【摘要】：地膜覆蓋因增溫、保墑、增產(chǎn)等優(yōu)勢而廣泛應(yīng)用于干旱與半干旱地區(qū)。大量覆膜研究重點針對旱作農(nóng)業(yè)生育期覆蓋,近年來,氣候干旱化和土壤干燥化問題與區(qū)域旱作農(nóng)林業(yè)快速發(fā)展并存,區(qū)域生態(tài)環(huán)境日益惡化,探索黑、白膜全年覆蓋下土壤水、熱、鹽的遷移規(guī)律,為區(qū)域旱作農(nóng)業(yè)覆膜應(yīng)用提供土壤水熱鹽調(diào)控依據(jù),也為生態(tài)經(jīng)濟林常年連續(xù)覆膜提供參考,對區(qū)域旱作農(nóng)林業(yè)的生產(chǎn)和生態(tài)建設(shè)具有重要的意義。研究于2015年7月1日—2017年6月30日在陜北米脂進行野外連續(xù)覆膜定位觀測,試驗設(shè)置為裸地(CK)、白色薄膜(WF)與黑色薄膜(BF)三種處理,利用GS3儀器監(jiān)測0~150 cm深度的土壤水分、溫度和電導(dǎo)率,同一水平階地布設(shè)10 m土柱模擬棗林土壤干層。主要得出以下結(jié)論:(1)覆蓋黑膜較白膜更能提高地表(0~15 cm土層)水分,15~30cm白膜較黑膜處理土壤水分高,但0~150 cm土層兩種覆膜無差異。地膜覆蓋在作物生育期土壤儲水量較CK增加60.8 mm,土壤水勢在0~15 cm土層WF、BF處理分別高于CK68%(p0.05)、91%(p0.05),非生育期土壤水分損失較CK下土壤儲水量損失少21.1 mm,覆膜土壤水勢WF、BF處理分別高于CK171%(p0.05)、157%(p0.05)。(2)覆膜顯著提高土壤表層溫度,近地面日溫差WF大于BF;0~30 cm土層內(nèi),生育期WF、BF處理平均積溫為3989、3852℃,比CK高421.18℃、284.24℃,非生育期兩種覆膜積溫2657℃,高于CK積溫440℃,30~150 cm土層內(nèi),生育期兩種覆膜土壤積溫高于CK130℃左右,非生育期積溫高于CK 209℃,負積溫高于CK 152℃,WF、BF處理在30 cm土層往下各土層土壤溫度變化不顯著;0~150 cm,兩種覆膜周年土壤平均溫度無顯著差異,較CK高1.3℃(p0.05)。非生育期覆膜增溫顯著,周年內(nèi)氣溫較高條件下WF比BF縮短凍融時間8天,WF更有利于土壤解凍和早春土壤增溫。(3)三種處理周年土壤表層鹽分高,其中0~30 cm土層,鹽分BFWFCK,30~50cm土層,鹽分WFBFCK,50cm以下三種處理鹽分沒有差異;鹽分變異在0~5 cm土層覆膜變異相近,0~15 cm土層相同,從鹽分變異的季節(jié)差別來看,4—6月覆膜下0~5cm土層變異最大,較CK高65.5%,11—3月覆膜0~15 cm土層變異最大,較CK高17.3%,水分過渡期覆膜較CK變異最大,地膜覆蓋下土壤鹽分表層高,周年內(nèi)變化較為穩(wěn)定,土壤總體含鹽率較低,無土壤鹽漬化趨勢。(4)明確了地膜覆蓋措施對土壤深層水分的恢復(fù)影響效應(yīng)。兩年內(nèi)土壤含水量在0~30 cm土層,地膜覆蓋增加10.8%,CK減少7.1%,30~50 cm土層,地膜覆蓋增加8.4%,CK減少6.2%,50 cm以下土層,地膜覆蓋增加1.7%,CK減少6.3%。非生育期覆膜土壤深層水分恢復(fù)明顯,覆膜下土壤含水量與CK差異主要存在于200~600 cm土層,第一個非生育期,覆膜高于CK90%,第二個非生育期,覆膜高于CK112%,覆膜下兩年非生育期的土壤水分增幅最大在600~1000 cm,增加20%,覆膜土壤干層減少140cm。(5)揭示了土壤水熱鹽三者耦合影響關(guān)系,分析了氣象因素對土壤水分變化的影響。0~50 cm土層,三種處理土壤水熱正相關(guān),50~150 cm土層,三種處理水熱呈顯著負相關(guān);BF處理的水鹽相關(guān)性在大多數(shù)土層最低;土壤熱鹽顯示極顯著相關(guān),WF處理下土壤溫度和電導(dǎo)率對土壤含水量影響最大。覆膜減少了影響土壤水分變化的氣象因子,增強了土壤水分與大氣溫度相關(guān)性,消除了風速對土壤水分的消耗,降低了環(huán)境濕度對土壤水分的影響。(6)利用實測數(shù)據(jù)對HYDRUS-2D模型參數(shù)進行了屬地化率定,確定了適宜的模擬區(qū)域和邊界條件,較好的實現(xiàn)了起壟覆膜無灌溉條件下水熱鹽運移二維模擬。
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S152
【圖文】：

旱 作 農(nóng)田 全 年覆 膜 下土 壤 水熱 鹽 的變 化 及數(shù) 值 模擬析，制定試驗方案連續(xù)覆膜田間定位監(jiān)測土壤水分土壤水勢土壤溫度土壤電導(dǎo)率模型模擬水熱效應(yīng)定量描述 適用性分析機理研究 模擬預(yù)測水鹽遷移土壤水熱鹽耦合遷移規(guī)律及模擬深層恢復(fù).3 試驗區(qū)概況

在 47.62%~50.10%之間，為眾數(shù)粒徑；其次為砂粒，在 43.88%~46.53%之間；粘粒含量最低，在 5.89%~7.06%之間，試驗地土壤全氮、全磷、全鉀平均質(zhì)量分數(shù)依次為34.7、2.9、101.8mg/kg，有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為 2.1g/kg，pH 值為 8.6，飽和持水量為 39.8%、田間持水率為 23.4%（質(zhì)量含水率），地下水埋深超過 50 m。2.4 試驗設(shè)計試驗布設(shè)于研究區(qū)水平階地上，無作物種植，布設(shè)時間深層土壤水分觀測為 2014年 10 月 1 日至 2016 年 6 月 1 日，淺層水、熱、電導(dǎo)率觀測時間為 2015 年 7 月 1 日至2017 年 6 月 30 日。深層土壤水分觀測試驗小區(qū)為直徑 0.8m、深 10m 的大型土柱，為避免水分向土柱內(nèi)擴散以及周圍植物根系對水分的影響，土柱人工開挖后內(nèi)壁用防水塑料膜與周圍土層隔開。土柱選用白色薄膜（WF）覆蓋，2 個重復(fù)，并以裸地為對照（CK），白色薄膜（WF）選用厚度為 0.015mm 的無色透明聚乙烯塑料膜，為保證降雨對土壤水分的補充，覆膜必須留有小孔，同時為降低土壤水分散失，試驗進行雙層覆蓋，在上下層薄膜上設(shè)有若干不對稱直徑約 2—3 mm 的小孔，上下膜間距為 30 cm。試驗布設(shè)見圖 2-1。

圖3-9b、d、f 為 2016 年 7 月—2017 年 6 月三種處理的土壤溫度變化等值線圖。三種處理土壤溫度在 7 月較高，隨時間推進土壤溫度逐漸下降，后隨大氣溫度上升，土壤溫度又逐漸升高，由表 3-10 可以看出，土壤溫度在整個觀測期內(nèi)，三種處理土壤溫度變化與氣溫呈正相關(guān)關(guān)系，隨土壤深度向下，其相關(guān)性逐漸減小。土壤表層 5 cm 土層 BF 處理相關(guān)性最低，這是由炓膜的特性所決定，可見炓膜在高溫時節(jié)可以起到降低溫度的作用。15 cm 土層 BF 處理相關(guān)性最高，兩種地膜覆蓋的土壤溫度相關(guān)性高于 CK。50 cm 土層WF 處理下土壤溫度與大氣溫度的相關(guān)性最高，覆膜處理在 75cm 土層開始兩者相關(guān)性相同，三種處理在 125cm 土層以下相關(guān)性相同。大氣溫度顯著影響膜覆蓋下的 0~50cm土層的土壤溫度

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本文編號：2762622