下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
图9.1所示为玉米第一生长季不同处理5—9月10cm土壤温度变化。整个生育期土壤温度呈V形变化。分以下两个阶段：
第一个阶段（5—7月）为温度持续降低阶段。5月作物主要处于苗期阶段，地上冠幅差异较小，各处理间温差不大。但TMRF处理却能显著提高地表 10cm处温度，达到了27.5℃。到7月各处理的温度表现为B>FP>TMRF>BMRF>BRF>GMRF，裸地由于其无种植，地面直接暴露在空气中，温度较高，TMRF、BMRF、BRF、GMRF处理垄沟栽培土壤温度都要低于B处理。尤其是GMRF处理显著降低了10cm土壤温度，导致温度低至20℃以下。然而玉米生育后期，在大气温度总体降低情况下，TMRF处理仍然表现出增温效应并维持较高土壤温度，这对玉米吐丝期的生长发育起到了很好的促进作用。
图9.1 玉米第一生长季不同处理10cm土壤温度变化
第二阶段（7—9月）为温度回升阶段。受大气温度回升影响，土壤温度逐步回升，这一阶段B处理温度回升幅度最快。这可能由于受太阳直射，地表吸温快而导致这一结果。FP处理种植由于地上有效叶面积覆盖较低，增大了太阳近地面的直射，土壤温度也高于TMRF、BMRF处理组。但综合整个生育期，TMRF处理一直维持在较高的土壤温度，相反GMRF处理土壤温度最低。
如图9.2所示，受肯尼亚当地气候变化的影响，玉米第二生长季土壤温度较上一个生长季普遍升高。从11月到翌年3月，经历了以下3个主要的变化阶段：
第一阶段，与第一生长季相同。温度首先开始降低，但是各处理出现的土壤温度拐点出现了差异，TMRF、BMRF处理在1月降到了最低，拐点出现在1月。B、FP、BRF、GMRF处理拐点在12月，滞后了1个月。平均土壤温度两个垄沟覆膜处理最高，尤其是TMRF处理，GMRF处理最低。但相比于上一个生长季的最低值18℃却要高出5℃。因此，垄沟覆膜在大气温度降低的情况下仍然能够保持较高的土壤温度。
第二阶段，土壤温度回升阶段。该阶段除TMRF处理外，所有的种植处理组由于叶面积覆盖，阻挡了太阳直射地面，普遍低于B处理。
第三个阶段，土壤温度再次回落阶段。收获期地上生物量干枯，叶片脱落，表现出B、FP、BRF、BMRF处理土壤温度几乎没有差异，而TMRF处理仍然较为各处理中最高。从两个生长季可以看出，GMRF处理从播种期到收获期，土壤温度一直低于其他处理，这可能是禾草的存在，一方面增加了光能的近地面反射；另一方面光热被地表覆盖层禾草吸收，导致土壤温度较低。
图9.2 玉米第二生长季不同处理10cm土壤温度变化
图9.3所示为玉米第一生长季不同处理10cm土壤温度日变化。土壤温度日变化也主要存在以下3个过程：
第一阶段，00:00—8:00土壤温度持续降低，到8:00降低至全天候最低。各处理中两个垄沟覆膜处理的土壤温度最高，B处理和FP处理的最低。GMRF处理在该阶段可能由于禾草起到了保暖的作用，温度变化较小，相对稳定。
第二阶段，8:00—16:00土壤温度持续上升，TMRF处理的最高日土壤温度出现在16:00左右，高达33℃，其他处理表现为FP>B>BRF>BMRF>GMRF。该阶段土壤温度变化受到大气日气温、覆盖材料、作物叶片的冠幅综合影响，出现了土壤温度高低与作物生长呈相反的变化趋势。
第三阶段，16:00过后开始降温，而垄沟地膜覆盖降温幅度较小，其他处理在24:00土壤温度都降低到22℃左右。
从全天日平均土壤温度来看，TMRF处理最高，且在各个时间点都处于最高点。GMRF处理平均土壤温度一直处于最低值，且各个时间点的土壤温度变幅较小，在20~24℃之内摆动。
图9.3 玉米第一生长季不同处理10cm土壤温度日变化
如图9.4所示，玉米第二生长季土壤温度总体变化规律与上一季基本相同，也呈单峰曲线变化。但是第二生长季各处理平均值在各时间点都要略高于第一生长季。这与进入11月以来当地整体气温上升有关。在气温第一个下降阶段，TMRF、BMRF处理更能维持土壤温度的恒定性，高于其他处理。8:00—16:00这个时间段升温更快，由于TMRF处理能够吸收光照，迅速地将热量向地表以下传输，提高土壤温度。当在第三阶段开始降温时，又能将积温缓慢释放，使土壤温度不至于降得太低。总之，垄沟栽培方式由于其垄沟的存在，增加了近地面的受光面积，且在两垄之间光发生交叉，实现了土壤温度的叠加，使沟侧的土壤温度得到了加强。从两个生长季的土壤温度变化可以看出，GMRF处理最大的特点就是受大气温度变化影响较小，能保持土壤温度的恒定，尤其在整体温度较高的第二生长季，除去在12:00—20:00温度波动较大（平均在2℃以内）外，其他时间点温度变化很小，基本在22℃上下波动。
图9.4 玉米第二生长季不同处理10cm土壤温度日变化
从表9.1可以看出，将各处理土壤温度月变化与B处理进行对照，即可看出各处理间的土壤温度差异。两个生长季从玉米播种到出苗，也就是播种后的第一个月内，土壤温度都高于B处理。且TMRF处理提高温度的幅度较其他处理存在显著的差异。而垄沟覆盖处理与无覆盖处理之间也存在显著性差异。随着生育期的推进，作物生长逐渐茂盛，作物叶片的遮阴效果阻挡了太阳对地面的直射，各处理土壤温度逐渐回落，因此，从苗期以后，各处理的土壤温度都要低于B处理，一直持续到收获。但是TMRF处理在两个生长季的初始阶段土壤温度分别比裸地处理高出5.06℃、4.52℃。而在第二生长季整个生育期都要高于B处理，两个生长季内月平均温度比B处理分别增加 0.63℃、2.17℃。从表 9.1 可以看出，GMRF处理使得土壤温度变幅较小，而FP处理的土壤温度变化较为接近裸地处理。其共同存在升温快、降温也快的缺陷，很难保持一定的土壤积温，当作物需要较高的土壤温度促进生殖发育时，温度很难补给；当大气温度较高时会灼伤叶片。
表9.1 两个生长季不同处理土壤温度的月变化幅度
注： 同一列中不同字母表示不同处理间达到0.05水平显著差异（p<0.05）。
从表9.2可以看出，第一生长季玉米收获后各处理土壤有机碳（SOC）较播种前降低，其中TMRF处理降低最显著（p<0.05），其次是BMRF、GMRF处理，受影响较小的为BRF、FP处理。第二生长季玉米收获后各处理SOC持续降低，各处理之间没有显著性差异（p>0.05），较播前相比，FP处理降低值最高，达到了7.1g/kg。TN处理较播种前相比，除FP处理降低外，两个生长季收获后其他处理都没有发生显著性的变化。且覆膜处理BMRF、GMRF较播前略有提高，两个生长季分别提高了0.05g/kg、0.02g/kg；0.01g/kg、-0.02g/kg，体现了垄沟覆膜处理的优势。
表9.2 两个生长季不同处理下土壤养分变化
注： 同一行中不同字母表示不同处理间达到0.05水平显著差异（p<0.05）。
碳氮比（C/N）反映土壤有机质的质量和数量，氮素的富瘠和有效程度及土壤熟化程度为土壤养分指标之一。较播前相比，第一生长季后各处理C/N显著降低（p<0.05），其中TMRF处理下降最显著，而BRF处理和FP处理受影响最小（表9.2）。第二生长季收获后，各处理持续降低，而GMRF处理能维持较高的值。