[发明专利]冻土春融缓解春旱天数定量方法

说明书

本发明提供一种冻土春融缓解春旱天数定量方法，属于农业领域。基于土壤水分运动的势能原理，通过理论推导，提供了定量计算寒冷地区冻土春融缓解农作物春旱天数的方法，克服了目前定性分析的缺点，填补了该领域国内外空白。据此，可对秋后深松、(深松后)秋灌、秋后秸秆覆盖等冻土区缓解春旱措施的效果进行定量，为制定经济合理的缓解春旱措施提供理论依据，提高玉米、大豆等旱作物春播出苗率，保证粮食稳产、高产。

技术领域

本发明提供了定量计算寒冷地区冻土春融缓解农作物春旱天数的方法，据此，可对秋后深松、(深松后)秋灌、秋后秸秆覆盖、作物拔节初期秸秆覆盖等冻土区缓解春旱措施的效果量化，进而采取经济合理的缓解春旱措施。

背景技术

我国寒冷地区的黑龙江、吉林、辽宁、内蒙、甘肃、新疆等地都是国家重要的粮食主产区，粮食年产量约占全国粮食年产量(约1.2万亿斤)的30％左右，腹地内著名的松嫩平原、三江平原、河套平原等地也都是国家重要的商品粮基地，肩负着国家粮食安全以及到2020年全国新增1000亿斤粮食的重任。这些地区水土资源配置从总量上来讲基本平衡，但春季往往多风少雨，十年九春旱，且愈是干旱地区，春雨愈少，常常导致玉米、大豆等旱作物出苗不全、苗期生长受阻，粮食减产。

寒冷地区大部分农田都处于季节性冻土区，季节性冻土具有冬冻春融的特点：初冬，随山地、平原等区域地貌以及区域纬度高低的不同，一般10月～11月间，由于气温的降低，田地以每昼夜1cm左右的速度由表层向深层逐步冻结，冻结层内的水分被冻结保存在土壤中，而冻结层下部土壤中的水分在毛管势梯度和温度势梯度的作用下，向上部冻结层内聚集，土壤最大冻结深度可达90cm～300cm；翌年初春3月～4月间，由于气温的回升和地温的回升，冻结层由地表向下、由深层土壤向上双向融化，由于气温回升速度大于地温，故由地表向下的融化速度大于由深层向上的融化速度，融通层一般位于地面以下60cm～200cm位置，融通时间有的地区持续到上层土壤又开始冻结的初冬。

对旱作物来讲，冻土冬冻春融即冬季保墒春季放墒，利于作物春季播种。每年春季4月～5月间，待土壤耕作层冻土融化、且耕作层地温回升至10℃以上，开始播种，融化层下伏的未融化层阻止土壤水分下渗，而融化层中的水分，在毛管势梯度的作用下，向上部耕作层逐步转移，供作物生长需要，缓解春旱。换句话说，春季播种期，和非冻结性土壤相比，冻土由于未融化层的存在阻止了冬季蓄存水量的下渗流失、再加上未融化层的较缓慢融化，这样，冻土春融就可以为作物提供较长时间的水分。那么，冻土春融可缓解春旱多长时间？至今没有定量计算方法。

人们在常年的生产实践中，还总结出了一系列基于冻土春融特性的缓解春旱措施，如秋后深松：秋后降雨前深松犁底层可以蓄积大量雨水；深松后秋灌或直接秋灌：翌年春灌水有时会引起地湿、地温低而延误播种出苗，秋灌水可以一定程度避免翌年春季争水矛盾、利于作物春季适时播种；秋后秸秆覆盖：可以有效抑制蒸发、且保护耕作层土壤免受风雨侵蚀；作物拔节初期秸秆覆盖：和秋后覆盖相比，拔节初期覆盖不会对作物出苗造成顶苗伤害，但不能缓解出苗期旱情。那么，这些缓解春旱措施的效果如何、又该如何合理实施？为了保证粮食稳产、高产，这些问题都亟待研究。

发明内容

本发明基于非饱和土壤中水分运动的势能原理，通过理论推导，提供了定量计算寒冷地区冻土春融缓解农作物春旱天数的方法。

本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：

(1)提出了计算冻土春融缓解春旱时间T(单位为s)的方法：

已知z_r(一般可取0.20m)、θ₀、θ_a、θ_i、(后四个参数可实测得到)，代入公式(10)，计算得到冻土春融(以及基于冻土冬冻春融特性的秋后深松、(深松后)秋灌、秋后秸秆覆盖等缓解春旱措施)缓解来年春旱的时间T；