不同灌溉模式下土壤溫度的變化及對氣溫的響應(yīng)特征①

孫貫芳，杜 斌，屈忠義*，李昌見，張智麗，李錫環(huán)（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特 0008；內(nèi)蒙古巴彥淖爾市臨河區(qū)水務(wù)局，內(nèi)蒙古臨河 05000）

?

不同灌溉模式下土壤溫度的變化及對氣溫的響應(yīng)特征①

孫貫芳1，杜 斌1，屈忠義1*，李昌見1，張智麗2，李錫環(huán)2
（1內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特 010018；2內(nèi)蒙古巴彥淖爾市臨河區(qū)水務(wù)局，內(nèi)蒙古臨河 015000）

摘 要：在內(nèi)蒙古河套灌區(qū)分別選取了黃灌、井灌、滴灌3種灌溉模式，用土壤溫度自動記錄儀監(jiān)測了土壤5、15、25、40 cm處膜內(nèi)、膜外玉米田土壤溫度，研究了膜內(nèi)表層5 cm土壤溫度旬變化、膜內(nèi)土壤溫度日變化、灌溉前后土壤溫度變化過程及對氣溫的響應(yīng)特征。結(jié)果表明：黃灌、井灌土壤膜內(nèi)5 cm土層旬溫度與氣溫變化顯著相關(guān)，而滴灌主要受灌水的影響，與氣溫相關(guān)性較差；土壤日溫度隨土壤深度的增加均出現(xiàn)明顯的滯后效應(yīng)，土壤深度每增加5 cm，黃灌和井灌土壤溫度滯后2.7 h左右，滴灌土壤溫度滯后2.4 h左右；氣溫變化顯著影響0 ～ 40 cm土壤溫度日變化；6月中下旬灌水前后黃灌顯著提高作物根層底部（40 cm）土壤溫度，井灌使得土壤溫度降低，滴灌對土壤溫度的影響劇烈而短暫；灌后一段時(shí)間黃灌和井灌15 cm、25 cm處土壤溫度對氣溫的響應(yīng)過程與灌前差異明顯，而滴灌則是25 cm處灌前灌后差異顯著。膜下滴灌較地面灌溉（黃灌、井灌）對氣溫變化響應(yīng)迅速且在玉米苗期土壤溫度高于地面灌溉，故河套灌區(qū)井灌區(qū)玉米宜選擇膜下滴灌。

關(guān)鍵詞：土壤溫度；氣溫；不同灌溉模式；膜下滴灌

土壤溫度是影響作物生長發(fā)育［1-2］、土壤呼吸［3-4］、土壤水鹽運(yùn)移［5］、農(nóng)田溫室氣體排放［6］的重要因素。國內(nèi)目前對土壤溫度的研究主要集中在不同覆蓋方式對土壤水熱的影響［7-10］、耕作方式對土壤溫度的影響［11-12］及水分對土壤溫度的影響［13-14］。不同的灌溉模式，如：地面灌溉、滴灌等由于本身土壤濕潤條件不一樣，土壤水熱環(huán)境差異較大，其對土壤溫度的影響除呂國華等［15］外鮮有報(bào)道，而不同灌溉模式（黃河水地面灌溉、井水地面灌溉、井水滴灌）下土壤溫度對于氣溫變化的響應(yīng)特征方面的研究基本未見報(bào)道。目前，在河套灌區(qū)，黃河水由于水溫高被用于地面灌溉倍受青睞，而井水用于農(nóng)田灌溉由于水溫低，在玉米生育前期灌區(qū)內(nèi)氣溫偏低、晝夜溫差大的情況下，灌水后不利于土壤溫度的恢復(fù)，影響玉米生長。本文研究了不同灌溉模式（黃灌、井灌、滴灌）土壤溫度的變化規(guī)律及對氣溫的響應(yīng)特征，以探討通過膜下滴灌這種模式利用井水能否補(bǔ)償井水和黃河水本身的溫度差所引起的土壤溫度的差異，同時(shí)為土壤水熱環(huán)境的調(diào)控提供理論基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究方法

試驗(yàn)區(qū)0 ～ 40 cm土層為粉砂壤土，各處理玉米均一膜兩行種植，寬行70 cm，窄行50 cm，膜寬70 cm，膜下滴灌所用滴灌帶為耐特菲姆內(nèi)鑲貼片式滴灌帶，管徑16 mm，流量1.60 L/h，滴頭間距30 cm。黃河水地面灌溉（簡記為黃灌）、井水地面灌溉（簡記為井灌）、井水滴灌（簡記為滴灌），其灌溉定額分別為600、600、450 mm。土壤溫度采用地埋式 8通路溫度記錄儀（YM-04）實(shí)時(shí)觀測，如圖1所示（以滴管處理為例），溫度計(jì)埋設(shè)位置分別為膜內(nèi)中間（滴頭）正下方5、15、25、40 cm，膜外（即指兩地膜之間裸地正中間位置）5、15、25、40 cm處，分別簡記為M5、M15、M25、M40，X5、X15、X25、X40。土壤溫度記錄儀精度 ±0.02℃，溫度分辨率0.05℃。黃灌、井灌、滴灌處理均是6月1日晚20:00點(diǎn)開始自動記錄，每1 h記錄一次溫度，黃灌、滴灌處理是9月24日上午10:00結(jié)束記錄， 井灌處理由于8月13日收成青儲，故溫度記錄數(shù)據(jù)處理到8月上旬結(jié)束。氣溫由HOBO小型農(nóng)田氣象站自動記錄，每6 min記錄一次。

圖1 溫度傳感器埋設(shè)位置示意圖Fig.1 Schematic diagram of temperature sensor position

2 結(jié)果與分析

2.1 膜內(nèi)5 cm土壤溫度旬變化及對氣溫的響應(yīng)

6—7月黃灌灌水時(shí)間分別為6月21日、7月12日；井灌灌水時(shí)間為6月19日、7月12日，滴灌灌水時(shí)間分別為6月11日、6月20日、6月27日、7 月9日、7月24日。由不同灌溉模式下表層5 cm土壤溫度統(tǒng)計(jì)特征可知，各旬內(nèi)沒有灌水時(shí)膜內(nèi)土壤表層溫度波動幅度基本是黃灌＜井灌＜滴灌＜?xì)鉁兀喂嘣诠嗨臅r(shí)段土壤溫度波動大于氣溫。從圖2可以看出，6月份黃灌灌水后膜內(nèi)表層溫度波動較小，而井灌灌水則使膜內(nèi)土壤表層溫度劇烈下降，滴灌每次灌水后土壤溫度均劇烈下降，但基本經(jīng)過一天時(shí)間又回升到一個(gè)比較高的水平。據(jù)表1可知，6月上中旬黃灌、井灌膜內(nèi)表層土壤溫度與氣溫相關(guān)性較差，這可能是上、中旬黃灌、井灌玉米地未得到及時(shí)灌溉，土壤干燥，熱容小，不能有效吸收太陽輻射所致，其余時(shí)間黃灌、井灌5 cm土壤溫度與氣溫顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均大于0.686。而滴灌在6月上旬和7月中旬未灌水時(shí)段（旬）內(nèi)，膜內(nèi)表層土壤溫度與氣溫呈極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.8以上，其余灌水旬內(nèi)相關(guān)性較差?？傮w來看，黃灌、井灌膜內(nèi)表層5 cm土壤溫度跟隨氣溫變化，而滴灌主要受灌水的影響，土壤溫度與氣溫相關(guān)性較差。

圖2 不同灌溉模式下膜內(nèi)5 cm土壤溫度變化規(guī)律Fig.2 Changes of soil temperatures at 5 cm depths under different treatments

表1 不同灌溉模式下膜內(nèi)5 cm土壤溫度對氣溫變化響應(yīng)的相關(guān)分析Table 1 Responses of soil temperatures at 5 cm depths inside mulching films to air temperatures under different treatments

2.2 膜內(nèi)土壤剖面溫度日變化及對氣溫的響應(yīng)特征

由于黃灌、井灌日土壤溫度變化過程是相似的，并同時(shí)考慮到要避免灌水對土壤溫度的直接影響，特選6 月5日和7月15日黃灌、滴灌膜內(nèi)土壤剖面溫度進(jìn)行分析，其中土壤深度0 cm表示的是同一時(shí)刻的氣溫。

如圖 3，不同灌溉模式土壤溫度呈“錐形”狀態(tài)，土壤溫度日變幅（表 2）均隨土壤深度的增加而逐漸減小，這主要是由于土壤溫度變化是土壤隨著太陽輻射和大氣溫度的變化而吸收或釋放能量的過程，隨著土壤深度的增加，土壤溫度的波動受太陽輻射的影響逐漸減小，變化比較穩(wěn)定。6月5日玉米苗期，氣溫處于上升期，土壤熱量由表層傳遞至深層，表層溫度高于深層，黃灌表層 5 cm處溫度較 40 cm高出3.31℃，滴灌高2.32℃，滴灌較黃灌各層間土壤溫差小，這可能是由于滴灌膜內(nèi)膜外濕潤環(huán)境不一樣，滴灌膜外土壤干燥、膜內(nèi)濕潤，土壤透氣性好與外界氣體交換頻繁，同時(shí)膜內(nèi)水分含量高、比熱大使得熱量被吸收且不易散失，從而加快底層土壤溫度的升高致使土壤各層溫度分布均勻。滴灌土壤 40、25、15、5 cm處溫度較黃灌高7.91%、5.60%、3.72%、2.37%，滴灌0 ～ 40 cm土壤溫度較黃灌溫度平均提高1.0℃，使得同期玉米株高、徑粗分別提高8.4%，7.6%，經(jīng)T檢驗(yàn)，差異性達(dá)到顯著水平。6月份滴灌與黃灌土壤溫度的差異主要是玉米葉面積小，太陽直射地面，土壤吸收了更多的熱量，滴灌土壤適宜的水分水平增大了土壤比熱，加速土壤熱量向下傳遞。7 月15日，滴灌、黃灌各土層溫度趨于均勻，但土壤40、25、15、5 cm處滴灌溫度較黃灌低6.09%、4.77%、4.39%、2.18%，剖面平均溫度低 0.92℃，這一方面是由于 7月份滴灌灌水頻繁，灌溉水溫低所致［15］，另一方面是滴灌處理下作物較高的葉面積指數(shù)減少了太陽輻射的透過率，使得其對氣溫的響應(yīng)減弱，越深土層受氣溫影響越小，與黃灌溫度差距越大。

圖3 土壤剖面溫度對氣溫變化的響應(yīng)特征Fig.3 Response characteristics of soil profile temperatures to air temperatures

表2 黃灌、滴灌模式下膜內(nèi)土壤溫度日變幅（℃）Table 2 Daily amplitudes of soil temperatures inside mulching films under different treatments

另外，無論黃灌、滴灌土壤溫度隨土壤深度的增加均出現(xiàn)明顯的滯后效應(yīng)。以7月15日為例進(jìn)行分析，黃灌5、15、25、40 cm深度處土壤最高溫度出現(xiàn)的時(shí)間依次為當(dāng)日15:00、21:00、次日01:00和12:00左右，分別較當(dāng)日最高氣溫滯后2、6、10、21 h左右。以土壤深度變化為自變量線性模擬得到方程y = 0.54x-1.73（R2= 0.972 1），土層土壤深度每增加5 cm，土壤溫度滯后2.7 h左右。滴灌擬合方程為y = 0.48x- 0.75 （R2= 0.942 6），土層土壤深度每增加5 cm，土壤溫度滯后2.4 h左右，較黃灌滯后性減弱。

表3 黃灌、滴灌膜內(nèi)各層次土壤對氣溫變化響應(yīng)的相關(guān)系數(shù)（2014年7月15日）Table 3 Correlation coefficients of soil temperatures inside mulching films with air temperatures at different depths under different treatments

對同時(shí)段各層次土壤溫度與氣溫相關(guān)分析（表3）可知，在 5 cm 和 40 cm 處土壤溫度與氣溫均為極顯著正相關(guān)，而在 15 cm 處相關(guān)性較差，25 cm處黃灌呈顯著負(fù)相關(guān)，滴灌相關(guān)性較差。各層土壤溫度隨氣溫變化呈正弦規(guī)律變化，可以看作是氣溫日變化圖經(jīng)平移（時(shí)間變化）伸縮（日變幅）變化得來的，5 cm 處土壤溫度滯后 2 h 左右，氣溫正弦函數(shù)圖像平移 1/6 π 同一時(shí)段變化趨勢基本相一致，相關(guān)性較好，40 cm 同理也是如此。而 15、25 cm 處滯后時(shí)間為 6 h、10 h 左右，剛好土壤溫度與氣溫趨勢不一致，相關(guān)性較差。根據(jù)各層土壤溫度的滯后時(shí)間，以最高溫度點(diǎn)相對應(yīng)，選擇相應(yīng)時(shí)間段土壤溫度數(shù)據(jù)后再作相關(guān)分析（表 3），結(jié)果表明，黃灌、井灌、滴灌各個(gè)層次均達(dá)到極顯著水平，氣溫變化顯著影響了0 ～ 40 cm土壤溫度日變化。

2.3 灌水前后土壤剖面溫度變化過程及對氣溫的響應(yīng)特征

由以上土壤溫度分析可知，氣溫、灌水方式顯著影響著土壤溫度，黃灌、井灌、滴灌在6月份分別于6月21日、6月19日晚、6月20日灌水，6月份黃河水經(jīng)渠道輸水到達(dá)毛渠的水溫在 21℃，井灌水會經(jīng)過一段渠道受氣溫影響會比井內(nèi)水溫高2 ～ 3℃，大概在 16℃；而滴灌井水經(jīng)過管道迅速進(jìn)入滴灌帶水溫和井水溫度基本一樣，在14.0 ℃ 左右。黃灌、井灌、滴灌灌前灌后土壤溫度變化過程如圖4。

由圖 4可知，黃河水到達(dá)田間時(shí)灌溉水溫是21 ℃ 左右，6月下旬玉米未完全覆蓋地面，太陽直射地面，灌溉水在入滲過程中不斷升溫，致使膜外5、15、25、40 cm土壤溫度不斷升高，且分別在當(dāng)日13:00、14:00、15:00、16:00達(dá)到最大值，最大值分別為 27.4℃、26.6℃、26.4℃、24.6℃，之后土壤溫度受氣溫影響開始逐漸下降。膜內(nèi)土壤升溫較膜外滯后且變化平緩，這主要是地膜影響灌溉水的垂直入滲所致。黃河水灌溉顯著提高作物根層底部（40 cm）土壤溫度，且灌溉后各層土壤溫度很快恢復(fù)日正弦變化規(guī)律。

圖4 灌水前后土壤溫度變化Fig.4 Changes of soil temperature before and after irrigation

井灌于6月19日晚開始灌水，隨著灌溉水的入滲，土壤溫度受灌溉水溫的影響迅速下降，且土層越淺下降越劇烈，這是由于土壤溫度高于灌溉水的溫度，水在入滲過程中吸收土壤熱量，溫度逐漸升高致使土壤與水溫差減小，土壤溫度降幅減小。灌溉前后25 cm、40 cm處土壤溫度有明顯差異，灌前是膜內(nèi)高于膜外，灌后是膜外高于膜內(nèi)，可能是由于灌前地膜的保溫作用強(qiáng)于地膜對太陽輻射的阻隔作用，而灌后由于灌溉水的影響致使膜內(nèi)外的溫差減小，幾乎處于同一溫度水平，而土壤溫度較低處于上升階段，受太陽輻射影響較大，而地膜對太陽輻射有一定的阻礙作用會影響土壤溫度的升高?？傮w來看，井灌灌水后，土壤溫度明顯低于灌前。

滴灌開始灌水后，膜內(nèi)5 cm土壤溫度會逐漸下降，直至與灌溉水溫度基本相同，膜內(nèi)15、25、40 cm土壤溫度處也會逐漸下降，但隨著深度的增加，降幅減小，但膜外土壤溫度基本不受灌溉水的影響，這主要因?yàn)榈喂嗍蔷植繚駶櫍喔人粫U(kuò)散到膜外。灌水結(jié)束后當(dāng)晚膜內(nèi)表層土壤溫度會繼續(xù)下降，低至9.7℃，這可能是土壤含水率增加，夜間氣溫降低，土壤水汽凝結(jié)吸熱的結(jié)果。次日上午，在太陽輻射作用下，土壤表層5 cm、15 cm處溫度上升很快，而25 cm、40 cm處受太陽輻射作用較弱，溫度上升較緩，1 ～ 2天后膜內(nèi)土壤溫度與膜外波動趨勢一致，灌水的影響基本消除?？梢姡喂鄬ν寥罍囟鹊挠绊懯莿×叶虝旱?，這是因?yàn)榈喂嗍蔷植抗喔?，膜?nèi)土壤溫度降低后，一方面土壤吸收太陽輻射熱量，另一方面膜外土壤溫度高于膜內(nèi)，熱量在熱力梯度作用下也源源不斷傳遞給膜內(nèi)，快速達(dá)到平衡。

表4 灌水前后各層次土壤溫度對氣溫變化響應(yīng)的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficients of soil temperatures of different depths with air temperatures before and after irrigation

不同灌溉模式灌前選擇6月16日晚20:00至6 月18日晚20:00之間數(shù)據(jù)分析各層土壤溫度與氣溫相關(guān)性如表4所示，黃灌、井灌灌后選擇6月24日晚20:00至6月26日晚20:00之間數(shù)據(jù)分析各層土壤溫度與氣溫相關(guān)性，考慮到滴灌土壤溫度恢復(fù)較快，故選擇6月22日晚20:00至6月24日晚20:00之間數(shù)據(jù)分析，灌后分析結(jié)果如表4。由表4可知，灌后一段時(shí)間黃灌和井灌15 cm、25 cm處土壤溫度對氣溫的響應(yīng)過程與灌前差異明顯，而滴灌則是25 cm處灌前灌后差異顯著，這主要是由于地面灌溉次灌水量大，灌后土壤剖面含水率膜內(nèi)膜外基本一致且均處于較高水平，使得土壤比熱大，太陽輻射對土壤的增溫過程緩慢；而滴灌是局部灌溉，灌后土壤升溫過程除了地面太陽輻射升溫外，膜外土壤溫度的補(bǔ)償也會使得膜內(nèi)土壤溫度快速恢復(fù)。

3 討論

不同灌溉模式下土壤溫度的動態(tài)變化主要是氣溫、灌水（水溫、灌溉前后土壤含水率）及玉米覆蓋共同作用的結(jié)果?？紤]滯后效應(yīng)的土壤溫度與氣溫的極顯著相關(guān)說明了土壤溫度與氣溫變化密切相關(guān)，這與陳繼康等［11］對小麥田土壤溫度對于氣溫響應(yīng)研究結(jié)果一致，而滯后時(shí)間的差異主要與研究地點(diǎn)的氣候、海拔、緯度、土壤類型、植被和耕作等因素有關(guān)［16］。氣溫在7月份最高，而土層溫度則是6月份最高，7月次之，這是玉米覆蓋影響的結(jié)果，其主要原因是6月玉米處于苗期，太陽輻射直接作用于地面，土壤白天大量吸熱，溫度較高，而隨著玉米生育期的推進(jìn)，葉面積增大，遮蔭效果增強(qiáng)，太陽直射作用減弱，土壤溫度較6月降低。灌水對土壤溫度變化的影響主要是由于灌溉水溫與土壤溫度的差異，而灌溉前后土壤溫度對氣溫響應(yīng)的變化主要是土壤含水率的變化導(dǎo)致的土壤熱容量和熱傳導(dǎo)的改變所致［17］，不同灌溉模式膜內(nèi)土壤溫度對氣溫響應(yīng)的差異主要是由于土壤濕潤條件的差異所導(dǎo)致的土壤熱量補(bǔ)給條件的差異所致。

不同的灌水方法不僅決定了土壤中水分的分布狀況且對土壤表面及以下的微氣候環(huán)境如濕度、溫度有著強(qiáng)烈影響［18］，黃灌、井灌均屬于地面灌溉，少次多量，而滴灌是一種施于作物根區(qū)附近的局部高頻灌水技術(shù)，其土壤水分分布的差異必然導(dǎo)致土壤熱量分布的不同［19］。Helms 等［20］研究表明，土壤水分和溫度的適宜范圍是作物生長良好的重要土壤環(huán)境參數(shù)，土壤中的水、熱分布狀況對作物的生長有著顯著的影響，不合適的土壤水分、溫度環(huán)境將明顯延遲作物的生長，特別在作物的發(fā)芽和幼苗生長階段。滴灌能提供作物生長最適宜的水分環(huán)境，玉米苗期需水量小，滴灌灌水時(shí)間間隔長，加之滴灌灌后太陽輻射和膜外土壤熱量的傳遞使得膜內(nèi)土壤溫度快速升高，使得滴灌膜內(nèi)地溫在玉米苗期高于地面灌溉（黃灌、井灌），必然有利于玉米生長發(fā)育，同時(shí) Wang 等［19］研究也證實(shí)了相對于噴灌，滴灌更有利于大豆出苗和幼苗生長。玉米苗期河套灌區(qū)太陽輻射作用強(qiáng)烈，晝夜溫差大，滴灌適宜的水分含量使得土壤比熱容較大，更有利于土壤白天吸收熱量，減少晚上熱量的散失，從而使得玉米生長始終在相對比較穩(wěn)定的環(huán)境中，有利于生長發(fā)育。苗期黃灌由于受渠道來水的限制不能及時(shí)灌溉，井灌雖可及時(shí)灌溉但灌后土壤溫度很久才可恢復(fù)，均存在水熱不同步的時(shí)段，對于苗期玉米的生長發(fā)育是不利的。雖苗期玉米生長適宜的土壤水熱環(huán)境還需進(jìn)一步結(jié)合作物生長指標(biāo)等進(jìn)行深入研究，但可以肯定的是膜下滴灌可以解決井水直接灌溉水溫過低的問題，最大程度地創(chuàng)造有利于玉米生長的水熱環(huán)境，故在河套灌區(qū)井灌區(qū)玉米宜采用膜下滴灌。

4 結(jié)論

1） 黃灌、井灌土壤膜內(nèi)表層（5 cm）旬溫度跟隨氣溫變化，與氣溫變化顯著相關(guān)，而滴灌主要受灌水的影響，與氣溫相關(guān)性較差。

2） 土壤溫度日變化表明，氣溫變化顯著影響0 ～40 cm土壤溫度日變化，土壤溫度日變化隨土壤深度呈“錐形”狀態(tài)，土壤溫度隨土壤深度的增加均出現(xiàn)明顯的滯后效應(yīng)，土壤深度每增加 5 cm，黃灌、井灌土壤溫度滯后2.7 h左右，滴灌土壤溫度滯后2.4 h左右。

3） 玉米苗期黃河水灌溉顯著提高作物根層底部（40 cm）土壤溫度；井灌灌水后，土壤溫度總體明顯低于灌前；滴灌對膜內(nèi)土壤溫度的影響劇烈而短暫，灌后一段時(shí)間黃灌和井灌15 cm、25 cm處土壤溫度對氣溫的響應(yīng)過程與灌前差異明顯，而滴灌則是25 cm處灌前灌后差異顯著。

4） 膜下滴灌較地面灌溉（黃灌、井灌）對氣溫變化響應(yīng)迅速且在玉米苗期土壤溫度高于地面灌溉，故河套灌區(qū)井灌區(qū)玉米宜選擇膜下滴灌。

參考文獻(xiàn)：

［1］ Li F M， Guo A H， Wei H.Effects of clear plastic film mulch on yield of spring wheat［J］.Field Crops Research，1999， 63（1）: 79-86

［2］ Bu L， Liu J， Zhu L， et al.The effects of mulching on maize growth， yield and water use in a semi-arid region［J］.Agricultural Water Management， 2013， 123: 71-78

［3］ Clairel P， Nick N， David R， et al.Interpreting diel hysteresis between soil respiration and temperature［J］.Global Change Biology， 2011， 17: 515-527

［4］ Eszter L K， Edit K L， Zoltán B D， et al.Thresholds and interactive effects of soil moisture on the temperature response of soil respiration［J］.European Journal of Soil Biology， 2011， 47: 247-255

［5］ Cookson W R， Cornforth I S， Rowarth J S.Winter soil temperature（2-15 ℃） effects on nitrogen transformations in clover green manure amended or unamended soils； a laboratory and field study［J］.Soil Biology and Biochemistry，2002， 34: 1 401-1 415

［6］ Bekku Y S， Nakatsubo T， Kume A， et al.Effect of warming on the temperature dependence of soil respiration rate in arctic， temperature and tropical soils［J］.Applied Soil Ecology， 2003， 22: 205-210

［7］ 殷濤， 何文清， 嚴(yán)昌榮， 等.地膜秸稈雙覆蓋對免耕種植玉米田土壤水熱效應(yīng)的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2014，30（19）: 78-87

［8］ 付強(qiáng)， 奡馬梓 ， 李天霄， 等.北方高寒區(qū)不同覆蓋條件下土壤溫度差異性分析［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2014， 45（12）: 152－159

［9］ 蔡太義， 陳志超， 黃會娟， 等.不同秸稈覆蓋模式下農(nóng)田土壤水溫效應(yīng)研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2013，32（7）: 1 396-1 404

［10］ Li R， Hou X Q， Jia Z k， et al.Effects on soil temperature，moisture， and maize yield of cultivation with ridge and furrow mulching in the rainfed area of the Loess Plateau，China［J］.Agricultural Water Management， 2013， 116: 101-109

［11］ 陳繼康， 李素娟， 張宇， 等.不同耕作方式麥田土壤溫度及其對氣溫的響應(yīng)特征［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2009， 42（7）: 2 592-2 600

［12］ 孫建.劉苗， 李立軍， 等.不同耕作方式對內(nèi)蒙古旱作農(nóng)田土壤水熱狀況的影響［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)， 2010， 30（6）: 1 539-1 547

［13］ 陳麗娟， 張新民， 王小軍， 等.不同土壤水分處理對膜上灌春小麥土壤溫度的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2008，24（4）: 9-13

［14］ 王建東， 龔時(shí)宏， 于穎多， 等.地面灌灌水頻率對土壤水與溫度及春玉米生長的影響［J］.水利學(xué)報(bào)， 2008， 39（4）: 500-505

［15］ 呂國華， 康躍虎， 臺燕， 等.不同灌溉方法對冬小麥農(nóng)田土壤溫度的影響［J］.灌溉排水學(xué)報(bào)， 2012， 31（2）: 48-50

［16］ 馮學(xué)民， 蔡德利.土壤溫度與氣溫及緯度和海拔關(guān)系的研究［J］.土壤學(xué)報(bào)， 2004， 41（3）: 489-491

［17］ 張治， 田富強(qiáng)， 鐘瑞森， 等.新疆膜下滴灌棉田生育期地溫變化規(guī)律［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2011， 27（1）: 44-51

［18］ Fapohunda H O.Crop emergence as affected by soil and irrigation［J］.Plant and Soil， 1986， 92: 201-208

［19］ Wang D， Shannon M C， Grieve C M， et al.Soil water and temperature regimes in drip and sprinkler irrigation， and implications to soybean emergence［J］.Agricultural Water Management， 2000， 43: 15-28

［20］ Helms T C， Deckard E， Goos R J， et al.Soil moisture ，temperature， and drying influence on soybean emergence［J］.Agron.J.， 1996， 88: 662-667

中圖分類號：S274.1

DOI:10.13758/j.cnki.tr.2016.03.025

基金項(xiàng)目：①國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51469020）和內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科技重大專項(xiàng)（［2014］ 117）資助。

* 通訊作者（quzhongyi68@sohu.com）

作者簡介：孫貫芳（1989—），男，河南靈寶人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)檗r(nóng)田水土環(huán)境效應(yīng)及模擬。E-mail: gfsun1990@126.com

Changes of Soil Temperature and Response to Air Temperature Under Different Irrigation Modes

SUN Guanfang1， DU Bin1， QU Zhongyi1*， LI Changjian1， ZHANG Zhili2， LI Xihuan2
（1 College of Water Conservancy and Civil Engineering， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot 010018， China；2 Bureau of Water Resources of Linhe District， Bayannur， Inner Mongolia， Linhe， Inner Mongolia 015000， China）

Abstract:There are some troubles in the well-channel engineering in Inner Mongolia Hetao Irrigation District due to the temperature of well water is lower than that of the Yellow river water in the crop growth period.In this paper， automatic monitoring soil temperature at depth of 5， 15， 25 and 40 cm inside and outside mulching film were carried out in the maize fields which were surface irrigated with Yellow river water （H）， well water （J） and drip irrigation with well water （D）， in order to characterize the 10 d and diurnal changes of soil temperature at 5 cm depth inside mulching film， before and after irrigation and its response to air temperature.The results showed that 10 d soil temperatures of H and J at 5 cm depth responded to air temperature significantly， yet D failed due to the frequent irrigation； the hysteresis effect was apparent in soil daily temperature with increasing soil depth， H （J） was delayed by 2.7 h but D delayed by 2.4 h per 5 cm increment of soil depth from 0 to 40 cm，and air temperature changes significantly affected the diurnal variation of 0- 40 cm soil temperature.In mid to late June， H significantly promoted soil temperature of crop root zone （40 cm）， J reduced soil temperature， D influenced soil temperature severely but shortly.The response of soil temperatures at 15 cm and 25 cm depths of H and J to air temperature after irrigation were significantly different with that before irrigation， while D was significantly different at 25 cm depth.on the whole， D with mulching film responses fast to air temperature and soil temperature is higher than H and J in maize seedling stage， so it is feasible for maize irrigation in well-irrigated areas of Hetao irrigation region.

Key words:Soil temperature； Air temperature； Different irrigation modes； Drip irrigation with mulching film