一种增降温背景下的农田土壤水分变化特征测定方法技术

一种增降温背景下的农田土壤水分变化特征测定方法，目的是在同一地点模拟气温升高、降低对农田土壤水分变化的影响；本发明专利技术方法先选择合适的农田地块，设置土壤隔水层，避免增温与降温农田之间土壤水分交换；设置增降温板，对增温农田和降温农田进行同样规格的整地、施肥和播种；用直角地温计或温度传感器在增温、降温农田的农作物生长关键生育期进行不同土层温度测定及统计分析；用烘干称重法在作物生长关键生育时期对增温、降温农田的不同土层水分测定，明确增降温背景下作物在不同生育期的土壤贮水量和作物在不同生育期阶段的土壤耗水量。

A Method for Determining the Characteristics of Soil Moisture Change in Farmland under the Background of Increasing and Decreasing Temperature

A method for measuring the characteristics of soil moisture change in farmland under the background of increasing and decreasing temperature is designed to simulate the effect of increasing and decreasing temperature on the change of soil moisture in farmland at the same place.The method of the invention first chooses suitable farmland blocks and sets up soil water barrier layer to avoid soil moisture exchange between increasing and cooling farmland. Soil preparation, fertilization and sowing of sample specifications; temperature measurement and statistical analysis of different soil layers at the critical growth stages of crop growth in warming and cooling farmland with right-angle geothermometer or temperature sensor; moisture measurement of different soil layers in warming and cooling farmland at the critical growth stage of crop growth by drying and weighing method, so as to clarify the soil water storage of crops at different growth stages under the background of warming and cooling. Quantity and soil water consumption of crops at different growth stages.

【技术实现步骤摘要】
一种增降温背景下的农田土壤水分变化特征测定方法
本专利技术涉及一种农田土壤水分变化测定方法，特别是一种在增降温背景下的农田土壤水分变化特征测定方法。
技术介绍
全球变暖已成为公认的事实。近年来，广大科技工作者在不同空间尺度开展了气温变化与小麦发育、气温变化与适播期、地温变化与产量、气温与CO2浓度、气温变化与小麦农艺性状等相关研究。这些研究成果为应对气候变暖提供了理论与技术支撑，但以往这些研究成果大多是在封闭或半封闭式设施中利用红外线增温方法进行模拟增温对农作物生长发育及产量的影响，这些设施的增温大多给定一个固定值，较难反映不同季节及一日之内的自然温度变化梯度特征且运行费用高。目前利用海拔梯度形成温度差异的研究主要集中在高海拔区域，但也存在区域间的降水等关键气象因子形成的差异。而有关在同一地点开展模拟农田温度差异对土壤水分变化的研究缺乏较好的研究方法。
技术实现思路
本专利技术目的是克服上述已有技术的不足，提供一种在增降温背景下农田土壤水分变化特征测定方法，该方法可在同一地点条件下较好的模拟农田增降温情景，增温农田以降温农田为对照，增温农田可模拟未来气候增温情景，降温农田以增温农田为对照，降温农田可模拟未来气候降温情景；其增降温农田可与不同季节间及一日之内的自然温度变化梯度相吻合，测定并研究增降温对农田土壤水分变化的影响特征。本专利技术方法是：一种增降温背景下的农田土壤水分变化特征测定方法，其特征是：（1）农田地块的选择:选择长10-12m、宽8-10m的无树影遮挡的空旷、平坦、肥力一致的雨养农田地块；（2）土壤隔水层的设置与修建：在所选地块的南北中心线上用挖掘机挖出在东西方向长500-550cm、南北方向宽70-75cm、深200-220cm的长方体深坑，用环刀法测定不同土层的容重，采用农膜将长方体深坑内的南侧覆盖，再将挖出的土方回埋夯实；用农膜覆盖深坑南侧形成隔水层是为了避免增温与降温农田之间的土壤水分交换；（3）设置增降温板：增降温板包括主板和侧板，主板竖直安装于隔水层南侧正上方，侧板竖直安装于主板东西两侧的正前方，主板与侧板呈90度角连接，形成一个开口向南的“U”字型结构；在“U”字型结构内主板的正前方为增温农田，在“U”字型结构主板背面或一侧则形成降温农田，增温农田是相对于降温农田增温，降温农田是相对于增温农田降温，形成增、降温农田之间温度差异，增温农田以降温农田为对照，增温农田可模拟未来气候增温情景，降温农田以增温农田为对照，降温农田可模拟未来气候降温情景。（4）农田播种：对增温农田和降温农田进行同样规格的整地、施肥和播种，而且播种时间、行距、株距一致；避免因播种各环节不一致造成的地温与土壤水分差异；（5）地温观察：用直角地温计或温度传感器在增温、降温农田的关键生育期进行不同土层温度测定，统计分析不同关键生育时期增温农田、降温农田不同土层的地温变化特征；（6）土壤水分测定：用烘干称重法（重量百分率）在关键生育时期对增温、降温农田的不同土层水分测定；根据A=W×ρ×H计算土壤贮水量（mm）；式中：A为土壤贮水量（mm）；Ｗ为重量百分数；Ｈ为土层厚度（mm）；ρ为土壤容重（g/cm3）；根据SCW=SSW-ESW计算某生育阶段土壤耗水量（mm）；式中：SCW为某生育阶段土壤耗水量（mm）；SSW为该生育阶段初始土壤贮水量（mm）；ESW为该生育阶段终止土壤贮水量（mm）；通过以上计算，可以明确增降温背景下作物在不同生育期的土壤贮水量和作物在不同生育期阶段的土壤耗水量。所述不同土层是指0-20、20-40、……、180-200cm的土层。所述增降温板高2.0-2.2m，主板长6.8-7.4m，侧板长1.8-2.0m，所围面积12.24-14.8平方米，长方体深坑长5.2-5.4m，主板两端分别较长方体深坑长0.8-1.0m。采用长5.2-5.4m、宽2.0-2.2m、厚0.8-1.0mm的农膜将长方体深坑的南侧覆盖。在增温农田和降温农田的作物生长各关键生育时期，对5、10、15、20、25cm土层温度进行测定，对0—20、20—40、40—60、60—80、80—100、100—120、120—140、140—160、160—180、180—200cm土层的土壤水分进行测定；增降温农田的土壤温度及水分测定点均选择在主板中心段2.0-2.5m且距主板0.5-1.5m范围内进行重复测定或取样。该设施可在同一地点模拟气温升高和降低，其可与季节间及一日之内的自然温度变化梯度相吻合，并通过隔水层的设置避免增温农田与降温农田的水分交换，可较好地研究增降温对农田土壤水分变化特征影响。通过对增温、降温麦田播前、冬前、返青期、拔节期、灌浆期及成熟期土壤水分测定，增温、降温麦田各生育期的不同土层的贮水量存在显著或极显著差异，全生育期浅层土壤与深层土壤的耗水比例不同，增温麦田某生育阶段的耗水量与该阶段初始贮水量呈正相关，而降温麦田某生育阶段的耗水量与该阶段初始贮水量则呈负相关。增降温板用材广泛，成本低，隔水层设置施工难度小且易于操作，测定土壤温度、农田土壤水分方法与以往方法相同，可用于不同区域、不同作物开展温度变化对农田土壤贮水耗水的影响研究。具体实施方式一种在增降温背景下的农田土壤水分变化特征测定方法，具体步骤是：（1）农田地块的选择；选择空旷（无树影遮挡）、平坦、肥力一致的雨养农田地块进行；（2）土壤隔水层修建；在选择地块宽的南北中心线上用挖掘机挖出东西长的长方体深坑，用环刀法测定各土层的容重，再用农膜将长方体深坑的南侧覆盖，随即将挖出的土方回埋夯实。（3）设置增降温板：增降温板包括主板和侧板，主板竖直安装于隔水层南侧正上方，侧板竖直安装于主板东西两侧的正前方，主板与侧板呈90度角连接，形成一个“U”字型结构；在“U”字型结构内主板的正前方为增温农田，在“U”字型结构主板背面或一侧则形成降温农田；主板由多块彩钢复合板组成，侧板由多块彩钢瓦单板组成；（4）农田播种；采用人工方法对增温农田和降温农田进行整地、施肥和播种，其播种各个环节应做到整地、施肥量、播种时间、行距、株距一致。避免因播种各环节不一致造成的地温与土壤水分差异。（5）地温观察；用直角地温计或温度传感器在增温农田、降温农田的作物生长关键生育期对5、10、15、20、25cm土层温度测定，统计分析不同关键生育时期增温农田、降温农田不同土层的地温变化特征；（6）土壤水分测定；用烘干称重法（重量百分率）在增温农田、降温农田的作物生长关键生育时期对0—20、20—40、40—60、60—80、80—100、100—120、120—140、140—160、160—180、180—200cm土层的土壤水分进行测定；根据A=W×ρ×H计算土壤贮水量（mm）。式中：A为土壤贮水量（mm）；Ｗ为重量百分数；Ｈ为土层厚度（mm）；ρ为土壤容重（g/cm3）；根据SCW=SSW-ESW计算某生育阶段土壤耗水量（mm）。式中：SCW为某生育阶段土壤耗水量（mm）；SSW为该生育阶段初始土壤贮水量（mm）；ESW为该生育阶段终止土壤贮水量（mm）。利用上述方法，经在山西临汾麦田试用表明，在播前、冬前、返青期、起身期、拔节期及灌浆初期增温麦田有较好的增温效应，降温麦田有较好的降温效应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增降温背景下的农田土壤水分变化特征测定方法，其特征是：（1）农田地块的选择:选择长10‑12m、宽8‑10m的无树影遮挡的空旷、平坦、肥力一致的雨养农田地块；（2）土壤隔水层的设置与修建：在所选地块的南北中心线上挖出东西方向长500‑550cm、南北方向宽70‑75cm、深200‑220cm的长方体深坑，用环刀法测定不同土层的容重，采用农膜将长方体深坑内的南侧覆盖，再将挖出的土方回埋夯实；用农膜覆盖深坑南侧形成隔水层是为了避免增温与降温农田之间的土壤水分交换；（3）设置增降温板：增降温板包括主板和侧板，主板竖直安装于隔水层南侧正上方，侧板竖直安装于主板东西两侧的正前方，主板与侧板呈90度角连接，形成一个开口向南的“U”字型结构；在“U”字型结构内主板的正前方为增温农田，在“U”字型结构主板背面或一侧则形成降温农田，增温农田是相对于降温农田增温，降温农田是相对于增温农田降温，形成增、降温农田之间温度差异，二者相互为对照的可模拟未来气候增温和降温情景；（4）农田播种：对增温农田和降温农田进行同样规格的整地、施肥和播种，而且播种时间、行距、株距一致；避免因播种各环节不一致造成的地温与土壤水分差异；（5）地温观察：用直角地温计或温度传感器在增温、降温农田作物生长的关键生育期进行不同土层温度测定，统计分析不同关键生育时期增温农田、降温农田不同土层的地温变化特征；（6）土壤水分测定：用烘干称重法（重量百分率）在作物生长的关键生育时期对增温、降温农田的不同土层水分测定；根据A=W×ρ×H计算土壤贮水量（mm）；式中：A为土壤贮水量（mm）；Ｗ为重量百分数；Ｈ为土层厚度（mm）；ρ为土壤容重（g/cm3）；根据SCW=SSW‑ESW计算某生育阶段土壤耗水量（mm）；式中：SCW为某生育阶段土壤耗水量（mm）；SSW为该生育阶段初始土壤贮水量（mm）；ESW为该生育阶段终止土壤贮水量（mm）；以明确增降温背景下作物在不同生育期的土壤贮水量和作物在不同生育期阶段的土壤耗水量。...

【技术特征摘要】
1.一种增降温背景下的农田土壤水分变化特征测定方法，其特征是：（1）农田地块的选择:选择长10-12m、宽8-10m的无树影遮挡的空旷、平坦、肥力一致的雨养农田地块；（2）土壤隔水层的设置与修建：在所选地块的南北中心线上挖出东西方向长500-550cm、南北方向宽70-75cm、深200-220cm的长方体深坑，用环刀法测定不同土层的容重，采用农膜将长方体深坑内的南侧覆盖，再将挖出的土方回埋夯实；用农膜覆盖深坑南侧形成隔水层是为了避免增温与降温农田之间的土壤水分交换；（3）设置增降温板：增降温板包括主板和侧板，主板竖直安装于隔水层南侧正上方，侧板竖直安装于主板东西两侧的正前方，主板与侧板呈90度角连接，形成一个开口向南的“U”字型结构；在“U”字型结构内主板的正前方为增温农田，在“U”字型结构主板背面或一侧则形成降温农田，增温农田是相对于降温农田增温，降温农田是相对于增温农田降温，形成增、降温农田之间温度差异，二者相互为对照的可模拟未来气候增温和降温情景；（4）农田播种：对增温农田和降温农田进行同样规格的整地、施肥和播种，而且播种时间、行距、株距一致；避免因播种各环节不一致造成的地温与土壤水分差异；（5）地温观察：用直角地温计或温度传感器在增温、降温农田作物生长的关键生育期进行不同土层温度测定，统计分析不同关键生育时期增温农田、降温农田不同土层的地温变化特征；（6）土壤水分测定：用烘干称重法（重量百分率）在作物生长的关键生育时期对增温、降温农田的不同土层水分测定；根据A=W×ρ×H计算土壤贮水量（mm）；式中：A为土壤贮水量（mm）；Ｗ为重量百分数；Ｈ为土层厚度（mm）；ρ为土壤容重（g/cm3）；根据S...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔欢虎，李国喜，靖华，亢秀丽，马爱平，王裕智，杨斌，朱杏梅，田玮玮，刘忠东，
申请(专利权)人：山西省农业科学院小麦研究所，
类型：发明
国别省市：山西,14