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使用土壤温湿度仪对农作物生长发育进行改善

更新时间:2014-03-25

使用土壤温湿度仪对农作物生长发育进行改善

  许多科学成果证实了土壤温度以及水分对植物芽期的生理机构是有影响的,这些影响具体到:  1.土壤温度是直接或间接影响植物生长和发育的重要环境因子。许多生理过程(如气孔导度、蒸腾、养分传输和二氧化碳的吸收)都与温度密切相关,在这些生理过程中,土壤水分含量也同样是直接影响着这个量的变化的,土壤水分温度的监测可以使用土壤水分温度检测仪。土壤温度,可以改变植物很多因素,对于芽期的植物而言,直接影响到芽的生理机能。
  2.通过使用土壤水分温度速测仪来进行对土壤温度进行检测,并查看植物的根系来进行查看,发现较高的土壤温度,可以改变根系的生长、呼吸作用及养分吸收。在植物的发芽以及芽期的生长过程中,较高的土壤温度、外界机械阻力、较低的基质势是引起作物发芽不良、出苗率低和成苗率低的主要原因。据报道:低土壤温度加上高湿环境可使土壤中滋生导致作物诱发各类的的病原体。不合适的根区温度通过改变根系吸水和芽耗水之间的平衡可导致芽水分亏缺。而在苗期的生长过程中土壤水分对作物的影响也是极为的大的,在苗期水分的控制,可以使用土壤水分温度测试仪来进行测量并调控。
  3.植物根系生长对土壤温度变化非常敏感,每个物种都有一个根系发育的最适温度范围。根系发育和活动的最适温度通常是根据他们对根的干重、长度、分生、养分吸收、水分吸收和微生物的相互作用的综合影响确定的。土壤温度主要影响种子萌发、根系生长和吸收水分及养分。土壤温度越高,种子萌发越快。土壤温度过高,根系呼吸作用加强,消耗大量光合产物,不利于碳水化合物的累积,这对块根类作物影响很大。
  土壤温度与土壤肥力的关系主要表现在:①影响土壤中各种化学反应;②影响微生物的活性,从而影响到有机物的分解、硝化作用、反硝化作用、固氮作用等;③影响土壤养分离子的扩散、水分和空气的运动。

  在植物的生长过程中如果土壤中的温度以及最适宜温度存在一定的差异,根系的结构以及功能均会随之发生改变,低温下的根系将会比常规温度下生长的温度来的小一些。每一种作物均有它的一个最适温度,在这最适的温度中作物的根系发展的最佳,但是超过这一范围都会引起作物的根系发生一定的变化,通过使用温湿度监测仪来进行检测土壤中的温湿度变化,了解植物中的最佳温湿度,通过此来进行调节根系的发展,避免因温湿度不服而引起植物幼苗的生理机构发生变化是一种比较理想的改善和平衡植物根系对养分吸收能力的方式。

  有研究表明土壤温度对作物根系生长发育和吸收养分对土壤温度有一定的一定的要求。大多数作物根系生长最适宜温度为15—25℃,而在吸收养分上,温度在0—30℃范围内,随着温度的上升,吸收养分的速度加快,吸收的数量也增加。当温度下降时,植物的呼吸减弱,养分吸收的数量也随之减少。但是,当温度超过最适宜温度时,吸收的数量也会减少。一般在40℃以上,养分吸收数量就剧烈减少了。温度过高使根系老化,也容易引起作物体内酶蛋白的活性下降。同时也妨碍作物的呼吸,细胞膜在高温下透气性增加,已被吸收的养分会有流失(外渗)现象。温度过低,根系的生长和代谢都受到抑制,吸收能力也显著下降,自然也会影响对养分吸收产生不利影响。

  一般说来,温度影响植物对磷、钾的吸收要比对氮肥明显。有资料说明,春天耕层土壤温度小于10℃时,根系对磷的吸收就比较困难。常是造成小麦弱苗的原因之一。因此,在低温寒冷地区,对越冬作物增施磷钾肥很有必要。试验还表明,低温会明显地影响燕麦、四季萝卜对磷的吸收,而对葱、黄瓜、萝卜等的影响就比较小。这说明不同作物对温度的反应也是不同的。

  土壤温度(地温)影响着植物的生长、发育和土壤的形成。土壤中各种生物化学过程,如微生物活动所引起的生物化学过程和非生命的化学过程,都受土壤温度的影响。土壤温度与农业生产的关系有以下两个方面。直接影响在一定的温度范围内,土壤温度越高,作物的生长发育越快。一年内某时段出现低温或高温,常常给农业生产带来危害。作物的种子必须在适宜的土壤温度范围内才萌发。一般耐寒的谷类作物,种子 萌发的平均土温为1一5℃;喜温作物为8一10℃。与气温相比,对种子发芽和出苗的影响,土壤温度更要直接得多。     一般作物的根系在土壤温度2一4℃时开始生长,在10℃以上根系生长比较活跃,超过35℃时根系生长受到阻碍。冬麦在12一16℃时生长良好,玉米、棉花 等为25℃左右,豆科作物的根系在22一26℃生长良好; 马铃薯块茎成熟期30天内,15一27℃是块茎形成的最适上壤温度。过高的土壤温度使植物根系组织加速成熟,根系木质化的部位几乎达到根尖,降低了根表面的吸收效率。土壤温度低,作物根系吸水缓慢,当气候条件适于蒸腾时,植株地上部分常呈现脱水或缺水。土壤温度过低,常使冬作物的分孽节或根系产生 冻害,强低温延续的时间长短和降温及冻融的速度都影响到冻害的程度。土壤温度影响作物的生理过程。在O一40℃之间, 细胞质的流动随升温而加速。

  在20一30℃的范围内,温度升高能促进有机质的输送。温度过低,影响营养 物质的输送率,阻碍作物生长。在O一35℃范围内,温度升高能促进呼吸,但对光合作用的影响较小,所以低温有利于作物体内碳水化合物的积累。适宜的土壤温度还能促进作物的营养生长和生殖生长。春小麦苗期,地上部分生长最适宜的土壤温度为20一24℃,后 期为12一16℃,8℃以下或32℃以上很少抽穗;冬小麦生长适宜的上壤温度要低一些,24℃以上能抽穗, 但不能成熟。间接影响土壤温度影响环境条件中的其他因子,从而间接影响作物的生长发育。土壤温度对微生物 活性的影响极其明显。

  大多数土壤微生物的活动要求有15一45℃的温度条件。超出这个范围〔过低或过高), 微生物的活动就会受到抑制。土温对土壤的腐殖化过程、矿质化过程以及植物的养分供应等都有很大意义。 土壤有机质的转化也受土温的影响,南方高温地区,有机质分解快;北方温寒地区,则分解慢,土壤中的养料和碳的周转期远比南方要长。所以在高温的 南方应加强有机质的累积,而在较寒冷的北方则应侧重于加速有机质的分解,以释放养分。土壤水(溶液)的移动,土壤水存在的形态以及土壤气体的交换等都受到土壤温度的影响。

  土壤温度越高,上壤水的移动越频繁,上壤中的气态水就较多; 土壤温度低时,土壤水的移动近于停止。土壤水常转化为固态水。 而作物在一定的生育阶段,适应不了过高的土壤温度,则需要降低土壤温度以保证作物的正常生长发育。

  北方地区,气候寒冷,土壤温度低是农业生产上的主 要矛盾,采取垄作,可增加对太阳辐射的吸收量和减少反射。垄作的昼夜平均土壤温度可高于平作;深耕松土,增加土壤中的孔隙,改善土壤底层的通气透水 状况,也可提高土壤的吸热和增温、保温能力;适时、适量进行冬灌,使土壤含水量大,散热缓慢,土壤温度变化比干燥土壤缓慢,可保护冬作物安全越冬。

  用土壤温湿度检测仪持续检测,可以发现,土壤的温度是呈周期性变化的,随着太阳辐射昼夜或季节变化,地表温度亦随之发生周期变化。在每一个温度变化周期里,各出现一次最高值和一次最低值。随着土壤深度的增加,其温度最高或最低出现的时间逐渐延迟。从许多地区图文观测资料得知,土层深度每增加1 m,最高(或最低)图文出现的时间延迟20 ~ 30 d。同时,随着土层深度的增加,土温的年变幅将迅速变小。土温日变化与年变化相类似,表层土温变幅远大于深层土壤,而且>20 cm土层日变化曲线几乎呈平行线,也就是说,土壤温度日变化幅度低于年变幅。

  同时发现,土壤温度对土壤某些性质的影响也比较显著,具体表现在:

  1.土壤温度影响土壤中有机质和N素的积累

  土壤有机质的转化与温度的关系很大,热带地区温度高,有机质分解快;寒温带温度低,有机质分解慢,其所含养料周转期远比南方长。所以,在南方,调节土壤的有机质偏重于加强有机质的积累,而在寒冷地区则更多的侧重于加速有机质的分解以释放养分。在南方水田中,早春使用大量的绿肥后,由于春后气温和土温的升高,土壤有机质的分解相当迅速,加之地表水膜已隔绝了大气与土壤之间的气体交换,如果土壤中地下水位又高,土体内所蔽蓄的空气本来就不多,这就已造成缺氧条件,特别是在大量使用新鲜绿肥或未腐熟肥的情况下,由于肥量的迅速分解耗尽了氧气,就更造成土壤氧化还原电位的急剧下降,产生H2S和过多的Fe2+、Mn2+离子,引起有机酸的积累造成对水稻根系的毒害,抑制其吸收养分的机能。旱地土壤中最有利于硝化过程的土壤温度是27 ℃~ 32 ℃。在冰冻土壤中,硝化作用几乎处于停顿状态;在-1 ℃~ 4 ℃时,土壤中开始有硝化作用,但反应非常缓慢,其硝化速率仅相当于25 ℃时的1% ~ 10%,随着温度的升高,硝化细菌渐趋活跃,10 ℃、15 ℃、20 ℃时的硝代速度相应为25 ℃的20%、50%、80%。由土温引起的土壤N素供应的季节性差异,是制定施肥制度的一个重要依据。

  2.对土壤P素供应的影响

  土壤P素的季节性变化较为复杂。水稻土中暖季里土壤P素有效性增加,主要由于土壤渍水后,硫酸铁在还原条件逐渐变为可利用态的缘故。彭干涛等(1980)在江苏宜兴的定位观察表明,6种不同肥力水平的土壤上,不同季节土壤速效P量的差异,并未达到统计上的显著,并发现土壤速效P量并不受季节温度变化的影响。他们认为,温度对植物P素营养的影响,可能是根系吸收P素受温度影响较大缘故。根据侯光炯等研究,铁铝胶体结合的P要在30 ℃左右才能活化,一般夏季气温高时,土壤中的P活性大;冬季气温低时,土壤中的P活性小。万兆良(1981)的实验表明,土温对P 的固定似有一定影响,紫色土和山地黄壤等6种不同土壤中,土温由10 ℃~ 15 ℃上升到30 ℃,P素固定量减少20% ~ 70%。

  3.对土壤K素容量和强度关系的影响

  温度是影响土壤中K素动态变化的一个重要因素。土壤温度的变化影响到土壤中K 的固定和释放,影响到K+在土壤中的扩散过程和粘土矿物对K+的选择吸收。温度对土壤中K+的影响是多方面的。Ching和Barber曾经研究过温度对土壤中K+扩散过程的影响,发现K+的扩散系数随温度的升高而增加。Feigenbaun和Shainberg发现提高温度可以增加土壤中缓效K的释放速率。Sparks和Liebhardt研究了温度对土壤中K+平衡过程的影响,发现升高温度增加土壤对K+的选择吸附。金继运等(1992)的实验结果表明,随着温度的升高,土壤供K能力增加,缓冲性能下降。本项研究结果表明,温度可以改变土壤K素的Q/I关系,升高温度增加了土壤溶液中K+的活度,提高了土壤的K能力。可见土壤温度是影响土壤中K素动态变化和土壤供K能力的一个不可忽视的重要因素。尤其是在我国北方经常发生早春低温冷害的地区,温度的影响可能更为明显。

  4.对土壤电导性的影响

  土壤温度对于土壤介质的性质影响较大,对于土壤电导尤为明显。李成保和毛就庚(1989)以砖红壤、赤红壤、红壤、黄棕壤、滨海盐土、内陆盐土和苏打盐土为试材,用热敏电阻性温度传感器,测出不同土壤处理及其电导率与温度的回归统计数据。结果表明:实验条件下,土壤电导率与温度的相关系数α为0.960 ~ 0.999,有很好的线性关系。土壤电导率随温度升高而增大。温度每升高1℃所引起的电导率的变化量("电导温度变率")是因土壤介质而异,顺序为:盐土>黄棕壤>可变电荷土壤。不同土壤之间电导温度变率的顺序为:滨海盐土>内陆盐土>苏打盐土>黄棕壤>砖红壤>红壤>赤红壤。

  5.对土壤水分状况的影响

  土温温度对土壤水分状况的影响是多方面的。土温升高时,土壤水的粘滞度和表面张力下降,土壤水的渗透系数随之增加,土温25℃时水的渗透系数为0℃的2倍。土壤水分的自由能与土壤温度密切相关。张一平等(1990)以陕西省红油土、垆土、黑垆土为供试土样,试验结果表明,温度对土壤水势具有明显的影响,3种土壤皆呈现随温度升高土壤水吸力降低的特点。在测定的含水量范围内,温度与吸水力之间呈现极显著的负相关,相关系数(r)在- 0.990 6 ~ 0.999 0(n=5)。这是由于温度升高时,水的粘滞度和表面张力降低所致。在等吸力时,温度高者,含水量则较低。

  6.对土壤中生物学过程的影响

  土壤温度对微生物活性的影响极其明显。大多数土壤微生物的活动,要求温度为15 ℃~ 45 ℃。在此温度范围内,温度愈高,微生物活动能力越强。土温过低或过高,超出这一温度范围,则微生物活动受到抑制,从而影响到土壤的腐殖或矿质化过程,影响到各种养分的形态转化,也就影响到植物的养分供应。例如,氨化细菌和硝化细菌在土温28 ℃~ 30 ℃时最为活跃,如土温过低,往往由于硝化作用极其微弱,而使作物的N素养分供应不足。土壤温度达到52 ℃时,硝化作用停止。

  通过种种实例,我们已经认识到土壤温度对农作物生长发育,和投入产出有着密不可分的影响,适宜的温度和水分,将对农作物增产增收及其作物品质等有着总要的作用,所以,进一步加强土壤水分温度的监控,合理调节土壤水肥及地温,是农业发展的大趋势。中国是农业大国,作为炎黄子孙,我们都应该积极为农业发展做出贡献,为农田增产增收做出一份努力,合理使用农业设备及器械、仪器,作为农业发展的辅助工具是十分有必要的,如果我们能把科学种田、合理治田运用到实处,将会为我国农业发展展现一道新的风景
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