2.1.2　土壤溫度和土壤含水率監(jiān)測(cè)

1.凍融期不同日期灌水

試驗(yàn)田為秋耕休閑地，土壤類型為壤土，試驗(yàn)田塊分為LD、MD和JD。為了充分揭示凍融期不同凍融階段灌水對(duì)土壤溫度和凍融特性的影響，2004年11月至2005年3月共進(jìn)行了24組田間試驗(yàn)。每種地表?xiàng)l件的試驗(yàn)地塊分8塊，分別以G0～G7表示，G0代表凍融期未灌溉地塊，G1～G7分別代表不同灌水日期地塊，凍融期僅灌水一次，灌水定額均為225m3/hm2，灌水時(shí)間均為上午8：00，灌水水源為試驗(yàn)區(qū)地下水，水溫6～8℃。灌水日期見表2.1。土壤含水率采用干燥法測(cè)定，土壤溫度采用熱敏電阻測(cè)定，凍結(jié)與融化深度采用人工土鉆取土觀測(cè)法確定，觀測(cè)時(shí)間均為8：00～9：00。

2.不同秸稈覆蓋量

試驗(yàn)田為秋耕休閑地，土壤類型為壤土，試驗(yàn)田塊分為裸地（LD）和5種不同覆蓋厚度（5cm、10cm、15cm、20cm和30cm）的玉米秸稈覆蓋田塊，分別記為JD05、JD10、JD15、JD20和JD30。每一種地表處理分別設(shè)3個(gè)重復(fù)，共有試驗(yàn)田塊18個(gè)，每個(gè)田塊規(guī)格為3m×3m。凍融期同步監(jiān)測(cè)土壤水分動(dòng)態(tài)、土壤溫度和凍層深度，監(jiān)測(cè)于2005年11月11日開始，監(jiān)測(cè)時(shí)間均為8：00～9：00。

（1）土壤質(zhì)量含水率動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。采用常規(guī)人工取土鉆取樣，室內(nèi)烘箱烘干、稱質(zhì)量的方法測(cè)定，每5d監(jiān)測(cè)1次，監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置見表2.2。

（2）土壤溫度監(jiān)測(cè)。采用預(yù)埋式熱敏電阻測(cè)定，在地表封凍前全部打孔預(yù)埋在試驗(yàn)田塊，監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔為5d，監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置見表2.2。

（3）凍結(jié)與融化深度監(jiān)測(cè)。采用人工土鉆取土觀測(cè)法確定，1～2d監(jiān)測(cè)1次。

2005年11月1日，耕作層（0～20cm）土壤含水率為15.3%，5cm處土壤溫度為0.1℃。為了增加土壤底墑，2005年11月2日對(duì)各地塊實(shí)施灌水，灌水定額為750m3/hm2，次日將長3～5cm的干燥玉米秸稈（體積含水率為3.4%）均勻碾壓覆蓋于不同田塊地表，JD05、JD10、JD15、JD20和JD30秸稈覆蓋量分別為2100kg/hm2、4300kg/hm2、6500kg/hm2、8600kg/hm2和12900kg/hm2。

3.不同潛水位

不同潛水位下室外土壤水熱試驗(yàn)采用試驗(yàn)站地中蒸滲計(jì)觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行。地中蒸滲計(jì)是一種人工模擬自然狀態(tài)潛水，用來測(cè)定特定巖性、固定地下水位埋深條件下的潛水蒸發(fā)量、降雨入滲補(bǔ)給量的實(shí)驗(yàn)儀器，它一般為固定潛水位自動(dòng)排水—補(bǔ)償系統(tǒng)，由馬里奧特瓶、平衡瓶、接滲瓶、連通管、過濾器和實(shí)驗(yàn)筒等6部分組成［1］，蒸滲計(jì)結(jié)構(gòu)見圖2.2。

潛水與土壤水的相互轉(zhuǎn)化量采用地中蒸滲計(jì)觀測(cè)。地中蒸滲計(jì)的實(shí)驗(yàn)筒與周邊包氣帶沒有水力聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)筒的上界面直接與大氣相通，使地中蒸滲計(jì)內(nèi)的水分通過實(shí)驗(yàn)筒直接并且僅與大氣交換。在潛水蒸發(fā)期，蒸滲計(jì)實(shí)驗(yàn)筒內(nèi)的潛水，一方面通過筒內(nèi)的土壤蒸（散）發(fā)而消耗，潛水面下降；另一方面又通過蒸滲計(jì)的馬利奧特瓶——平衡瓶補(bǔ)充水分，特殊的裝置使?jié)撍宦裆畋３止潭ú蛔儭ｑR里奧特瓶內(nèi)減少的水量即為地中蒸滲計(jì)監(jiān)測(cè)的潛水蒸（散）發(fā)量。在降雨入滲補(bǔ)給期，實(shí)驗(yàn)筒內(nèi)的潛水面，源源不斷地接收到降雨入滲補(bǔ)給土壤的多余水分，這些水分通過平衡瓶的溢流管，全部儲(chǔ)存到接滲瓶中，接滲瓶存儲(chǔ)的水量即為地中蒸滲計(jì)監(jiān)測(cè)的降雨入滲量。

蒸滲筒中的土體為太原盆地三種代表性土壤質(zhì)地，根據(jù)國際制土壤分類標(biāo)準(zhǔn)黏粒（＜0.002mm）、粉粒（0.002～0.02mm）和砂粒（0.02～2mm）三種粒級(jí)含量比例劃定，分別為砂壤土、壤砂土和砂土，其主要參數(shù)見表2.3。

蒸滲計(jì)中潛水位控制埋深為0.5～5.0m，共計(jì)9種。蒸滲筒面積為0.5m2，安裝間隔為0.5m，蒸滲計(jì)觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)置情況見表2.4。

由于季節(jié)性凍融期地下水淺埋區(qū)土壤剖面含水率變化異常劇烈，因此，土壤剖面含水率和土壤溫度的監(jiān)測(cè)階段為2004年11月至2005年3月、2005年11月至2006年3月和2006年11月至2007年3月3個(gè)凍融期（簡稱2004—2005年凍融期、2005—2006年凍融期和2006—2007年凍融期）。根據(jù)凍融期蒸滲計(jì)中土壤含水率和土壤溫度的變化情況，監(jiān)測(cè)的潛水位埋深最大為2.0m，土壤質(zhì)地為砂壤土和壤砂土兩種。蒸滲計(jì)系統(tǒng)中的土壤含水率和土壤溫度同步監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)時(shí)間均為11月至翌年3月的每月1日、6日、11日、16日、21日和26日的北京時(shí)間8：00。根據(jù)試驗(yàn)區(qū)凍土計(jì)觀察資料，當(dāng)土層凍結(jié)深度增加較快時(shí)加密監(jiān)測(cè)，每日8：00和14：00各觀測(cè)一次，蒸滲計(jì)系統(tǒng)中的土壤含水率采用中子儀監(jiān)測(cè)，土壤溫度采用預(yù)埋熱敏電阻監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)深度見表2.5。