广西典型喀斯特区甘蔗"粉垄栽培"模式土壤水热耦合运移研究

The study focuses on the coupled soil water and heat fluxes covered by smash-ridging cultivation of Sugarcane in typical Karst region, Guangxi. Two investigated sites: straw mulch and without straw mulch will be set up in situ to monitor the soil water content and temperature at different soil depths. The changes of soil water and thermal properties will be analyzed to model the movement of coupled soil water and heat by HYDRUS program. The aim is to quantitate water consumption by crops and soil water use efficiency, which is the foundation to research the harmonious development between high use efficiency in soil water and high yield of Sugarcane in typical Karst region, Guangxi.

本研究以广西典型喀斯特地区甘蔗“粉垄栽培”模式中秸秆是否覆盖条件下的土壤水热耦合运移为研究对象，通过长期定位监测田间土壤剖面水分和温度数据以及室内土壤理化性质测定，结合数值模型模拟的方法，描述该地区甘蔗“粉垄栽培”模式中土壤的水热性质、通量大小和方向及其动态变化特征。并利用HYDRUS模型模拟喀斯特地区甘蔗“粉垄栽培”模式中土壤水热耦合运动特征，并量化作物耗水量和土壤水分利用率，为探讨土壤水分高效利用和作物高产相协调提供思路。

研究广西甘蔗地不同耕作方式下的土壤水热动态变化规律对于提高土壤水分利用效率和作物抗旱能力有着重要的现实意义和理论价值。本项目以广西典型喀斯特地区甘蔗“粉垄栽培”模式中秸秆是否覆盖条件下的土壤水热耦合运移为研究对象，建立了“粉垄耕作+不覆盖秸秆”区（T0），“粉垄耕作+覆盖秸秆”区（T100），“免耕+不覆盖秸秆”区（NT0）和“免耕+覆盖秸秆”区（NT100）共4个试验小区。在每个小区通过长期定位监测田间土壤剖面水分和温度数据以及室内土壤理化性质测定，结合数值模型模拟的方法，描述了该地区甘蔗“粉垄栽培”模式中土壤的水热性质、通量大小和方向及其动态变化特征。同时，利用HYDRUS模型模拟喀斯特地区甘蔗“粉垄栽培”模式中土壤水热耦合运移。研究结果表明：通过秸秆覆盖后，粉垄耕作增加了土壤总孔隙和有机质含量，但降低了土壤容重，土壤热属性的时空变化基本和土壤含水量的时空变化保持一致。无论耕作与否，除了5cm土层外秸秆覆盖条件下对应的耕作和免耕处理土壤含水量分别高于不覆盖条件下，从而导致更大的土壤热属性。然后相较于免耕而言，粉垄耕作通过改善土壤属性和土壤含水量进而形成更高的土壤热属性。耕作措施和秸秆覆盖对于土壤水热耦合运移模拟结果有一定的影响，在调参过程中要合理确定以上措施的影响。在中国广西地区粉垄耕作方式可以有效的改善土壤水热性质，本研究为广西甘蔗种植提供了一定了理论支撑。