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%     

旱地玉米农田地膜覆盖的水分调控效应研究

通过１９９７～１９９８年旱地玉米农田地膜覆盖试验,结果表明,该项技术具有明显的抑蒸保墒作用有效地提高降水在土壤中的保蓄率,土壤储水量、水分利用率明显增加。由于地膜覆盖的水分调控使用,促进了农田水分的良性循环,有利于作物生长和产量形成,玉米量增加１４８８．０ｋｇ／ｈｍ＾２,降水利用效率和土壤水分利用效率分别提高３．４５和４．６５ｋｇ／ｍｍ．ｈｍ＾２）。     

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     

宁夏南部山区秸秆覆盖对春玉米水分利用及产量的影响

为研究秸秆覆盖在宁南山区对春玉米生长及其土壤水分的影响,在宁夏彭阳县对三种不同秸秆覆盖处理方式进行了试验研究。对比分析了不同覆盖措施下春玉米的生长状况、产量及水分利用效率变化的关系。结果表明:采用秸秆覆盖方式可使春玉米的株高、穗位高、穗长、生物产量及经济产量等指标得到显著提高,土壤的蓄水保墒性能增强,水分利用效率提高,增产增效明显;与传统方式相比,整秸秆覆盖可使春玉米的产量及水分利用效率分别提高3.5%及16.5%。     

沟覆盖材料对垄沟集雨种植土壤温度、作物产量和 水分利用效率的影响

为寻求半干旱地区垄沟集雨环保的沟覆盖材料,改善土壤水分和温度状况,提高降雨资源利用效率,采用完全随机设计大田试验,以玉米和高粱作为供试作物,以沟无覆盖作为对照,研究垄沟集雨不同沟覆盖方式(无覆盖、液体地膜覆盖、秸秆覆盖和生物可降解地膜覆盖)对土壤温度、土壤水分、作物产量、水分利用效率等的影响。结果表明,与沟无覆盖相比,液体地膜和生物可降解地膜覆盖种植玉米的沟中作物全生育期表层(0~25 cm)土壤温度分别提高0.2℃和1.0℃,种植高粱的沟中表层土壤温度分别提高0.2℃和1.1℃,秸秆覆盖种植玉米和高粱的沟中表层土壤温度分别降低1.1℃和1.3℃;液体地膜覆盖、秸秆覆盖和生物可降解地膜覆盖0~140 cm土壤贮水量种植玉米分别提高0.4 mm、21.5 mm和8.6 mm,种植高粱分别提高2.3 mm、21.0 mm和10.9 mm。液体地膜覆盖和生物可降解地膜覆盖玉米青贮产量分别提高增加0.4%和10.4%,玉米籽粒产量分别增加1.6%和11.3%,玉米地上生物量分别增加0.7%和7.3%;高粱青贮产量分别增加0.2%和10.9%,高粱籽粒产量分别增加1.1%和11.8%,高粱地上生物量分别增加1.6%和9.4%;秸秆覆盖的玉米青贮产量、玉米籽粒产量、玉米地上生物量、高粱青贮产量、高粱籽粒产量和高粱地上生物量分别减少2.9%、2.2%、1.9%、0.7%、1.4%和1.0%。液体地膜覆盖、秸秆覆盖和生物可降解地膜覆盖种植玉米的水分利用效率分别提高0.9 kg·hm~(-2)·mm-1、0.5 kg·hm~(-2)·mm-1和4.9 kg·hm~(-2)·mm-1,种植高粱分别提高0.3 kg·hm~(-2)·mm-1、0.4 kg·hm~(-2)·mm-1和2.7 kg·hm~(-2)·mm-1。综合分析表明,生物可降解地膜适宜作为半干旱黄土高原区垄沟集雨沟覆盖材料。     

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。     

不同覆盖方式下春玉米田水量平衡及产量特征分析

秸秆覆盖和地膜覆盖处理对旱作玉米都具有明显的蓄水效果,但对产量和水分利用效率的影响效应不同。春玉米田连续三年（2009—2011年）的定位覆盖试验表明,随覆盖时间的增加,秸秆覆盖和地膜覆盖处理的保墒效果逐渐明显,且与不覆盖处理的差异幅度不断增大,影响土层深度也下渗至400 cm以下。地膜覆盖处理能够显著提高玉米产量和水分利用效率,农田耗水量较无覆盖处理增加31.75 mm,玉米产量和水分利用效率较不覆盖处理平均提高了20.8%和11.8%。但秸秆覆盖处理的效果并不理想。     

不同保墒与土壤结构改良措施对土壤结构及小麦、玉米水分利用的影响

为探明不同保墒与土壤结构改良措施对小麦、玉米水分利用等的作用机理,采用大田试验,研究了秸秆覆盖、地膜覆盖、保水剂及有机肥对小麦—玉米生长、光合生理特征、产量、水分利用效率及土壤结构等。结果表明:地面覆盖和土壤结构改良措施均改善了土壤团粒结构,且促进了土壤有机碳含量的提高。同时,不同措施改善了小麦、玉米不同生育期的光合生理特征,提高了小麦、玉米不同生育期的株高、叶面积及生物量,且成产要素也显著提高,地膜覆盖较其他措施更利于小麦产量的提高,其较普通耕作增产14.7%。对玉米而言,以秸秆覆盖和地膜覆盖处理增产效果较佳,分别较普通耕作增产10.4%和10.3%。对小麦—玉米周年而言,地膜覆盖的总产量和总水分生产效率均最高,分别较普通耕作提高了12.5%和17.1%。相关分析表明,小麦、玉米周年总产量和总水分生产效率与小麦不同生育期的土壤水分、灌浆期叶面积、小麦单产、玉米大喇叭口期的叶面积以及土壤有机碳含量密切相关。     

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。     

环保地膜覆盖对土壤水分及玉米产量的影响

为了提高旱作农区降雨利用效率,并解决地膜覆盖造成的环境污染问题,在渭北旱塬进行了普通地膜、生物降解膜和液态膜玉米集雨种植栽培试验。结果表明：普通地膜和生物降解膜覆盖处理在玉米不同生育阶段较对照0～60 cm土层土壤贮水量均有所提高,与液态膜及不覆盖处理（CK）相比呈显著性差异（p＜0.05）;不同材料覆盖处理的土壤水分空间变化规律相同,普通地膜和生物降解膜覆盖处理可有效提高土壤含水率,并能增强0～200 cm土层土壤含水率的稳定性;普通地膜和生物降解膜处理的玉米籽粒产量比对照（CK）分别提高了19.96%和19.67%,水分利用效率分别比对照提高32.08%和31.81%,均与对照（CK）呈显著性差异,液态膜处理的籽粒产量及水分利用效率与对照无显著性差异。可见,生物降解膜与普通地膜在土壤保水及对玉米产量的影响方面均具有显著效果,且相互间没有明显差异,生物降解膜可以替代普通地膜应用于农业生产。     

渭北旱塬区不同沟垄覆盖模式对春玉米土壤温度、水分及产量的影响

为提高旱作区降水利用率,改善作物的水分有效性,于2007-2010年在陕西合阳县旱农试验站,设置了垄上覆地膜,沟内分别覆普通地膜、生物降解膜、玉米秸秆、液体地膜和沟不覆盖5个不同沟垄覆盖栽培模式。以传统平作为对照,研究了不同沟垄覆盖栽培模式对春玉米田土壤温度、水分及产量的影响,并对其经济效益进行了比较分析。4a结果表明,沟覆普通地膜和沟覆生物降解膜处理玉米苗期5～25cm平均土壤温度分别较对照增高2.4和2.1℃;沟覆玉米秸秆处理较对照降低1.7℃。不同集雨处理均能显著改善玉米前期土壤水分,而后期沟覆玉米秸秆、沟覆液体地膜和和沟不覆盖处理0～200cm土层土壤贮水量与对照无差异,沟覆普通地膜和沟覆生物降解膜处理下层土壤贮水量低于其他处理。沟覆生物降解膜、沟覆普通地膜和沟覆玉米秸秆处理增产效果显著,4a平均产量分别较对照增产35.2%、34.7%和33.6%,平均水分利用效率提高30.6%、30.2%和28.6%。沟覆玉米秸秆处理净收入最高,生物降解膜次之,4a平均净收入分别较对照增加3299和2752元/hm2。因此,垄覆普通地膜沟覆秸秆和垄覆普通地膜沟覆生物降解膜处理在改善土壤水温效应的同时能显著增产增收,是渭北旱塬区春玉米的高效栽培模式。     

不同地表覆盖方式对松花菜土壤温度、产量和水分利用的影响

为探索不同地表覆盖方式下半干旱地区露地高原夏菜的栽培效果,以松花菜(Brassica oleracea var. botrytis L.)为研究对象,设露地无覆盖(CK1)、地膜覆盖(CK2)、地膜+秸秆行间覆盖(T1)、秸秆行间覆盖(T2)和秸秆全覆盖(T3)5个处理,研究不同地表覆盖方式对松花菜土壤温度、产量和水分利用效率的影响。结果表明,地膜+秸秆行间覆盖与露地无覆盖相比,显著促进了松花菜株高、茎粗和叶面积的增加,但总体与地膜覆盖无显著差异;秸秆行间覆盖和秸秆全覆盖处理抑制了松花菜植株的营养生长。与露地无覆盖相比,地膜+秸秆行间覆盖具有明显的增温效果,且最大增温幅度出现在春茬试验莲座期10 cm土层和秋茬试验苗期5 cm土层,秸秆行间覆盖和秸秆全覆盖处理都不同程度地存在增温和降温双重效应。与地膜覆盖相比,地膜+秸秆行间覆盖处理对土壤温度的调控均能达到地膜覆盖的效果,且在秋茬试验中,地膜+秸秆行间覆盖处理在苗期5 cm和10 cm土层温度分别升高2.5℃和1.8℃,更有利于松花菜幼苗的生长发育,秸秆行间覆盖和秸秆全覆盖处理在两茬试验各生育期、各土层均表现为降温效应,且秸秆全覆盖处理降温效果最明显。与露地无覆盖、地膜覆盖相比,春茬试验,地膜+秸秆行间覆盖处理生物产量分别提高32.3%、2.7%,经济产量分别提高68.9%、4.7%,分别节水29.0%、7.3%,水分利用效率分别提高137.8%、13.1%;秋茬试验,生物产量分别提高4.7%、2.4%,经济产量分别提高27.6%、8.4%,分别节水23.8%、11.1%,水分利用效率分别提高67.2%、21.9%。综上,地膜+秸秆行间覆盖处理具有良好的调温保墒作用,增产增效显著,较地膜覆盖种植在榆中地区更具优越性。     

垄膜沟秸秆种植方式对夏玉米水热效应的影响

针对黄土高原半干旱区降水短缺且时空分配不均,严重地制约了半干旱区农业发展的现状,通过研究垄膜沟秸秆种植方式下夏玉米水热效应,揭示其保水调温和作物增产的机理。试验于2014—2015年在陕西杨凌设置了露地处理(CK)与垄膜沟秸秆处理(RMFS)田间试验。结果表明:垄膜沟覆秸秆种植方式可以提高表层土壤含水量;土壤温度主要表现出"高温低调,低温高调"的现象;缩短作物生育历时及调节作物耗水量以改善水分的供需平衡,显著地提高土壤水分利用效率和积温利用效率,2a土壤水分利用效率和积温利用效率分别提高了39.85%,43.34%。垄上覆膜沟内覆秸秆处理通过改善土壤水热交互状态,提升作物产量,是一种适宜有效的覆盖集雨措施。     

覆盖方式对旱地马铃薯阶段耗水量特征和产量的影响

为明确不同覆盖方式对旱地马铃薯田土壤耗水、耗水规律、水分利用效率、产量及产量形成的影响,在陇中半干旱农区设置了玉米秸秆带状双行覆盖(SSM2)、玉米秸秆带状单行覆盖(SSM1)、玉米秸秆全覆盖(SFM)、地膜春覆盖(PMS)和地膜秋覆盖(PMA)5种覆盖方式,以传统露地平作为对照(CK)。结果表明:2年试验中,玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖处理土壤贮水消耗量较CK分别增加13.5,14.8 mm。玉米秸秆带状覆盖能显著提高降水对马铃薯耗水贡献率,不同降雨年型内均以SSM2处理贡献率最高,2年分别为95.6%和94.3%。于CK相比,覆盖处理均降低了生育前期(播种-块茎形成期)耗水量,地膜覆盖显著增加了生育中期(块茎形成期-淀粉积累期)耗水量,玉米秸秆带状覆盖显著增加了生育后期(淀粉积累期-收获期)的耗水量。玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖分别能使马铃薯干薯产量增加27.9%和24.2%,干薯水分利用效率提高23.1%和19.3%。综上可知,玉米秸秆带状覆盖处理能显著增加马铃薯生育时期内农田土壤贮水消耗量,并改善马铃薯生育前期和生育后期耗水,减少旱地马铃薯农田无效耗水,能显著提高马铃薯干薯产量和水分利用效率。     

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。     

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。