覆盖免耕土壤棵间蒸发的研究

本文以翻耕、铁茬等常规耕作为对照,采用Micro-1ysimeter对覆盖免耕夏玉米田的土壤棵间蒸发进行了较为系统地研究。同翻耕、铁茬等相比,免耕有效地减少土壤棵间蒸发,免耕土壤日蒸发量最低,铁茬其次,翻耕最高;从阶段土壤棵间蒸发量变化看,翻耕的蒸发量较高,前期与免耕和铁茬差异较大,后期差异减小,免耕最低;从蒸发占蒸散的比例看,翻耕蒸发比例高,免耕比例最低。免耕可以有效地减少土壤蒸发量,增加作物蒸腾耗水。     

不同降水年型下耕作结合秸秆覆盖对马铃薯耗水特征及产量的影响

为探索不同降水年型下耕作结合秸秆覆盖措施对旱作马铃薯生育期土壤贮水量、作物耗水特征和产量形成的影响,连续3年在旱作区秋作物收获后通过设置不同耕作方式(免耕、深松、翻耕)结合秸秆覆盖进行大田试验研究。结果表明,经过3年耕作覆盖处理后,免耕、深松结合秸秆覆盖能显著降低0—40 cm层土壤容重,提高土壤有机质含量。保护性耕作结合秸秆覆盖措施可显著提高马铃薯生育期0—200 cm层土壤贮水量,相对欠水年和欠水年马铃薯全生育期土壤贮水量均以深松覆秸秆处理最高,分别较翻耕不覆盖显著提高15.80%和20.80%,平水年以免耕覆秸秆处理最高,较翻耕不覆盖显著提高14.78%。其中以深松覆秸秆处理对相对欠水年生长前期0—60 cm土层和中期120—200 cm土层、平水年前期20—100 cm土层及欠水年生育期0—80 cm土层土壤蓄水效果最佳。深松或免耕覆盖秸秆处理可显著降低马铃薯生长前期阶段耗水量、耗水模系数和耗水强度,显著提高生长中后期阶段耗水量、耗水模系数和耗水强度,尤其在欠水年效果较好。与翻耕不覆盖相比,深松覆秸秆处理更有利于增加马铃薯干物质量,尤其在欠水年生长中期增加地上部干物质量和在平水...     

农田耗水构成、规律及影响因素分析

农业用水占总用水量的70%左右, 对农田耗水规律和过程的研究对发展区域节水农业有着非常重要的作用。本文通过回顾中国科学院栾城农业生态系统试验站建站以来在农田水分循环和节水方面的研究进展,对长期定位试验下不同灌溉水量的耗水规律、农田耗水过程及影响农田耗水的因素进行了分析。通过利用水量平衡法和大型蒸渗仪测定等方法确定蒸散量, 用小型蒸发器测定土壤蒸发。长期定位试验的结果表明: 在该区域冬小麦-夏玉米一年两作的种植方式下, 这两种作物耗水量相似, 随着灌溉量的增加, 农田耗水有增加的趋势; 冬小麦的农田耗水量在283~493 mm 之间, 灌溉水量较小处理的变异系数较大。利用大型称重式蒸渗仪和自制的微型蒸发器(MLS)测定的冬小麦和夏玉米季的棵间蒸发均占蒸散量的1/3。因此, 在此基础上可以利用秸秆覆盖减少土壤蒸发且效果非常明显, 20 年的试验表明秸秆覆盖每年可以减少土壤蒸发40~50 mm, 冬小麦秸秆覆盖夏玉米田可以抑制棵间蒸发的58.0%, 夏玉米秸秆覆盖冬小麦田可以抑制蒸发40.4%。长期耕作的定位试验表明: 不同耕作方式下的土壤蒸发也存在明显的差异, 免耕加秸秆覆盖处理的蒸发最小, 而深耕的最大。同时, 不同灌溉制度、种植方式和冠层结构均会对农田耗水产生影响。这些研究结果为以后的节水理论和技术发展提供了依据。     

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。     

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。     

不同耕作、秸秆及氮素管理措施对冬小麦-夏玉米轮作田杂草生物量影响的研究

农田杂草的发生受多种生产措施的影响,是造成作物减产的重要原因之一。本研究目的在于探索我国华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系下农田杂草对不同耕作、秸秆和氮管理的响应。研究结果发现:(1)夏玉米拔节期杂草种类和平均总生物量分别是冬小麦拔节期的1.25倍和6.66倍,因此,玉米季是轮作中农田杂草防治最主要季节,而马唐、打碗花、稗草等是杂草防治的主要对象。(2)不同管理措施对冬小麦季农田杂草生物量无显著影响。(3)夏玉米季,全免耕处理杂草平均生物量比半免耕处理高77.5%～99.4%。玉米拔节期,无小麦秸秆覆盖还田时,会促进翻耕杂草的发生。(4)夏玉米收获时,高氮水平(当季施氮量240 kg.hm-2)杂草平均生物量比低氮水平(当季施氮量120 kg.hm-2)显著低55.9%,耕作和氮效应的交互作用达显著水平,全免耕、低氮投入杂草生物量是半免耕、高氮投入的4.05倍,在翻耕条件下,高氮水平抑制杂草效果不显著。因此,华北平原区冬小麦-夏玉米轮作体系应加强夏玉米季杂草的综合防治,利用秸秆覆盖还田抑制杂草的发生,也可通过优化氮素管理改善作物生长发育从而抑制杂草发生,其中在全免耕条件下,可通过适当增加氮素供应水平而减轻杂草的危害。     

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。     

免耕覆盖对宁南山区土壤物理性状及马铃薯产量的影响

宁南山区干旱频发、春旱突出,马铃薯播期土壤墒情不足、苗期干旱等问题,严重影响马铃薯的生长发育。该研究通过设置免耕条件下不同覆盖方式,以翻耕不覆盖为对照,研究不同覆盖耕作措施下土壤物理性状及马铃薯生长的影响。结果表明,与翻耕不覆盖相比,免耕覆盖可有效降低耕层土壤容重,改善土壤空隙状况,以免耕覆盖秸秆处理效果最佳。与翻耕不覆盖相比,免耕覆盖地膜和免耕覆盖秸秆处理可使0~20 cm土层5 mm机械稳定性团聚体含量显著增加,使20~40 cm土层2~5 mm机械稳定性团聚体的含量显著增加。免耕条件下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,免耕覆盖地膜对作物生长前期土壤水分保蓄效果较好,免耕覆盖秸秆对作物生长中后期土壤水分状况的改善作用最佳。免耕条件下不同覆盖方式马铃薯植株株高、茎粗及地上部生物量均显著高于翻耕不覆盖,作物生育前期以免耕覆地膜处理效果最佳,中后期以免耕覆秸秆处理效果最明显。免耕覆秸秆处理的马铃薯产量和商品薯率最高,较翻耕不覆盖增产24.14%,商品薯率较翻耕不覆盖提高15.93%。可见,免耕覆盖秸秆措施具有良好的蓄水保墒效果,对马铃薯生长有利,其增产效果显著。该研究可为马铃薯高产高效栽培提供参考。     

耕作措施对土壤物理性状的影响

耕作措施对0~20cm土壤容重影响较大,深层影响较小。稳定入渗率呈现出强烈的时间变异性,从整个生育期看,翻耕都表现出较高的稳定入渗率,随时间的变化,差异减小;不同负压下,翻耕稳定入渗率最高,免耕次之,铁茬最低,不同时期变化趋势一致;翻耕大孔隙较其它两耕作措施多,翻耕后,土壤大孔隙增多,比免耕和铁茬处理高65%左右,达到5%水平差异显著,免耕与铁茬差异不显著。随着时间的推移,不同耕作措施大孔隙比例有所下降,中小孔隙比例增加,大孔隙数目翻耕仍最高,从显著性看,与免耕和铁茬在5%水平显著。     

不同耕作方式下旱作玉米田土壤呼吸及其影响因素

为揭示不同耕作方式对旱作玉米田土壤呼吸的影响,对比研究深松耕、免耕、旋耕和翻耕4种耕作方式下土壤呼吸速率的动态变化及其与土壤水分、温度、有机质、全氮、pH值等的关系。结果表明,夏玉米生长季,4种耕作方式下土壤呼吸速率随生育时期均呈先增加后降低的趋势,平均土壤呼吸速率为深松耕>翻耕>旋耕>免耕;播种前至拔节期土壤温度为翻耕>深松耕>旋耕>免耕,抽雄期至成熟收获期为免耕>旋耕>深松耕>翻耕;各耕作方式下0～20cm层土壤有机质、全氮均逐渐增加,与免耕比较,翻耕有机质和全氮均降低;生育前期土壤pH值波动明显,抽雄期后趋于平缓,土壤pH值平均值为翻耕>旋耕>免耕>深松耕。各影响因素与土壤呼吸速率相关分析表明,深松耕和翻耕土壤水分、温度与土壤呼吸速率呈显著或极显著正相关;有机质与土壤呼吸速率呈负相关,且与深松耕措施下土壤呼吸速率呈显著负相关;除免耕外,其他耕作方式下土壤全氮、pH值与土壤呼吸呈负相关。该研究可为补充完善土壤呼吸排放机理、评估区域碳收支平衡及制定科学有效的土壤碳调控管理措施提供依据。     

秸秆覆盖免耕法

本文阐述了传统耕作法,少耕法和免耕法的基本概念,分析了秸秆覆盖免耕法的原理。夏玉米免耕覆盖种植机械化技术就是应用秸秆覆盖法的原理试验成功的一项科研成果,这项技术由三项作业,六项技术组成,具有节能,省工,增产,增加土壤有机质,改善土壤结构等效益,是对传统耕作法改革的一项新型耕作技术。研制成功的免耕播种机是实现这项技术的关键机具,本文介绍了其工作部件及工作原理。最后指出这项新技术在我国小麦、玉米两熟地区推广应用的意义。     

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。     

机械化吨粮田配套技术的研究

本研究从农业机械化技术的角度,结合北京顺义县具体条件,以提高小麦、玉米播种质量为主攻方向与有关学科配合展开。通过采取正确选型、合理配套、改制并完善机具、优化田间机械化作业工艺以及培训农艺、农机人员等措施,在三夏和三秋两个关键时期,提高了作业效率,争得农时,提高了播种质量,达到苗齐、苗壮。从而为实施吨粮田的栽培管理技术提供了良好的基础,较好地完成了单产吨粮目标,建立起一套具有中国特色的新型机械化吨粮田技术体系。     

残茬覆盖与耕作方式对土壤性状及夏玉米水分利用效率的影响

采用田间和小面积模拟降水试验的方法，对小麦机械收获后残茬覆盖与不覆盖两种条件下免耕、翻耕和间隔深松3种土壤耕作方式夏玉米田的土壤物理性状和水分利用效率进行了研究。结果表明，残茬覆盖与深松相结合，可平衡和改善耕层土壤温度状况，在土壤温度较低时具有保温作用，在土壤温度较高时具有降温作用；可以增加土壤的蓄水和保水能力，模拟降水后24 h测定1 m土层含水量比免耕不盖多26.1 mm，全生育期平均耕层土壤含水量比免耕不覆盖高9.37%；土壤通透性也得到改善；最终水分利用效率比免耕不盖提高25.26%。     

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。     

不同耕作措施对旱地作物生育期农田耗水结构和水分利用效率的影响

陇中黄土高原旱农区降水有限、水分利用效率低下是导致该区作物生产力水平低而不稳的主要原因。发展保护性耕作是保护水土资源、提高水分利用效率的重要途径。为揭示耕作措施影响水分利用效率的机制,2015—2016年在陇中黄土高原旱农区研究了不同耕作措施对土壤棵间蒸发、农田耗水量、作物蒸腾量、棵间蒸发与蒸散的比例、产量及水分利用效率的影响。试验设置传统耕作(T)、免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕(NT)、传统耕作+秸秆翻入(TS)、传统耕作+覆膜(TP)、免耕覆膜(NTP)6个处理,春小麦和豌豆年间轮作。结果表明:(1)春小麦和豌豆全生育期棵间蒸发量NTS、TP、NTP比T显著减少6.52%~50.81%,NTS降低棵间蒸发量的作用主要在小麦开花后和豌豆结荚后,地膜覆盖在各个生育时期基本上都显著减少了棵间蒸发。(2)NTS对全生育期耗水量无显著影响,NTP的耗水量只在小麦地显著高于T。相比T,NTS显著提高了小麦开花-收获和豌豆结荚-收获期间的阶段耗水量及其占总耗水的比例。(3)NTS、TP、NTP均显著提高了春小麦和豌豆的蒸腾量,降低了田间的蒸发占蒸散的比例,降低了水分的无效损耗。(4)各年份春小麦和豌豆的产量NTS、TP、NTP比T提高了7.64%~62.79%,水分利用效率比T提高了0.43%~50.88%。因此,在陇中黄土高原旱农区,免耕秸秆覆盖、地膜覆盖等保护性耕作措施均能提高水分利用效率及小麦和豌豆的产量。免耕秸秆覆盖通过降低作物生长后期棵间蒸发量,提高作物生长后期耗水量,降低蒸发与蒸散的比例,从而提高春小麦和豌豆的水分利用效率及产量。而地膜覆盖处理主要是通过减少全生育期棵间蒸发量,增加作物全生育期蒸腾量,降低蒸发与蒸散的比例,从而实现作物水分高效利用,提高作物产量。     

Tillage, mulch and irrigation effects on corn (Zea mays L.) in relation to evaporative demand

The effects of deep tillage, straw mulching, and irrigation on corn (Zea mays L.) yield on a loamy sand (mixed, hyperthermic, Typic Ustipsamment) were studied for early (high evaporativity) and normally sown (relatively low evaporativity) crop for 3 years in a semi-arid sub-tropical monsoon region at Punjab Agricultural University, Ludhiana, India. Treatments included all combinations of two tillage systems (conventional tillage — harrowing the soil to a 10-cm depth; deep tillage — chiselling 40 cm deep, 35–40 cm apart), two irrigation regimes (75 mm irrigation when net open pan evaporation accumulated to 75 mm or 50 mm), and two straw mulch rates (0 and 6 Mg ha⁻¹).

Deep tillage significantly reduced soil strength (cone index) and caused deeper and denser rooting than conventional tillage, more so in the dry season and with the infrequent irrigation regime than in the wet season and frequent irrigation regime. Mulch also improved rooting by influencing the hydrothermal regime of the soil. Better rooting with deep tillage and/or mulch helped the crop to extract stored soil water more efficiently, which was reflected in a favourable plant water status (indicated by canopy temperature). Averaged across years, irrigation, and mulch, deep tillage increased grain yield by 1.6 Mg ha⁻¹ for the early season and 0.5 Mg ha⁻¹ for the normal season crop over the yield of 2.0 Mg ha⁻¹ achieved with conventional tillage regardless of season. Yield increase with mulching was also greater for the early season crop. Crop response to deep tillage and mulching was generally linked to the interplay between water supply (rain + irrigation) and demand (seasonal evaporativity) during the growing season. Increasing irrigation frequency increased crop yield when evaporativity exceeded rainfall early in the growing season. The results show that higher corn yields on coarse-textured soils in these regions may be achieved by advancing the seeding time and by using a proper combination of deep tillage, mulch, and irrigation.