3.2.3　不同秸稈覆蓋量的土壤溫度

秸稈覆蓋不僅減少土壤蒸發［3－4］、抑制土壤鹽分表聚［5］、提高作物水分利用效率和增加作物產量［6－9］，增加土壤墑情［10－14］，還可培肥改土、協調養分供應［15－16］、調節地溫［17－21］、影響土壤入滲能力［22］和改變土壤自然凍融過程［23－24］等。可見，秸稈覆蓋具有多方面的生態效應。在季節性凍融期，秸稈覆蓋層不僅有正效應，也有一定的負效應，秸稈覆蓋層的存在減弱了地氣間的熱量和水汽傳輸，如果春季地溫回升緩慢則不利于春播作物出苗。因此，覆蓋量的多少不僅關系到資源的浪費和節約，而且對于凍融土壤水熱效應也是不容忽視的。

1.土壤剖面溫度時空變化

季節性凍融期，LD土壤剖面溫度變化劇烈（圖3.7），特別是0～20cm受外界氣溫影響較大，等值線較密且彎曲程度大，耕作層土壤溫度在－10.2～6.1之間變化；而秸稈覆蓋后顯著地抑制了土壤溫度的變化幅度，凍融期JD05、JD10、JD15、JD20和JD30耕作層土壤溫度最低分別為－1.2℃、－0.3℃、1.1℃、1.2℃和1.3℃。可見，當秸稈覆蓋厚度大于15cm時，凍融期土壤剖面溫度均達到1.1℃以上，土壤水分不會出現凍結；從土壤剖面溫度對比發現，JD20和JD30對于提升土壤溫度的效果已不明顯，可見覆蓋厚度不宜超過15cm。

2.土壤剖面溫度變化的統計學特征

根據數理統計學知識，凍融期土壤剖面水熱的變化程度可采用極值比Ka和變差系數Cv值來表示。Ka反映了系列數據的變化幅度，Ka值越大，凍融期土壤剖面水熱的變化幅度越大；Ka值越小，凍融期土壤剖面水熱變化幅度小。

數理統計中用均方差與均值之比作為衡量系列數據相對離散程度的參數，稱為變差系數Cv，又稱離差系數或離勢系數，可反映土壤剖面水熱的變異性，比采用簡單的增減值更加科學。

Cv值越大，表示凍融期土壤剖面水熱離散（變異）程度越大，反之就越小。

凍融期土壤溫度是影響土壤水分相變及遷移轉化、土壤養分及越冬期農作物生長的主要因素，土壤剖面溫度變化的統計學分析可深入了解凍融期土壤剖面溫度的時空變化特征，較溫度的增減變化分析更科學可靠。一般而言，隨著土壤深度的增加，Ka和Cv均減小，表明土壤溫度變化幅度和變異程度均減弱。但是，溫度出現負值的情況下極值比Ka和變差系數Cv值不能夠真實反映其變化幅度和程度。由表3.4可見，LD和JD05土壤剖面均出現負溫，LD耕作層土壤溫度最大值和最小值相差較大，溫度變化劇烈。

結合凍融期土壤剖面溫度時空變化等值線分析結果，根據Cv值將土壤剖面劃分為溫度變化活躍層（Cv≥0.95）和溫度漸變層（Cv＜0.95）。可見，LD地塊0～60cm屬于溫度變化活躍層，而100cm處土壤溫度變化相對平緩，屬于溫度漸變層。JD05耕作層Cv＞0.95，屬于溫度變化活躍層；40～100cm的Cv＜0.95，屬于溫度漸變層。JD10地塊0～10cm屬于溫度變化活躍層，Ka高達184.96，15～100cm為溫度漸變層。JD15、JD20和JD30土壤剖面溫度變化相對平緩，Ka最大為0.715，Cv均小于0.95，屬溫度漸變層。