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          技術(shù)文章

          使用土壤溫濕度儀對農(nóng)作物生長發(fā)育進行改善

          點擊次數(shù):4884 發(fā)布時間:2015-8-12

          許多科學成果證實了土壤溫度以及水分對植物芽期的生理機構(gòu)是有影響的,這些影響具體到: 
            1.土壤溫度是直接或間接影響植物生長和發(fā)育的重要環(huán)境因子。許多生理過程(如氣孔導(dǎo)度、蒸騰、養(yǎng)分傳輸和二氧化碳的吸收)都與溫度密切相關(guān),在這些生理過程中,土壤水分含量也同樣是直接影響著這個量的變化的,土壤水分溫度的監(jiān)測可以使用土壤水分溫度檢測儀。土壤溫度,可以改變植物很多因素,對于芽期的植物而言,直接影響到芽的生理機能。
            2.通過使用土壤水分溫度速測儀來進行對土壤溫度進行檢測,并查看植物的根系來進行查看,發(fā)現(xiàn)較高的土壤溫度,可以改變根系的生長、呼吸作用及養(yǎng)分吸收。在植物的發(fā)芽以及芽期的生長過程中,較高的土壤溫度、外界機械阻力、較低的基質(zhì)勢是引起作物發(fā)芽不良、出苗率低和成苗率低的主要原因。據(jù)報道:低土壤溫度加上高濕環(huán)境可使土壤中滋生導(dǎo)致作物誘發(fā)各類的的病原體。不合適的根區(qū)溫度通過改變根系吸水和芽耗水之間的平衡可導(dǎo)致芽水分虧缺。而在苗期的生長過程中土壤水分對作物的影響也是極為的大的,在苗期水分的控制,可以使用土壤水分溫度測試儀來進行測量并調(diào)控。
            3.植物根系生長對土壤溫度變化非常敏感,每個物種都有一個根系發(fā)育的zui適溫度范圍。根系發(fā)育和活動的zui適溫度通常是根據(jù)他們對根的干重、長度、分生、養(yǎng)分吸收、水分吸收和微生物的相互作用的綜合影響確定的。土壤溫度主要影響種子萌發(fā)、根系生長和吸收水分及養(yǎng)分。土壤溫度越高,種子萌發(fā)越快。土壤溫度過高,根系呼吸作用加強,消耗大量光合產(chǎn)物,不利于碳水化合物的累積,這對塊根類作物影響很大。
            土壤溫度與土壤肥力的關(guān)系主要表現(xiàn)在:①影響土壤中各種化學反應(yīng);②影響微生物的活性,從而影響到有機物的分解、硝化作用、反硝化作用、固氮作用等;③影響土壤養(yǎng)分離子的擴散、水分和空氣的運動。 
            在植物的生長過程中如果土壤中的溫度以及zui適宜溫度存在一定的差異,根系的結(jié)構(gòu)以及功能均會隨之發(fā)生改變,低溫下的根系將會比常規(guī)溫度下生長的溫度來的小一些。每一種作物均有它的一個zui適溫度,在這zui適的溫度中作物的根系發(fā)展的,但是超過這一范圍都會引起作物的根系發(fā)生一定的變化,通過使用溫濕度監(jiān)測儀來進行檢測土壤中的溫濕度變化,了解植物中的溫濕度,通過此來進行調(diào)節(jié)根系的發(fā)展,避免因溫濕度不服而引起植物幼苗的生理機構(gòu)發(fā)生變化是一種比較理想的改善和平衡植物根系對養(yǎng)分吸收能力的方式。

              有研究表明土壤溫度對作物根系生長發(fā)育和吸收養(yǎng)分對土壤溫度有一定的一定的要求。大多數(shù)作物根系生長zui適宜溫度為15—25℃,而在吸收養(yǎng)分上,溫度在0—30℃范圍內(nèi),隨著溫度的上升,吸收養(yǎng)分的速度加快,吸收的數(shù)量也增加。當溫度下降時,植物的呼吸減弱,養(yǎng)分吸收的數(shù)量也隨之減少。但是,當溫度超過zui適宜溫度時,吸收的數(shù)量也會減少。一般在40℃以上,養(yǎng)分吸收數(shù)量就劇烈減少了。溫度過高使根系老化,也容易引起作物體內(nèi)酶蛋白的活性下降。同時也妨礙作物的呼吸,細胞膜在高溫下透氣性增加,已被吸收的養(yǎng)分會有流失(外滲)現(xiàn)象。溫度過低,根系的生長和代謝都受到抑制,吸收能力也顯著下降,自然也會影響對養(yǎng)分吸收產(chǎn)生不利影響。    

              一般說來,溫度影響植物對磷、鉀的吸收要比對氮肥明顯。有資料說明,春天耕層土壤溫度小于10℃時,根系對磷的吸收就比較困難。常是造成小麥弱苗的原因之一。因此,在低溫寒冷地區(qū),對越冬作物增施磷鉀肥很有必要。試驗還表明,低溫會明顯地影響燕麥、四季蘿卜對磷的吸收,而對蔥、黃瓜、蘿卜等的影響就比較小。這說明不同作物對溫度的反應(yīng)也是不同的。        

            土壤溫度(地溫)影響著植物的生長、發(fā)育和土壤的形成。土壤中各種生物化學過程,如微生物活動所引起的生物化學過程和非生命的化學過程,都受土壤溫度的影響。土壤溫度與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系有以下兩個方面。直接影響在一定的溫度范圍內(nèi),土壤溫度越高,作物的生長發(fā)育越快。一年內(nèi)某時段出現(xiàn)低溫或高溫,常常給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來危害。作物的種子必須在適宜的土壤溫度范圍內(nèi)才萌發(fā)。一般耐寒的谷類作物,種子 萌發(fā)的平均土溫為1一5℃;喜溫作物為8一10℃。與氣溫相比,對種子發(fā)芽和出苗的影響,土壤溫度要直接得多。       一般作物的根系在土壤溫度2一4℃時開始生長,在10℃以上根系生長比較活躍,超過35℃時根系生長受到阻礙。冬麥在12一16℃時生長良好,玉米、棉花 等為25℃左右,豆科作物的根系在22一26℃生長良好; 馬鈴薯塊莖成熟期30天內(nèi),15一27℃是塊莖形成的zui適上壤溫度。過高的土壤溫度使植物根系組織加速成熟,根系木質(zhì)化的部位幾乎達到根尖,降低了根表面的吸收效率。土壤溫度低,作物根系吸水緩慢,當氣候條件適于蒸騰時,植株地上部分常呈現(xiàn)脫水或缺水。土壤溫度過低,常使冬作物的分孽節(jié)或根系產(chǎn)生 凍害,強低溫延續(xù)的時間長短和降溫及凍融的速度都影響到凍害的程度。土壤溫度影響作物的生理過程。在O一40℃之間, 細胞質(zhì)的流動隨升溫而加速。

            在20一30℃的范圍內(nèi),溫度升高能促進有機質(zhì)的輸送。溫度過低,影響營養(yǎng) 物質(zhì)的輸送率,阻礙作物生長。在O一35℃范圍內(nèi),溫度升高能促進呼吸,但對光合作用的影響較小,所以低溫有利于作物體內(nèi)碳水化合物的積累。適宜的土壤溫度還能促進作物的營養(yǎng)生長和生殖生長。春小麥苗期,地上部分生長zui適宜的土壤溫度為20一24℃,后 期為12一16℃,8℃以下或32℃以上很少抽穗;冬小麥生長適宜的上壤溫度要低一些,24℃以上能抽穗, 但不能成熟。間接影響土壤溫度影響環(huán)境條件中的其他因子,從而間接影響作物的生長發(fā)育。土壤溫度對微生物 活性的影響極其明顯。

            大多數(shù)壤微生物的活動要求有15一45℃的溫度條件。超出這個范圍〔過低或過高), 微生物的活動就會受到抑制。土溫對土壤的腐殖化過程、礦質(zhì)化過程以及植物的養(yǎng)分供應(yīng)等都有很大意義。 土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化也受土溫的影響,南方高溫地區(qū),有機質(zhì)分解快;北方溫寒地區(qū),則分解慢,土壤中的養(yǎng)料和碳的周轉(zhuǎn)期遠比南方要長。所以在高溫的 南方應(yīng)加強有機質(zhì)的累積,而在較寒冷的北方則應(yīng)側(cè)重于加速有機質(zhì)的分解,以釋放養(yǎng)分。土壤水(溶液)的移動,土壤水存在的形態(tài)以及土壤氣體的交換等都受到土壤溫度的影響。

            土壤溫度越高,上壤水的移動越頻繁,上壤中的氣態(tài)水就較多; 土壤溫度低時,土壤水的移動近于停止。土壤水常轉(zhuǎn)化為固態(tài)水。 作物在一定的生育階段,適應(yīng)不了過高的土壤溫度,需要降低土壤溫度以保證作物的正常生長發(fā)育。

            北方地區(qū),氣候寒冷,土壤溫度低是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的主 要矛盾,采取壟作,可增加對太陽輻射的吸收量和減少反射。壟作的晝夜平均土壤溫度可高于平作;深耕松土,增加土壤中的孔隙,改善土壤底層的通氣透水 狀況,也可提高土壤的吸熱和增溫、保溫能力;適時、適量進行冬灌,使土壤含水量大,散熱緩慢,土壤溫度變化比干燥土壤緩慢,可保護冬作物安全越冬。

            

             用土壤溫濕度檢測儀持續(xù)檢測,可以發(fā)現(xiàn),土壤的溫度是呈周期性變化的,隨著太陽輻射晝夜或季節(jié)變化,地表溫度亦隨之發(fā)生周期變化。在每一個溫度變化周期里,各出現(xiàn)一次zui高值和一次zui低值。隨著土壤深度的增加,其溫度zui高或zui低出現(xiàn)的時間逐漸延遲。從許多地區(qū)圖文觀測資料得知,土層深度每增加1 m,zui高(或zui低)圖文出現(xiàn)的時間延遲20 ~ 30 d。同時,隨著土層深度的增加,土溫的年變幅將迅速變小。土溫日變化與年變化相類似,表層土溫變幅遠大于深層土壤,而且>20 cm土層日變化曲線幾乎呈平行線,也就是說,土壤溫度日變化幅度低于年變幅。

            

           

              同時發(fā)現(xiàn),土壤溫度對土壤某些性質(zhì)的影響也比較顯著,具體表現(xiàn)在:

            1.土壤溫度影響土壤中有機質(zhì)和N素的積累

            土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化與溫度的關(guān)系很大,熱帶地區(qū)溫度高,有機質(zhì)分解快;寒溫帶溫度低,有機質(zhì)分解慢,其所含養(yǎng)料周轉(zhuǎn)期遠比南方長。所以,在南方,調(diào)節(jié)土壤的有機質(zhì)偏重于加強有機質(zhì)的積累,而在寒冷地區(qū)則更多的側(cè)重于加速有機質(zhì)的分解以釋放養(yǎng)分。在南方水田中,早春使用大量的綠肥后,由于春后氣溫和土溫的升高,土壤有機質(zhì)的分解相當迅速,加之地表水膜已隔絕了大氣與土壤之間的氣體交換,如果土壤中地下水位又高,土體內(nèi)所蔽蓄的空氣本來就不多,這就已造成缺氧條件,特別是在大量使用新鮮綠肥或未腐熟肥的情況下,由于肥量的迅速分解耗盡了氧氣,就更造成土壤氧化還原電位的急劇下降,產(chǎn)生H2S和過多的Fe2+、Mn2+離子,引起有機酸的積累造成對水稻根系的毒害,抑制其吸收養(yǎng)分的機能。旱地土壤中zui有利于硝化過程的土壤溫度是27 ℃~ 32 ℃。在冰凍土壤中,硝化作用幾乎處于停頓狀態(tài);在-1 ℃~ 4 ℃時,土壤中開始有硝化作用,但反應(yīng)非常緩慢,其硝化速率僅相當于25 ℃時的1% ~ 10%,隨著溫度的升高,硝化細菌漸趨活躍,10 ℃、15 ℃、20 ℃時的硝代速度相應(yīng)為25 ℃的20%、50%、80%。由土溫引起的土壤N素供應(yīng)的季節(jié)性差異,是制定施肥制度的一個重要依據(jù)。

            

           

          2.對土壤P素供應(yīng)的影響

            土壤P素的季節(jié)性變化較為復(fù)雜。水稻土中暖季里土壤P素有效性增加,主要由于土壤漬水后,硫酸鐵在還原條件逐漸變?yōu)榭衫脩B(tài)的緣故。彭干濤等(1980)在江蘇宜興的定位觀察表明,6種不同肥力水平的土壤上,不同季節(jié)土壤*P量的差異,并未達到統(tǒng)計上的顯著,并發(fā)現(xiàn)土壤*P量并不受季節(jié)溫度變化的影響。他們認為,溫度對植物P素營養(yǎng)的影響,可能是根系吸收P素受溫度影響較大緣故。根據(jù)侯光炯等研究,鐵鋁膠體結(jié)合的P要在30 ℃左右才能活化,一般夏季氣溫高時,土壤中的P活性大;冬季氣溫低時,土壤中的P活性小。萬兆良(1981)的實驗表明,土溫對P 的固定似有一定影響,紫色土和山地黃壤等6種不同土壤中,土溫由10 ℃~ 15 ℃上升到30 ℃,P固定量減少20% ~ 70%。

          3.對土壤K素容量和強度關(guān)系的影響

            溫度是影響土壤中K素動態(tài)變化的一個重要因素。土壤溫度的變化影響到土壤中K 的固定和釋放,影響到K+在土壤中的擴散過程和粘土礦物對K+的選擇吸收。溫度對土壤中K+的影響是多方面的。Ching和Barber曾經(jīng)研究過溫度對土壤中K+擴散過程的影響,發(fā)現(xiàn)K+的擴散系數(shù)隨溫度的升高而增加。Feigenbaun和Shainberg發(fā)現(xiàn)提高溫度可以增加土壤中緩效K的釋放速率。Sparks和Liebhardt研究了溫度對土壤中K+平衡過程的影響,發(fā)現(xiàn)升高溫度增加土壤對K+的選擇吸附。金繼運等(1992)的實驗結(jié)果表明,隨著溫度的升高,土壤供K能力增加,緩沖性能下降。本項研究結(jié)果表明,溫度可以改變土壤K素的Q/I關(guān)系,升高溫度增加了土壤溶液中K+的活度,提高了土壤的K能力。可見土壤溫度是影響土壤中K素動態(tài)變化和土壤供K能力的一個不可忽視的重要因素。尤其是在我國北方經(jīng)常發(fā)生早春低溫冷害的地區(qū),溫度的影響可能更為明顯。

           

          4.對土壤電導(dǎo)性的影響

            土壤溫度對于土壤介質(zhì)的性質(zhì)影響較大,對于土壤電導(dǎo)尤為明顯。李成保和毛就庚(1989)以磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃棕壤、濱海鹽土、內(nèi)陸鹽土和蘇打鹽土為試材,用熱敏電阻性溫度傳感器,測出不同土壤處理及其電導(dǎo)率與溫度的回歸統(tǒng)計數(shù)據(jù)。結(jié)果表明:實驗條件下,土壤電導(dǎo)率與溫度的相關(guān)系數(shù)α為0.960 ~ 0.999,有很好的線性關(guān)系。土壤電導(dǎo)率隨溫度升高而增大。溫度每升高1℃所引起的電導(dǎo)率的變化量(“電導(dǎo)溫度變率")是因土壤介質(zhì)而異,順序為:鹽土>黃棕壤>可變電荷土壤。不同土壤之間電導(dǎo)溫度變率的順序為:濱海鹽土>內(nèi)陸鹽土>蘇打鹽土>黃棕壤>磚紅壤>紅壤>赤紅壤。

          5.對土壤水分狀況的影響

            土溫溫度對土壤水分狀況的影響是多方面的。土溫升高時,土壤水的粘滯度和表面張力下降,土壤水的滲透系數(shù)隨之增加,土溫25℃時水的滲透系數(shù)為0℃的2倍。土壤水分的自由能與土壤溫度密切相關(guān)。張一平等(1990)以陜西省紅油土、壚土、黑壚土為供試土樣,試驗結(jié)果表明,溫度對土壤水勢具有明顯的影響,3種土壤皆呈現(xiàn)隨溫度升高土壤水吸力降低的特點。在測定的含水量范圍內(nèi),溫度與吸水力之間呈現(xiàn)極顯著的負相關(guān),相關(guān)系數(shù)(r)在- 0.990 6 ~ 0.999 0(n=5)。這是由于溫度升高時,水的粘滯度和表面張力降低所致。在等吸力時,溫度高者,含水量則較低。

          6.對土壤中生物學過程的影響

          土壤溫度對微生物活性的影響極其明顯。大多數(shù)土壤微生物的活動,要求溫度為15 ℃~ 45 ℃。在此溫度范圍內(nèi),溫度愈高,微生物活動能力越強。土溫過低或過高,超出這一溫度范圍,則微生物活動受到抑制,從而影響到土壤的腐殖或礦質(zhì)化過程,影響到各種養(yǎng)分的形態(tài)轉(zhuǎn)化,也就影響到植物的養(yǎng)分供應(yīng)。例如,氨化細菌和硝化細菌在土溫28 ℃~ 30 ℃時zui為活躍,如土溫過低,往往由于硝化作用極其微弱,而使作物的N素養(yǎng)分供應(yīng)不足。土壤溫度達到52 ℃時,硝化作用停止。

          通過種種實例,我們已經(jīng)認識到土壤溫度對農(nóng)作物生長發(fā)育,和投入產(chǎn)出有著密不可分的影響,適宜的溫度和水分,將對農(nóng)作物增產(chǎn)增收及其作物品質(zhì)等有著總要的作用,所以,進一步加強土壤水分溫度的監(jiān)控,合理調(diào)節(jié)土壤水肥及地溫,是農(nóng)業(yè)發(fā)展的大趨勢。中國是農(nóng)業(yè)大國,作為炎黃子孫,我們都應(yīng)該積極為農(nóng)業(yè)發(fā)展做出貢獻,為農(nóng)田增產(chǎn)增收做出一份努力,合理使用農(nóng)業(yè)設(shè)備及器械、儀器,作為農(nóng)業(yè)發(fā)展的輔助工具是十分有必要的,如果我們能把科學種田、合理治田運用到實處,將會為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展展現(xiàn)一道新的風景。

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