不同耕作措施对小麦水分利用的影响及机制

为探明在旱作雨养农业条件下不同耕作措施对小麦水分利用机制的影响,依托长期定位大田试验,于2012年比较研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕秸秆覆盖(NTS)和免耕地膜覆盖(NTP)条件下春小麦的阶段耗水量、抽穗期和灌浆期7∶00时旗叶水势和各土壤层次的水分含量随不同生育期的变化及其对水分利用效率的影响.结果表明:免耕秸秆处理(NTS)相对于传统耕作处理(T)能提高全生育期0~30cm的土壤含水量和全生育期的作物耗水量(较传统耕作(T)提高5.45%),免耕秸秆覆盖(NTS)处理的抽穗期和灌浆期的7∶00时旗叶水势相对于传统耕作(T)增加6.2%和4.6%,水分利用效率和籽粒产量高于传统耕作(T)处理11.2%和17.3%.采用免耕秸秆覆盖在增加作物耗水量的同时也提高了作物产量,所以免耕秸秆覆盖处理的水分利用效率最高.因此,在本试验条件下实施免耕秸秆覆盖的保护性耕作措施,有利于作物对有限降水的高效合理利用,提高作物产量.     

不同耕作方式对双序列轮作系统土壤钾素含量及产量的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的保护性耕作措施长期定位试验,于2010年对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤全钾、速效钾含量及作物产量进行了采样测定.试验共设6个处理(T:传统耕作;NT:免耕无覆盖;TS:传统耕作+秸秆还田;NTS:免耕秸秆覆盖;TP:传统耕作+地膜覆盖;NTP:免耕地膜覆盖),采用春小麦和豌豆双序列轮作.结果表明:在0～50cm土层中,免耕和秸秆覆盖措施都可以提高土壤全钾和速效钾含量,其中,免耕秸秆覆盖措施可以显著提高土壤的速效钾含量;在双序列0～50cm土壤中,免耕秸秆覆盖措施下的土壤速效钾含量最高,达388.2mg/kg,传统耕作措施下的土壤速效钾含量最高,为351.68mg/kg.地膜覆盖处理的土壤全钾和速效钾的含量与免耕覆盖、传统耕作+秸秆还田和免耕秸秆覆盖措施下的土壤全钾和速效钾含量相比含量较低;在0～50cm土层中,土壤全钾和速效钾的含量均随着土壤深度的增加而降低.覆膜处理和秸秆覆盖均有助于提高作物产量,免耕对作物产量的影响与传统耕作相比较没有显著差异.     

保护性耕作对麦-豆轮作土壤有机碳全氮及微生物量碳氮的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的保护性耕作措施长期定位试验,共设4个处理(T:传统耕作;NT:免耕无覆盖;TS:传统耕作+秸秆还田;NTS:免耕+秸秆覆盖),采用春小麦豌豆双序列轮作(即小麦→豌豆→小麦和豌豆一小麦一豌豆,本文中所指春小麦地、豌豆地分别指2008年种植春小麦、豌豆的轮作次序),于2008年3月中旬对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳及土壤微生物量氮含量进行了采样测定.结果表明,经过7 a的轮作后,两种轮作次序下,0～30 cm土层中土壤有机碳、全氮、土壤微生物鼍碳、土壤微生物量氮含量均有在免耕+秸秆覆盖、传统耕作+秸秆还田处理较免耕不覆盖、传统耕作处理高的趋势,且其含量均随着土壤深度的增加而降低.其中,土壤微生物鼍碳含量在两种轮作次序下的排序均为:免耕+秸秆覆盖(NTS)>传统耕作+秸秆还田(TS)>免耕不覆盖(NT)>传统耕作(T);而土壤微生物量氮含量在春小麦地和豌豆地的排序则分别表现为:免耕+秸秆覆盖(NTS)>传统耕作+秸秆还田(TS)>传统耕作(T)>免耕不覆盖(NT)和免耕+秸秆覆盖(NTS)>传统耕作+秸秆还田(TS)>免耕不覆盖(NT)>传统耕作(T).同时,微生物量碳、微生物量氮与有机碳和全氮均呈显著正相关,说明提高土壤有机质、全氮含量的保护性耕作模式有利于土壤微生物量碳与氮的积累.     

保护性耕作措施对土壤水分含量及春小麦产量的影响

2005年在定西市李家堡镇进行了免耕＋秸秆覆盖、秸秆还田、免耕＋不覆盖3种保护性耕作措施对0～200cm土层土壤水分含量及春小麦产量影响的试验研究。、结果表明：免耕＋秸秆覆盖对春小麦各生育期0H50cm土层水分含量的保蓄效果最佳,在作物播种期可以增加袁层土壤含水量,对确保苗齐、苗壮具有重要意义,而在其它生育时期的较深土层中,其抑蒸保墒效果逐渐消失。免耕＋秸秆覆盖、免耕不覆盖、秸秆还田分别较传统耕作处理的春小麦籽粒产量提高12．83％、10．21％、7．53％,但可能因保护性耕作实施年限较短,处理间差异不显著。     

宁夏中部干旱区玉米种植保护性耕作及覆盖措施研究

对3种不同耕作方式及覆盖方式下的玉米田间土壤含水量和温度进行研究．结果表明,保护性耕作土壤平均含水量（0～80cm）比传统耕作增加．前期,传统耕作＋地膜覆盖和免耕＋地膜覆盖处理土壤平均含水量最高,后期逐渐下降．玉米生育期内,传统耕作＋秸秆覆盖、起垄＋地膜覆盖、起垄＋秸秆覆盖、免耕和免耕＋秸秆覆盖处理平均含水量均比传统耕作有所提高．地温（5～25cm）的变化在苗期表现明显,传统耕作＋地膜覆盖、免耕＋地膜覆盖和起垄＋地膜覆盖处理均提高地温,分别提高2．6,2．0,1．0℃．其他保护性耕作地温均低于传统耕作,免耕＋秸秆覆盖温度最低,比传统耕作低2．1℃．生育后期,各处理地温逐渐降低并趋于一致．虽然苗期免耕和秸秆覆盖等保护性耕作降低地温,免耕地表板结不利于出苗,但从整个生育期看,保护性耕作和覆盖措施能充分利用天然降水资源,使土壤含水量增加,促进了玉米生长发育,增产效果明显．     

耕作措施对土壤水热特性和微生物生物量碳的影响

通过山西寿阳设置的8a田间定位试验,比较了全量秸秆还田、免耕覆盖和常规耕作3种耕作措施下土壤含水量、温度及土壤微生物生物量碳变化.结果表明:免耕覆盖与全量还田处理显著提高土壤含水量,与常规耕作相比表层土壤体积含水量在玉米苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别高出18％、22％、29％、21％和3％、10％、12％、13％,具有保水保墒的作用.在苗期不同耕作措施对土壤温度的影响达到显著水平,5 cm处免耕覆盖、全量还田与常规耕作处理土壤温度依次为:18.12、18.76和19.44℃,免耕覆盖和全量还田处理平均温度比常规耕作分别低1.32℃和0.69℃.土壤微生物量碳在整个生育期动态变化是首先迅速上升在玉米生育高峰期(拔节期)达到最高峰,然后开始下降,成熟期趋于平缓.免耕覆盖与全量还田处理下玉米各生育期土壤表层微生物量碳显著高于常规耕作,在苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别比常规耕作高出70％、40％、85％和30％和10％、20％、15％和15％.土壤微生物量碳与土壤温度和土壤含水量相关和极相关.     

长期保护性耕作对豌豆水分利用的影响

为了解决陇中黄土高原地区长期传统耕作引起的耕地质量下降问题,在黄土高原半干旱区研究了不同耕作措施下豌豆的出苗情况、不同生育时期土壤水分的垂直分布、耗水量及水分利用效率和产量效应。结果表明,保护性耕作能够显著改善0~200 cm土层土壤的贮水量及含水量,随着降水量的增多土壤对降水的保蓄能力增强。2015年试验区降水充沛,免耕地膜覆盖更具优势,免耕覆膜处理的小麦产量较传统耕作提高了11.64%。耕层土壤水分因受降水等因素的影响而变化剧烈,0~30 cm土层豌豆全生育期内免耕覆膜处理、覆草免耕处理的含水量分别较传统耕作有所增加,耕层以下土壤水分变幅相对较小。播种期、5叶期及收获期土壤具有较高含水量,而开花期土壤含水量则较低。与传统耕作相比,保护性耕作中的传统耕作覆盖地膜处理、免耕覆膜处理、覆草免处理耕处理使土壤水分利用效率明显提高,分别较传统耕作不覆盖处理提高了7.1%、5.8%、3.6%。说明在2015年降水条件下,实施地膜覆盖或者免耕秸秆覆盖有利于豌豆高效利用水分及高产。     

不同耕作措施对冬小麦田CO_2排放通量的影响

在甘肃省石羊河绿洲灌区连续4 a冬小麦保护性耕作田间定位试验的基础上,用静态箱-气相色谱法研究了5种耕作措施下,冬小麦田从前季灌浆期到后季分蘖期期间CO2排放通量的变化规律.结果表明:不同耕作措施下,CO2排放通量在观测期内呈现"高-低-高"的双峰型变化曲线;秸秆翻压处理CO2排放通量最高,传统耕作CO2排放通量介于免耕不覆盖处理和秸秆翻压处理之间;传统耕作与免耕不覆盖两处理CO2排放通量间差异性显著;CO2排放通量与耕层(0~30 cm)土壤温度和土壤含水量呈显著正相关,其中土壤含水量对CO2排放通量的影响大于土壤温度对其的影响.     

黄土高原长期保护性耕作对麦-豆轮作土壤有机碳组分的影响

通过设置在陇中黄土高原半干旱区的豌豆-小麦-豌豆(W-P-W)和小麦-豌豆-小麦(P-W-P)轮作系统的长期定位试验,探讨了土壤有机碳及活性有机碳组分对不同耕作措施的响应.结果表明:保护性耕作的3个处理均能不同程度地提高两种轮作次序下土壤SOC、ROC和MBC的含量,其中免耕和秸秆覆盖结合处理效果最佳.同时,各处理土层的含碳量均随土壤深度的增加而降低.与免耕处理相比,免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕不覆盖(NT)和传统耕作秸秆还田(TS)处理能够显著增加表层(0~30cm)土壤有机碳的含量,但降低了深层(30~80cm)土壤有机碳的含量,说明与传统耕作相比,3种保护性耕作有利于表层土壤有机碳的积累,而不利于深层土壤有机碳的积累.     

保护性耕作下玉米田土壤水温效应研究

试验研究了8种不同保护性耕作与传统耕作土壤的含水量和温度影响,结果表明：保护性耕作土壤平均含水量（0—80cm）比传统耕作增加。在前期,传统耕作＋地膜覆盖和免耕＋地膜覆盖处理土壤平均含水量最高,后期逐渐下降。在玉米苗期、穗期、花粒期,传统耕作＋秸秆覆盖、起垄＋地膜覆盖、起垄＋秸秆覆盖、免耕和免耕＋秸秆覆盖处理平均含水量均比传统耕作提高。地温（5—25cm）的变化在苗期表现明显,传统耕作＋地膜覆盖、免耕＋地膜覆盖和起垄＋地膜覆盖处理均提高地温,分别提高2．6-C、2．0℃和1℃,其他保护性耕作地温均低于传统耕作,免耕＋秸秆覆盖温度最低,比传统耕作低2．1℃;穗期以后,各处理地温逐渐降低并趋于一致。虽然苗期免耕和秸秆覆盖等保护性耕作降低地温和免耕地表板结不利于出苗。但从整个生育期看,保护性耕作充分利用天然降水资源,使土壤含水量增加。     

灌水次数对春小麦耗水特性及产量的影响

选用春小麦品种宁春50号为试验材料,通过3个节水处理研究灌水次数对春小麦耗水特性及产量的影响。结果表明:灌1水的W1处理可显著增加0~120cm同层土壤贮水的利用,尤其增加60~100cm深层同层土壤贮水的利用;而随着灌水的增加,春小麦深层同层土壤贮水及0~120cm同层土壤贮水的利用率随之降低。随着灌水次数的增加,总的耗水量增加,春小麦拔节至开花期的耗水量降低,但春小麦开花至成熟期的耗水量增加。春小麦灌水次数过少的W1处理抽穗期叶面积系数、旗叶叶绿素含量、旗叶叶面积明显高于其他处理,但春小麦开花以后的叶面积系数、旗叶叶绿素含量、旗叶叶面积随灌水次数增加明显增加;生育后期灌水有利于提高抽穗后的干物质积累量,灌水次数过少的W1处理不利于春小麦开花后的干物质积累。增加灌水次数,可提高灌溉水的利用比例,降低土壤贮水的利用比例,增加春小麦籽粒产量和收获指数,但春小麦灌水利用效率明显降低;灌水次数较多的处理春小麦水分利用效率明显降低,生育后期物质向籽粒转移量增加,灌水次数过少的W1处理春小麦穗数、穗粒数明显降低。综合考虑春小麦籽粒产量、水分利用效率、灌水利用效率、物质生产等因子,确定灌二棱水+拔节水2水的处理是春小麦获得高产和高水分利用效率的最佳灌水模式。     

不同滴灌供水对春小麦农艺性状和产量结构的影响

[目的]研究不同滴灌供水条件下春小麦(Triticum aestivum Linn.)农艺性状、产量等指标。[方法]滴灌水量根据实际生产条件设置:高水5 250 m3/hm2、适水3 750 m3/hm2、少水2 250 m3/hm2和亏水750 m3/hm2;灌水次数与灌水定额根据小麦生育期需水特点、湿润层大小和地区气候特征设定,全期共滴灌7水。[结果]春小麦株高直线增长期在拔节中期～扬花期,高秆品种(新春19)此期较长且增长速率较大。滴灌小麦的分蘖高峰期在拔节前后,LAI高峰期均在孕穗～扬花期,主茎绿叶数在孕穗期达最大数目。滴灌供水不足造成个体生育期提前,株高降低,LAI高峰期前移,且最高LAI值降低,个体营养体弱小;过量滴灌造成生育期延迟,群体LAI过高,麦株营养生长过旺,影响穗部发育,影响产量;适量滴灌春小麦个体生长稳健,产量节构优化,产量高。[结论]不同基因型品种对滴灌水量反应有差异,矮秆品种新春22受水分调控较大,故应注意保证适量供水以确保高产。     

宁夏灌区春小麦光合生理参数日变化研究

[目的]研究宁夏灌区春小麦光合生理参数的日变化。[方法]对宁夏引黄灌区主栽品种"宁春4号"进行4个不同灌水处理,研究春小麦孕穗期和灌浆初期光合生理因子的变化规律、相关性和产量变化。[结果]结果表明,宁夏引黄灌区春小麦孕穗期和灌浆初期光合生理曲线呈2种双峰曲线。其中,田间CO2浓度、细胞间CO2浓度及叶室内外CO2浓度差日变化呈现出W型的曲线变化趋势,而叶室内外湿度差、光合速率、蒸腾速率、气孔导度等日变化表现出M型曲线变化趋势。在传统灌溉(CK)条件下,孕穗期的春小麦光合生理曲线变化幅度大,节水5%左右处理的春小麦光合生理曲线变化相对平稳。在春小麦灌浆初期,节水5%左右处理的田间CO2浓度、细胞间隙CO2浓度、叶室内外CO2浓度差曲线变幅要比CK大;叶室内外湿度差、光合速率、蒸腾速率曲线变幅与CK基本吻合;但是叶片气孔导度变化幅度小,气孔阻力较大。[结论]全生育期灌水量为4 324 m3/hm2(节水5%处理)可实现节水高产、稳产的生产目标。     

黄淮海平原麦棉套种共生期适宜土壤水分指标研究

为了寻求麦棉共生期间适宜的土壤水分指标,对麦棉共生期不同土壤水分条件下的冬小麦主要生理特性和棉花的生长势做了连续测定,并对共生期间田间耗水量分别在2种作物上的分摊量做了估算。结果表明,随着麦棉共生期的生育进程,冬小麦旗叶水势、气孔导度、表观量子效率、净光合速率和蒸腾速率呈下降的趋势,且均随土壤含水量的提高而增加,处理间差异明显。蒸腾速率随着共生期进程和冬小麦的衰老,处理间差异迅速减小。共生期土壤含水量增加,作物田间总耗水量、冬小麦和棉花的耗水量均有明显提高。共生期作物田间耗水量占冬小麦全生育期田间总耗水量的28.8%~30%,而共生期冬小麦耗水量占同期作物田间耗水量的67.9%~72%。试验中60%(相对含水量,试验场地的田间持水量为24%,下同)土壤含水量处理的冬小麦水分利用效率最高,达到了1.63 kg/m3,这时其产量并无明显下降,且棉花的壮苗指数表现最大。70%土壤含水量处理的小麦产量略有增加,但其水分利用效率却下降到1.45 kg/m3,同时棉花的壮苗指数有所减小。研究还表明,在黄淮海平原麦棉套种的共生期,田间土壤的适宜水分为60%~70%,这样既保证了冬小麦的产量,又促进了棉花生长健壮。     

广西岩溶峰丛洼地内涝现状分析与综合治理对策研究

在南疆干旱气候生态条件下,以矮秆品种新春22和高杆品种新春19为试验材料,研究了滴灌条件下不同土壤水分对春小麦生长、产量及水分利用效率(WUE)的影响,结果表明:拔节-扬花期是春小麦水分敏感期,水分亏缺将显著影响小麦株高、生物量、叶面积和产量形成。各水分处理中T2(出苗-拔节期、拔节-扬花期、扬花-乳熟期田间相对含水量分别为65%-70%、70%-75%、65%-70%)的产量、WUE和收获指数(HI)最高,其次是T4(出苗-拔节期相对含水量为45%-50%,其余时期同T2),其WUE、HI、穗粒数和粒重与处理T2差异不显著,在调亏灌溉中此处理是经济可行性的。不同基因型品种对土壤水分反应有差异,矮秆品种新春22受水分调控较大,各处理的耗水量均低于新春19,是个节水型品种。研究表明南疆春小麦实现高产节水的适宜滴灌量范围:矮秆品种为318.86 mm-368.72mm,高杆品种为394.52 mm-458.14mm。     

补灌量和覆盖量变化对旱地春小麦叶面积指数的影响

免耕覆盖中补灌量和秸秆覆盖量变化对叶片生长有较大影响,以甘肃省定西市安定区1979—2019年历史气象数据为基础,运用APSIM模型对补灌量与覆盖量耦合变化时旱地春小麦的叶面积指数进行模拟,并采用方差分析、二次多项式回归、单因素分析等方法,研究补灌量和覆盖量对旱地春小麦叶面积的影响机制。结果表明：在试验设计范围内,旱地春小麦叶面积指数随着补灌量变化在分蘖—拔节期呈开口向下的二次抛物线先增后减变化,补灌量在252.09 mm时春小麦叶面积指数出现最大值为1.83,其他各个时期均呈开口向上的二次抛物线递增变化。随着秸秆覆盖量变化,叶面积指数在出苗—分蘖期,呈开口向下的二次抛物线先增后减变化,试验设计范围内秸秆覆盖量为2397.09 kg/hm²时春小麦叶面积指数出现最大值为0.59,分蘖—拔节期呈开口向下的二次抛物线递增变化;其他各个时期均呈开口向上的二次抛物线递增变化。相同阶段下,补灌量每增加50 mm,春小麦叶面积指数最大增幅13.95%;秸秆覆盖量每增加1000 kg/hm²,春小麦叶面积指数最大增幅3.7%。补灌量对春小麦叶面积指数的影响程度远大于秸秆覆盖量的影响。免耕覆盖中,合理的进行秸秆覆盖和补灌能够保持土壤中的水分,有利于旱地春小麦叶片生长。     

基于高光谱遥感的冬小麦叶水势估算模型

【目的】采用高光谱技术,建立快速、无损与准确获取冬小麦叶水势的估算模型,为小麦灌溉的精确管理提供科学依据。【方法】利用不同水分处理的大田试验,于小麦主要生育期同步测定冠层光谱反射率、叶水势、土壤水分等信息,并探讨高光谱植被指数与冬小麦叶水势之间的定量关系。通过相关性分析、回归分析等方法,基于不同水分处理,构建4种植被指数与冬小麦叶水势的估算模型。【结果】不同水分处理和不同生育期的冬小麦,其冠层光谱反射率具有显著的变化特征。在可见光波段,冬小麦冠层反射率随着水分含量的增加而逐渐降低,而在近红外波段,其冠层反射率则随着土壤水分含量的增加而升高。随着小麦生育期的推进,在近红外波段,抽穗期的冠层反射率比拔节期的高,在灌浆期之后,红波段(670 nm)、蓝波段(450 nm)的反射率上升加快;4种植被指数与叶水势显著相关(P0.05),相关系数|r|均在0.711以上,四者均可用于冬小麦叶片水势的定量监测。在充分供水条件下(70%FC),植被指数OSAVI和EVI2与叶水势的相关系数|r|(分别为0.75和0.771)均低于植被指数NDVI和RVI与叶水势的相关系数|r|(分别为0.808和0.896),而在重度水分亏缺条件下(50%FC),植被指数OSAVI和EVI2与叶水势的相关系数|r|(分别为0.857和0.853)均高于植被指数NDVI和RVI与叶水势的相关系数|r|(分别为0.711和0.792);所建模型对45个未知样的预测结果与实测值相似度较高,其回归模型R~2、验证模型MRE、RMSE的范围分别为0.616—0.922、-17.50%—-12.52%、0.102—0.133。在70%FC水分处理下,基于EVI2(enhanced vegetation index)所得叶水势估算模型的R~2最高,为0.922,而在60%FC和50%FC水分处理下,由于考虑了土壤背景的影响,基于OSAVI所建模型的R~2最高,分别为0.922和0.856。【结论】4种植被指数均可用于冬小麦叶水势的定量监测。但是,在构建不同水分处理的叶水势估算模型时,应考虑土壤背景对冠层光谱的影响。研究结果可以为小麦精准灌溉管理提供技术依据,为星载数据的参数反演提供模型支持。     

磷素营养和水分胁迫对春小麦产量及水分利用效率的影响

研究了土壤干旱下Ｐ素营养对春小麦生长发育，产量和水分利用效率的影响。结果表明：Ｐ素和水分对春小麦的生长发育皆有直接影响。且存在交互作用。干旱条件下，施Ｐ能促进春小麦的生长发育，提高产量和水分利用效率，但与不施Ｐ相比，受旱后所受抑制程度更大，对干旱的敏感性也更强。因此，严重干旱下，施Ｐ虽显著增产，但增幅明显小于正常供水处理。     

小麦对硼的吸收、分配与积累及需硼关键时期

用溶液培养方法研究小麦对硼的吸收、积累与分配规律以及需硼的关键时期，结果表明：⑴随着硼水平的提高，小麦对硼的吸收及积累逐渐增高。随着生育期的推进，小麦对硼的积累呈直线关系。⑵无论硼处理水平高低，硼在小麦体内均以叶部分配最高 。⑶不同年份，气候因子不同，对吸收量不同，小麦产需硼的关键时期及孕穗期。     

水分供应对春小麦农艺性状和生理指标的影响

在甘肃河西走廊绿洲灌区,研究了品种间不同灌水处理春小麦在农艺性状和生理指标方面的差异。选用3 个春小麦品种(系),在冬灌1 800 m3／hm2。基础上,生育期设3次灌溉(拔节期、开花期、乳熟期)、2次灌溉(拔节期、开花期)和1次灌溉(拔节期)3种灌水处理,每次灌水1 050 m3／hm2,3种水分处理生育期总灌水量分别为3 150 m3／hm2 (T1),2 100 m3／hm2(T2),1 050 m2／hm2(T3)。结果表明:不同品种、不同灌水处理下,春小麦的农艺和生理指标差异明显。生育期2次灌水处理(T2)的平均产量、水分利用效率和千粒重较T1和T3分别提高了13．38％和11．49％,19．56 ％和19．79％,14．16％和13．06％;同时表明,减少水分供应可促进早熟,导致叶温升高;随着生育进程,灌水处理间的气孔导度、叶片含水量和相对含水量的差异逐渐增大,灌浆中期三者均以T1最大、T2次之、T3最小。