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。     

不同耕作方式对土壤水热变化的影响

为了研究各免耕处理下土壤的水热变化,2005～2008年在黄河流域清水河县对玉米进行了5种不同耕作方式的试验研究。结果表明,土壤含水量、温度在5种不同耕作方式下均达到了显著(p0.05)或极显著(p0.01)差异。①三年间在0～10 cm土层,整个生育期内留高茬覆盖、留低茬覆盖、留高茬、留低茬处理的平均土壤含水量分别较常规耕作增加了29.92%、26.23%、17.30%、13.95%。在0～40 cm土层,留茬覆盖处理能有效地抑制土壤水分蒸发,提高作物的水分利用率。在80～100 cm土层,土壤含水量达到最大值。土壤水分变化主要受季节影响,随秸秆覆盖和降雨量的变化而变化。②土壤温度在5 cm土层变化幅度最大,留茬覆盖能有效地调节土壤温度,使土壤温度日变化平缓,且随土层深度的增加土壤温度的变化幅度减小。③不同耕作方式形成的土壤微环境为玉米的生长发育提供了更好的基础,其中留茬覆盖处理效果最佳,由于水热状况良好,留茬覆盖下作物产量较高。     

秸秆覆盖量对农田土壤水分和温度动态的影响

2009年4-11月,在山西寿阳旱地农业试验区对覆盖量为1500、3000、4500、6000kg/hm24个不同秸秆覆盖量处理和不覆盖处理的春玉米试验小区进行田间定位观测,采用自动记录土壤剖面水分测定仪和自计温度测定仪实时观测了不同秸秆覆盖处理的玉米全生育期的土壤水分和温度动态,结合生育期土壤蒸发的动态观测,研究了农田秸秆覆盖量对土壤水热动态的影响。结果表明,秸秆覆盖在作物生长前期和旱季对土壤表层的土壤蒸发和温度调控效果明显,秸秆覆盖量越大效果越明显。按照对土壤水分和温度的综合作用,试验区域秸秆覆盖对土壤水分和温度调控效果最佳秸秆覆盖量为4500kg/hm2;秸秆覆盖量越高对土壤蒸发的抑制效果越好,但覆盖量对降雨入渗和土壤温度的影响受降雨强度、土壤湿度、土壤类型等具体条件的不同而产生不同的效果,其规律有待进一步研究。     

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。     

秸秆覆盖对盐渍化土壤水盐影响的试验研究

研究了不同秸秆覆盖量处理对盐渍化土壤蒸发量、含水率及含盐量动态变化的影响。结果表明,（1）随着秸秆覆盖量增加,土壤蒸发量逐渐减少,当秸秆覆盖量为7 500 kg/hm2时,日蒸发量减少幅度趋于稳定。（2）秸秆覆盖量为10 500,7 500,4 500,1 500 kg/hm2时,蒸发抑制率依次为80.54%,79.01%,62.45%,37.93%。（3）随着秸秆覆盖量增加,不同土层含水率逐渐增加。当秸秆覆盖量为7 500 kg/hm2时,0—10 cm土层含水率达到最大值,比对照实验增加了9.28%;0—10 cm土层含盐量下降幅度最大,含盐量减少了3.21%。因此,秸秆覆盖盐渍土壤能够减少土壤水分蒸发损失,提高水分利用效率,抑制盐渍化土壤可溶性盐分的表聚作用,对改良盐渍化土壤具有显著效果。     

秸秆纤维网覆盖下纤维用量对土壤蒸发的影响

为研究不同纤维用量下秸秆纤维网覆盖对土壤蒸发过程的影响,以不同的秸秆纤维用量为因子,设100、300、500 g/m2三个用量水平,以裸土为对照,进行了模拟试验。结果表明:用秸秆纤维网覆盖土壤表面能够有效抑制土壤蒸发,在土壤含水量较高的阶段,抑制作用更加明显;秸秆纤维网覆盖对蒸发的抑制作用与秸秆纤维用量密切相关,在相同的秸秆纤维网性状和同一土壤含水量条件下,秸秆纤维用量越大对蒸发的抑制能力越强;秸秆纤维网覆盖能明显改变土壤蒸发过程,覆盖条件下的土壤与裸土相比,蒸发量不仅降低而且更加平稳;在26 d的连续蒸发过程中,覆盖条件下的累计土壤蒸发量与时间呈近似线性关系,而裸土则为对数关系。     

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。     

干旱荒漠区排矸场不同覆盖类型对土壤水分蒸发的影响

[目的] 在水分匮乏的干旱荒漠区煤矿废弃地植被恢复过程中，研究不同边坡覆盖模式对土壤水分蒸发的影响，为干旱荒漠区矿区废弃地生态恢复模式优化与完善植被恢复技术提供科学依据。[方法] 以中国西北干旱荒漠区煤炭基地废弃地——排矸场为研究对象，研究不同覆盖类型排矸场边坡土壤水分蒸发和表层土壤水分的变化。试验设置了草帘、生态毯和液态地膜3种覆盖类型，以无覆盖为对照。[结果] 干旱荒漠区煤矿排矸场边坡表层土壤含水量基本呈随着坡位降低而增加的变化规律；蒸发试验进行初期各覆盖处理的土壤日蒸发量较大，随着时间推移日蒸发量逐渐降低，草帘覆盖下的平均土壤日蒸发量最低，与无覆盖处理之间的变化差异达到显著水平（p<0.05）；3种覆盖与无覆盖处理下的土壤水分累积蒸发量在排矸场边坡的不同坡位均表现出逐步上升的规律，无覆盖措施的土壤累积蒸发量增加较明显，草帘覆盖、液膜覆盖和生态毯覆盖措施下的土壤累积蒸发量分别比无覆盖措施减少了38.4%，24.2%和20.6%，坡面覆盖处理的土壤累积蒸发过程符合线性函数关系。[结论] 在草帘、生态毯和液态地膜3种覆盖类型中，草帘覆盖下的土壤含水量较高，草帘是减少边坡表层土壤水分蒸发量最为适合的覆盖措施。     

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。     

滴灌与沟灌马铃薯覆膜效应研究

田间对照试验研究薄膜覆盖对滴灌土壤水分分布与消散过程及滴灌和沟灌马铃薯生长的影响结果表明 ,马铃薯生长前期覆膜能明显减少表层土壤蒸发 ,并使表层土壤维持较高的含水量。马铃薯生长中后期蒸腾作用占主导地位 ,覆膜对减少表层土壤蒸发作用较小。气温较高时覆膜对马铃薯生长产生明显抑制作用     

麦秸覆盖条件下土壤蒸发阻力及蒸发模拟

模拟覆盖条件下的土壤蒸发对于农田水管理具有重要的作用。该文分析了留茬和秸秆覆盖模式下影响土面蒸发的因素,提出了留茬覆盖模式下蒸发阻力和土面蒸发模型,基于试验数据确定了公式中的参数。主要结果和结论:当表层2 cm土壤含水率高于0.23 cm3/cm3(约60%田持)时,土面相对蒸发量(土面蒸发量与20 cm蒸发皿蒸发量比值)基本保持稳定;当表层2 cm土壤含水率在0.05~0.23 cm3/cm3之间时,土面相对蒸发量随土壤含水率的降低而线性减小。覆盖会明显降低土壤蒸发,覆盖阻力随秸秆覆盖量增加呈指数增长。当表层2 cm土壤含水率在0.05~0.23 cm3/cm3之间时,土壤表面阻力随土壤体积含水率降低而线性增加。验证结果显示建立的土面蒸发模型及相应阻力参数能较好的模拟覆盖条件下的土面蒸发量。     

秸秆覆盖条件下微咸水灌溉棉花试验研究

我国是一个淡水资源短缺的国家，开发利用微咸水资源是缓解我国北方地区水资源供需矛盾的一条重要途径。该试验在麦秸覆盖条件下，研究了不同矿化度的微咸水灌溉对土壤和棉花生长的影响。结果表明，不论是淡水(CK)灌溉还是微咸水灌溉都会使得土壤盐分有所增加，而微咸水灌溉会对棉花的早期生长起到一定的抑制作用；但是，秸秆覆盖减少了土面蒸发，具有很好的保墒效果，而且明显抑制了微咸水灌溉后土壤盐分的表聚作用，从而减轻了微咸水灌溉对棉花生长的不良影响。因此，在旱季可以利用2～5 g/L的微咸水直接灌溉棉花，不会使土壤含盐量超过棉花的耐盐度。如果结合秸秆覆盖，微咸水灌溉对土壤和棉花的不良影响均无明显影响。这为微咸水资源的开发利用提供了理论和实践依据。     

不同耕作措施对土壤水分和青贮夏玉米水分生产率的影响

适宜的耕作与覆盖措施可在不同程度节约农业用水。本文选用了翻耕处理、燃茬免耕处理和覆盖免耕处理为主要耕作措施,开展了为期2a的田间试验,研究不同措施对农田土壤含水量、土面蒸发、夏玉米生长指标、产量和水分生产率的影响。研究结果表明在降雨较少年份(2010年),覆盖免耕处理0～20cm土壤含水量均高于其他2处理,2a试验期间覆盖免耕处理0～120cm土壤贮水量一直高于其他2处理,且其土面蒸发量最小。2a试验期间,覆盖免耕青贮夏玉米产量较翻耕和燃茬免耕分别提高了11%和9%,青贮夏玉米水分生产率分别提高了11.7%和14.8%。覆盖免耕能减少土面蒸发和提高水分生产率,因此建议在北京地区夏玉米种植采用覆盖免耕措施。     

冻融期灌水和覆盖对南疆棉田水热盐的影响

为了探索不同冬灌定额和地表覆盖模式对棉田水热盐的影响,该文设置了冬灌裸地(winter irrigation with bare land,WIB)、冬灌留秆(winter irrigation with high cotton stubble,WICS)、冬灌玉米秸秆覆盖(winter irrigation with corn straw mulching,WICM)、免冬灌裸地(no winter irrigation with bare land,NWIB)、免冬灌留秆(no winter irrigation with high cotton stubble,NWICS)和免冬灌玉米秸秆覆盖(no winter irrigation with corn straw mulching,NWICM)6个处理。经过2013-11-15-2014-04-04和2014-11-15-2015-04-04冬季大田试验,得到:灌水和地表覆盖可以平抑土壤温度的变幅,免冬灌或冬灌条件下,温度变异幅度均为裸地留秆玉米秸秆覆盖。玉米秸秆覆盖更有利于土壤水分保持,WICM土壤储水量比WIB和WICS分别多29.10%和10.36%,NWICM土壤储水量比NWIB和NWICS分别多14.97%和2.21%,经过两年冻融过程NWIB、NWICS和NWICM 0~100 cm土壤储水量平均减少了18.32、7.36和2.62 mm。(免)冬灌0~30 cm土壤含盐量均为裸地留秆玉米秸秆覆盖;0~100 cm土壤范围冬灌盐分淋洗率为玉米秸秆覆盖(34.86%)留秆(15.82%)裸地(7.26%);免冬灌0~100cm积盐率为裸地(10.11%)留秆(7.96%)玉米秸秆覆盖(3.01%)。研究结果可为南疆冬季休闲期棉田土壤水热盐调控提供科学依据。     

干旱半干旱区地表覆盖对土壤风蚀的影响

为了探究地表覆盖对干旱半干旱地区土壤侵蚀及表层特性的影响,探寻农业发展的新机遇,使用Meta分析的方法,通过搜集国内外干旱半干旱地区土壤覆盖已发表的研究数据,分析了3种地表覆盖方式：覆盖植物、秸秆覆盖和高留茬对土壤风蚀模数及表层干容重、含水量和有机碳含量的影响。结果表明：(1)地表覆盖使土壤年风蚀量降低77.96%,地表风蚀量与覆盖度密切相关,秸秆覆盖度最高,减轻风蚀效果最佳。(2)地表覆盖平均降低2.94%表层(0—20 cm)土壤干容重,从而提高孔隙度保水保肥,抑制土壤侵蚀;其中覆盖植物效果最好,能够降低5.26%。(3)地表覆盖能够增加6.26%年均表层土壤含水量,从而有效增大土壤颗粒间的黏聚力;在降水量≤450 mm的半干旱地区该值能达到10.62%。(4)地表覆盖能够提高23.54%表层土壤有机碳含量,增加土壤颗粒间的黏结性,从而提高土体的抗风蚀能力;高留茬的提升效果最好,为34.42%;覆盖植物中豆科作物的效果最好,平均提高30.76%。总之,3种地表覆盖措施均能不同程度地减轻风蚀,能够实现保土、保水和固碳的多重收益,是未来双碳背景下实现农业可持续发展的有效解决方案。     

秸秆双层覆盖对盐碱地水盐运动影响初步研究

采用室内土柱模拟的方式,研究了秸秆双层覆盖对盐碱土的改良效应及机制,以期对盐碱地的改良提供理论依据。结果表明:1)与对照相比,不同的秸秆覆盖模式均能降低土壤水分的累积蒸发量,T4处理(土表与土表下35~40 cm处覆盖秸秆量之比为2∶1)在45 d内土壤水分累积蒸发量较CK(无秸秆覆盖的对照)低36.73 mm,抑蒸率为65.89%,抑蒸率最大,对土壤水分蒸发的抑制效果最好。2)秸秆处理均在不同程度上抑制了土壤返盐,其中T4处理返盐率最小,远低于对照处理。3)土壤水分累积蒸发量与土壤累积含盐量存在高度正相关关系。4)秸秆双层覆盖对土壤水分蒸发和土壤返盐的抑制效果大于秸秆表层覆盖和秸秆深层覆盖,并且,在不同的秸秆双层覆盖的处理中,T4处理的控盐保水效果最好,是一种较好的改良盐碱土的方法。     

免耕轮作对旱作区土壤水热动态及速效养分含量的影响

免耕轮作对土壤性质有明显改善作用。在免耕秸秆覆盖基础上进行燕麦、玉米、大豆3种作物轮作2个周期的试验研究。结果表明,免耕秸秆覆盖结合不同作物轮作能调节土壤水热环境,增加土壤速效养分含量。土壤贮水量在不同处理间总体表现为免耕留高茬覆盖(NHS)免耕留低茬覆盖(NLS)免耕留高茬(NH)免耕留低茬(NL)常规翻耕(T),3种轮作方式中均以燕麦-大豆-玉米方式最高。轮作2个周期后NHS、NLS、NH、NL分别较T土壤贮水量在作物苗期增加了16.24%、12.16%、8.75%、5.56%,可见免耕覆盖能明显提高土壤水分蓄储能力。土壤温度在0~5 cm土层受外界环境影响最大;免耕覆盖在低温时起"保温作用",能提高土壤温度1.4~2.4℃;高温时起"降温作用",能降低土壤温度1.8~3.4℃;秸秆覆盖后土壤温度日变化平缓。同时免耕结合轮作处理能不同程度增加土壤有机质及速效养分含量,说明免耕轮作在该地区能较大程度的改善土壤性质,为提高作物产量提供了基础和有效保证。     

不同秸秆覆盖量对盐渍土蒸发、水盐变化的影响

为探究不同秸秆覆盖量对盐渍化土壤蒸发量、含水率及含盐量的动态变化规律,于2009年在陕西省蒲城县卤泊滩试验基地进行了4个水平的秸秆覆盖量(1.05,0.75,0.45,0.15kg/m2)试验,以不覆盖为对照(C0)。试验结果表明:4个处理盐渍化土壤的日平均蒸发量较C0均显著减少,分别减少1.335 8,1.310 3,1.035 7,0.629 0mm/d;随着时间的延长,各土层土壤含水率逐渐增加,10cm土层平均土壤含水率变化幅度最大,较C0分别增加9.280%,9.000%,6.920%,2.450%;随着时间的延长,10,30cm土层土壤含盐量逐渐减少,盐分逐渐压制在50cm土层,10cm土层平均土壤含盐量变化幅度最大,较C0分别减少0.811%,0.802%,0.723%,0.381%;当秸秆覆盖量为0.75kg/m2时,再增加秸秆用量,保水和抑制盐分表聚的作用并无明显增强。研究表明,采用秸秆覆盖地表改良盐渍化土壤,减少了土壤水分蒸发损失,提高了水分利用效率,抑制了盐渍化土壤可溶性盐分的表聚作用,有效地提高了耕地面积的利用,且秸秆覆盖量以0.75kg/m2为宜。