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    使用土壤溫濕度儀對農作物生長發育進行改善

    更新時間:2015-08-12   點擊次數:4368次

    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育的重要環境因子。許多生理過程(如氣孔導度、蒸騰、養分傳輸和二氧化碳的吸收)都與溫度密切相關,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,發現較高的土壤溫度,可以改變根系的生長、呼吸作用及養分吸收。在植物的發芽以及芽期的生長過程中,較高的土壤溫度、外界機械阻力、較低的基質勢是引起作物發芽不良、出苗率低和成苗率低的主要原因。據報道:低土壤溫度加上高濕環境可使土壤中滋生導致作物誘發各類的的病原體。不合適的根區溫度通過改變根系吸水和芽耗水之間的平衡可導致芽水分虧缺。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育的zui適溫度范圍。根系發育和活動的zui適溫度通常是根據他們對根的干重、長度、分生、養分吸收、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、根系生長和吸收水分及養分。土壤溫度越高,種子萌發越快。土壤溫度過高,根系呼吸作用加強,消耗大量光合產物,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系主要表現在:①影響土壤中各種化學反應;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,根系的結構以及功能均會隨之發生改變,低溫下的根系將會比常規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展的,但是超過這一范圍都會引起作物的根系發生一定的變化,通過使用溫濕度監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,通過此來進行調節根系的發展,避免因溫濕度不服而引起植物幼苗的生理機構發生變化是一種比較理想的改善和平衡植物根系對養分吸收能力的方式。

        有研究表明土壤溫度對作物根系生長發育和吸收養分對土壤溫度有一定的一定的要求。大多數作物根系生長zui適宜溫度為15—25℃,而在吸收養分上,溫度在0—30℃范圍內,隨著溫度的上升,吸收養分的速度加快,吸收的數量也增加。當溫度下降時,植物的呼吸減弱,養分吸收的數量也隨之減少。但是,當溫度超過zui適宜溫度時,吸收的數量也會減少。一般在40℃以上,養分吸收數量就劇烈減少了。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,已被吸收的養分會有流失(外滲)現象。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,自然也會影響對養分吸收產生不利影響。    

        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,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也是不同的。        

      土壤溫度(地溫)影響著植物的生長、發育和土壤的形成。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。土壤溫度與農業生產的關系有以下兩個方面。直接影響在一定的溫度范圍內,土壤溫度越高,作物的生長發育越快。一年內某時段出現低溫或高溫,常常給農業生產帶來危害。作物的種子必須在適宜的土壤溫度范圍內才萌發。一般耐寒的谷類作物,種子 萌發的平均土溫為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,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脫水或缺水。土壤溫度過低,常使冬作物的分孽節或根系產生 凍害,強低溫延續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, 細胞質的流動隨升溫而加速。

      在20一30℃的范圍內,溫度升高能促進有機質的輸送。溫度過低,影響營養 物質的輸送率,阻礙作物生長。在O一35℃范圍內,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碳水化合物的積累。適宜的土壤溫度還能促進作物的營養生長和生殖生長。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境條件中的其他因子,從而間接影響作物的生長發育。土壤溫度對微生物 活性的影響極其明顯。

      大多數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、礦質化過程以及植物的養分供應等都有很大意義。 土壤有機質的轉化也受土溫的影響,南方高溫地區,有機質分解快;北方溫寒地區,則分解慢,土壤中的養料和碳的周轉期遠比南方要長。所以在高溫的 南方應加強有機質的累積,而在較寒冷的北方則應側重于加速有機質的分解,以釋放養分。土壤水(溶液)的移動,土壤水存在的形態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。土壤水常轉化為固態水。 作物在一定的生育階段,適應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育。

      北方地區,氣候寒冷,土壤溫度低是農業生產上的主 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檢測,可以發現,土壤的溫度是呈周期性變化的,隨著太陽輻射晝夜或季節變化,地表溫度亦隨之發生周期變化。在每一個溫度變化周期里,各出現一次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低出現的時間逐漸延遲。從許多地區圖文觀測資料得知,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。

      

     

        同時發現,土壤溫度對土壤某些性質的影響也比較顯著,具體表現在:

      1.土壤溫度影響土壤中有機質和N素的積累

      土壤有機質的轉化與溫度的關系很大,熱帶地區溫度高,有機質分解快;寒溫帶溫度低,有機質分解慢,其所含養料周轉期遠比南方長。所以,在南方,調節土壤的有機質偏重于加強有機質的積累,而在寒冷地區則更多的側重于加速有機質的分解以釋放養分。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;在-1 ℃~ 4 ℃時,土壤中開始有硝化作用,但反應非常緩慢,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 ℃時的硝代速度相應為25 ℃的20%、50%、80%。由土溫引起的土壤N素供應的季節性差異,是制定施肥制度的一個重要依據。

      

     

    2.對土壤P素供應的影響

      土壤P素的季節性變化較為復雜。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為可利用態的緣故。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,不同季節土壤*P量的差異,并未達到統計上的顯著,并發現土壤*P量并不受季節溫度變化的影響。他們認為,溫度對植物P素營養的影響,可能是根系吸收P素受溫度影響較大緣故。根據侯光炯等研究,鐵鋁膠體結合的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素容量和強度關系的影響

      溫度是影響土壤中K素動態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曾經研究過溫度對土壤中K+擴散過程的影響,發現K+的擴散系數隨溫度的升高而增加。Feigenbaun和Shainberg發現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,發現升高溫度增加土壤對K+的選擇吸附。金繼運等(1992)的實驗結果表明,隨著溫度的升高,土壤供K能力增加,緩沖性能下降。本項研究結果表明,溫度可以改變土壤K素的Q/I關系,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??梢娡寥罍囟仁怯绊懲寥乐蠯素動態變化和土壤供K能力的一個不可忽視的重要因素。尤其是在我國北方經常發生早春低溫冷害的地區,溫度的影響可能更為明顯。

     

    4.對土壤電導性的影響

      土壤溫度對于土壤介質的性質影響較大,對于土壤電導尤為明顯。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率與溫度的回歸統計數據。結果表明:實驗條件下,土壤電導率與溫度的相關系數α為0.960 ~ 0.999,有很好的線性關系。土壤電導率隨溫度升高而增大。溫度每升高1℃所引起的電導率的變化量(“電導溫度變率")是因土壤介質而異,順序為:鹽土>黃棕壤>可變電荷土壤。不同土壤之間電導溫度變率的順序為:濱海鹽土>內陸鹽土>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,土壤水的滲透系數隨之增加,土溫25℃時水的滲透系數為0℃的2倍。土壤水分的自由能與土壤溫度密切相關。張一平等(1990)以陜西省紅油土、壚土、黑壚土為供試土樣,試驗結果表明,溫度對土壤水勢具有明顯的影響,3種土壤皆呈現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,溫度與吸水力之間呈現極顯著的負相關,相關系數(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。大多數土壤微生物的活動,要求溫度為15 ℃~ 45 ℃。在此溫度范圍內,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化過程,影響到各種養分的形態轉化,也就影響到植物的養分供應。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素養分供應不足。土壤溫度達到52 ℃時,硝化作用停止。

    通過種種實例,我們已經認識到土壤溫度對農作物生長發育,和投入產出有著密不可分的影響,適宜的溫度和水分,將對農作物增產增收及其作物品質等有著總要的作用,所以,進一步加強土壤水分溫度的監控,合理調節土壤水肥及地溫,是農業發展的大趨勢。中國是農業大國,作為炎黃子孫,我們都應該積極為農業發展做出貢獻,為農田增產增收做出一份努力,合理使用農業設備及器械、儀器,作為農業發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,將會為我國農業發展展現一道新的風景。




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