施肥对提高旱地农田水分利用效率的机理

１９９１ ～１９９５ 年,在陇东半湿润易旱地区以冬小麦为供试作物,通过氮、磷、有机肥三因素试验从生态学角度探讨了施肥对提高水分利用效率的机理。结果表明,施肥,尤其是氮磷化肥配施,可明显促进冬小麦根系生长,扩大觅水空间;氮磷化肥配施具有时效互补性和功能互补性;与不施肥处理相比,施肥处理蒸散量仅提高了５.４ ％ ,而产量和水分利用效率却分别提高了９２.８ ％ 和７９.７ ％;施肥促进了冬小麦冠层发育,增加了蒸腾量,而减少了蒸发量,从而提高了腾／发比,使水分利用效率及水分生产力大幅度提高。     

渭北旱塬不同田间管理措施下冬小麦产量及水分利用效率

水分是限制旱地作物产量最主要的因素,提高自然降水利用效率是增加旱地作物产量的有效途径。2001～2003年在渭北旱塬粉砂壤土上的田间试验研究表明,不同田间管理措施对冬小麦的产量及水分利用效率有显著的影响。秸秆覆盖不仅增加雨水入渗,提高上层土壤含水量,而且促进水分向下运输。在覆盖第二年小麦产量较常规种植显著增加,同时覆盖下土壤有机质含量有较快增加的趋势。夏季休闲期种植填闲作物将不影响下一季作物的水分状况,短期内填闲作物对土壤有机质,小麦产量及水分利用效率也没有影响。     

不同覆盖处理对冬小麦气体交换参数及水分利用效率的影响

为了探索半湿润灌区冬小麦在不同覆盖处理下水分利用的生理生态机制，该文采用秸秆覆盖和起垄覆膜沟内播种(膜垄)两种覆盖种植处理，研究了冬小麦叶片水平气体交换诸参数的日变化和生育期变化，分析了群体水平和产量水平的水分利用效率。结果表明：与不覆盖处理相比，在灌浆期秸秆覆盖和膜垄处理能有效提高冬小麦14∶00以后的光合速率，膜垄处理能极显著提高冬小麦12∶00后叶片水平水分利用效率，秸秆覆盖处理降低了10∶00～14∶00的蒸腾速率，从而能提高中午的水分利用效率；两种覆盖处理均能提高冬小麦生育后期的叶片水平光合速率及其水分利用效率，但在产量及群体水平水分利用效率上并无优势；膜垄处理通过加大对土壤水分的利用而显著提高产量，秸秆覆盖处理由于群体减小而导致减产。     

秸秆覆盖麦田水分动态及水分利用效率研究

试验研究表明,秸秆覆盖可改变作物耗水规律。即前期能抑制土壤蒸发,减少土壤水分无效消耗;后期则增强植株蒸腾,促进干物质积累,使农田耗水由物理过程向生物学过程转化,有利于提高产量和作物水分利用效率。不同覆盖期和不同土壤水分条件下覆盖效果不同,土壤含水量５５％～７０％的麦田覆盖效果最佳,覆盖时间以冬小麦进入越冬期停止生长时覆盖为宜。     

耕作措施对土壤特性及作物产量的影响

通过夏玉米田间试验研究了不同耕作措施及秸秆覆盖对土壤特性、水分状况、作物产量及水分利用效率的影响。试验处理包括常规耕作、深松、秸秆覆盖、垄作、浅坑及免耕。结果表明,秸秆覆盖可显著提高土壤蓄水量、作物产量及水分利用效率。其保水增产效果在干旱年份更加明显。深松可有效打破犁底层降低其密度,可增加作物根深、根长及根重,提高作物产量和水分利用效率。免耕可提高夏玉米早期田间土壤含水率,保持相同产量。     

旱地地膜和秸秆双元覆盖栽培下小麦产量与水分效应

通过覆盖措施提高水分利用率对旱地农业生产具有重要意义。该文采用田间对比试验,研究了旱地冬小麦几种覆盖栽培下产量、水分利用率、土壤水分剖面和硝态氮的分布的差异。结果表明,地膜和秸秆双元覆盖模式下小麦籽粒产量比对照增产12.11%～17.65%,水分利用效率(WUE)比常规栽培提高7.2%～30.8%,土壤0～20 cm土层的含水量提高到12%～16%,硝态氮含量提高到4.70～10.17 mg/kg。地膜和秸秆双元覆盖模式能够显著的提高作物产量和水分利用率,并显著增加耕层土壤中水分含量和硝态氮含量,减轻了土壤剖面硝态氮的淋溶累积。     

半湿润易旱区农业节水技术研究

根据１９９１～１９９３年在河南“商丘节水农业持续发展实验区”的田间试验观测结果,研究分析了抗旱作物品种、农田秸秆覆盖和化学调控等农业节水技术与水分利用效率间的关系及其在节水农业中的作用。结果表明,选用抗旱作物品种,在相同栽培条件下,作物水分利用效率提高０．５４～０．５６ｋｇ／ｍｍ;实施农田秸秆覆盖,１ｍ土体内较对照多储水１６９．５ｍ^３,节省灌溉用水２１００ｍｍ／ｈｍ^３土壤储水有效利用率提高２６．９％;应用抑蒸保墒化学药剂,麦田耕层土壤含水量增高４．７％,叶片含水率增加４．９％,农田水分利用效率提高１４．４％～２５．５％。充分显示,实施工程措施与生物措施相结合的农业节水技术,合理、有效地利用有限的环境水资源和最大限度地提高作物本身用水效率,发展节水农业,是我国半湿润易旱区农业可持续发展的重要途径之一。     

少免耕对灌溉农田冬小麦/夏玉米作物水、肥利用的影响

土壤耕作可影响土壤硝态氮的淋失、土壤的贮水量和作物的水分利用效率。为了研究少免耕在冬小麦套作夏玉米一年两熟灌溉农田对作物产量、水分利用效率和土壤硝态氮含量的影响，采用了5种土壤耕作体系(常规耕作无秸秆还田、常规耕作秸秆还田、旋耕秸秆还田、缺口圆盘耙耕秸秆还田、免耕秸秆覆盖)在山东龙口进行了田间试验。利用烘干法测定了土壤含水率，利用连续流动分析仪测定了土壤硝态氮的含量。结果表明：相对于常规耕作，少耕特别是旋耕还田方式能够增加土壤贮水量、提高作物水分利用效率和全年作物产量，提高土壤0～60 cm层次硝态氮含量、减少硝态氮的淋失。以旋耕还田为主的耕作体系可以在该地区应用，而免耕覆盖则不适宜。     

秸秆和地膜覆盖模式下土壤水热动态分析

采用减氮追肥、垄覆沟播、秸秆还田等措施种植冬小麦,研究其对冬小麦产量、土壤储水量、土壤水热动态变化过程及作物水分利用效率的影响。结果表明,不同处理之间土壤水分差异显著,不同土层土壤含水量既随降雨量波动,又受不同覆盖栽培条件的影响。"推荐施肥+垄覆沟播"模式0~100 cm土壤储水量最高。不同处理之间日间土壤温度差异较小,但温度日内变化差异较大。不同处理的增温效果为推荐施肥+垄覆沟播推荐施肥推荐施肥+夏闲秸秆。同对照相比,旱地"推荐施肥+垄覆沟播"模式使小麦增产5.25%,水分利用效率提高42.06%,是适合旱地作物生产的栽培措施。HYDRUS-1D模型模拟值同实测值拟合度较好,可用于不同覆盖模式下土壤水热过程分析。     

玉米-小麦一年两熟保护性耕作体系试验研究

采用将夏玉米、冬小麦两季作物作为整体来研究适合华北一年两熟地区保护性耕作技术体系，确定了耕作和覆盖两个因素，包括免耕、深松、耙地、翻耕4种耕作方法，以及100%秸秆覆盖，50%秸秆覆盖和0覆盖3种秸秆覆盖水平。筛选设计了8种保护性耕作和2种传统翻耕共10种体系的试验方案。试验中测定了土壤含水量、容重、地温等参数和根系、产量等作物指标。试验结果表明，我国华北地区实施保护性耕作有利于节约用水，提高水分利用效率，增加作物产量。试验得出最适合的两种保护性耕作体系是：玉米-小麦全程免耕100%秸秆覆盖体系、玉米深松100%秸秆覆盖+小麦免耕100%秸秆覆盖体系。     

秸秆覆盖对春玉米农田土壤水分的调控作用

根据山西寿阳试验区年内降水时空分布不均，季节性干旱发生频繁，致使粮食产量低而不稳的现状，于1998～1999年进行了春玉米地秸秆覆盖农田水分调控试验，以减少土壤表层水分蒸发、提高降水利用效率，促进试验区农业的稳定、持续发展。研究结果表明，秸秆覆盖具有明显的抑蒸保墒效应，有效地利用了有限的降水资源，土壤储水量明显增加，促进了农田水分的良性循环，有利于作物的生长和产量形成，因而水分效益显著，不同降水年份，每公顷玉米产量增加582～2235.1kg，作物水分利用效率分别提高0.14～0.50kg/(mm     

覆盖方式对玉米农田土壤水分、作物产量及水分利用效率的影响

为了加深对地面覆盖措施保墒增产机理的认识,通过大田试验,对黄土高原南部旱塬区秸秆和地膜两种覆盖方式下玉米农田土壤水分动态、作物产量形成和水分利用效率进行了分析。结果表明:在试验年份,与不覆盖相比,秸秆覆盖后玉米生育期内土壤储水量提高了5.2%～8.4%(P<0.05),籽粒产量和水分利用效率分别降低了7.8%和3.5%;而地膜覆盖下土壤储水量的差异不显著,但显著提高了产量构成指标,其籽粒产量和水分利用效率分别较对照提高了14.1%和10.6%(P<0.05),显示后者抑制土表蒸发所增加的土壤水分更多地、更有效地被作物根系吸收利用了。从产量形成和水分利用效率角度分析,本地区旱作玉米农田使用地膜覆盖有较好的保墒增产效果。     

夏玉米垄作覆盖对农田土壤水分及其利用影响

在小麦-玉米1年两熟雨养旱农区，将垄作和秸秆覆盖技术结合起来，进一步提高天然降雨的利用效率。试验结果表明，在0～40cm土层含水量，夏玉米垄作覆盖较平作有显著的提高，以5～10cm表现尤为突出，随着土层的加深，这种差异逐渐减少；玉米冠层蒸发量平作平均值分别高于平作覆盖、垄作和垄作覆盖12．8％，7．6％和13．2％，地面蒸发量平作平均值分别高于平作覆盖、垄作和垄作覆盖48．6％，29．9％和54．3％；垄作覆盖比平作水分利用效率提高24．32％，叶片失水率较低。这说明了垄作覆盖能最大程度将天然降雨蓄存在土中，并转化为作物可用水资源。     

不同耕作措施下绿洲灌区冬小麦蒸发蒸腾特性及产量效应

利用田间定位试验研究了绿洲灌区不同耕作措施下冬小麦蒸发蒸腾特性及产量表现。结果表明,免耕秸秆覆盖（NTS）及免耕立茬（NTSS）能提高冬小麦产量,降低土壤水分蒸发量（E）,提高水分利用效率（WUE）。与传统耕作（TT）相比,NT（免耕）、NTS、NTSS与TIS（秸秆翻埋）的产量分别提高27．27％、30．60％、24．31％和18．58％。WUE顺序为NTS〉TIS〉NT〉NTSS〉TT。当裸露土壤水分过度蒸发耗损使0～10cm土壤含水量低于13％时,覆盖处理（NTS、NTSS）的E高于无覆盖处理（TT、TIS及NT）,叶面蒸腾量也相对较高,植物生长状况较好。     

秸秆覆盖麦田水分动态及水分利用效率研究

试验研究表明,秸秆覆盖可改变作物耗水规律。即前期能抑制土壤蒸发,减少土壤水分无效消耗;后期则增强植株蒸腾,促进干物质积累,使农田耗水由物理过程向生物学过程转化,有利于提高产量和作物水分利用效率。不同覆盖期和不同土壤水分条件下覆盖效果不同,土壤含水量55%～70%的麦田覆盖效果最佳,覆盖时间以冬小麦进入越冬期停止生长时覆盖为宜。     

黄土塬区旱作农田长期定位施肥对冬小麦水分利用的影响

对长期定位施肥试验第22年度的测定数据进行了分析,探讨了旱地施肥对冬小麦水分利用的影响。试验结果表明,测定年份冬小麦的耗水深度受播种前雨季降雨入渗深度的影响位于地下200 cm左右。长期施肥单施磷肥处理,播种期土壤有效贮水量与不施肥的对照接近,而单施氮肥,氮磷配施和氮磷钾配施均显著低于对照;在施P2O5 90 kg/hm2配施氮肥或施N 90 kg/hm2配施磷肥,随着施氮量或施磷量从0增加到180 kg/hm2,播种期土壤有效贮水量均逐渐降低,但前者作物的土壤水分消耗表现出降低趋势,而后者表现出增加趋势。与对照相比,各施肥处理均提高了土壤有效底墒的利用率。氮磷配施比单施磷肥降低了土壤供水占作物耗水的比例,使得作物生长和产量的形成对当季降水的依赖性增加。与对照相比,氮磷配施及氮磷钾配施显著提高了冬小麦收获指数、产量和水分利用效率,而单施磷肥和氮肥使收获指数、产量和水分利用效率显著降低。施P2O5 90 kg/hm2的条件下,不同施氮量之间收获指数差异较小,而产量和水分利用效率均高于单施磷肥;施N 90 kg/hm2的条件下,不同施磷量作物的收获指数、产量和水分利用效率均得到提高。     

深松条件下不同地表覆盖对马铃薯产量及水分利用效率的影响

水分不足是限制旱区作物生长的主要因素,覆盖耕作能够改善土壤的微环境,从而显著提高作物的产量和水分利用效率。为探讨深松结合地表覆盖对土壤物理性状、马铃薯生长、产量及水分利用效率的影响,2013-2015年在宁南旱区采用深松覆盖秸秆、深松覆盖地膜、深松不覆盖3种覆盖耕作模式,以传统耕作不覆盖为对照,对土壤体积质量、团聚体、水分、马铃薯产量和水分利用效率等方面的影响进行了研究。结果表明,与传统耕作相比,深松结合地表覆盖可有效降低耕层土壤体积质量,改善土壤孔隙状况,以深松覆盖秸秆处理效果最佳,深松覆盖秸秆处理0~40 cm平均土壤体积质量较传统耕作降低17.1%。与传统耕作相比,深松覆盖地膜和深松覆盖秸秆处理可使0~40 cm土层0.25 mm机械稳定性团聚体数量显著增加30.7%和17.4%。深松结合不同覆盖方式能有效改善马铃薯生育期0~200 cm土层土壤水分状况,深松覆盖地膜对作物生育前期土壤水分保蓄效果较好,深松覆盖秸秆对生育中后期土壤水分状况的改善效果最佳。深松结合不同覆盖方式下马铃薯植株株高、茎粗及地上部生物量均显著高于传统耕作。作物生育前期以深松覆盖地膜处理效果最佳,中后期以深松覆盖秸秆处理促进作用明显。深松结合地表覆盖能明显提高马铃薯的产量和水分利用效率,深松覆秸秆处理的马铃薯产量、商品薯率和水分利用效率分别较传统耕作处理平均提高37.3%、93.3%和41.2%。通过两年试验研究,在宁南旱区采用深松结合地表覆盖措施具有良好的蓄水保墒效果,对马铃薯生长有利,以深松覆盖秸秆处理的增产和提高水分利用效率效果最为显著。     

寿阳试验区玉米地农田水分平衡及其覆盖调控试验

寿阳地区春玉米缺水时期主要在播种-拔节期和拔节-孕穗期,分别缺水约36.3mm和120mm,占总缺水量的23.2%和76.8%,造成玉米产量大幅度下降。该文根据山西寿阳试验区土壤-作物水分供需平衡规律,进行农田覆盖微环境农田水分调控试验。结果表明,农田覆盖可有效地抑制土壤水分的无效损耗,农田水分调控效应非常显著。地膜覆盖的抑蒸保墒效应可使0～150cm土层的土壤储水量增加10.3～45.0mm,增产玉米1488kg/hm²,水分利用效率提高20.2%;秸秆覆盖的微集水保墒效应可使0～200cm土层的储水量较不覆盖的增加30.7～78.4mm,每公顷玉米产量增加2235.1kg,降水利用效率提高45.5%     

免耕秸秆覆盖对旱作农田土壤水分的影响

通过20012004年的田间试验研究了免耕秸秆覆盖旱作农田的土壤水分效应。结果表明,免耕秸秆覆盖对表层土壤水分含量影响较大,在作物播种期可以减少表层水分蒸发,显著增加表层土壤含水量,但随着生育进程的推进,秸秆覆盖的抑蒸效果逐渐减弱。免耕秸秆覆盖对各个时期0200 cm土壤剖面上水分总量的影响不大,但年际间变化较大。采用免耕秸秆覆盖可以提高小麦-豌豆轮作系统作物产量以及水分利用效率、促进农田生态系统的良性循环,持续提高土壤肥力。     

秸秆覆盖对苹果水分利用效率影响的研究初报

根据１９９２～１９９４年北方旱区农业综合发展研究寿阳试验区的定位试验资料，研究、分析了秸秆覆盖对苹果水分利用效率的影响。结果表明，覆盖能使土壤具有技好的保水性能，６月份以前，覆盖地土壤湿度比对照高２．０％，７月份以后，平均提高４．０％～６．０％；覆盖改善了土壤的温度状况，使土壤有利于根系生长的时间较对照长４０ｄ左右；覆盖有利于苹果的生长发育，覆盖处理苹果的干周生长量、新梢生长量和叶面积分别比对照提高２６．０％、２８．８％和４０．２％，单果重、产量和水分利用效率分别比对照提高５．５％、１７．２％和１７．３％。因此，秸秆覆盖能使我国北方旱农地区有限的降水资源得到有效的利用，是提高苹果产量的有效途径之一。