施45%水稻专用复合肥375~450 kg作底肥,插秧后5~7 d结合除草剂每公顷追施尿素105~150 kg,幼穗分化3~4期施氯化钾112.5 kg。前期浅水促分蘖,够苗及时落水晒田,后期以湿为主,忌脱水过早。

1.4 测定方法

天祝高寒区苜蓿草地地表温度表现为:5月份,垄沟覆膜>垄沟覆膜+覆土>垄沟>平膜全覆;平膜全覆的地表温度显著低于其余处理(P<0.05),比垄沟覆膜降低1.3℃。6月份,平膜全覆>垄沟覆膜>垄沟>垄沟覆膜+覆土。7、8、9月,平膜全覆>垄沟覆膜>垄沟>垄沟覆膜+覆土;7月份,平膜全覆(36.63℃)和垄沟覆膜(31.33℃)显著高于垄沟覆膜+覆土(26.57℃)和垄沟处理(26.63℃)(P<0.05),平膜全覆比垄沟覆膜+覆土和垄沟处理下的地表温度增高10.00℃;8月份,4种处理下的地表温度(16.38~17.64℃)间无显著性差异。

1.4.2 土壤水分 水分测定采用烘干法测定:5月中旬进行整地覆膜,次日播种,在播种前测1次土壤水分;以后每月中旬对每种处理采样测定水分含量,重复3次。测定时用土钻取样,分别采取0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm的土样,称取5 g放到已知重量的铝盒当中,105℃烘干恒重,称重,计算土壤含水量。

图2 苜蓿种植示意图 Fig.2 Schematic diagram of alfalfa planting 注:图中蓝色线条表示覆膜,褐色线条表示起垄 Note: The blue line indicates the film mulching, and the brown line indicates the ridge forming in the figure

1.5 数据分析

用Excel 2007软件整理数据,用SPSS 17.0统计软件对试验数据进行单因素方差分析,差异显著性用LSR法进行多重比较。

温度统计处理时,对不同处理间的地温以两种方式进行统计:(1)不同处理间的地温在垂直方向上进行比较(即不同土层深度地温的差异),以不同深度上(0 cm、5 cm、10 cm、15 cm、20 cm和25 cm)从早到晚(8:00-18:00)的日平均地温统计数据,进行比较。(2)不同处理间的地温随时间的变化:即在1天中不同时间点不同处理下地温的变化,对0~25 cm的平均温度,在不同时间点(8:00、10:00、12:00、14:00、16:00、18:00)上进行比较。温度统计处理时,对不同月份晴天下的温度以这两种方法进行统计处理。

2 结果与分析

2.1 不同种植方式对天祝区苜蓿草地土壤温度的影响

1.4.1 土壤温度 使用地温计测定地表、地下深5 cm、10 cm、15 cm、20 cm和25 cm的土壤温度;由于该地区天气变化较大,因此,选择在天气晴朗时测定,并对数据进行汇总,测定时,从8:00-18:00,每隔2个小时记录1次;每种植方式重复3次。

研究地设在甘肃省武威市天祝藏族自治县抓喜秀龙乡甘肃农业大学天祝高山草原试验站(37°40′ N,102°32′ E),试验区海拔2 960 m,气候潮湿空气稀薄、太阳辐射强。天然植被为寒温潮湿类高寒草甸,该地区水热同期,无绝对无霜期,仅分冷、热两季,年均气温-0.1℃,最热月7月均温12.7℃,最冷月1月均温-18.3℃,≥0℃的年积温为1 380℃;年均降水量416 mm,多集中于7、8、9月;年蒸发量为1 592 mm,水热同期,年蒸发约是降水量的3.8倍。土壤以亚高山草甸土为主,土层厚度40~80 cm,土壤pH为7.0~8.2[23]

2.2 不同种植方式对天祝区苜蓿草地土壤温度日变化的影响

5月从早晨8:00到14:00的地温都表现为:平膜全覆>垄沟覆膜>垄沟>垄沟覆膜+覆土(表2)。从8:00至16:00一直处于增温状态, 18:00地温下降。其中,平膜全覆处理最高地温为18.32℃;垄沟覆膜18.38℃;垄沟覆膜+覆土16.52℃;垄沟16.67℃。5月晴天最高地温在14:00-16:00。

我们受到所长В.В.库坎诺娃女士的热情欢迎,并在其亲自带领下参观了研究所的卡尔梅克传统文化博物馆、图书馆及图书馆的善本室,还举行了学术座谈会。图书馆虽然不大,但专业性很强,蒙古学、卫拉特-卡尔梅克学方面的图书资料丰富,特别是善本室所藏17—19世纪有关卡尔梅克历史、人文的俄文图书丰富,对研究者言无疑是一座资料宝库。最令人印象至深的是,图书馆里明亮,干净整洁,摆在书架上的一排排的书,一尘不染,没有呛鼻的尘埃和灰尘。

6月地温变化为:除早晨8:00垄沟覆膜+覆土处理下的地温最低外,其他时间都是平膜全覆>垄沟覆膜>垄沟覆膜+覆土>垄沟。从10:00到18:00,平膜全覆的地温都显著高于其他3种处理;平膜全覆最高温度在16:00,达32.27℃,较垄沟覆膜、垄沟覆膜+覆土和垄沟处理下的地温分别增加5.24、7.73与8.89℃,分别提高19.4%、31.5%和38%。

7月、8月晴天地温均为平膜全覆最高,7月晴天在16:00时,地温最高,平膜全覆可达32.97℃,较其他3种处理增加了5.24℃、6.04℃和7.2℃;18:00地温下降。

8月最高地温出现在12:00,14:00地温下降。平膜全覆、垄沟覆膜、垄沟覆膜+覆土和垄沟处理的最高地温分别为:22.31℃,17.79℃,17.88℃和18.58℃,8月份的最高地温较7月份低。

9月的8:00增温至14:00时,16:00地温下降平膜全覆、垄沟覆膜、垄沟覆膜+覆土和垄沟处理的最高地温分别为21.32℃,19.93℃,17.98℃和20.82℃。

表1 种植方式对各月晴天不同土层地温的影响 Table 1 Effects of planting patterns on soil temperature in different soil layers in a sunny day /℃

月份Months处理Treatments0 cm5 cm10 cm15 cm20 cm25 cm5月May平膜全覆Film mulching parallel to the ground20.28±0.26b19.52±0.67a15.13±0.30a14.69±0.23a12.12±0.22a11.57±0.06a垄沟覆膜Film mulching on ridge and furrow21.92±0.37a17.86±0.07b14.44±0.48ab13.58±0.61a11.95±0.38a11.19±0.06a垄沟覆膜+覆土Film mulching on ridge and furrow+cover soil21.27±0.44a15.28±0.09c13.21±0.39b12.08±0.41b11.83±0.06a11.04±0.21a垄沟Ridge and furrow21.65±0.28a16.41±0.12c13.46±0.27b12.89±0.46b11.86±0.19a11.16±0.14a6月June平膜全覆Film mulching parallel to the ground32.83±0.60a18.74±0.30a26.31±0.26a26.48±0.15a20.30±0.07a20.37±0.18a垄沟覆膜Film mulching on ridge and furrow26.84±0.26b17.11±0.18b24.61±0.22b23.41±0.12b17.57±0.27b17.72±0.10b垄沟覆膜+覆土Film mulching on ridge and furrow+cover soil22.44±0.21c15.67±0.19c20.27±0.06c20.87±0.56c17.47±0.23b17.18±0.41b垄沟Ridge and furrow22.47±0.65c14.08±0.23c19.42±1.17c20.49±0.25c15.34±0.06c14.69±0.21c7月July平膜全覆Film mulching parallel to the ground36.63±0.18a27.07±0.35a23.20±0.38a23.00±0.23a19.53±0.41a19.80±0.15a垄沟覆膜Film mulching on ridge and furrow31.33±0.93b23.13±0.47b20.73±0.15b20.33±0.27b17.53±0.27b17.37±0.12b垄沟覆膜+覆土Film mulching on ridge and furrow+cover soil26.57±0.52c21.50±0.31b18.23±0.18b19.13±0.33b17.80±0.26b17.43±0.43b垄沟Ridge and furrow26.63±0.79c22.90±1.15b18.87±0.30b20.03±0.67b17.94±0.17b17.83±0.29b

续表1

月份Months处理Treatments0 cm5 cm10 cm15 cm20 cm25 cm8月August平膜全覆Film mulching parallel to the ground17.64±0.86a15.94±0.45a18.44±1.22a16.40±0.16a18.36±0.45a16.88±0. 36a垄沟覆膜Film mulching on ridge and furrow16.84±0.57a14.71±0.28b16.37±0.45b14.94±0.12b14.00±0.90b14.68±0.16b垄沟覆膜+覆土Film mulching on ridge andfurrow+cover soil16.38±0.80a14.27±0.45b16.11±1.10b14.84±0.34b14.21±0.65b13.84±0.11b垄沟Ridge and furrow16.78±0.50a14.42±0.34b16.94±0.25b14.88±0.37b14.74±0.64b13.99±0.09b9月September平膜全覆Film mulching parallel to the ground19.71±1.65a15.73±0.62a15.83±0.16a18.54±0.98a18.06±0.88a15.72±0.41a垄沟覆膜Film mulching on ridge and furrow17.12±1.06a14.97±0.49a14.79±0.69a18.97±1.63a18.26±0.82a14.87±0.23a垄沟覆膜+覆土Film mulching on ridge and furrow+cover soil16.04±1.20a14.14±0.18a14.07±0.36a18.97±1.43a17.39±1.71a14.22±0.40a垄沟 Ridge and furrow16.67±1.26a14.21±0.80a14.54±0.60a18.07±1.58a17.36±1.40a14.78±0.62a

注:不同小写字母表示各月不同处理间差异性显著(P<0.05),下同

Note: Different lowercase letters indicated significant differences among different treatments in each month (P<0.05). The same as below

表2 种植方式对晴天地温日变化规律的影响 Table 2 Effects of planting patterns on daily changes of soil temperature in a sunny day/℃

月份Months处理Treatments8:0010:0012:0014:0016:0018:005月May平膜全覆Film mulching parallel to the ground11.24±0.22a13.56±0.21a16.06±0.62a17.93±0.35a18.32±0.27a16.03±0.34a垄沟覆膜Film mulching on ridge and furrow11.11±0.30ab12.73±0.07b15.04±0.13ab17.18±0.26ab18.38±0.16a16.53±0.41a垄沟覆膜+覆土Film mulching on ridge and furrow + cover soil9.41±0.01c11.57±0.14c14.24±0.07b16.34±0.09b16.52±0.44b14.56±0.08b垄沟Ridge and furrow10.44±0.24b12.89±0.06b14.28±0.33b16.74±0.25b16.67±0.35b14.63±0.07b6月June平膜全覆Film mulching parallel to the ground14.77±0.16a21.98±0.38a29.51±0.50a31.84±0.05a32.27±0.22a27.80±0.29a垄沟覆膜Film mulching on ridge and furrow14.09±0.64a18.26±0.64b24.16±0.72b27.10±0.38b27.03±0.33b24.07±0.18b垄沟覆膜+覆土Film mulching on ridge and furrow+cover soil11.54±0.15b17.58±0.41b22.09±0.37c24.13±0.31c24.54±0.24c21.84±0.15c垄沟Ridge and furrow12.00±0.53b16.04±0.15c21.33±0.16c23.13±0.40c23.38±0.52d20.32±0.06d7月July平膜全覆Film mulching parallel to the ground15.77±0.03a22.60±0.91a27.17±0.37a30.90±0.35a32.97±0.23a29.33±0.13a垄沟覆膜Film mulching on ridge and furrow15.13±0.12ab20.33±0.32b23.60±0.31b26.07±0.62b27.73±0.46b25.37±0.18b垄沟覆膜+覆土Film mulching on ridge and furrow+cover soil14.87±0.22b20.60±0.36ab24.47±0.33b25.73±0.17bc26.93±0.12bc23.57±0.12c垄沟Ridge and furrow15.00±0.31b20.00±0.85b23.30±0.97b24.17±0.64c25.77±0.79c23.10±0.42c

续表2

月份Months处理Treatments8:0010:0012:0014:0016:0018:008月August平膜全覆Film mulching parallel to the ground11.87±0.42a18.14±0.73a22.31±0.46a18.13±0.38a16.54±0.16a16.67±0.09a垄沟覆膜Film mulching on ridge and furrow11.81±0.52a14.51±0.66b17.79±1.05b15.84±0.22b15.43±0.37b16.17±0.09b垄沟覆膜+覆土Film mulching on ridge and furrow+cover soil11.53±0.35a15.26±0.90b17.88±0.40b14.76±0.06c14.71±0.05c15.22±0.15c垄沟Ridge and furrow11.33±0.34a14.61±0.18b18.58±0.26b16.03±0.49b15.57±0.17b16.32±0.09ab9月September平膜全覆Film mulching parallel to the ground10.29±0.22a14.91±0.48a17.43±0.55a21.32±0.49a21.11±0.28a18.54±0.09a垄沟覆膜Film mulching on ridge and furrow10.52±0.16a13.42±0.38b15.89±0.47ab19.93±0.49a19.16±0.62b17.07±0.11b垄沟覆膜+覆土Film mulching on ridge and furrow+cover soil9.82±0.47a12.56±0.42b14.84±0.33b17.98±0.38b17.56±0.12c16.07±0.16c垄沟Ridge and furrow9.85±0.16a14.72±0.10a16.93±0.43a20.82±0.60a17.94±0.13c15.38±0.11d

2.3 不同种植方式对天祝区苜蓿草地土壤水分的影响

5月土壤含水量,垄沟覆膜最高为26.38%,垄沟处理最低为21.13%;平膜全覆在较深土层(20~40 cm)为24.82%,高于垄沟覆膜+覆土(23.22%),较低土层(0~20 cm)则低于垄沟覆膜+覆土(25.28%)(表3)。0~10 cm土层土壤含水量垄沟覆膜最高为26.92%,与垄沟覆膜+覆土处理(25.95%)间差异不显著,但显著高于平膜全覆(24.28%)和垄沟处理(18.68%),垄沟处理显著低于其他处理(P<0.05);10~30 cm土层垄沟覆膜显著高于其他处理(P<0.05),平膜全覆与垄沟覆膜+覆土间差异不显著,在10~20 cm,垄沟处理显著低于其他处理(21.63%)(P<0.05),20~30 cm,后三者间差异不显著;30~40 cm土层的土壤含水量略有升高,垄沟覆膜处理26.14%,与平膜全覆(26.14%)间差异不显著,但显著高于垄沟覆膜+覆土处理(24.16%)和垄沟处理(23.12%)(P<0.05),后二者间差异显著,垄沟处理显著低于其他处理(P<0.05)。5月垄沟覆膜处理0~40 cm土壤含水量为26.38%,较平膜全覆(24.56%)提高了7.4%,较垄沟覆膜+覆土(24.25%)提高了8.8%,较垄沟处理提高了24.8%。

要实现集聚人才的目标,必须立足河北省经济社会及人才事业发展的现状,河北省人才集聚模式存在的问题主要表现在以下3个方面。

8月土壤含水量表现为:垄沟覆膜>垄沟覆膜+覆土>平膜全覆>垄沟。0~10 cm土层,平膜全覆(24.05%)、垄沟覆膜(26.82%)和垄沟覆膜+覆土(25.27%)3种处理均显著高于垄沟处理(21.20%)(P<0.05);10~20 cm土层,垄沟处理最低为17.82%,与平膜全覆、垄沟覆膜+覆土间差异不显著,与垄沟覆膜(23.82%)间差异显著(P<0.05);20~30 cm土层,垄沟覆膜为24.87%,显著高于平膜全覆和垄沟处理(P<0.05),但与垄沟覆膜+覆土间差异不显著,垄沟处理最低;30~40 cm土层,4种处理间差异性不显著。8月0~40 cm土壤含水量垄沟覆膜为24.64%,高于平膜全覆(20.54%)、垄沟覆膜+覆土(23.14%)和垄沟处理(19.02%),土壤含水量分别提高了20.0%、6.5%和29.5%。

7月土壤含水量0~30 cm与6月的趋势相同,30~40 cm表现为:垄沟覆膜>平膜全覆>垄沟>垄沟覆膜+覆土。0~10 cm土层,平膜全覆(24.65%)、垄沟覆膜(25.45%)与垄沟覆膜+覆土(23.90%)3种处理均显著高于垄沟处理的土壤水分(20.77%)(P<0.05);10~20 cm土层,平膜全覆(22.98%)与垄沟覆膜(23.63%)显著高于垄沟覆膜+覆土(21.63%)与垄沟处理(19.55%)(P<0.05);20~30 cm土层,垄沟覆膜与平膜全覆、垄沟覆膜+覆土处理间的差异不显著,垄沟处理显著最低(P<0.05),但与平膜全覆、垄沟覆膜+覆土差异不显著;30~40 cm土层,4处理间差异皆为显著差异(P<0.05)。7月垄沟覆膜0~40 cm土壤含水量为23.86%,高于平膜全覆(22.87%)、垄沟覆膜+覆土(22.90%)和垄沟处理(20.88%),土壤含水量分别提高了4.3%、4.2%和14.3%。

两组患者均在术后早期给予营养支持,观察组和对照组分别给予肠内营养和肠外营养,并配合相应的护理干预,具体实施如下。

6月土壤含水量表现为:垄沟覆膜>平膜全覆>垄沟覆膜+覆土>垄沟。其中,垄沟覆膜种植方式下0~10 cm(25.77%)、20~40 cm(26.22%)土层的土壤含水量皆显著高于其他3种处理(P<0.05),其它3种处理间无显著性差异;10~20cm土层的土壤含水量垄沟覆膜(27.68%)与平膜全覆处理(27.47%)显著高于垄沟覆膜+覆土处理(23.94%)与垄沟处理(24.97%)(P<0.05),前二者间无显著差异,后二者间无显著差异。6月土壤含水量垄沟覆膜处理(26.92%)较其他3种处理分别提高了7.8%、13.8%和15.8%。

GC条件:进样口温度25 ℃,载气He,流速1.2 mL/min。进样量1 μL,分流进样,分流比40:1。色谱柱为DB-WAX (30 m×0.25 mm×0.25 μm),升温程序40 ℃恒温2 min,以5 ℃/min的升温速度升至180 ℃,然后以15 ℃/min的升温速度升至230 ℃,保持5 min。MS条件:EI电离子源,电子能量70 eV,离子源温度 200 ℃,接口温度 250 ℃。扫描范围 33.00~350.00 u。

表3 种植方式对各月份不同土层土壤含水量的影响 Table 3 Effects of planting patterns on the monthly changes of soil water content in different soil layers

月份Months处理Treatments0~10 cm10~20 cm20~30 cm30~40 cm5月May平膜全覆Film mulching parallel to the ground24.28±0.51b24.32±0.45b23.50±0.39b26.14±0.21a垄沟覆膜Film mulching on ridge and furrow26.92±0.38a26.30±0.52a25.81±0.27a26.48±0.36a垄沟覆膜+覆土Film mulching on ridge and furrow25.95±0.20a24.60±0.31b22.28±0.99b24.16±0.11b垄沟Ridge and furrow18.68±0.42c21.63±0.47c21.10±0.87b23.12±0.33c6月June平膜全覆Film mulching parallel to the ground23.17±0.49b27.47±0.32a25.65±0.49b23.54±0.29b垄沟覆膜Film mulching on ridge and furrow25.77±0.20a27.68±0.43a28.02±0.45a26.22±0.18a垄沟覆膜+覆土Film mulching on ridge and furrow22.28±0.49b23.94±0.32b25.41±0.28b22.95±0.25b垄沟Ridge and furrow22.04±0.43b24.07±0.32b24.09±0.45b22.79±0.38b7月July平膜全覆Film mulching parallel to the ground24.65±0.53a22.98±0.28a22.30±0.37ab21.56±0.39b垄沟覆膜Film mulching on ridge and furrow25.43±0.24a23.63±0.45a22.70±0.48a23.66±0.05a垄沟覆膜+覆土Film mulching on ridge and furrow23.90±0.67a21.63±0.41b22.12±0.18ab20.34±0.38c垄沟Ridge and furrow20.77±0.41b19.55±0.26c21.19±0.25b21.92±0.21b8月August平膜全覆Film mulching parallel to the ground24.05±0.71b20.13±2.00ab18.61±1.31bc19.38±1.21a垄沟覆膜Film mulching on ridge and furrow26.82±0.29a23.82±1.05a24.87±0.60a23.04±1.10a垄沟覆膜+覆土Film mulching on ridge and furrow25.27±0.86ab21.61±1.60ab22.98±1.51ab22.70±1.32a垄沟Ridge and furrow21.20±0.62c17.82±0.87b18.09±1.71c18.97±1.15a9月September平膜全覆Film mulching parallel to the ground22.10±0.69bc22.34±1.48b21.63±1.34a19.67±0.85b垄沟覆膜Film mulching on ridge and furrow25.98±0.29a25.66±0.14a22.14±0.09a24.36±0.45a垄沟覆膜+覆土Film mulching on ridge and furrow23.33±1.12ab24.61±0.35ab23.12±0.78a21.92±0.91ab垄沟Ridge and furrow20.02±0.93c22.22±0.80b18.43±0.93b19.29±0.89b

3 讨论

3.1 不同处理下对地温的变化规律

地面覆盖对土壤温度进行调节的作用机制是通过其覆盖层及覆盖层与地面之间空气层的存在来对土壤与大气间的热量交换施以影响[26]。本试验通过对各月份天气晴朗时,0~25 cm土层的地温进行记录,研究表明5-9月份上午8:00土壤地温较低,10:00后地温逐渐增加,其峰值出现在14:00和16:00,且土壤温度变化最敏感的土层深度为0~15 cm。此结果与王炳英[27]在陕西杨凌地区对覆膜玉米研究的结论相似。李成华等[26]认为,透明聚乙烯薄膜可使来自日光的短波热辐射几乎不受阻挡地穿越覆盖层到达地表面,而土壤反射的长波热辐射则不能穿过覆盖层。所以与裸地相比,在覆盖层下面的热量聚集导致了土壤温度的提高;地面覆盖可有效减小土壤水分丧失,降低土壤温度。垄沟覆膜+覆土处理是在覆膜之后,再对塑料薄膜覆盖一层土,土层减弱了太阳辐射从而降低覆膜对土壤的提温作用。地温的变化也随着气温变化,温度传递过程受到膜下水循环的影响而有其滞后性[26];因此不同深度地温的变化在传递过程中会逐层递减,呈现不同的规律。

5月晴天平膜全覆处理下的表层土壤温度最低,这是由于天祝高寒区5月气温依然较低,且风大,地表温度很容易受气候的影响;垄沟覆膜、垄沟覆膜+覆土和垄沟三种种植方式属于起垄种植,测定地温时,地表温度计被置于沟内,由于垄的挡风等作用,地表平均温度高于平膜全覆。

在晴天天气中,早晨8:00地温较低,从10:00开始地温开始渐增,在14:00和16:00时达到最高,随后又开始降低。5、6、7月白天最高地温在16:00时,8月和9月在14:00时,王炳英[27]关于作物在覆膜条件下土温的变化规律得出相似结论。本研究中土壤温度变化最敏感的深度为0~15 cm,因此晴天白天地温随时间变化增温也主要在0~15 cm。

本研究表明,覆膜对5、6、7月份土壤的提温作用影响较大,即对苜蓿生长初期(5月、6月)和生长期(7月)的地温影响较大。受气候影响,苜蓿生长后期(8月、9月)地温整体降低,不同覆膜处理下6月和7月各层地温出现峰值;8月份平膜全覆的提温作用依然明显,9月份各处理的地温无显著差异。苜蓿生长初期,土地覆膜能增加日光照射面积,加速覆膜处理下地温提升速率;而7月为天祝高寒草甸温度最高月份[23],土壤温度随之增高,苜蓿迅速生长。随着苜蓿及杂草的生长,在苜蓿生长的后期,杂草和苜蓿对地膜的遮盖作用越来越明显,地膜接受的日光辐射也随之减少,对地温的提升作用下降。李兴等[28]在黄土高原研究覆膜玉米的土壤温度时也指出,地膜可提高地温,其作用主要在作物生长前期,中期和后期效果减弱;李富春等[29]的研究也表明地膜可提高苗期的地温;吴序卉和蒲小朋[30]使用地膜在天祝种植燕麦和豌豆时也发现地膜覆盖在前期对太阳辐射的作用反应最明显、效果最好。

3.2 不同处理下土壤水分的变化规律

覆膜可有效减小水分损失,保持土壤湿度,阻止蒸发,从而促进作物生长[33]。周丽敏[11]对玉米进行不同方式的覆膜种植,发现双垄全膜覆盖比全膜平铺可以更有效地提高表层土壤水分含量,提高玉米的产量和水分利用效率。本试验中,5-9月份垄沟覆膜种植方式下各土层的土壤含水量均高于其他各处理,各月份各土层的土壤含水量高于平膜全覆和其他两种处理,集雨效果达最佳,与周丽敏[11]的研究结果相一致。各月份中,三种覆膜种植方式下的土壤水分含量均高于不覆膜的垄沟处理,且在0~20 cm的浅层土壤水分差异较大,20~40 cm的深层土壤变化趋势减弱。平膜全覆在6-7月份的集雨效果仅次于垄沟覆膜,8月和9月的效果减弱,垄沟覆膜+覆土的集雨效果在8月和9月提高。在天祝高寒区,降雨主要集中在7、8、9月,该段时间刚好是苜蓿生长需水量最大的时间,采用覆膜,尤其是垄沟覆膜种植方式可以极大的提高水分利用效率,为苜蓿高产奠定基础。垄沟覆膜对高寒区苜蓿生长提供最大的水分利用效率,其次是平膜全覆和垄沟覆膜+覆土,垄沟处理集雨效果最差。5月至9月间,垄沟覆膜土壤含水量比平膜全覆增加了4.3%~14.5%,比垄沟覆膜+覆土增加了4.2%~13.8%,比垄沟处理增加了14.3%~24.8%,可见垄沟覆膜处理的集雨效果在4种处理间效果最佳。

本研究结果显示,天祝高寒区平膜全覆种植方式土壤表层的温度最高,在中午12:00-14:00时,瞬间温度达40℃以上,这会对苜蓿造成伤害;而垄沟覆膜下的表层土壤在该时的温度在40℃以下,不会造成伤害。且垄沟覆膜处理的集雨效果在4种处理间效果最佳,土壤含水量最大。因此,垄沟覆膜处理显著提高了高寒区苜蓿的生长,促进了苜蓿根颈、根颈芽和根系的生长[25]

定理 1 假设{1,2,…,N}为一个等级群体,其中1是全局领导者并以恒定的速度运动。对任意t>0,若其中σ=max σi(i=1,2,…,N),则系统(1)可以达到群集运动。

4 结论

平膜全覆对天祝高寒区苜蓿生长在温度上的贡献最大,且覆膜对苜蓿生长地温的提升作用主要集中在苜蓿生长前期和中期,生长季末期的作用有限。垄沟覆膜在水分上的贡献最大,相比垄沟处理可增加土壤含水量14.3%~24.8%,集雨效果最佳。平膜全覆和垄沟覆膜2种处理能够更大效率的增温和保墒,在实际生产应用中,能够为天祝高寒区苜蓿的生长提供最有利的环境。

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景媛媛,贺翔,徐长林,鱼小军
《草地学报》 2018年第2期
《草地学报》2018年第2期文献

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