垄作免耕技术对土壤水分和玉米产量的影响

摘要：该文以2006年建立的垄作少免耕定位试验田为研究对象,分析了传统垄作和碎秆全量覆盖垄作少免耕和高留茬垄作少免耕3种耕作方式对土壤水分以及作物产量等的影响,以建立适合玉米垄作体系的垄作播种技术。5 a长期定位试验结果表明,垄作少免耕种植模式能够改善土壤结构,增加土壤蓄水保墒能力,提高土壤水分利用效率;与传统垄作模式相比,碎秆全量覆盖和高留茬覆盖2种垄作少免耕模式的作物产量分别增加了4.1%～10.7%和1.9%～6.4%,土壤水分利用效率分别提高了5.4%～10.2%和4.1%～7.9%,其中碎秆全量覆盖垄作少免耕模式效果最为明显。研究结果可为辽宁省垄作播种模式的开展提供参考。     

耕作制度对土壤质量及效益的影响

保护性耕作能很好地控制侵蚀、提高土壤质量及保护相关的自然资源。美国孟山都科研项目中心通过对1998~2002年13个科研项目中心地点农田测定结果的汇总,评价玉米生产中带状耕种、免耕和常规耕作及大豆生产中窄行、宽行、免耕与常规化耕种对土壤质量、产量及其效益的影响。结果表明:保护性耕作能有效改善土壤质量,提高土壤水分入渗率,增加土壤中蚯蚓数量。另一重要的结果是作物产量不能作为评价耕作措施的主要因子。免耕与带状耕作比常规耕作和连作系统有更高的效益,而免耕的生产成本比常规耕作低,即使其产量较低仍然可获得相当的效益。     

长期保护性耕作对土壤有机碳和玉米产量及水分利用的影响

【目的】通过研究保护性耕作对旱地春玉米土壤有机碳(SOC)、产量及水分利用的影响,分析保护性耕作的增产机制,为旱作农田耕作技术应用提供理论和技术支持。【方法】采用2003~2013年连续11年的田间定位试验,设传统耕作(CT)、少耕(RT)和免耕(NT)3种耕作措施,分析土壤0-20 cm和20-40 cm土层有机碳含量、土壤0-20 cm含水量、作物耗水量、玉米产量和水分利用效率的年际变化和耕作处理间的差异,并对玉米产量与影响因素的相关性进行分析。【结果】1)保护性耕作能有效提高土壤有机碳含量,少耕、免耕处理0-20 cm土层有机碳含量11年平均值较传统耕作分别提高了11.2%和3.4%;至2013年少耕、免耕20-40 cm土层有机碳含量分别较传统耕作增加了5.53和3.29 g/kg;土壤0-20 cm有机碳储量净增加速率分别为C 0.365和0.754t/(hm2·a)。2)保护性耕作具有明显的增产效果,少耕产量最高,增产效果最好2003~2013年均产量为5.83t/hm~2,较传统耕作提高了14.7%;免耕次之,年均产量为5.39 t/hm~2,较传统耕作增产6.1%。3)各耕作处理玉米产量与土壤0-20 cm土层含水量之间存在显著的二次方程关系,与作物耗水量之间具有显著的乘幂方程关系。4)保护性耕作可以增加土壤水分减少玉米生育期内的耗水量,提高水分利用效率,其中免耕土壤0-20 cm土层水分含量最高2003-2013年平均含水量为15.2%,较传统耕作和少耕提高了1.90和1.66个百分点,且生育期耗水量最少2003~2013年均耗水量为403.5 mm,较传统耕作和少耕减少了16.1 mm和7.6 mm;少耕、免耕的水分利用效率较传统耕作分别提高了16.1%和10.2%,降水利用效率较传统耕作提高13.9%和5.8%。【结论】长期保护性耕作可以有效地提高土壤有机碳含量、增加土壤水分、减少作物耗水量,从而显著提高了玉米产量和水分利用效率,3种耕作措施中以少耕效果最好,免耕次之在旱作农田推广少、免耕保护性耕作措施是一种增产、节水的有效途径。     

旱作农田保护性耕作-液膜-施肥综合技术研究

在山西寿阳地区旱作春玉米保护性耕作试验基础上，增加液态地膜覆盖处理和肥料用量处理，研究不同耕作-液膜-施肥配合措施对土壤温度、土壤水分利用、作物苗生长和产量的影响。结果表明：与传统耕作比较，采用液态地膜覆盖后，免耕土壤苗期地表温度提高0.5~2℃，春玉米出苗数提高18%以上；玉米增产约5%；0～200 cm土壤水分增加21 mm；ET增加12 mm，为改善旱作保护性耕作-液膜-施肥管理综合技术效果提供依据。     

夏闲期不同耕作模式对土壤蓄水保墒效果及作物水分利用效率的影响

为了探讨夏闲期不同耕作模式对土壤蓄水保墒效果及小麦水分利用效率的影响,2007-2010年在宁南旱区采用免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松、连年翻耕(传统耕作)3种耕作方式对土壤水分及冬小麦产量的影响进行了研究。结果表明,保护性耕作模式改善了麦田的土壤水分状况,且提高作物产量和水分利用效率效果显著。夏闲末期,相对于传统耕作,免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松处理3a平均土壤蓄水量分别增加(P<0.05)3.92%和7.84%,降雨蓄水效率提高(P<0.05)13.64%和22.80%;小麦生育期,3a平均土壤蓄水量分别较传统耕作增加(P<0.05)7.96%和8.60%,平均生育期降水利用效率提高(P<0.05)9.59%和10.69%,平均年降水利用效率提高(P<0.05)9.52%和10.65%;3a平均产量分别较传统耕作提高(P<0.05)9.59%和10.69%,籽粒产量水分利用效率提高(P<0.05)7.17%和7.68%,生物产量水分利用效率提高(P<0.05)3.83%和4.34%。     

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。     

轮耕对渭北旱塬玉米连作系统土壤水分和作物产量的影响

陕西渭北旱塬属于暖温带半湿润易旱气候区,干旱对旱地农作物生产威胁严重,该地区制约春玉米生长发育和产量低而不稳的主要因素为降水少且季节性差异较大。该研究力求探索渭北旱塬春玉米连作田在不同保护性耕作措施下土壤蓄水保墒效果和作物增产增收效应。于2007-2013年在陕西合阳实施了渭北旱塬春玉米连作田保护性耕作长期定位试验,设置了连续免耕、免耕/深松和连续翻耕等3种不同轮耕处理措施下的田间定位试验,测定春玉米休闲期和生育期土壤水分,分析各耕作处理下春玉米产量及水分利用效率的变化规律。结果表明:1相对于连续翻耕处理,冬闲期免耕/深松和连续免耕处理0~200 cm土层土壤蓄水效率6 a平均值分别提高64.6%(P0.05)和46.1%(P0.05)。平水年免耕/深松较连续免耕处理土壤蓄水效率有提高的趋势,但枯水年差异不显著。2相对于连续翻耕处理,玉米生育期免耕/深松和连续免耕处理0~200 cm土层土壤蓄水量6 a平均分别增加了9.7和2.1 mm,休闲期蓄水效率分别增加了0.7和0.5个百分点(P0.05)。3相对于连续翻耕处理,免耕/深松和连续免耕处理6 a平均玉米籽粒产量分别提高7.6%、0.3%,收获指数分别提高3.6和2.3个百分点,水分利用效率分别提高18.6%、5.8%(P0.05)。在3种耕作处理中,冬闲期和生育期深松/翻耕和连续免耕模式下土壤蓄水量、玉米籽粒产量、收获指数和水分利用效率均优于传统连续翻耕,且免耕/深松处理模式对于提高土壤蓄水保墒能力和作物增产效果最好,可作为渭北旱塬区春玉米连作田较适宜的休闲保护性轮耕模式。     

保护性耕作对土壤物理特性及玉米产量的影响

保护性耕作措施是干旱区农田提高作物产量的新型耕作技术。为了探讨其区域适应性,在2004～2007年期间,以毛乌素沙地南缘的靖边县北部风沙区农田为研究对象,选用了免耕、秸秆覆盖、覆膜和传统翻耕(CK)4种措施,采用完全随机试验设计进行了田间定位试验研究。结果表明,秸秆覆盖和免耕地的地温在春播初期略比传统翻耕低0.1℃,但随后迅速回升,覆膜在玉米生长期都高于其他措施。耕作措施对播种前土壤容重没有显著影响,而对收获后土壤容重影响显著,与传统翻耕相比,免耕降低了表层土壤容重1.65%,但次层20～40 cm容重增加了1.8%。3种保护性耕作措施均增加了土壤含水量,顺序依次为秸秆覆盖>覆膜>免耕>翻耕,且在作物需水关键期免耕和秸秆覆盖下的土壤含水量相对稳定,保证作物需水,提高水分利用率,分别为8%、22.0%和13.3%。使作物分别增产4.44%、13.14%和19.26%。因此,保护性耕作在风沙区有利于改善农田土壤物理条件,提高作物产量,适于在风沙区推广。     

小麦/玉米轮作旱地长期轮耕的保墒增产效应

保护性耕作能改善土壤物理结构,蓄水保墒,提高作物产量。但长期采用单一的耕作方式不仅不能促进作物增产,反而会对土壤和生态环境带来一些不利影响。土壤轮耕技术通过合理配置土壤耕作技术措施,将翻、旋、免等土壤耕作措施进行合理的组合与配置,对于减少长期单一耕作缺点具有重要的作用。为探寻适宜于黄土旱塬地区旱作麦玉轮作田长期生产的耕作模式,于2007-2017年在陕西省合阳县设置长期定位试验,该试验共设置4种轮耕模式:免耕/深松轮耕(NS)、深松/翻耕轮耕(SC)、翻耕/免耕轮耕(CN)和连续翻耕处理(CT),分析了不同轮耕模式的土壤物理性质变化、土壤水分利用规律、休闲期土壤蓄水保墒效应及农田增产效应。结果表明,1)轮耕能有效改善土壤结构,降低土壤容重,其中以CN轮耕处理土壤容重较低,0~60 cm土壤容重为1.31 g/cm~3。2)轮耕能在休闲期蓄存更多的土壤水分,其中以CN处理的蓄水效果较好。3)轮耕能在作物生育期为作物提供更好的土壤水分条件,其中以CN处理在冬小麦和春玉米生育期土壤水分状况较好。4)相较于传统翻耕模式,CN模式显著提高作物小麦/玉米轮作田作物产量和水分利用效率(WUE);冬小麦和春玉米平均产量分别为5 221和7 433 kg/hm~2,平均水分利用效率分别为15.5和20.7 kg/(hm~2·mm)。5)不同轮耕处理以CN处理经济投入较低,经济收益较高,2007-2017年平均经济收益为6254元/hm~2。综上所述,从长期可持续发展的角度考虑,CN模式是适宜于黄土旱塬小麦/玉米轮作田的最佳轮耕模式。     

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。     

玉米宽窄行深旋免耕精量播种机田间试验及效果

为了解决目前玉米播种机械播种质量不高,良好农艺措施与农机不配套等问题,研发了一种基于宽窄行条带深旋免耕技术的玉米精量播种机。该文对该机作业后的土壤质量、土壤含水率、玉米出苗、群体光照、根系生长和产量等性状进行了分析。结果表明:采用该机播种后,土壤耕层容重显著降低(P0.05),土壤蓄水保水能力提高,玉米的播种质量明显提高,群体整齐度增加,群体透光性明显改善,具有显著的增产作用。与普通播种机械相比,该机播种后的玉米出苗率平均提高6.2个百分点,玉米株高变异系数降低8.33%,玉米根系生长量增加15.79%,玉米生育后期的群体光能截获量明显增加,产量增加11.15%。实现了优良农艺措施与农机的有效结合。     

Performance of common buckwheat (Fagopyrum esculentum M.) in response to row spacing under ridge and furrow cropping systems in a semiarid region of China

Ridge and furrow systems as well as the wide-narrow row spacing are recognized as good management practices in crop production. To obtain some available information concerning the suitable agricultural practices for buckwheat cultivation in arid and semi-arid area, a two-year field study was conducted to investigate the performance of common buckwheat grown under six cropping patterns: conventional flat single/double row planting (NS/ND); furrow single/double row planting (FS/FD); ridge single/double row planting (RS/RD); single row planting with equal row spacing and double row planting with wide-narrow row spacing practice. Plants grown under the FD system exhibited higher water use efficiency (WUE) and rainfall use efficiency (RUE) than plants cultivated with the NS system, increases with 13.7% and 21.9%, respectively, in 2014, while 9.8% and 14.0%, respectively, in 2015. Plants of the FD system also displayed the greatest leaf area index and canopy openness at growth stage of 40, 60, and 80 days after sowing, maximum biomass production (13.96 t ha^?1) and grain yield (3486.2 kg ha^?1) in 2014, and the least pronounced soil nitrate consumption as compared to plants from other tillage systems. We conclude that FD is the optimum planting pattern for common buckwheat cultivation in semi-arid and arid environments.     

微垄覆膜沟播对阴山丘陵地区旱作马铃薯土壤水分及产量的影响

阴山丘陵地区土壤水分状况是限制该地区马铃薯发展的主要因素,如何对天然降雨进行高效、永续利用,提高马铃薯对自然降水的利用率,是该地区马铃薯生产发展的战略考虑。本研究提出了微垄覆膜沟播的种植模式,结果表明:(1)微垄覆膜沟播种植模式明显提高土壤0~60 cm土层贮水量,在马铃薯需水关键时期,出苗后35 d和55 d,微垄覆膜沟播土壤贮水量分别比平作覆膜和露地平作提高25.68%、14.26%和28.92%、18.47%。(2)微垄覆膜沟播种植模式可明显提高马铃薯产量及对降雨的利用效率。(3)微垄覆膜沟播种植模式下的马铃薯每公顷吸收的水分数量比平作覆膜和露地平作分别高25.70%和33.52%。因此,微垄覆膜沟播种植模式可以明显提高马铃薯产量及对自然降水的利用效率,可作为发展内蒙古阴山丘陵地区旱作马铃薯的有效途径。     

螺旋刀型垄台清理装置的设计与试验

针对现有玉米垄作免耕播种机存在的堵塞,功耗大,播种后种带存有大量秸秆影响播种质量等问题,研究设计了一种与玉米垄作免耕播种机配套使用的螺旋刀型垄台清理装置。在玉米秸秆覆盖垄作地试验结果表明,该装置的土壤扰动量约为18.3%～26%,秸秆覆盖率降低了35%～53%,能够满足免耕播种要求,有利于提高播种质量。相比条带旋耕式垄台清理装置,免耕播种机单位面积耗油量降低了13.8%,能够减少拖拉机的动力消耗。因此螺旋刀型垄台清理装置不仅解决了条带旋耕式垄台清理装置动力消耗大的问题,而且能够创造清洁的种床,对垄作保护性耕作技术的推广具有重要意义。     

半干旱雨养区秸秆带状覆盖种植对土壤水分 及马铃薯产量的影响

水分不足是限制半干旱雨养作物生长的主要因素,地表覆盖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。为明确西北半干旱雨养区不同保墒措施下旱地马铃薯的土壤水分特征及其对产量的影响,于2014—2015年设置了玉米秸秆带状覆盖种植(T1)、半膜大垄(T2)、全膜双垄(T3)和露地平作(对照,CK)4种栽培模式,研究了玉米秸秆带状覆盖、地膜覆盖种植对马铃薯产量、土壤水分变化及其利用效率的影响。结果表明: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,地膜覆盖对马铃薯生育前期土壤水分保蓄效果较好,秸秆带状覆盖对生育中后期土壤水分状况的改善效果明显。与对照(CK)相比,3种覆盖处理均提高了土壤含水量,其中T1处理效果最好,较CK提高2.8%~7.8%,尤其在伏旱阶段的块茎形成期,0~200 cm土层土壤含水量高于地膜覆盖处理。与CK相比,T1处理马铃薯产量提高10.5%~34.2%,水分利用效率(WUE)提高8.9%~29.8%,达108.9~134.0 kg·hm~(–2)·mm~(–1),商品薯率提高14.7%~38.8%,达82.3%~92.2%。马铃薯产量与生育期耗水量(r=0.836**)呈显著正相关。T1的产量和商品薯率均显著高于T2和T3(P0.05)。可见,玉米秸秆带状覆盖具有显著的纳雨保墒作用,促进马铃薯的生长发育,增产效果显著。其推广应用可有效提高该区降水资源的利用效率,实现马铃薯稳产高产,可作为西北雨养农业区旱地马铃薯生产的高效栽培新模式。     

不同耕作方式对豫西旱区坡耕地水肥利用与流失的影响

为筛选适宜豫西早坡地应用的耕作技术，对深松覆盖、免耕覆盖、一次深翻和传统耕作等4种耕作方式的土壤水分、养分及其利用与流失情况进行了研究，结果表明：深松覆盖、免耕覆盖能提高土壤蓄水量，土壤有机质和氮、磷、钾含量明显高于传统耕作，特别是对上层土壤全氮及碱解氮和深层土壤的有效磷及速效钾的影响更为明显，并能有效地减少地表产流次数和径流量，减少土壤养分的流失，提高水分利用效率和养分的生产效率，显著提高小麦产量。与传统耕作相比，深松覆盖和免耕覆盖水分利用效率提高16．37％和10．62％，氮素生产效率提高17．40％和10．27％，磷素生产效率提高19．80％和12．54％，钾素生产效率提高19．44％和12．19％，小麦产量提高23．22％和15．38％，经济效益提高29．36％和21．13％。     

保持耕作麦田水分动态及水土流失的研究

通过对豫西夏休闲坡耕地不同耕作方式下冬小麦田水分变化规律及其生态效益的研究 ,结果表明 :免耕、深松的土体内含水量、接纳降水能力均明显高于传统耕作 ,免耕与深松处理降水贮蓄率分别比传统高 1 3 .3 3 %和 5 .84% ,能促使降水在不同坡位中均匀分布 ,其中免耕优于深松。免耕条件下 ,提高了冬小麦出苗率 ,明显地促进生长发育 ,产量比传统耕作增产了1 9.3 % ,水分利用效率也提高了 1 7.5 % ;深松也提高了冬小麦出苗率 ,但对冬小麦生长发育影响不明显 ,产量比传统耕作增产了 9.4% ,水分利用效率提高了 8.5 %。     

旱地全膜覆土穴播和全沙覆盖平作对小麦田土壤水分和产量的调节机理

以春小麦品种‘陇春27’为试材,采用田间试验法,以裸地平作为对照,研究半干旱区旱地全膜覆土穴播和全沙覆盖平作对小麦田土壤水分和产量的调节作用。结果表明:与裸地平作(CK)相比,全膜覆土穴播(PM)和全沙覆盖平作(SM)小麦田0~40 cm土壤水分条件明显改善,尤其在干旱年份,能满足小麦前期生长,同时促进小麦出苗后对0~200 cm土壤水分的利用;种植第1年PM在60~80 cm土层耗水量最大,SM和CK在40~60 cm土层耗水量最大;种植第2年PM以120~180 cm土层耗水量最多,SM和CK则以60~80 cm土层耗水量最多。连续种植两年后,PM耗水深度从120 cm延伸到200 cm,SM耗水深度从120 cm延伸到140 cm,CK耗水深度无变化;小麦田休闲效率PM最大,SM次之,CK最小,但是各处理休闲效率随种植年限增加而降低。可见,PM和SM能改善小麦前期生长水分环境,促进出苗后耗水,并加快小麦对土壤深层水分的利用,因而与CK相比,PM产量增加48.77%~815.79%,SM产量增加49.41%~702.24%。但随种植年限增加,耗水深度加大,休闲效率降低,多年种植可能对土壤水分生态产生不利影响。     

2ZGK-6型可调宽窄行高速水稻插秧机设计与试验

针对我国水稻生产存在类型品种多、土壤水肥条件差异大,现有水稻插秧机作业行距固定,难以满足水稻生产对插秧行距的要求等问题,研究设计了2ZGK-6型可调宽窄行高速水稻插秧机,其插秧宽行距为300 mm,窄行距为200~300 mm,可以调节。该机器是在久保田SPU-68C型高速水稻插秧机基础上研制而成,根据插秧行距可调要求,确定了关键结构参数,并设计了正反向双螺旋行距调节机构、偏心轮锁紧装置和分体组合式秧箱等关键部件。样机田间试验结果表明:该机作业性能良好,伤秧率小于2.5%,漏插率小于3%,相对均匀度合格率大于96%,漂秧率小于2.5%,翻倒率小于2.5%,插秧深度合格率大于92%,均符合《水稻插秧机技术条件》(GB/T 20864-2007),满足实际生产要求,提高了水稻生产率和机械化水平。