Effects of Straw Mulching on the Soil Moisture and Temperature

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0319

Abstract

Abstract:

The study aims to investigate the change pattern of soil moisture and temperature under straw mulching and traditional tillage and the response to rainfall, with a view to providing a hydrothermal theoretical basis for the development of key protective utilization technology of straw mulching. With the help of the field location moisture content and temperature monitor, the monitoring data were fed back every 60 minutes. The process characteristics of soil moisture and temperature changes after straw mulching and traditional tillage were continuously monitored and recorded. The results showed that: (1) soil moisture content was greatly affected by the rainfall, and soil temperature was greatly affected by the air temperature. (2) Compared with traditional tillage, straw mulching could increase soil water content and soil temperature. (3) The variation trend of soil moisture content under straw mulching was similar to a parabola. There was a lag period of rainfall on soil moisture content recharge after straw mulching. Soil moisture content could be maintained for a period of time after increasing, and with the deepening of soil depth, the high water content remained unchanged for a longer time. (4) The variation trend of soil temperature under straw mulching was basically consistent with traditional tillage. With the deepening of soil depth, soil temperature decreased gradually. The closer to the ground, the more dramatic temperature changes were found. However, the range of soil temperature fluctuation after straw mulching was smaller than that of traditional tillage. Straw mulching had better effects of heat preservation and soil moisture preservation, which reduced the influence of low temperature stress on the soil.

Key words: straw mulching, soil moisture, soil temperature, conventional tillage

YANG Qingnan, GAO Shijun, ZHANG Hepu, XU Jinzhong. Effects of Straw Mulching on the Soil Moisture and Temperature[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(8): 80-85.

Figures/Tables 5

References 20

[1]	蔡洪波. 黑土地保护的必要性及技术措施[J]. 土壤肥料, 2019(18):72.
[2]	梁爱珍, 张延, 陈学文, 等. 东北黑土区保护性耕作的发展现状与成效研究[J]. 地理科学, 2022, 42(8):1325-1335. doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2022.08.001
[3]	付强, 吴春东, 李天霄. 北方高寒区秸秆覆盖对土壤水分运移的影响[J]. 灌溉排水学报, 2015, 34(10):7-10.
[4]	王海娟, 马红娜, 姜海波. 秸秆覆盖对塔里木盆地南缘绿洲农田土壤水盐运移的影响[J]. 江苏农业科学, 2018, 46(17):281-285.
[5]	申胜龙, 李援农, 银敏华, 等. 秸秆量对垄沟二元覆盖夏玉米农田耗水及产量的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2018, 36(4):60-66.
[6]	李辉. 覆盖对旱地马铃薯土壤水分和温度的影响[D]. 兰州: 甘肃农业大学, 2018.
[7]	颜培儒. 秸秆覆盖条件下土壤融化期水热过程及蒸发入渗规律研究[D]. 哈尔滨: 东北农业大学, 2018.
[8]	杨金凤, 郑秀清, 邢述彦. 地表覆盖条件下冻融土壤水热动态变化规律研究[J]. 太原理工大学学报, 2008(3):303-306.
[9]	王昕, 贾志宽, 韩清芳, 等. 半干旱区秸秆覆盖量对土壤水分保蓄及作物水分利用效率的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2009(4):196-202.
[10]	陈军锋, 郑秀清, 秦作栋, 等. 冻融期秸秆覆盖量对土壤剖面水热时空变化的影响[J]. 农业工程学报, 2013, 29(20):102-110.
[11]	李佳文. 传统耕作条件下农田土壤水热及大豆生长对秸秆覆盖时期与覆盖量的响应研究[D]. 哈尔滨: 东北农业大学, 2020.
[12]	王宇, 沈海鸥, 车晓翠, 等. 耕作土壤可蚀性及不同耕作方式的水土保持机理[J]. 吉林农业大学学报, 2022, 44(6):688-693.
[13]	SUI Y Y, JIAO X G, CHEN W T, et al. Labile organic matter content and distribution as affected by six-year soil amendments to eroded Chinese mollisols[J]. Chinese geographical science, 2013, 23(6):692-699. doi: 10.1007/s11769-013-0639-0 URL
[14]	SUN J, LIU T. Desertification in the northeastern China[J]. Quaterna-ry sciences, 2001, 21(1):72-78.
[15]	温艳茹, 余强毅, 杨扬, 等. 黑土小流域沟道分布遥感监测及主控因素研究[J]. 农业资源与环境学报, 2021, 38(6):1074-1083.
[16]	张少良, 张兴义, 于同艳, 等. 秸秆覆盖对农田黑土春季地温的影响[J]. 干旱区资源与环境, 2010, 24(6):169-173.
[17]	于庆峰, 苗庆丰, 史海滨, 等. 耕作方式对秸秆覆盖玉米田春播期土壤水热盐状况的影响[J]. 水土保持研究, 2019, 26(3):265-268.
[18]	杨成存, 黄金文, 韩凡香, 等. 不同覆盖时期和方式对旱地马铃薯土壤水热及产量的影响[J]. 西北农业学报, 2023, 32(2):253-263.
[19]	刘超, 汪有科, 湛景武, 等. 秸秆覆盖量对农田土面蒸发的影响[J]. 中国农学通报, 2008(5):448-451.
[20]	刘义国, 刘永红, 刘洪军, 等. 秸秆还田量对土壤理化性状及小麦产量的影响[J]. 中国农学通报, 2013, 29(3):131-135.

序号	时间	历时/min	平均雨强/ (mm/h)	I₃₀/ (mm/h)	EI₃₀/ [(MJ·mm)/(hm²·h)]
1	7月1日	27.6	45	36.8	54.38
2	7月2日	0.2	5	2.4	0.4
3	7月2日	29.2	130	13.5	31.42
4	7月2日	13.6	155	5.3	16.51
5	7月3日	0.2	5	2.4	0.4
6	7月3日	26.6	185	8.6	48.74
7	7月6日	16.6	445	2.2	24.97
8	7月8日	3	230	0.8	5.64
9	7月10日	16	195	4.9	18.93
10	7月18日	9	320	1.7	8.46
11	7月22日	12.8	40	19.2	24.57
12	7月24日	0.6	75	0.5	0.81
13	7月25日	2.8	30	5.6	5.64
14	7月28日	1.2	25	2.9	2.42
15	7月29日	27.6	715	2.3	8.86
16	8月1日	13	150	5.2	24.57
17	8月4日	39.4	605	3.9	21.35
18	8月7日	22.8	115	11.9	34.24
19	8月8日	0.2	5	2.4	0.4
20	8月9日	1.2	210	0.3	2.01
21	8月11日	0.2	5	2.4	0.4
22	8月13日	2.6	375	0.4	3.22
23	8月14日	0.2	5	2.4	0.4
24	8月18日	1.6	220	0.4	1.61
25	8月19日	18.6	385	2.9	6.04
26	8月20日	0.2	5	2.4	0.4
27	8月22日	41	1020	2.4	26.18
28	8月24日	11.8	50	14.2	16.11
29	8月25日	0.2	5	2.4	0.4
30	8月25日	0.2	5	2.4	0.4
31	9月1日	2.4	60	2.4	2.82
32	9月4日	26.2	480	3.3	34.64
33	9月6日	13.2	375	2.1	6.44
34	9月7日	0.2	5	2.4	0.4
35	9月17日	0.6	100	0.4	0.4
36	9月18日	0.2	5	2.4	0.4
37	9月23日	0.6	405	0.1	0.4
38	9月30日	5.4	370	0.9	2.82

序号	时间	历时/min	平均雨强/ (mm/h)	I₃₀/ (mm/h)	EI₃₀/ [(MJ·mm)/(hm²·h)]
1	7月1日	27.6	45	36.8	54.38
2	7月2日	0.2	5	2.4	0.4
3	7月2日	29.2	130	13.5	31.42
4	7月2日	13.6	155	5.3	16.51
5	7月3日	0.2	5	2.4	0.4
6	7月3日	26.6	185	8.6	48.74
7	7月6日	16.6	445	2.2	24.97
8	7月8日	3	230	0.8	5.64
9	7月10日	16	195	4.9	18.93
10	7月18日	9	320	1.7	8.46
11	7月22日	12.8	40	19.2	24.57
12	7月24日	0.6	75	0.5	0.81
13	7月25日	2.8	30	5.6	5.64
14	7月28日	1.2	25	2.9	2.42
15	7月29日	27.6	715	2.3	8.86
16	8月1日	13	150	5.2	24.57
17	8月4日	39.4	605	3.9	21.35
18	8月7日	22.8	115	11.9	34.24
19	8月8日	0.2	5	2.4	0.4
20	8月9日	1.2	210	0.3	2.01
21	8月11日	0.2	5	2.4	0.4
22	8月13日	2.6	375	0.4	3.22
23	8月14日	0.2	5	2.4	0.4
24	8月18日	1.6	220	0.4	1.61
25	8月19日	18.6	385	2.9	6.04
26	8月20日	0.2	5	2.4	0.4
27	8月22日	41	1020	2.4	26.18
28	8月24日	11.8	50	14.2	16.11
29	8月25日	0.2	5	2.4	0.4
30	8月25日	0.2	5	2.4	0.4
31	9月1日	2.4	60	2.4	2.82
32	9月4日	26.2	480	3.3	34.64
33	9月6日	13.2	375	2.1	6.44
34	9月7日	0.2	5	2.4	0.4
35	9月17日	0.6	100	0.4	0.4
36	9月18日	0.2	5	2.4	0.4
37	9月23日	0.6	405	0.1	0.4
38	9月30日	5.4	370	0.9	2.82