安陽市春季低溫冷害對土壤溫濕度的影響

薛 鑫 薛志偉 宋志均

（安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 河南安陽455000）

2018 年4 月安陽地區(qū)清明節(jié)前后出現(xiàn)了強降溫天氣，3～8 日最低氣溫僅－2℃。 4 月 3 日最高溫度15℃， 比 2 日最高氣溫 33℃下降 15℃；3 日最低溫度9℃，比 2 日最低氣溫 15℃下降 6℃。 4 月 4 日最高氣溫僅有8℃，最低氣溫2℃。

2019 年4 月8～11 日安陽地區(qū)同樣發(fā)生了降溫天氣，比 2018 年 4 月降溫時間短，降幅低。 2019 年4 月 8 日小到中雨伴隨 4～5 級北風(fēng)， 最高溫度 11℃，比 7 日最高氣溫 22℃下降 11℃； 最低溫度 5℃，比7 日最低氣溫11℃下降7℃。 4 月9 日最高氣溫僅有8℃，最低氣溫2℃。

河南省種植的小麥品種多為冬性和半冬性品種， 進(jìn)入小麥拔節(jié)期以后小麥抗低溫能力會迅速下降[1]。 為了更好地了解安陽地區(qū)此次低溫霜凍對小麥生長發(fā)育的影響，本文作者分析了2018 年低溫冷害影響下同一深度不同層次土壤水分和土壤溫度的變化趨勢， 以期對這一農(nóng)業(yè)氣象有更加深入的了解后制定相應(yīng)的措施應(yīng)對極端天氣造成的危害。

1 研究區(qū)概況

研究地區(qū)位于安陽市安陽縣柏莊鎮(zhèn)安陽農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地。 安陽市地屬平原地帶， 溫帶季風(fēng)氣候，春季干旱，夏季炎熱，降雨集中在每年6～9 月份。安陽市月平均氣溫和降雨量（中國氣象中心）如圖1所示。

圖1 安陽市最高氣溫、最低氣溫和降雨量

2 數(shù)據(jù)來源

智墑儀是一個可實時獲得同一位置、 連續(xù)多個土層深度的土壤體積含水量以及土壤溫度數(shù)據(jù)的儀器。每隔一定間距配置一個土壤溫濕測點，監(jiān)測2018年4 月份降溫期間0～100 cm 土壤水分含量和土壤溫度。

3 結(jié)果與分析

3.1 低溫影響下土壤水分變化

由表1 可以看出，4 月 2 日至4 月 9 日土壤水分含量變化平緩， 隨著土壤深度的增加水分含量逐漸增加。0～10 cm 表層土壤水分最易受到外界環(huán)境的影響，隨時間的增加降低幅度最大。0～100 cm 土壤含水量受低溫冷害影響較小的原因，可能與2018 年3 月灌溉返青水有關(guān)。 本次低溫冷害發(fā)生在灌水之后，土壤水分含量較高，水分熱容量比較大，吸收了一部分低溫， 良好的墑情緩沖了低溫凍害對小麥生長發(fā)育的影響。

表1 0～100 cm 土壤水分含量的變化規(guī)律

3.2 低溫影響下土壤溫度變化

土壤表層溫度變化隨氣溫變化規(guī)律明顯。0～10 cm深處土壤變化趨勢與表層土壤類似， 但有一定的滯后性；10～20 cm 處土壤溫度變化與 0～10 cm 相似，除了同0～10 cm 處同樣出現(xiàn)滯后性外， 曲線的變化更加平緩 （圖 2）。 土壤表層溫度自 4 月 2 日 13 點的25.38℃至 4 月 7 日 3 點的-1.13℃， 大體呈現(xiàn)下降趨勢，溫差降幅為26.51℃。 受低溫冷害的影響0～10 cm土壤溫度自 4 月 2 日 15 點的 17.81℃至 4 月 7 日6 點的 3.19℃，降幅為 14.62℃；10～20 cm 土壤溫度自4 月 2 日 22 點的 15.25℃至 4 月 7 日 6 點的 6.38℃，降幅為8.87℃。

20～30 cm、30～40 cm、40～50 cm 和 50～60 cm 土壤溫度曲線變化相似， 降溫幅度時間區(qū)間表現(xiàn)在4 月 3 日凌晨至 4 月 7 日中午， 溫差值最高達(dá)到5.69℃。80～100 cm 土壤溫度有輕微變化，但是與表層土壤溫度相比不明顯。

圖2 0～100 cm 土壤溫度的變化規(guī)律

3.3 低溫影響下小麥分層耗水量及作物系數(shù)

植株通過根系吸收土壤中的水分， 根系的分布空間直接影響到植株擁有土壤水分空間的大小。 隨著作物的生長， 作物根系的深度和比例也在發(fā)生變化。 由表2 可知，在低溫冷害發(fā)生的4 月初，智墑儀根據(jù)土壤含水量模擬的小麥主要吸水根系深度在0～60 cm 土層。 0～60 cm 土層的耗水規(guī)律呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，其中30～40 cm 土層耗水量最大，接近整體耗水量的25%。

根據(jù)智墑儀監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析結(jié)果顯示， 冬小麥田間實際監(jiān)測的土壤水分消耗量、 根據(jù)氣象數(shù)據(jù)計算的參考作物需水量以及作物系數(shù)在2018 年4 月5 日均比 4 月 4 日下降， 分別降低 52.07%、40.12%和19.95%。

4 結(jié)論和討論

0～100 cm 深度的土壤水分會受到外界變化 （灌溉、降雨、地表蒸發(fā)和植株蒸騰）影響。 觀測結(jié)果發(fā)現(xiàn)此次低溫冷害對土壤水分的影響較小， 分析原因可能與冬小麥植株本身所處的生長發(fā)育階段以及灌溉水有關(guān)。 當(dāng)植株生長達(dá)到一定階段， 抗性會逐漸增加，此時保持土壤含水量充足和田間濕潤的情況下，對于植株抵御不良天氣會大有幫助[2]。

低溫冷害造成的氣溫急劇下降會直接影響土壤地表及深處溫度，伴隨著土壤表層溫度的變化規(guī)律，土壤深層溫度也會發(fā)生變化。

作物系數(shù)受到植株生長發(fā)育、土壤水分狀況、多種氣象因子和耕作管理水平等多種因素的影響，在整個生育期內(nèi)不斷變化[3]。 李迎等[4]的研究表明，冬小麥作物系數(shù)在整個生育期內(nèi)的變化規(guī)律和葉面積指數(shù)基本保持一致。 冬小麥的葉面積指數(shù)在進(jìn)入返青期以后會受到氣溫逐步回升，植株發(fā)育迅速的影響，急劇增加，在拔節(jié)挑旗期達(dá)到最大值。 根據(jù)智墑儀的觀測分析， 低溫冷害會造成冬小麥作物系數(shù)的短暫下降。

低溫會對小麥生長造成一定的影響， 然則如果提前做預(yù)防處理的話可減少對小麥產(chǎn)量的影響，亦增強小麥的抗低溫能力[5]。 在低溫冷害到來之前，澆水施肥，適當(dāng)噴施植物生長調(diào)節(jié)劑，提高小麥的抗逆能力；在低溫冷害到來之后，冷靜處理，針對不同的情況做好水肥管理，加強病蟲草害的防治，力爭做到合理應(yīng)變，科學(xué)調(diào)控，防控全程。