休闲期耕作对旱地麦田土壤水分与小麦植株氮素吸收、利用的影响

于山西农业大学闻喜试验示范基地采用大田试验连续3年研究休闲期深翻、深松对0-300cm土壤水分、植株氮素吸收和运转特性、氮效率的影响。结果表明:休闲期耕作有利于蓄积休闲期降水,提高底墒,欠水年、平水年,休闲期深翻分别提高播种前0-300cm土壤蓄水量26.98%,15.67%,较深松更有利于蓄积休闲期降水,且欠水年蓄水保墒效果可延续整个生育时期,而丰水年,休闲期深松效果更佳,可提高12.25%。休闲期耕作有利于植株氮素吸收积累,欠水年、平水年,休闲期深翻更有利于氮素吸收,可延续至开花期,且欠水年效果更佳;丰水年,休闲期深松更有利于氮素吸收,可延续至生育后期。结果还表明:休闲期耕作显著提高欠水年、平水年花前氮素运转量,且深翻效果较好;丰水年,休闲期深松较深翻可显著提高花后氮素积累量及其对籽粒的贡献率。休闲期耕作可显著提高成熟期籽粒氮素积累量,显著降低平水年茎秆氮素积累量及其占整株比例,显著降低丰水年茎秆、颖壳+穗轴氮素积累量占整株比例。最终,休闲期耕作可显著提高不同降水年型氮素生产效率,且欠水年、平水年休闲期深翻较深松有利于提高氮素吸收效率,丰水年休闲期深松较深翻有利于提高氮素吸收效率、氮素生产效率。总之,休闲期耕作有利于蓄积休闲期降水,提高土壤水分贮备水平,尤其是欠水年;有利于促进植株氮素吸收,可延续至生育后期;有利于促进茎秆、颖壳+穗轴中贮存的氮素向籽粒运转,提高籽粒氮素积累量;最终,休闲期合理耕作有利于提高氮素吸收效率、氮素生产效率,且欠水年、平水年以深翻效果更佳,丰水年以深松效果更佳。     

水肥耦合效应研究 Ⅰ.不同降雨年型对N、P、水配合效应的影响

本文通过统计分析洛阳地区近30年的降雨量,模拟洛阳地区３种不同的降雨年型,利用防雨旱棚研究旱地农田N、P、水的耦合作用及其对小麦产量影响。研究结果表明:在欠水年土壤水分很低的情况下,通过协调土壤中水分和养分,也会产生激励作用,获得较为理想的产量;各因素间的交互作用是可以通过人为调控措施进行转变的。在正常年份和丰水年,N1和水为顺序加和作用类型;而N2、N3和水为协同作用类型。P的增产效应相对较低;N的增产效应和土壤水分紧密联系;P肥的增产效应的大小顺序为:欠水年＞平水年＞丰水年     

水肥耦合效应研究 Ⅰ.不同降雨年型对N、P、水配合效应的影响

本文通过统计分析洛阳地区近30年的降雨量,模拟洛阳地区３种不同的降雨年型,利用防雨旱棚研究旱地农田N、P、水的耦合作用及其对小麦产量影响。研究结果表明：在欠水年土壤水分很低的情况下,通过协调土壤中水分和养分,也会产生激励作用,获得较为理想的产量;各因素间的交互作用是可以通过人为调控措施进行转变的。在正常年份和丰水年,N₁和水为顺序加和作用类型;而N₂、N₃和水为协同作用类型。P的增产效应相对较低;N的增产效应和土壤水分紧密联系;P肥的增产效应的大小顺序为：欠水年＞平水年＞丰水年     

漓江上游典型森林群落内外降雨特征研究

2009—2011年,对漓江上游典型森林群落木荷(Schima superba)林内和林外降雨进行了观测,结果表明:试验区降水年内分配极不均匀,干旱与暴雨频发,雨季降水占全年降水的82.39%,旱季降水仅占全年江水的17.61%。2011年生长季节总体表现为极其干旱,但降水总量却高于前几年的平均值,5—6月降水总量占观测期间降水总量的63.59%。单次最大降雨16h达319.8mm,降雨强度达20.0mm/h;超过50mm的日降雨量占观测日降雨总量的65.25%。木荷林内外降雨联系紧密,林内穿透降雨量与林外降雨量存在显著线性相关,但降雨穿透率与林外降雨量及强度之间的关系复杂。在高雨量级或强降雨情况下,林内降雨穿透率大,变异小,小于2.5mm/h的降雨穿透率为60.96%,变异系数为39.81%;大于8.0mm/h的降雨穿透率为72.40%,变异系数为5.64%。本研究为正确认识流域森林生态水文功能,制定有效的水资源调配和水源涵养林管理措施提供科学依据。     

黄土高原北部水蚀风蚀交错带坡面降雨分析

为探明黄土高原北部水蚀风蚀交错带的降雨特点,进而为该地区开展土壤侵蚀、开发利用降雨及地表径流的研究提供科学依据,该文对黄土高原六道沟流域5 a （2006－2010年）雨季的坡面降雨进行了分析。采用Box Car Pro 4.3软件对降雨数据在时间轴上进行分割,分割时间间隔分别为3、5、10 min和1 h,分析了六道沟流域雨季的坡面雨强、降雨历时及降雨量的分布。结果表明,3、5、10 min和1 h时间间隔的最大雨强分别为2.2、2.08、1.68和0.7 mm/min,各时间间隔 5 a内雨季所有降雨历时的平均雨强分别为0.12、0.09、0.06和0.03 mm/min。随着单位时间间隔的增加平均降雨强度降低,各时间间隔的小雨强发生概率远高于大雨强发生概率。3 min时间间隔雨强大于1 mm/min、5 min时间间隔雨强大于1 mm/min、10 min时间间隔雨强大于0.8 mm/min以及1 h时间间隔雨强大于0.4 mm/min发生的概率分别为0.4%、0.2%、0.2%和0.1%。降雨历时小于30 min的降雨事件占总降雨事件的近50%;降雨历时在2 h以上的降雨事件约占总降雨事件的23%,其中降雨历时大于12 h的降雨事件只占总降雨事件的2.6%。降雨量小于等于1 mm 的降雨事件占年均雨季降雨事件的近50%,但其总降雨量不足年均降雨量的7%;降雨量大于20 mm的降雨事件年均5次,其降雨量占年均雨量超过20%。研究结果在一定程度上揭示了黄土高原北部水蚀风蚀交错带的坡面降雨特征。     

年际间周年覆盖保水对旱地小麦植株氮素利用的调控研究

为深入探索旱地小麦覆盖保水、增产、高效栽培技术途径,于2011—2014年在山西农业大学闻喜试验基地,以夏季覆盖渗水地膜与不覆盖为主区,以生育期膜际条播、常规条播为副区,研究年际间周年覆盖对麦田土壤水分运行和植株氮素积累、利用及氮效率的影响。结果表明:夏季覆盖提高播前3m内土壤水分,其保水效果可至孕穗期,且采用膜际条播效果更佳。夏季覆盖提高各生育时期植株氮素积累量,丰水年效果显著,提高27~31kg/hm~2,且采用膜际条播,夏季覆盖条件下欠水年提升空间较大,提高2~8kg/hm~2。夏季覆盖促进丰水年花前叶片和穗中氮素运转,促进平水年和欠水年茎秆+茎鞘中氮素运转,提高花前氮素运转量及对籽粒的贡献率,尤其欠水年;且采用膜际条播促进平水年茎秆+茎鞘和欠水年叶片中氮素运转,提高花后氮素积累量及对籽粒的贡献率。夏季覆盖提高氮素利用效率和氮素生产效率,欠水年采用膜际条播氮素吸收效率效果更佳;且采用膜际条播提高氮素吸收效率,欠水年夏季覆盖条件下氮素生产效率影响较大。结果还表明,夏季覆盖后,丰水年和平水年单位花后氮素积累量的增产效果较好,每增加1kg/hm~2可增产176~224kg/hm~2,而欠水年单位花前氮素运转量的增产效果较好,每增加1kg/hm~2可增产142~185kg/hm~2;采用膜际条播较常规条播,丰水年和平水年单位花前氮素运转、单位花后氮素积累的增产量均较大,欠水年夏季覆盖条件下采用膜际条播单位花后氮素积累量的增产量较大,每增加1kg/hm~2可增产234kg/hm~2。总之,周年覆盖有利于植株氮素吸收、运转,实现旱地小麦高产高效。     

耕作方式和氮肥用量对旱地小麦产量、水分利用效率和种植效益的影响

为探索旱地小麦增产增效增收协同的耕作方式及其配套施氮技术。2016—2017(欠水年)和2017—2018(丰水年)年度,在豫西典型旱区洛宁县设置夏闲期深松(ST,麦收后2周左右隔年进行)和翻耕(PT,传统的7月或底8月初连年进行)2种耕作方式为主区,设置4个氮肥用量为副区(播前基施纯氮0(N0),120(N120),180(N180),240 (N240) kg/hm~2)的田间定位试验,分析了土壤水分以及小麦产量、水分利用效率和种植效益。结果表明:与翻耕相比,深松提高了休闲效率,播前、开花期和成熟期0—200 cm土壤蓄水量分别提高6.5%～11.7%,5.0%～8.5%,4.7%～8.2%,使欠水年的千粒重、丰水年的穗数和穗粒数显著提高(P0.05),从而使欠水年的产量和经济效益分别提高7.1%～17.8%和5.5%～30.2%,丰水年施氮处理的产量、水分利用效率和经济效益分别提高10.2%～22.0%,3.0%～13.0%,16.1%～35.1%。增加氮肥用量有利于提高休闲效率,使播前土壤蓄水量翻耕下得到恢复、深松下显著提高(P0.05),小麦产量、水分利用效率和经济效益翻耕下N180最优,较其他处理分别提高6.5%～43.9%,8.1%～36.1%,12.4%～61.3%;深松下欠水年以N180较优,丰水年以N240最优,且较其他处理分别提高3.9%～67.9%,1.0%～54.1%,3.6%～95.8%。因此,麦收后2周左右隔年深松有利于提高土壤含水量,进而提高产量、水分利用效率和种植效益,且在欠水年配施纯氮180 kg/hm~2、丰水年配施纯氮240 kg/hm~2效果最优。研究结果可为提高旱地小麦产量、效率和效益提供理论依据和技术参考。     

不同降水年型下耕作结合秸秆覆盖对马铃薯耗水特征及产量的影响

为探索不同降水年型下耕作结合秸秆覆盖措施对旱作马铃薯生育期土壤贮水量、作物耗水特征和产量形成的影响,连续3年在旱作区秋作物收获后通过设置不同耕作方式(免耕、深松、翻耕)结合秸秆覆盖进行大田试验研究。结果表明,经过3年耕作覆盖处理后,免耕、深松结合秸秆覆盖能显著降低0—40 cm层土壤容重,提高土壤有机质含量。保护性耕作结合秸秆覆盖措施可显著提高马铃薯生育期0—200 cm层土壤贮水量,相对欠水年和欠水年马铃薯全生育期土壤贮水量均以深松覆秸秆处理最高,分别较翻耕不覆盖显著提高15.80%和20.80%,平水年以免耕覆秸秆处理最高,较翻耕不覆盖显著提高14.78%。其中以深松覆秸秆处理对相对欠水年生长前期0—60 cm土层和中期120—200 cm土层、平水年前期20—100 cm土层及欠水年生育期0—80 cm土层土壤蓄水效果最佳。深松或免耕覆盖秸秆处理可显著降低马铃薯生长前期阶段耗水量、耗水模系数和耗水强度,显著提高生长中后期阶段耗水量、耗水模系数和耗水强度,尤其在欠水年效果较好。与翻耕不覆盖相比,深松覆秸秆处理更有利于增加马铃薯干物质量,尤其在欠水年生长中期增加地上部干物质量和在平水...     

鹰潭小流域季节性降雨径流特征研究

降雨是影响低丘红壤坡地土壤侵蚀和养分随径流迁移的一个关键因子.利用三角量 水堰自动测量径流量和自动雨量计观测数据,分析了鹰潭小流域的季节性降雨径流特征.小流域降雨主要发生在4～6月,总量达512.4 mm,占观测时段总雨量的70.1%,而旱季7～9月仅为218.9 mm.上游、下游围堰累积径流量随旱季、雨季的变化表明:小流域降雨-径流- 土壤水界面水分转化可分为土壤水补给阶段(4月14日～6月14日)、土壤水饱和阶段(6月15 日～7月28日)和土壤水消耗阶段(7月28日以后).雨季径流量对降雨的响应波动超过旱季 .日累积降雨量与日累积径流量有极显著的正相关关系.径流小区水样分析结果说明观测期下坡径流小区总氮(TN)、总磷 (TP)浓度高于上坡.     

昆明市区地表径流影响因子分析

为探索SCS模型在昆明坝区地表径流模拟中的适用性和影响因子,利用1986年、1995年、2000年、2007年、2014年昆明市区土地利用类型数据和5个气象站点的逐日降雨数据,通过修正后的SCS模型分析了昆明市区地表径流的影响因子。结果表明:(1)模拟的地表径流深度随着降雨量的增加呈极显著线性增加,且表现出丰水年偏丰水年平水年偏枯水年的趋势,地表径流量最大值出现在降雨最多月份(6月或7月),月平均雨水产流次数达到20次,最小值则出现降雨较少月份(1月或12月)。(2)降雨强度在不同等级之间变化时,地表径流深度变化幅度差异较大,且随着降雨强度增大,地表径流系数呈现快速增长的趋势。单次降雨和单位毫米径流深度均表现前期土壤湿度越高,雨水产流能力则越强的趋势。(3)地表径流量随着渗透比例的减小整体呈现上升趋势,且丰水年土地利用变化对年地表径流的影响明显大于平水年和偏枯水年。     

长武黄土高塬沟壑区降水及侵蚀性降雨特征

利用长武县气象局1957—2006年的日降水量资料,分析该地区降水的年内、年际变化、概率分布特征等。结果表明：该区降水量季节分布不均,主要集中在7—9月;降水量的年际变化幅度较大,多年变化呈明显的丰水、平水、枯水年交替发生现象;降水量的年际变化大于年降水时间的年际变化。对侵蚀性降雨研究发现,其主要发生在7、8月,以降雨量小于30 mm的降雨次数较多;降雨强度随降雨量增加而减小;同时,以短历时降雨为主,历时在30min以内的降雨次数较多,其他时段相对较少。     

气候变化背景下中国北方干湿区降水资源变化特征分析

中国北方地区降水资源空间差异较大且种植结构迥异,细致分析北方不同干湿区降水资源的变化规律和分布特征,可为北方地区合理利用降水资源,调节种植结构,适应气候变化提供科学参考。该文利用中国北方15个省市308个气象站点1961-2010年逐日降水资料,以1981年为时间节点,将过去50 a分为1961-1980年和1981-2010年两个时段,基于干旱区、半干旱区和半湿润区划分标准,明确了与1961-1980年相比,1981年以来北方干旱区、半干旱区和半湿润区空间变化特征;依据中国气象局降水量等级标准及春夏秋冬四季划分标准,系统分析了北方三大区域内小雨、中雨、大雨及暴雨各等级降水量和降水日数在全年降水量和降水日数中的比例,以及降水在一年四季中的分配特征。研究结果表明:气候变化背景下,1981年以来西北地区的干旱区面积减少,东北地区的半湿润区面积减少,而半干旱区面积扩大明显。研究时段内干旱区年降水量呈显著增加趋势,最近30a各等级降水量和降水日数均高于1980年之前的20a,其中小雨、中雨等级增加幅度最大;季节变化中,尤以冬季最明显。半干旱区和半湿润区年降水日数均呈显著下降趋势,最近30 a小雨等级降水量和降水日数均有明显下降;夏季和秋季降水量和降水日数均减少,半干旱区夏季降水减少更明显,半湿润区则以秋季减少最为显著。北方地区年内发生的降水事件95%以上是小雨和中雨,小雨和中雨量总计占全年降水量的75%;研究时段内北方地区的小雨频率有不同程度下降,而中雨频率呈升高趋势,干旱区表现尤其明显,其对作物生长季内降水有效利用影响较小。各季节降水分配的变化中,干旱区和半干旱区春季降水贡献率升高,半湿润区秋季降水贡献率降低;干旱区仅夏季降水频率有下降;半干旱区各季节降水频率指标变动最突出,春冬季节降水频率有增加而夏秋季节降水频率在下降;半湿润区春季和冬季降水频率有所增加,而秋季降水频率下降;研究区域内各降水指标极大值主要集中南北两端;干旱区与半干旱区内北疆地区及内蒙古东北部的强降水量、强降水日数大于区域内青海、甘肃、宁夏的中部和南部。所得结论可为明确中国北方地区不同干湿区降水资源变化及种植结构和作物布局调整提供参考。     

嘉陵江流域近50年降水量演变规律分析

利用嘉陵江流域12个气象站点的1960—2009年降雨实测资料,采用地统计学和时间序列等方法,分析了嘉陵江流域近50a降水量时空变化特征,为旱涝、泥石流等自然灾害的防治提供依据。结果表明:流域内年平均降水量910.5mm,降水量由东南到西北逐渐递减;近50a来降水量总体上呈减少趋势,流域整体处于一个丰—平—枯的降水阶段;降水量的周期性比较明显,存在35a、21a尺度的周期;年内降水量具有季节性变化,降水量主要集中在5—9月,占全年降水量的80%左右,春、秋季降水量有减少趋势,流域夏季降水量除渠江有增加趋势外都有减少趋势,冬季变化趋势不明显;近50a来降水量以正常年份居多,降水偏多年份多于偏少年份。通过分析虽年降水量有减少的趋势,但年内降水量却相对集中于夏秋季,因此仍要做好汛期的洪涝、水土流失等灾害的防治,以及春冬季的抗旱工作。     

华北平原大气降水对土壤淋洗脱盐的影响

华北平原属季节性干旱半湿润太平洋季风气候区,降水量500-600 mm,年际和年内降水分布不均,旱涝盐碱灾害并存,成为农业生产可持续发展的主要制约因素。降水量74%集中在雨季,对土壤发生淋洗脱盐作用。一般在雨季7-8月份降水量超过300 mm,土体表现为脱盐。次降水量超过25 mm,根层土壤发生淋洗脱盐。海河平原自1964年逐年开挖骨干排水河道,使海河五大河流水系都有了自己的入海尾闾, 在排洪排涝的同时也排走了大量的盐分。20世纪60年代末,开始大规模开发利用地下水,井灌的同时降低了地下水位,起到井排作用,减少了潜水蒸发,增大了降雨入渗,加强了降雨淋洗脱盐作用,并引河水回灌补源,淡化了地下水。华北平原控制了灌区土壤次生盐碱化,而且大面积盐碱地得到改良。     

关川河流域1995-2010年降雨特征及其水土流失效应

依据定西关川河流域1995-2010年的水文站监测数据,分析了该地区降雨特征及其水土流失效应。结果表明:(1)流域降雨事件主要发生在5-9月,7-8月降雨量达到全年最高值,而侵蚀性降雨主要发生在7-8月15a间侵蚀性降雨日数占总降雨日数的9.53%侵蚀性降雨量占总降雨量的39.41%。(2)15a间共观测到1|123d降雨,降雨总量达4866.98mm多年平均降雨量304.19mm,年际变化趋势不明显,每年约10%的侵蚀性降雨事件造成土壤侵蚀。(3)河川径流量与输沙量呈极显著正相关关系(p<0.001),二者均呈波动减少的趋势当表层土壤处于缺水状态时,降雨对土壤侵蚀的影响延迟。(4)由于影响土壤水蚀的因素错综复杂,降雨量、侵蚀性降雨量和降雨侵蚀力均不能独立反映流域土壤侵蚀过程。     

黄土高原粗质地土壤剖面水分运动与浅层地下水补给可能性模拟

黄土高原水土流失严重,生态环境脆弱,水资源短缺,地下水对保障区域社会经济发展和维持生态系统平衡具有重要意义,而该区的地下水转化和补给机制尚不明确。为探究黄土高原水蚀风蚀交错区土壤剖面深层水分运动及降水对浅层地下水补给的可能性,利用六道沟小流域分布的粗质地风沙土样地2013—2016年土壤剖面0~600 cm含水量数据,运用HYDRUS-1D模型对各土层水力参数进行反演和验证,并用于模拟样地土壤深剖面0~1 500 cm水分运移过程。结果显示,在平水年2014年(439 mm)和干旱年2015年(371 mm),0~600 cm土壤含水量生长季末与生长季初持平或略有亏缺;降水充沛年2013年(669 mm)和2016年(704 mm)土壤含水量生长季末远高于生长季初,降水入渗深度超过观测深度(600 cm)。深剖面水分运动模拟显示,2014年和2015年剖面含水量变化不明显,水分向深层运移微弱缓慢;但是,2013年和2016年降水可分别入渗运移至1 100 cm和1 200 cm深度,远超过样地上生长的旱柳根系区域,可能补给浅层地下水。在4年模拟期间,平均土壤蒸发为14.87 cm·a-1,平均植物蒸腾为33.70 cm·a-1,土壤水分主要以植物蒸腾形式损耗。在2个丰水年,得益于较充足的降水和粗质地风沙土壤的高入渗率,降水大量转化为土壤水快速向下入渗运移,模拟显示当年生长季末降水最深运移至1 200 cm,至年末已超过模拟深度(1 500 cm),水分继续运移可能补给浅层地下水。相关研究结果为黄土高原水蚀风蚀交错区地下水来源和补给机制提供理论依据。     

近50年半干旱典型草原区域不同时间尺度上的降水、径流研究

以内蒙古锡林河流域典型草原区域为研究区,采用1963—2015年气温、相对湿度、降水量、风速、日照时数、蒸发量、径流日数据,应用统计分析、趋势检验和Spearman相关分析等方法对研究区区域7项水文气象要素的平均最高值、平均值、平均最低值突变前后变化及突变后停滞特征进行了分析,结果表明;（1）内蒙古锡林河流域典型草原区域的降水量最大月（7月）与径流量最大月（4月）不同,降水天数明显小于径流天数,且降水量远大于径流深,多年丰水季降水总量近似于枯水季的3倍,而多年枯水季径流总量是丰水季的2倍;（2）径流量多年来呈现显著减少的趋势,而降水的整体变化趋势不太明显,存在1998—2011年处于由丰变枯阶段,2011年后有由枯转丰的迹象;（3）年、丰水季、枯水季径流发生突变年份均为2004,同一时期发生突变,年、枯水季径流天数发生突变年份为2007年、2004年,丰水季在此期间未发生突变;（4）该区年径流天数枯水季所占比例居多,径流量年、丰、枯水季突变年限一致,造成突变的驱动因数接近,枯水季径流天数相对于年径流天数突变年份较早,枯水季对引起突变的驱动因数更为敏感;（5）影响该区降水大小的主要气象因素依次为日照时数 > 相对湿度 > 平均风速 > 平均气温 > 降水量=蒸发,影响该区径流大小的主要气象因素依次为蒸发 > 相对湿度 > 平均风速 > 平均气温=降水量 > 日照时数。     

半干旱黄土丘陵区雨季土壤水分动态分析

降水是半干旱黄土丘陵区土壤水分的主要来源,雨季又是该区域降水发生的主要时期,因此对该区域雨季土壤水分进行研究具有一定意义。通过对半干旱黄土丘陵区雨季土壤含水量实施定位监测,对比分析雨季降雨量与近5年不同植被类型土壤含水量的关系,得到如下结论:(1)不同植被类型在雨季的土壤含水量主要受雨季以及雨季前一个月降雨量的影响;(2)雨季各个植被类型30~70 cm的土壤水分含量均较低;(3)干旱年雨季土壤含水量的变异性较普通年份和湿润年份高;表层土壤含水量变异系数最小,土层越深变异系数越高。对不同植被类型下雨季降雨与土壤水分相关关系的研究,旨在为今后该区域退耕地营林造林中的植被选取、低效林改造以及植被恢复重建提供理论依据。     

暗洞在粘质淤土中的排水效益

安徽霍邱县城西湖农场,是1966年围湖造田建成的一座大型机械化农场.该场地势低湿,土壤粘重,种植作物以旱作三麦为主.场內建有完整的排灌渠系,日降雨100毫米所形成的地面迳流可在一昼夜之内排除.但因土壤内排水性能甚差,田块又大,根层内饱和水长久不得消失,因而造成土壤湿害,既影响作物正常生长,又给田间机械化作业造成许多困.