試驗在山西省平遙縣西北部的農田裏進行。實驗區氣候屬於溫帶大陸性半幹旱季風氣候，年太陽總輻射為(130 ~ 135)×4186.8J/cm3。年平均氣溫10.2 ~ 10.4℃，極端最高氣溫39.1℃，極端最低氣溫-21.4℃。實驗區土壤於10月中旬165438+開始凍結，次年3月解凍。最大凍土深度77 cm，無霜期171天。
試驗區位於山西省汾河中遊沖積平原，地勢平坦，地下水埋深1 ~ 3 m，土壤耕層深度15 ~ 22 cm，有明顯的犁底層。0 ~ 20厘米為壤土，20 ~ 34厘米為壤土，34 ~ 54厘米為壤土，54 ~ 100厘米為壤土。
采用田間試驗。* * *分為裸茬地(N1)、覆膜茬地(N2)、裸耕地(F0)、覆膜耕地(F2)四塊田地。除處理方法不同外，試驗前四塊地的土壤質地和結構相同。研究土壤的深度為0 ~ 100 cm。試驗結果表明，在不同的凍融階段，三種處理方法對地溫的影響不同。從6月11到6月底1，土壤處於從初凍到凍土層的穩定發展階段。在此期間，地表接收到的太陽輻射小於其長波輻射，且地表因持續降溫而低於深層地溫，地溫自上而下逐漸升高(如圖3-12)，因此土壤中存在向上的溫度梯度，dt/dz < 0，儲存在深層土壤中的能量自下而上轉移，流向地表。地表溫度高於氣溫，所以地表土壤與大氣進行熱交換，損失部分熱量。這是現階段影響地溫的主要因素。
由於薄膜的保溫作用，減弱了與外界空氣的熱交換，減少了地表熱量向大氣的散失，從而減少了各層土壤的熱量散失，所以地溫略有降低，說明覆膜茬的地溫高於裸茬。
圖3-12凍結期不同處理條件下土壤剖面變化曲線
耕地因表層土壤疏松導致導熱系數降低，深層土壤向淺層土壤的傳熱因表層土壤導熱系數降低而減少，所以深層土壤溫度下降緩慢，高於覆膜茬和裸茬。對於深層土壤的增溫效果，耕地略好於裸茬地；表層土壤受溫度影響很大。
對於地膜覆蓋的農田，由於耕層和地膜的雙重作用，保溫效果優於前兩種，無論是深層還是淺層土壤，地溫都高於其他三種處理。如圖3-12所示，淺層土壤地溫高低順序為:覆膜耕地>覆膜茬地>裸耕地和裸茬地；在深層土壤中:覆膜農田>裸地農田>覆膜茬>裸茬。2月太陽輻射能量開始增加，氣溫上升，地表溫度也開始上升，進入初融階段。此時，深層土壤雖然仍有向上的溫度梯度，但在淺層土壤中是向下的溫度梯度(如圖3-13)。由於白天溫度高於地表溫度，從大氣到地表，大氣與表層土壤之間存在熱量交換，這是影響這壹時期不同處理地淺層地溫差異的主要因素。
對於裸茬地，由於淺層土壤與大氣的充分熱交換，淺層土壤的溫度上升速度比其他田地快，淺層凍土首先達到熔點，開始融化。由於相變，需要吸收大量的熱量，這就是淺層土壤溫差大的原因。到了晚上，由於氣溫仍在0℃以下，融化的土壤再次凍結並釋放凝結潛熱，使周圍土壤溫度升高。這種雙向效應使得裸茬地淺層土壤溫度高於其他地。如圖3-13所示(2000年2月14日測得)。
裸露農田的表層土壤雖然能很好地與大氣進行熱交換，但表層土壤吸收的熱量由於導熱性差，不能很快傳導出去，而在夜間散失，因此其淺層土壤的溫度低於免耕裸地。
覆膜茬地和覆膜農田由於覆膜隔絕了與大氣的熱交換，從大氣中吸收的熱量比裸茬地少，所以地表土壤溫度比免耕裸地低。在四種處理條件下，淺層地溫順序為:裸茬地>覆膜耕地>裸耕地>裸茬地；深層地溫順序為:覆膜耕地>裸耕地>覆膜茬地>裸茬地。研究表明，耕地和殘茬地的地膜覆蓋處理方式在壹定程度上能阻礙淺層土壤的升溫。
圖3-13融化初期不同處理條件下土壤剖面變化曲線
3月，太陽輻射能量進壹步增強，氣溫繼續上升。地表接收的太陽輻射能量大於其長波輻射。與土壤接收的凈輻射能量相比，白天土壤和大氣之間的熱交換可以忽略不計。能否節約這部分能量，減少熱量損失，是凍土快速解凍，地溫快速恢復的關鍵。
覆膜農田和殘茬覆膜農田由於保溫效果好，夜間散失熱量少，所以解凍過程緩慢，完全解凍時間相對滯後，溫度上升緩慢。如圖3-14所示(2000年3月18日測得)。四種田塊淺層(25 cm以內)地溫順序為:覆膜農田>覆膜茬>裸地和裸茬；地表以下25 ~ 60 cm範圍內的溫度順序為:覆膜農田>覆膜茬>裸地農田>裸地茬。在此期間，保溫效果越好，地溫上升越快，覆膜耕地地溫比免耕裸地高2 ~ 5℃左右。
圖3-14解凍中後期不同處理條件下土壤剖面變化曲線
耕地和地膜覆蓋對地溫的變暖有壹定的影響。耕地在深層土壤有較好的增溫效果，而地膜覆蓋在解凍中後期增溫效果顯著。耕地與地膜覆蓋處理相結合，使增溫效應在整個冬春季節尤為顯著，明顯高於純耕地或地膜覆蓋處理。覆膜農田最低地溫比免耕裸地高約65438±0.5℃，最高地溫比免耕裸地高5.707℃。地膜覆蓋農田在增溫、提前解凍凍土、迅速提高地溫方面具有明顯優勢，且對土壤的增溫作用隨凍融階段不同而不同。