城市绿地覆盖对土壤水温效应的影响

城市绿地覆盖对土壤水温效应的影响

城市绿地是城市生态系统的重要组成部分，也是城市建设不可或缺的一部分。它在维持城市生态平衡，改善生态环境方面发挥着不可替代的作用，其他城市基础设施都发挥着不可替代的作用。国外发达国家城市绿地覆盖已有几十年的应用历史，特别是从20世纪90年代中期，园林覆盖技术发展较快，并已经形成了产业化模式1材料和方法1.1春、冬、冬、狱试验地点位于榆林市榆林大道景观公园，属温带半干旱大陆性季风气候，干旱少雨，气候干燥，冬春多西北风，年均气温8.1℃,最高气温38.6℃(1953年),最低气温-32.7℃(1954年);年均降水量413.9mm,主要集中在6-9月，年蒸发量1211mm,≥10℃有效积温3217.6℃,平均风速2.5m·s1.2土壤温度和含水率选用收获后自然风干并粉碎的玉米秸秆和园林废弃物作为试验材料，覆盖园林绿地裸露地表，分为对照(CK、未覆盖)和3种不同覆盖厚度(3、6、9cm),秸秆覆盖分别记为JF3、JF6、JF9,园林废弃物覆盖分别记为YF3、YF6、YF9,每个处理12m于2015年10月下旬(生长末期),2016年3月下旬(生长初期)、8月上旬(生长盛期)和10月下旬(生长末期)测定土壤温度和含水率，每次连续测10d,土壤温度分别在观测日的08∶00、11∶00、14∶00和17∶00测定，土壤温度观测采用5支组直角地温计，测定地表以下5、10、15、20、25cm土壤温度。用TDR(Time-DomainReflectometer)测定0～10cm的土壤体积含水率，每天17∶00测定1次，设置3个点分别进行数据采集，以均值代表该处土壤含水率，空气温度采用气温表测量。1.3数据处理与统计分析本试验的数据用Excel2003进行初步整理，用SPSS18.0对数据进行统计分析。2结果与分析2.12.1.1生长期和水温度变化从图1中可以看出，不同覆盖处理下生长初期和盛期的白天土壤温度各时段均小于气温，而生长末期11∶00前的土壤温度均高于气温，但各时段对照处理的土壤温度均低于气温和覆盖处理。不同覆盖处理下生长初期的土壤温度随时间变化趋势与气温一致，呈现为先升高后缓慢下降的变化趋势，其最高温度出现在14∶00;对照处理的土壤温度呈升高趋势，且14∶00以后增加缓慢。不同覆盖处理下生长盛期和末期的土壤温度随时间变化波动较小，JF3与YF3处理下生长盛期的土壤温随时间变化呈先升高后缓慢下降的变化趋势，最高温度出现在14∶00,而其他覆盖处理的最高温度出现在17∶00。JF3、JF6、YF3和YF6处理下生长末期的最高温度出现在14∶00,而JF9和YF9处理下的最高温度出现在17∶00。对照处理下各生长期的土壤温度日变化幅度最大，其生长初期、生长盛期和生长末期的变化幅度分别为9.61、3.68、3.70℃。土壤温度变化幅度均随覆盖厚度的增加呈减小趋势，生长初期土壤温度变化幅度最小和最大的分别为JF9和YF3处理，其值为3.5℃和5.85℃;生长盛期土壤温度变化幅度最小和最大的分别为YF9和JF3处理，其值为0.55℃和1.85℃;生长末期土壤温度变化幅度最小和最大的分别为JF9和JF3处理，其值为0.55℃和1.35℃。以生长初期YF3为例，5、10、15、20、25cm深度处土壤温度变化幅度分别为11.5、8.25、5.25、3.25、1.75℃,平均变化幅度为5.85℃。不同覆盖处理下土壤温度变化幅度随土层深度的增加逐渐减小，5～15cm是土壤温度敏感层，变化幅度较大，直接影响平均土壤温度变化趋势。2.1.2植物生长时的土壤温度变化土壤温度变化是土壤随着太阳辐射和大气温度的变化而吸收或释放能量的过程园林废弃物覆盖土壤温度均显著低于秸秆覆盖(2.1.3不同覆盖层厚度对土壤温度的影响由表2可知，在生长初期、盛期和末期，覆盖处理、土层深度和时间段各因素及两两交互作用均对土壤温度影响达到极显著水平(2.2不同覆盖层厚度对表土壤含水量的影响土壤水分含量作为土壤重要的物理特征，在根系生长、土壤有机质分解、养分元素迁移和土壤酶活性等一系列过程中发挥重要作用2.3生长期和生长期土壤温度与土壤含水率的关系对不同生长期土壤温度与土壤含水率进行相关分析(表4),生长初期和生长盛期土壤温度与土壤含水率呈极显著负相关，相关系数分别为-0.903和-0.922,对两者进行拟合分析结果表明，生长初期和生长盛期土壤含水率随土壤温度的升高呈降低趋势，两者关系用二次多项式拟合效果较好，3结论和讨论3.1土层深度对土壤温度的影响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，有机物地表覆盖改变光辐射吸收转化和热量传导过程，从而影响了土壤温度本研究下生长初期和生长盛期，平均土壤温度随土层深度的增加呈减小趋势，生长末期呈增加趋势。生长初期，JF9与YF9处理下土壤温度较对照降低了4.7℃左右，JF3与YF3处理可降低3.1℃左右；生长盛期，YF9与JF9处理分别降低了4.1℃和3.7℃,YF3与JF3处理分别降低了2.5℃和2.1℃;生长末期，YF9与JF9处理分别增加了4.1℃和3.6℃,YF3与JF3处理增加了3.3℃左右。秸秆覆盖引起春季土壤低温效应造成小麦、玉米高粱等作物苗期生长缓慢，生育期推迟等影响作物生长3.2有机物覆盖厚度对土壤温度的影响各生长期下园林废弃物和秸秆覆盖处理均可显著提高土壤含水率，且随覆盖厚度的增加呈增加趋势，相同覆盖厚度下园林废弃物土壤含水率高于秸秆覆盖处理，说明园林废弃物覆盖抑制土壤蒸发效果优于秸秆覆盖，这与时连辉等生长初期、盛期和末期的土壤温度与土壤含水率相关性较强，最优拟合方程为二次多项式函数，即土壤含水率对土壤温度的影响并非呈单调增加或减小趋势。随有机物覆盖厚度的增加对土壤温度和含水率的影响逐渐增强，但覆盖厚度过大，不利于降雨入渗和土壤含氧水平，生长初期土壤低温时间过长，易引起植物生理干旱，导致植物生长发育不良。此外，对于极端天气，也可通过有机物覆盖结合灌水的方式来