秸秆覆盖时间和覆盖量对冬小麦田温度效应及地上地下生长的影响

为探明华北平原灌溉条件下秸秆覆盖的土壤温度效应对冬小麦根系和籽粒产量的影响,利用大田试验研究了不同秸秆覆盖时间和覆盖量处理对冬小麦土壤温度、根系和籽粒产量的影响。试验设冬小麦播种后覆盖和三叶期覆盖,覆盖量设上茬作物(夏玉米)秸秆全量覆盖(HM)、1/2量覆盖(MM)、1/3量覆盖(LM)和不覆盖(CK)。结果表明:1)与不覆盖(CK)相比,播种后覆盖和三叶期覆盖冬小麦产量分别降低8.6%和2.0%,播种后覆盖减产幅度大于三叶期覆盖;播种后减产是由于小麦千粒重比CK降低4.1%、穗粒数降低6.6%和收获指数降低2.4%,三叶期覆盖减产的原因是收获时有效穗数比CK降低5.8%造成。播种后覆盖处理中随着覆盖量的增加千粒重、有效穗数、收获指数显著降低,三叶期覆盖处理的产量构成没有显著差异。2)秸秆覆盖对小麦分蘖期和越冬期(冬季)土壤温度具有提升作用。覆盖处理日均温平均比CK提高0.56℃;小麦返青期后随着气温的升高,秸秆覆盖具有降温作用。冬季秸秆覆盖提升土壤温度的贡献主要是提升了夜间土壤温度,返青后降温的作用是降低白天的土壤温度;冬季随覆盖量增加增温效应增大,返青后随着覆盖量的增加降温效应增加,各覆盖处理间的土壤温度差异不显著。3)秸秆覆盖促进了冬季冬小麦根系生长,秸秆覆盖处理的根长密度大于CK;返青后秸秆覆盖减弱了根系生长,至扬花期随小麦冠层覆盖度增加,秸秆覆盖与CK的根长密度差异减小。由于小麦分蘖期和越冬期土壤温度高于CK,根系生长快于CK,消耗了更多的土壤氮,造成返青—拔节期土壤全氮含量低于CK。因此,华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟灌溉区,为了降低秸秆覆盖对冬小麦产量的不利作用,秸秆覆盖应在三叶期后实施,覆盖量采用上茬玉米秸秆产量的1/3~1/2,其余秸秆可以用于畜牧业饲料。     

覆盖模式对旱地冬小麦土壤温度和产量的影响

为探明西北雨养旱地不同覆盖模式的土壤温度效应及冬小麦籽粒产量特点,利用大田试验研究了夏季覆膜(T11)、秋季覆膜(T12)、上茬旧膜覆盖(T13)、夏季覆膜+麦秆还田(T14)、碎秆夏覆盖(T21)、整秆夏覆盖(T22)和露地对照(CK)对冬小麦农田土壤温度及籽粒产量影响的差异。结果表明,(1)覆膜和秸秆覆盖均有明显增温和降温效应(P0.05)。与CK相比,二者的增温效应主要集中在拔节前,覆膜增温效果大于秸秆覆盖;拔节后有明显的降温效应,秸秆覆盖降温效果大于覆膜。覆盖处理冬小麦全生育期5~25cm土层平均温度以上茬旧膜(T13)增温最明显,较CK高0.24℃,以碎秆夏覆盖(T21)降温效应最明显,较CK低0.68℃。(2)覆盖的增温效应主要出现在早晨,而降温效应主要在中午和傍晚。(3)覆盖处理可显著提高冬小麦单位面积籽粒产量(5.0%~29.0%,P0.05),覆膜处理比秸秆覆盖提高幅度更大,覆盖增产的主要原因是明显提高了穗数和千粒重。因此,在西北雨养旱地采用覆盖模式种植对冬小麦生长季土壤温度有明显的调节作用,同时可显著增加冬小麦籽粒产量,以夏季覆膜(T11)籽粒产量最高。     

耕作方式对华北冬小麦.夏玉米周年产量和水分利用的影响

在冬小麦季设置秸秆不还田翻耕(CT)、秸秆还田翻耕(CTS)、秸秆还田旋耕(RTS)和免耕秸秆覆盖(NTS)4种处理,研究耕作方式对华北小麦-玉米两熟区作物周年产量和水分利用的影响。结果表明:耕作方式对当季冬小麦产量和水分利用影响显著,对夏玉米产量和水分利用影响不大,但秸秆还田提高了夏玉米产量。RTS、CTS、CT 3个处理小麦季产量差异不显著,而NTS由于有效穗数不足,产量显著低于其他处理;与CT相比,NTS周年产量平均减产5.13%,RTS增产2.69%,CTS增产2.33%。耕作方式对当季小麦土壤水分含量影响大,而对后茬夏玉米土壤水分含量的影响较小。NTS提高了小麦季土壤水分含量,增加了土壤储水量,与CT相比,0~60 cm土壤储水量2010年和2011年分别增加39.07 mm和26.65 mm。从耗水构成来看,土壤水在冬小麦耗水中所占比例最大,其次为灌水和降水;而夏玉米耗水以降水为主,且降水中有一部分转化为土壤水储存起来。NTS提高了冬小麦季土壤储水量,降低了土壤水分的消耗,冬小麦季耗水最少。与CT相比,NTS小麦季平均节水22.40 mm,周年耗水量也以NTS最少;但NTS冬小麦产量降低导致其小麦季和周年水分利用效率均最低。从作物周年产量和水分利用的角度来看,如何提高免耕秸秆覆盖小麦季产量,进而提高周年产量,发挥其节水优势,是该耕作模式在华北地区冬小麦?夏玉米两熟区推广应用亟需解决的关键问题。     

地膜秸秆双覆盖对免耕种植玉米田土壤水热效应的影响

针对免耕秸秆覆盖种植在北方旱区导致土壤温度降低,从而造成作物产量下降的问题,该研究依托山西寿阳农业部旱地农业野外科学试验站长期保护性耕作定位试验,在免耕秸秆覆盖(NTSM)的处理上增加了地膜覆盖措施,研究秸秆地膜双覆盖免耕(NTSMP)措施对农田土壤水分、土壤温度、水分利用效率及作物产量的影响。研究结果表明,在玉米生长前期,NTSMP 0~20 cm土层的土壤含水率分别比NTSM和对照处理(CT)高20.2%和21.5%,差异显著(P0.05),但在40~110 cm土层,NTSMP处理土壤含水率却分别比NTSM及CT低8.8%~14.0%和12.7%~18.8%,差异显著(P0.05)。整个生育期结束后,NTSMP处理的土壤储水量出现了负增长,但与CT处理相比差异并不显著(P0.05)。玉米生育期前期(4月~5月)0~10 cm土壤平均温度,NTSMP处理比NTSM和CT分别高3.2℃和1.9℃,差异显著(P0.05)。NTSMP处理的玉米产量分别比NTSM和CT高50.3%、36.8%(P0.05),水分利用效率分别提高了42.5%和30.4%(P0.05)。可见,NTSMP在玉米生育前期可以增加表层土壤温度,提高表层土壤含水率,为玉米生长提供了良好的水热条件,并最终实现了玉米产量和水分利用效率的大幅提高。     

半湿润区秸秆还田对土壤水分、温度及玉米产量的影响

为探索半湿润区玉米高产和水分高效利用的栽培技术模式,采用秸秆还田和土壤耕作相结合的方法,设置秸秆离田旋耕垄作(CK)、秸秆深翻还田(SP)、秸秆覆盖还田免耕(SC)、秸秆覆盖还田深松(SS) 4个处理,研究不同处理对土壤水分、土壤温度、玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明:(1)2018年和2019年的土壤贮水量分别呈单、双峰曲线变化,2018年所有处理和2019年SS处理的土壤贮水量均随土层深度增加而显著增加。与CK相比,2018年SC和SS处理各生育时期土壤贮水量分别提高7.58%～18.40%和9.24%～21.94%。(2)耕层0—20 cm土壤温度随玉米生育时期呈先升后降的变化趋势,随着土层深度的增加,土壤温度逐渐降低。秸秆还田具有调节地温的作用,与CK相比,SP使5,6月地温分别提升0.46,0.21℃,SC使5—7月地温降低1.72～2.79℃,提高9月份地温0.22℃。(3)2018年和2019年,SS、SP、SC处理使玉米产量较CK分别增加13.88%和14.82%,7.59%和9.12%,7.42%和8.50%。(4)2018年和2019年,SS、SP和SC处理的水分利用效率分别增加13.79%和9.75%,6.11%和5.93%,5.67%和3.83%。(5)玉米各生育时期(时间上)和土层0—60 cm(空间上)土壤贮水量对玉米产量影响显著,各生育时期(花期除外)和0—60 cm土壤贮水量与水分利用效率呈显著正相关,6,7月及10 cm以下土层,土壤温度对玉米产量影响显著,7月和15 cm以下地温与水分利用效率显著负相关。秸秆覆盖深松技术增加土壤贮水量,改善土壤温度,提高玉米产量和水分利用效率,为雨养农业区提供高效的栽培技术模式。     

滴灌条件下秸秆覆盖与施肥对夏玉米水肥利用效率的影响

为探索秸秆覆盖与滴灌施肥结合栽培模式下夏玉米水肥利用效率和增产效果,于2014—2015年在北京市大兴区进行无施肥覆盖(T1)、无施肥不覆盖(T2)、中肥覆盖(T3)、中肥不覆盖(T4)、高肥覆盖(T5)和高肥不覆盖(T6)6种试验。结果表明:表层土壤温度和气温具有高度线性相关关系,秸秆覆盖可降低夏玉米生长季土壤温度的增温速率,T1、T3和T5较T2、T4和T6处理的土壤增温速率分别降低23.62%,13.65%和11.47%,全生育期秸秆覆盖较不覆盖日均土壤温度平均降低1.75℃;滴灌条件下秸秆覆盖影响0—60cm土层的水分分布变化,对0—20cm土层土壤含水率保水效果明显,2014年秸秆覆盖较不覆盖土壤含水率平均提高11.73%,2015年平均提高9.56%;秸秆覆盖下E/ET较不覆盖平均减少6.99%,生育期内抽雄—灌浆阶段夏玉米耗水强度最高;2年试验T3获得籽粒产量最高,较T2提高27.62%,较T6提高15.83%,同时水分利用效率和肥料偏生产力表现最优,分别为23.73kg/(hm2·mm)和40.33kg/kg。本研究表明滴灌条件下中肥覆盖对表层土壤具有降低增温速率的效应,起到增产的同时对提高水分利用效率和肥料偏生产力的作用较优。     

两种轮作模式下秸秆还田对土壤呼吸及其温度敏感性的影响

通过分析不同作物轮作模式下秸秆还田对土壤呼吸及其温度敏感性的影响,为深入探究关中地区农田生态系统碳循环提供理论依据。试验设置于陕西省杨凌地区,在2012年10月至2014年9月期间以冬小麦-夏玉米轮作模式和冬小麦-夏大豆轮作模式作为研究对象,分别设置秸秆还田(SM)和秸秆不还田(NS)两个处理,测定分析不同处理下土壤呼吸、土壤温度及土壤含水量的变化趋势和差异,并估算土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))。结果表明:土壤呼吸存在明显的季节变化,在作物生育期大部分时间内,SM处理的土壤呼吸速率均显著高于NS处理(P0.05),且SM处理的作物生育期土壤呼吸平均速率及土壤呼吸累计排放量也极显著高于NS处理(P0.01);不同作物生育期土壤呼吸平均速率依次为夏玉米夏大豆冬小麦,土壤呼吸总量表现为冬小麦夏玉米夏大豆、冬小麦-夏玉米轮作冬小麦-夏大豆轮作。冬小麦-夏玉米轮作与冬小麦-大豆轮作的土壤温度间存在差异;其中,在冬小麦生育前期,冬小麦-夏玉米轮作的土壤温度显著高于冬小麦-大豆轮作;第2季夏玉米生育期内5 cm深度的土壤温度显著低于同季的夏大豆;相比NS处理,SM处理能提高冬季土壤的温度,并降低春季和夏季的土壤温度;在高温少雨的时期内,SM处理能够提高0~30 cm土壤的平均含水量,不同的前茬作物引起两种轮作模式中冬小麦耕作层土壤含水量间明显的差异,夏玉米耕作层土壤含水量显著高于夏大豆。相关分析表明,土壤呼吸与5 cm和10 cm土壤温度均存在极显著的正相关性,且与5 cm土壤温度的相关性更好;但土壤呼吸与0~30 cm的土壤平均含水量无显著相关性。5 cm和10 cm土壤温度变化能够分别解释土壤呼吸变化的64.6%~67.3%和51.5%~59.6%。整个研究周期内,温度敏感性(Q_(10))为1.70~2.01,冬小麦-夏玉米轮作的温度敏感性显著高于冬小麦-大豆轮作,且同一轮作模式下SM处理的温度敏感性显著低于NS处理。因此,秸秆还田能够提高农田的土壤呼吸作用,降低土壤呼吸的温度敏感性,同时能够调节土壤的水热状况。     

秸秆覆盖量对土壤温度和春玉米耗水规律及产量的影响

为研究秸秆覆盖在春玉米种植过程中的适用性,试验以不覆盖(CK)为对照,设置秸秆覆盖量为5t/hm~2(JF_1),7.5t/hm~2(JF_2),10t/hm~2(JF_3)和12.5t/hm~2(JF_4)共5个处理对比研究了不同处理对春玉米耗水规律、土壤温度、产量及水分利用效率的影响。结果表明:全生育期内,春玉米阶段耗水量呈现先增大后减小的趋势,棵间土壤蒸发量则与之呈现相反的变化趋势,且二者在拔节—抽雄吐丝期分别达到全生育期的峰值和最低值。随秸秆覆盖量的增加,棵间土壤蒸发量呈现减小趋势,且当秸秆覆盖量达到10t/hm~2时,对棵间土壤水分蒸发的抑制作用开始呈现减弱趋势。秸秆覆盖在低温时起到了增温效果,而高温时具有明显的降温效应,春玉米苗期至拔节期,处理JF_1,JF_2,JF_3和JF_4平均较CK高2.14℃,4.23℃,5.53℃和6.56℃;春玉米抽雄吐丝至灌浆期的高温季节,处理JF_1,JF_2,JF_3和JF_4平均较CK低0.89℃,1.70℃,2.70℃和3.06℃,为春玉米的正常生长提供了良好的土壤温度条件。随秸秆覆盖量的增加,土壤温度平均日变幅呈现减小趋势,且当秸秆覆盖量达到10t/hm~2时,各土层温度变化趋于稳定。秸秆覆盖显著提高了春玉米产量及水分利用效率,且当覆盖量达到10t/hm~2时增幅趋于稳定,此时处理JF_3产量和水分利用效率平均较处理CK高24.89%和39.42%。综合分析,该地区春玉米种植过程中秸秆覆盖量宜采用10t/hm~2。     

不同覆盖方式对新复垦区土壤水热及春玉米产量的影响

随着城市化进程的加速发展,我国净耕地面积持续减少,合理开发利用潜在土地资源,对于保障我国粮食安全具有重要意义。为了探讨不同覆盖耕作方式对新复垦区土壤水热及作物生长的影响,通过2018年和2019年连续两年田间试验,研究了传统耕作(CK)、地膜覆盖(FM)、秸秆深埋(BS)和秸秆深埋+地膜覆盖(F+S) 4种处理对土壤水分、温度和春玉米生长及产量的影响。结果表明:2018年,F+S、BS、FM处理玉米生育期内0～20cm及20～40 cm土层平均土壤含水率分别较CK增加24.4%、16.5%、12.6%及9.1%、3.2%、3.7%。2018年玉米苗期, 0～100 cm土壤蓄水量表现为FMF+SCKBS,明显表现为有覆膜处理(F+S和FM)的土壤蓄水量高于不覆膜处理(BS和CK)。2019年玉米苗期,土壤蓄水量则表现为F+SBSFMCK。与CK相比,春玉米全生育期不同覆盖耕作处理条件下各土层(5～25 cm)土壤温度均有所提高,具体表现为F+SFMBSCK,各处理土壤温度随土层深度表现为降低趋势。以表层5 cm土壤温度增幅最大,覆盖耕作处理的增温效应在全生育期表现为前期明显而后期弱化。各处理株高变化趋势一致,在播种后70d左右达到峰值,随后出现小幅度下降并最终保持稳定。试验期,株高和叶面积均表现为地表有覆膜的处理高于未覆膜处理(P0.05)。2018年, F+S、BS和FM处理玉米产量均显著高于CK(P0.05),2018年和2019年,各处理产量分别较CK增加17.0%、13.5%、6.6%和30.5%、23.9%、3.8%。产量构成逐步回归分析结果表明,穗长对产量的影响最大,产量与穗行数和百粒重呈正相关关系。秸秆深埋+地膜覆盖处理(F+S)可以综合发挥二者优势,有效调节土壤水热状况,改善土壤环境,促进作物生长发育,从而获得较高的产量,可作为新复垦区春玉米适宜的种植管理方式。     

不同土壤容重条件下水分亏缺对作物生长和水分利用的影响

为探究不同土壤容重和不同程度水分亏缺条件下冬小麦-夏玉米生长指标及产量的变化。采用桶栽土培法,分别设置3种土壤容重(1.2,1.4,1.6 g/cm^3)和3个土壤水分控制下限(低水分50%田间持水量、中水分60%田间持水量和高水分70%田间持水量),研究不同土壤容重和水分亏缺对冬小麦—夏玉米根系、生长指标、耗水量、产量和水分利用的影响。结果表明:随水分亏缺程度的加剧,冬小麦和夏玉米生长指标、生物量、耗水量和产量均呈降低趋势。随土壤容重增加,冬小麦生物量和产量呈先升高再降低的趋势,冬小麦耗水量和水分利用效率呈降低趋势;而夏玉米产量、耗水量和水分利用效率均呈降低趋势。试验中,1.4,1.2 g/cm^3分别为冬小麦和夏玉米生长的最适土壤容重。土壤容重与水分处理互作对夏玉米株高、耗水量和水分利用效率有极显著影响,而对冬小麦和夏玉米生物量及产量无显著影响。研究结果可为黄淮海地区作物绿色增产增效及水土资源高效利用提供理论参考。     

覆盖方式对夏玉米土壤水分和产量的影响

为探索半湿润偏旱区不同覆盖栽培模式夏玉米田土壤蓄水保墒和增产效果,于2014年6-10月在陕西杨凌节水灌溉试验站,通过设置垄覆地膜沟覆秸秆（PSM）、全覆膜平作（PM）、覆秸秆平作（SM）、露地平作（CK）4种栽培模式进行玉米种植试验,对0-200cm土壤不同深度土层含水率进行全生育期动态监测,分析比较各种模式下土壤含水率、土层贮水量以及作物耗水量的变化规律,并结合产量资料计算各种种植模式的水分利用效率。结果表明：一次30.5mm降水过程结束后,PSM处理的集水作用最明显,降水2d后,垄沟中40cm土层土壤含水率最高,达35.8%。与降水2d后相比,降水6d后,CK、PSM处理沟中（PSM-F）、PM和SM处理40cm土层土壤含水率分别下降10.3%、2.9%、1.8%和0.2%,而PSM处理垄下（PSM-B）含水率则提高10.4%。PSM处理在干旱季沟中和垄下土壤含水量差异明显,降雨较多时,沟垄土壤含水率基本达到平衡。PSM、PM和SM处理能显著提高玉米生育期0-20cm土层贮水量,其中以PSM处理最为显著;各处理苗期以后20-100cm土层贮水量均低于对照;100-200cm土层贮水量以SM处理最高,PSM处理最低。夏玉米产量与拔节-灌浆期耗水量呈显著正相关（r=0.98*）。PSM、PM和SM处理的玉米产量较CK分别提高95.3%、83.1%和55.4%,水分利用效率较对照分别提高75.7%、71.0%和58.8%。研究结果表明垄覆地膜沟覆秸秆栽培模式能够显著提高玉米产量和水分利用效率,适宜在半湿润偏旱区夏玉米生产中应用。     

Exploring optimal soil mulching to enhance maize yield and water use efficiency in dryland areas in China

Water and nutrient availability significantly limits global crop production, especially for dryland agriculture in arid and semi-arid regions. To explore the optimal soil mulching options for the Loess Plateau in China, a 3-year field study was conducted to investigate the effects of various soil mulching practices on soil temperature and the water use and grain yield of spring maize. The treatments included traditional flat farming (CK), narrow plastic film mulch (NM), wide plastic film mulch (WM) and narrow plastic film mulch?+?maize straw mulch between rows (MS). The results showed that MS treatment increased consistently soil temperature during the initial stages of maize growth, and more importantly, it reduced diurnal temperature variation. MS also increased in soil water storage by 10.1%, leading to the highest water use efficiency (WUE?=?30.9?kg?ha^?1?mm^?1) over CK on 3 year average. MS significantly increased maize yield and net income of farmers by up to 20%, compared to CK. In conclusion, optimisation of soil mulching strategies significantly enhanced crop yield and water productivity in dryland agriculture in China. Our study provides important guidance for exploring better soil management practice for dryland agriculture in the other regions of the world.     

华北平原秸秆覆盖冬小麦减产原因分析

秸秆覆盖是减少农田棵间蒸发和提高水分利用效率的措施之一。冬小麦/夏玉米一年两作种植中, 秸秆资源非常丰富, 随着机械化作业的发展, 小麦秸秆覆盖夏玉米技术在同类地区得到成功应用和推广。但夏玉米秸秆覆盖冬小麦后对冬小麦的生长发育产生了一些不利影响, 造成了冬小麦不增产或减产, 限制了该项技术的推广。秸秆覆盖造成冬小麦穗数的降低是冬小麦产量降低的主要原因, 其次是千粒重的降低。大部分研究表明秸秆覆盖小麦地表后, 使根区土壤温度白天最高温度低于不覆盖处理, 夜间的最低温度高于不覆盖处理, 土壤温度的日较差减小。秸秆覆盖下根区温度的变化可能是引起小麦生长发育滞后和产量降低的主导因素。本文综述了华北平原秸秆覆盖冬小麦减产原因, 为实现两熟区冬小麦秸秆覆盖提供理论依据。     

旱地玉米秸秆地膜二元覆盖的土壤水热效应研究

为了研究不同覆盖方式对旱地农田土壤水温变化规律和降水高效利用的影响,以探求旱地玉米最佳覆盖种植方式,于2013—2015年在山西省寿阳县连续定点定位设置秸秆地膜二元覆盖(MS)、宽膜覆盖(FM)、窄膜覆盖(NM))3个不同覆盖种植方式,以传统露地平作为对照(CK),研究不同覆盖种植模式对旱地玉米土壤温度、水分和产量的影响。结果表明:(1)二元覆盖昼夜温差比宽膜覆盖、窄膜覆盖和露地变化幅度小,二元覆盖昼夜相差8.8℃;在播后25~35天,15cm土层的土壤温度由19.1℃上升到26.5℃,呈现微弱的增温效应。(2)玉米整个生育期秸秆地膜二元覆盖处理(MS)0—160cm土壤贮水量较CK增加68mm;3年平均含水量显示,MS、FM和NM比CK分别提高4.5%,0.4%和1.2%。(3)秸秆地膜二元覆盖(MS)处理,比露地增产17.4%,水分利用效率提高24.8%。因此,秸秆地膜二元覆盖能综合改善田间温度、水分因子,提高了玉米产量和水分利用效率,是山西省旱地玉米最佳的覆盖方式。     

玉米二元覆盖农田水分动态及水分利用效率研究

旱地玉米采用垄面覆膜、垄沟覆不同用量麦草的二元覆盖试验结果表明:随麦草覆盖量的增加土壤保墒效果明显;其中0~100cm土层土壤玉米全生育期累积贮水量5250kg/hm2和9750kg/hm2的麦草覆盖处理比垄面覆膜垄沟未覆麦草处理平均增加146.2mm,水分利用效率提高16.67%~28.65%,降水利用率提高12.39%~18.29%,玉米增产12.10%~18.15%。     

甘肃砂田改良的一种方法

甘肃省的砂田耕作制度,在战胜干旱和保证作物高额而稳定的产量方面所起的作用,作者在前一文中已加以分析^[2]。近年来,随着农业合作化运动的展开,砂田的面积正在日益扩大中。     

全膜双垄沟播改善干旱冷凉区盐渍土水盐状况提高玉米产量

为探明全膜双垄沟播技术在内陆干旱冷凉地区盐渍土的水盐调控机制,在山西省大同市,采用大田试验的方法,以半膜覆盖垄播(LB)、半膜平铺穴播(CK)为对照,研究全膜双垄沟播(QM)技术对盐渍土水盐时空动态变化及其对玉米生长发育的影响。结果表明:在苗期QM处理0~30 cm土壤含水率比LB和CK高3.6%和2.9%,在大喇叭口期比LB和CK高27.8%和7.0%,能大幅优化耕层土壤水盐环境,提高玉米的出苗率和成苗率;QM处理各层土壤含盐量均显著降低(P0.05),在大喇叭口期比LB和CK低28.3%、36.3%,在收获前期比LB和CK低31.2%、30.5%;对比1 m土体脱盐率,QM处理脱盐作用最强,比LB和CK高16.9%、30.7%,能大幅降低耕层土壤含盐量;QM处理比LB、CK玉米提早成熟4 d,增产69.7%和125.3%。总之,采用QM处理可以优化土壤耕层水盐分布,提高出苗率,缩短玉米生育进程,大幅提高产量。研究可为内陆干旱冷凉地区盐碱地的高效利用提供最佳的技术模式。     

黄土旱塬区平衡施肥下不同土壤耕作模式的蓄水纳墒及作物增产增收效应研究

【目的】黄土旱塬半湿润易旱区是典型的雨养农业区,多数一年一熟或两年一熟制,冬小麦和春玉米是该区主要的粮食作物,平衡施肥是主要的施肥方式。多年研究和生产实践证明,建立与不同作物轮作方式相配套的土壤轮耕技术体系,可以为作物生长发育创造良好的土、 肥、 水、 气、 热的土壤环境条件,保持农田生态健康发展,促进作物增产增收。本文在当地平衡施肥条件下,通过多年耕作模式定位试验,研究在平衡施肥条件下,不同土壤耕作模式对休闲期和作物生育期0200 cm土层蓄水纳墒状况、 作物产量及其经济效益的影响,为黄土旱塬半湿润易旱区建立在一定肥力水平下与作物轮作体系相配套的土壤轮耕模式提供理论依据。【方法】选择位于黄土旱塬半湿润易旱区腹地的陕西省合阳县甘井镇一年一熟旱作冬小麦春玉米轮作田为试验区,采用免耕、 深松和翻耕3种土壤耕作方法组成4种土壤轮耕模式,即: 翻耕免耕翻耕免耕(RT1); 深松翻耕深松翻耕(RT2); 免耕深松免耕深松(RT3); 免耕翻耕深松免耕(RT4); 以连年翻耕(CK1)、 连年深松(CK2)和连年免耕(CK3)为对照,通过连续4年(2007~2011年)定位试验,研究平衡施肥条件下的7种土壤耕作模式对冬小麦春玉米轮作田0200 cm土层土壤贮水量、 土壤水分含量、 作物籽粒产量、 水分利用效率(WUE)和经济效益的影响。【结果】 1)在土壤休闲期,RT3模式下0200 cm土层土壤贮水量最高,其次是RT2。与对照组相比,4种轮耕模式0200 cm土层土壤贮水量均高于CK1; RT3显著高于CK3,但与CK2差异不显著。0200 cm土层土壤剖面含水量,亦以RT3模式最高。2)在冬小麦生育期,0200 cm土层土壤贮水量和土壤含水量,RT3和CK2模式的较高。3)在春玉米生育期,0200 cm土层土壤贮水量和土壤含水量RT3和CK3较高。4)不同耕作模式的作物籽粒产量、 水分利用效率(WUE)和经济效益,以RT2和CK2模式最高。四年平均结果RT2处理较CK1、 CK2和CK3处理增产10.2%、 3.6%和17.1%,增收23.6%(P0.05)、 6.8%(P0.05)和28.3%(P0.05),提高WUE 9.7%(P0.05)、 4.3%和18.6%(P0.05)。【结论】年际间轮流进行深松和翻耕(RT2)处理,虽然其在土壤蓄水保墒效应方面略低于年际间轮流进行免耕和深松(RT3)和连年深松(CK2)处理,但可获得最佳增产增收效果和最高水分利用效率; 连年深松能够增加水分入渗,保护土壤,增加蓄水能力,但产量和经济效益不如RT2处理,也是该区比较适宜的耕作方法。根据实际状况,在平衡施肥条件下的一年一熟作物轮作区,应推荐深松翻耕的轮耕或连年深松的耕作模式。     

砾石覆盖对小麦玉米轮作农田碳排放强度的影响

为研究砾石覆盖对农田土壤水热条件及温室气体排放的影响,探讨小麦-玉米轮作农田碳排放强度对砾石覆盖的响应,开展了基于静态暗箱-气象色谱法的小麦-玉米轮作田间试验,测定了土壤CO2、CH4和N2O3种温室气体的排放,结合产量、全球增温潜势和碳排放强度等指标评估砾石覆盖的农田生态效应及固碳减排作用.试验在作物关键需水期设置0和50mm2个灌溉水平,土壤表面设置无覆盖和100%覆盖2个砾石覆盖度水平,形成无覆盖对照(W0M0)、灌溉对照(W1M0)、砾石覆盖(W0M1)和灌溉砾石覆盖(W1M1)4个处理.结果表明:1)砾石覆盖能有效改善土壤水热状况,显著增加作物产量.与对照处理W0M0相比,W1M0,W0M1和W1M13个处理的作物年际总产量分别增加了18.1%、32.6%和51.8%;2)各处理对3种温室气体排放的影响具体表现为,相比W0M0处理,W1M0,W0M1和W1M13个处理的CO2年际排放总量分别降低了7.8%、12.1%和18.0%,CH4年际吸收总量分别增加了32.5%、80.2%和124.3%,而各处理N2O年际排放总量差异不显著;3)砾石覆盖显著降低了农田温室气体碳排放强度,W1M0,W0M1和W1M13个处理的碳排放强度相比W0M0处理分别降低了14.9%、20.7%和33.6%.比较产量和碳排放强度,经济产量越高,固碳潜力越大,碳排放强度越小.双因素方差分析表明砾石覆盖结合农田灌溉使得作物产量达到最高,碳排放强度最小.综合考虑,砾石覆盖结合农田灌溉能有效改善土壤水热状况,有利于增加作物产量和降低农田温室气体碳排放强度,该研究为干旱半干旱地区实现稳定增产和固碳减排提供一种可行途径.