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各种农业技术措施能在一定程度上改善农田小气候条件,为作物生长发育创造良好的生态环境。本文主要阐述在大田中常见的耕翻、镇压、灌溉、栽培方式等措施的小气候效应。
一、灌溉措施对农田小气候的影响
1 灌溉对农田热量平衡的影响
灌溉使土壤水分增加,颜色变深,地表反射率降低,使地面吸收的太阳辐射增加,农田净辐射收入加大。白天,灌溉地的温度较低,空气湿度较大,地面有效辐射比未灌溉地小;夜间灌溉地上温度较高,地面有效辐射比未灌溉地略高,但从全天来看,灌溉地有效辐射低于未灌溉地,最终使农田净辐射收入增加。在干旱地区,这种效应特别明显,据有关试验资料证明,灌溉可使正午时的净辐射增大40%或更大。
灌溉后水分充足,白天土壤的蒸发量增加,蒸发耗热也随之增大;夜间水分凝结量增加,释放潜热也多,所以,热量平衡各分量发生显著变化:蒸凝潜热项显著增大,乱流热通量和土壤热通量明显减少。
2 灌溉对农田温度状况的影响
灌溉后农田的净辐射值增大,但灌溉地的土壤容积热容量、导热率、导温率都显著增大,并且地面热量平衡状况改变,潜热交换显著增大。所以,白天地面受热时土温和气温不致升高很多,夜间降温也不多;同时土壤热容量和导热率的增大,使土温的升降变得缓慢,上下层土壤之间的热量传递加快,使灌溉地土温日较差随深度的递减速度也比未灌溉地慢。因此,灌溉地的温度效应白天和夜间不同,即白天有降温作用,夜间有升温作用。
在不同的季节里灌溉的效应也不相同,春季灌溉可抗御春早,御防春季低温;夏季灌溉有降温作用,可防御干热风和伏旱危害;秋灌可防御冷害,抗御秋旱和霜冻;冬季灌溉可以保护秋播作物安全越冬。
二、间作套种的气象效应
高低作物合理搭配的间套种,使平面用光变为立体用光,增加了受光面积,延长了光照时间,使群体内光的垂直分布更加合理。作物高矮不一致,形成许多通风走廊,空气水平运动阻力减小,并促进空气的对流运动,使田间乱流交换作用加强,改善了田间的CO2供应。通风透光变好,对高秆作物形成边行优势,充分发挥边际效应。
间套种对农田的温、湿状况也有影响。由于高秆作物的遮荫作用,矮秆作物带行中的地温、气温均较单作地偏低,湿度偏高,而且随带宽缩小,这种影响有加强的趋势。如北方常见的玉米与马铃薯间套作,利用玉米的遮荫作用,使薯块膨大期间的土壤温度不会太高,对马铃薯产量提高、品质改善有很大作用。
三、种植密度
种植的密度不同,可形成不同的群体结构,群体内通风、透光、温度、湿度等条件都有明显差异。密度过大,将加强植被对太阳辐射的减弱作用,株间的光照强度及透光率从株顶到株底部迅速减小,株间的光照不足将会降低光合作用,单株生长细弱,易倒伏,影响产量。
另外,密度过大还使农田中植被对气流运动的阻力增加,阻碍农田内外的空气交换。密度过人,使农田消耗的水分增多,土壤湿度降低,而空气湿度则因农田总蒸发量增加及乱流减弱水汽不易扩散而增加。
四、耕翻与镇压的气象效应
1 耕翻
耕翻以后土表疏松,增加透水性和透气性,提高了土壤蓄水能力,同时由于耕翻后切断了土壤的毛细管,对厂层土壤有保墒效应。
耕翻层的水分效应在不同的时期作用是不同的。例如,干旱的时候,耕翻能切断上下层土壤间毛细管联系,减弱了上下层水分交换。下层水分只能沿毛细管作用上升到耕翻底层处,土表形成千土层,蒸发减小。但下层土壤湿度增大,对下层土壤来说有提墒作用。
在雨季,土壤含水量增加,为了提高地温防止土壤板结,经常通过耕翻来提高地温,疏松土壤,因耕翻后土壤表面积加大,可以促进水分蒸发。
2 镇压
土壤镇压与耕翻作用相反,镇压后土表紧实,增大了地面反射率,减少了辐射能的收入。但是,镇压使土壤孔隙度减小,毛细管作用加强,上层土壤的热容量和热导率显著增大。因此,白天地面增温时,镇压地地表向深层传导的热量比未镇压地要多,使下层增温较多,但表层温度比未镇压地低;夜间地面降温时,镇压地从深层向地表输送的热量也多于未镇压地,使镇压地表层温度较高。由此可见,对于表层,镇压地在白天有降温效应,夜间有增温效应,镇压有减小地面温度日较差的作用。不同的土壤在不同的天气条件下,镇压的温度效应也有差别。一般疏松的十壤适于在回暖天气结束前进行,偏黏的土壤可在寒潮后一两天内进行镇压。
镇压对土壤水分的效应依土表的湿润程度而有不同,在土表湿润的情况下,镇压加强了土壤毛细管作用,表层水分增加,特别是黏重土壤,甚至会引起土壤板结,出现渍害。在地表干燥情况下,镇压减少了表层土壤孔隙,减少水分蒸发,同时使毛细管作用加强,表层水分增加,可以有提墒作用。
北方春季播种时,为保证种子正常发芽,常采取先“踩格子”后播种的方法,就是要接通地下毛管,使地下层水分上升到上层,从而起到提墒作用,增加了耕作层的土壤湿度。
一、灌溉措施对农田小气候的影响
1 灌溉对农田热量平衡的影响
灌溉使土壤水分增加,颜色变深,地表反射率降低,使地面吸收的太阳辐射增加,农田净辐射收入加大。白天,灌溉地的温度较低,空气湿度较大,地面有效辐射比未灌溉地小;夜间灌溉地上温度较高,地面有效辐射比未灌溉地略高,但从全天来看,灌溉地有效辐射低于未灌溉地,最终使农田净辐射收入增加。在干旱地区,这种效应特别明显,据有关试验资料证明,灌溉可使正午时的净辐射增大40%或更大。
灌溉后水分充足,白天土壤的蒸发量增加,蒸发耗热也随之增大;夜间水分凝结量增加,释放潜热也多,所以,热量平衡各分量发生显著变化:蒸凝潜热项显著增大,乱流热通量和土壤热通量明显减少。
2 灌溉对农田温度状况的影响
灌溉后农田的净辐射值增大,但灌溉地的土壤容积热容量、导热率、导温率都显著增大,并且地面热量平衡状况改变,潜热交换显著增大。所以,白天地面受热时土温和气温不致升高很多,夜间降温也不多;同时土壤热容量和导热率的增大,使土温的升降变得缓慢,上下层土壤之间的热量传递加快,使灌溉地土温日较差随深度的递减速度也比未灌溉地慢。因此,灌溉地的温度效应白天和夜间不同,即白天有降温作用,夜间有升温作用。
在不同的季节里灌溉的效应也不相同,春季灌溉可抗御春早,御防春季低温;夏季灌溉有降温作用,可防御干热风和伏旱危害;秋灌可防御冷害,抗御秋旱和霜冻;冬季灌溉可以保护秋播作物安全越冬。
二、间作套种的气象效应
高低作物合理搭配的间套种,使平面用光变为立体用光,增加了受光面积,延长了光照时间,使群体内光的垂直分布更加合理。作物高矮不一致,形成许多通风走廊,空气水平运动阻力减小,并促进空气的对流运动,使田间乱流交换作用加强,改善了田间的CO2供应。通风透光变好,对高秆作物形成边行优势,充分发挥边际效应。
间套种对农田的温、湿状况也有影响。由于高秆作物的遮荫作用,矮秆作物带行中的地温、气温均较单作地偏低,湿度偏高,而且随带宽缩小,这种影响有加强的趋势。如北方常见的玉米与马铃薯间套作,利用玉米的遮荫作用,使薯块膨大期间的土壤温度不会太高,对马铃薯产量提高、品质改善有很大作用。
三、种植密度
种植的密度不同,可形成不同的群体结构,群体内通风、透光、温度、湿度等条件都有明显差异。密度过大,将加强植被对太阳辐射的减弱作用,株间的光照强度及透光率从株顶到株底部迅速减小,株间的光照不足将会降低光合作用,单株生长细弱,易倒伏,影响产量。
另外,密度过大还使农田中植被对气流运动的阻力增加,阻碍农田内外的空气交换。密度过人,使农田消耗的水分增多,土壤湿度降低,而空气湿度则因农田总蒸发量增加及乱流减弱水汽不易扩散而增加。
四、耕翻与镇压的气象效应
1 耕翻
耕翻以后土表疏松,增加透水性和透气性,提高了土壤蓄水能力,同时由于耕翻后切断了土壤的毛细管,对厂层土壤有保墒效应。
耕翻层的水分效应在不同的时期作用是不同的。例如,干旱的时候,耕翻能切断上下层土壤间毛细管联系,减弱了上下层水分交换。下层水分只能沿毛细管作用上升到耕翻底层处,土表形成千土层,蒸发减小。但下层土壤湿度增大,对下层土壤来说有提墒作用。
在雨季,土壤含水量增加,为了提高地温防止土壤板结,经常通过耕翻来提高地温,疏松土壤,因耕翻后土壤表面积加大,可以促进水分蒸发。
2 镇压
土壤镇压与耕翻作用相反,镇压后土表紧实,增大了地面反射率,减少了辐射能的收入。但是,镇压使土壤孔隙度减小,毛细管作用加强,上层土壤的热容量和热导率显著增大。因此,白天地面增温时,镇压地地表向深层传导的热量比未镇压地要多,使下层增温较多,但表层温度比未镇压地低;夜间地面降温时,镇压地从深层向地表输送的热量也多于未镇压地,使镇压地表层温度较高。由此可见,对于表层,镇压地在白天有降温效应,夜间有增温效应,镇压有减小地面温度日较差的作用。不同的土壤在不同的天气条件下,镇压的温度效应也有差别。一般疏松的十壤适于在回暖天气结束前进行,偏黏的土壤可在寒潮后一两天内进行镇压。
镇压对土壤水分的效应依土表的湿润程度而有不同,在土表湿润的情况下,镇压加强了土壤毛细管作用,表层水分增加,特别是黏重土壤,甚至会引起土壤板结,出现渍害。在地表干燥情况下,镇压减少了表层土壤孔隙,减少水分蒸发,同时使毛细管作用加强,表层水分增加,可以有提墒作用。
北方春季播种时,为保证种子正常发芽,常采取先“踩格子”后播种的方法,就是要接通地下毛管,使地下层水分上升到上层,从而起到提墒作用,增加了耕作层的土壤湿度。