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。     

宁南旱区沟垄覆盖改善土壤水热状况提高马铃薯产量

垄覆塑料地膜沟内覆盖集雨种植模式可影响土壤水热状况,促进作物生长,提高作物的产量和水分利用效率。为探讨旱作条件下沟垄二元覆盖的土壤水热效应对马铃薯产量的影响效果,于2015年在宁南旱区设置垄覆地膜沟内覆盖不同材料(普通塑料地膜、玉米秸秆、生物降解膜、麻纤维地膜及液态地膜),以垄覆地膜沟不覆盖为对照,研究沟垄二元覆盖模式对土壤水分、耕层土壤温度、马铃薯生长、产量及水分利用效率的影响。结果表明:垄覆地膜沟覆地膜处理在马铃薯前期、中期土壤蓄水量较对照显著增加(P0.05),垄覆地膜沟覆秸秆处理在马铃薯生育后期土壤蓄水量最高(P0.05)。垄覆地膜沟覆地膜处理增温效果明显,马铃薯全生育期0~25 cm土壤温度较对照显著增加(P0.05),而垄覆地膜沟覆秸秆处理较对照显著降低(P0.05)。在马铃薯整个生育期,垄覆地膜沟覆秸秆处理植株株高和茎粗均明显高于对照处理(P0.05),在马铃薯生育后期垄覆地膜沟覆秸秆处理的地上部生物量显著高于对照处理(P0.05)。沟垄二元覆盖模式下马铃薯增产效果以垄覆地膜沟覆秸秆处理最为显著,较对照增产56.1%(P0.05),且水分利用效率最高(81.1kg/(hm2·mm))。总之,垄覆地膜沟覆秸秆处理对改善土壤水热状况,提高马铃薯水分利用效率和产量的效果显著,建议在宁南旱区进行推广应用。     

秸秆和地膜覆盖模式下土壤水热动态分析

采用减氮追肥、垄覆沟播、秸秆还田等措施种植冬小麦,研究其对冬小麦产量、土壤储水量、土壤水热动态变化过程及作物水分利用效率的影响。结果表明,不同处理之间土壤水分差异显著,不同土层土壤含水量既随降雨量波动,又受不同覆盖栽培条件的影响。"推荐施肥+垄覆沟播"模式0~100 cm土壤储水量最高。不同处理之间日间土壤温度差异较小,但温度日内变化差异较大。不同处理的增温效果为推荐施肥+垄覆沟播推荐施肥推荐施肥+夏闲秸秆。同对照相比,旱地"推荐施肥+垄覆沟播"模式使小麦增产5.25%,水分利用效率提高42.06%,是适合旱地作物生产的栽培措施。HYDRUS-1D模型模拟值同实测值拟合度较好,可用于不同覆盖模式下土壤水热过程分析。     

沟垄二元覆盖对渭北旱塬区土壤肥力及玉米产量的影响

探讨沟垄二元覆盖对旱地土壤肥力及作物生产力的影响,对完善半湿润区作物微集水栽培技术具有重要的理论和实践意义。2007—2011年在渭北旱塬进行5年定位试验,设置垄上覆地膜,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等不同沟垄覆盖模式,以传统平作为对照。结果表明,2011年春玉米收获后各处理土壤有机质及速效养分含量随土层的加深而降低,与2007年试验处理前相比,沟垄二元覆盖各处理土壤养分含量明显增加,而垄覆地膜+沟不覆盖和传统平作处理有所下降。垄覆地膜沟覆秸秆处理0~20 cm层土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著高于对照,垄覆地膜沟覆地膜和垄覆地膜沟覆生物降解膜处理有机质和碱解氮含量较对照有所增加,而其有效磷和速效钾含量显著增加。20~60 cm层土壤有机质和速效养分含量各沟垄二元覆盖处理均略高于对照。各沟垄覆盖处理表层(0~20 cm)土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均较对照增加,且以垄覆地膜沟覆秸秆处理土壤酶活性最高,垄覆地膜沟覆生物降解膜和垄覆地膜沟覆地膜处理次之。垄覆地膜沟覆生物降解膜、垄覆地膜沟覆地膜和垄覆地膜沟覆秸秆处理较对照显著增产41.1%、42.1%、39.3%,水分利用效率显著提高38.0%、39.6%、37.0%。在渭北旱塬区进行沟垄二元覆盖对提高土壤肥力、酶活性及春玉米产量和水分利用效率有显著提高作用,以垄覆地膜沟覆秸秆处理最佳,垄覆地膜沟覆地膜和垄覆地膜沟覆生物降解膜次之。可见,垄覆地膜沟覆地膜、生物降解膜或秸秆的沟垄全覆盖种植在渭北旱塬雨养农业区春玉米生产栽培具有一定的可行性和应用价值。     

太行山前平原冬小麦综合节水技术效应分析

在河北省鹿泉市南铜冶村试区实施了工程、农艺等综合节水技术,冬小麦全生育期浇2次水,使小麦产量达7500kg／hm²,水分利用效率达18kg／hm².mm。若种植节水品种、实施秸秆覆盖节水措施,冬小麦水分利用效率可达24．3kg／hm²·mm,为太行山前平原实施节水农业提供了科学依据。     

不同绿肥和覆膜措施对渭北旱塬冬小麦产量和土壤水分动态的影响

  【目的】  冬小麦—绿肥轮作在干旱贫水年份易导致冬小麦减产,我们研究了平水年和干旱年旱地绿肥和覆膜措施相结合对小麦产量及水分利用率的影响,为建立科学高效的小麦–绿肥轮作体系奠定基础。  【方法】  田间试验于2017—2019年布设在陕西省永寿县御驾宫乡御中村,试验采用裂区试验设计,以轮作不同绿肥品种(黑麦豆、油菜,夏休闲为对照)为主处理,覆膜措施为副处理,设常规耕作和垄覆沟播两个水平。在冬小麦返青期、开花期、收获期调查小麦苗期生长状况、产量形成、水分利用效率和麦田0—200 cm土壤水分动态变化。  【结果】  1)平水年和干旱年,轮作油菜的冬小麦产量高于轮作黑麦豆,两年间轮作油菜处理比轮作黑麦豆处理的冬小麦产量分别高出 9.3%和43.5% (P<0.05)。2)采用垄覆沟播,轮作绿肥显著降低了冬小麦生育期耗水量,平水年提高了冬小麦的水分利用效率。平水年轮作油菜的水分利用效率最高[14.3 kg/(hm2·mm)],比夏休闲处理增加了7.4%;而干旱年轮作绿肥降低了冬小麦的水分利用效率,与夏休闲相比轮作黑麦豆和油菜处理分别降低58.5%和38.3% (P<0.05)。轮作绿肥与垄覆沟播对提高小麦水分利用效率有显著的交互作用。3)轮作绿肥并垄覆沟播的栽培模式加重了土壤水分的消耗。相比于夏休闲,平水年冬小麦播前0—200 cm土壤贮水量平均降低10.1% (P<0.05),干旱年平均降低15.7% (P<0.05)。  【结论】  我国渭北旱塬地区在平水年采用种植油菜+垄覆沟播新型种植模式,可以在保证不减产的情况下提高冬小麦的水分利用效率,但干旱年小麦产量和水分利用效率均会受到负面影响。     

不同覆盖方式对绿豆水分利用效率的影响

绿豆是陕北旱区特色经济作物和主要农作物之一,探索适合地区特色的绿豆高产抗旱栽培技术对完善该区小杂粮栽培模式和提高区域农业水平意义重大。通过田间试验,设置垄膜覆盖、双沟覆膜、全膜覆盖、秸秆覆盖和露地5种处理,分析了不同覆盖方式对绿豆土壤温度、耗水量、水分利用效率、生长和经济性状以及产量的影响。结果表明,地膜覆盖对陕北地区绿豆增产效果极为显著,秸秆覆盖可提高水分利用效率,但同时降低地温,增产作用不明显。3种地膜覆盖方式中,又以垄膜覆盖方式提高水分利用效率和增加绿豆产量的效果最好,且操作简单,在陕北地区绿豆抗旱栽培中应优先考虑。     

不同覆盖处理对冬小麦气体交换参数及水分利用效率的影响

为了探索半湿润灌区冬小麦在不同覆盖处理下水分利用的生理生态机制，该文采用秸秆覆盖和起垄覆膜沟内播种(膜垄)两种覆盖种植处理，研究了冬小麦叶片水平气体交换诸参数的日变化和生育期变化，分析了群体水平和产量水平的水分利用效率。结果表明：与不覆盖处理相比，在灌浆期秸秆覆盖和膜垄处理能有效提高冬小麦14∶00以后的光合速率，膜垄处理能极显著提高冬小麦12∶00后叶片水平水分利用效率，秸秆覆盖处理降低了10∶00～14∶00的蒸腾速率，从而能提高中午的水分利用效率；两种覆盖处理均能提高冬小麦生育后期的叶片水平光合速率及其水分利用效率，但在产量及群体水平水分利用效率上并无优势；膜垄处理通过加大对土壤水分的利用而显著提高产量，秸秆覆盖处理由于群体减小而导致减产。     

垄覆膜集雨对苜蓿草地土壤水分动态及利用效率的影响

我国西北黄土高原干旱半干旱区年降雨稀少和土壤水分周期性亏缺, 导致人工草地生产力低下、水分利用效率低。本试验在旱作条件下, 将垄覆膜集雨措施应用于紫花苜蓿种植, 研究了沟垄宽比和覆膜方式对2 年龄苜蓿草地土壤水分动态及水分利用效率的影响。结果表明: 垄覆膜集雨在集雨前期(4 月中旬至6 月上旬)显著提高0~20 cm 土层土壤含水量, 在集雨中后期(6 月中旬至9 月下旬)显著提高0~120 cm 土层平均含水量,越冬期增加土壤水分入渗能力, 提高20~120 cm 土层平均含水量; 且垄覆膜处理的集雨效率高于土垄处理。随着生育时期的延伸, 垄覆膜处理0~120 cm 土壤平均贮水量呈先降后升的趋势, 土垄处理0~120 cm 土壤平均贮水量呈由高到低的趋势; 在苜蓿生长后期垄覆膜处理的蓄墒能力显著高于土垄处理。垄覆膜处理的平均水分利用效率为34.91 kg·mm^-1·hm^-2, 为对照(平作, CK)的2.25 倍, 土垄处理的平均水分利用效率为28.47kg·mm^-1·hm^-2, 为CK 的1.83 倍, 垄覆膜相对土垄处理平均水分利用效率提高22.62%; 垄覆膜处理以沟垄宽比为60 cm∶60 cm 和60 cm∶75 cm 的水分利用效率最高。     

沟垄覆膜聚水改土耕作措施对小南瓜耗水特性和产量的影响

针对冀西北高原砂质栗钙土干旱、粗骨、土层薄等限制农业稳产和高产的障碍因子，该文通过田间试验，以稀植经济作物小南瓜为试材，研究了沟、垄不同覆膜方式和积聚不同厚度熟土(聚土)措施的聚水保墒与增产作用。结果表明：沟覆膜方式聚集降水和保蓄土壤水分的作用好于垄膜处理，收获后1 m土体贮水量比播前盈余56.79 mm。与垄膜处理相比，沟膜平均少耗水51.61 mm，水分利用效率平均高16.42 kg·mm^-1·hm^-2。垄膜条件下，聚土处理的产量差异达显著水平；沟膜条件下，聚土40 cm与60 cm处理产量差异不显著，以沟膜＋积聚40 cm厚度熟土＋N₆₀P₄₅处理产量最高，达到9812.5 kg/hm²。该技术可作为冀西北高原旱砂地农田提高作物产量和水分利用效率的一种种植模式。     

坡地水土保持型生态农业体系建设研究

研究了坡地水土保持型生态农业模式构建及其技术体系与调控机制、坡地水土保持型生态农业建设评价指标体系,并结合案例简析了坡地水土保持型生态农业优化模式构建。     

影响水土流失因子间量纲和谐的法则

该提出了水土流失系统容量的概念，计算了水土流失系统过剩物质和能量，给出了过剩能量的计算式，式中包含了影响水土流失的全部因子且量纲和谐，以此作为建立量纲和谐的预测预报水土流失方程的基础。     

水资源管理与可持续发展

从当前国内外水资源状况的角度入手,分析了我国水资源利用管理上存在的主要问题,通过水资源和可持续发展的关系阐述了可持续水资源管理的概念和基本对策,并对未来可持续水资源管理提出了几点设想与建议.     

微地形空间离散化水文响应单元确定方法

空间离散化是分布式水文模型构建的充要条件。在90 mm/h雨强人工降雨试验、三维激光扫描构建微地形数字高程模型(M-DEM)的基础上,基于元胞自动机(CA)模型研究了人工掏挖微地形在5种不同坡度条件下侵蚀发育过程中不同大小格网/元胞的水沙汇集和传递关系,进而提出空间离散化水文响应单元(HRU)的确定方法。结果表明:基于CA模型所确定的5°,10°,15°,20°和25°坡在溅蚀阶段的最佳HRU大小为6 mm,5 mm,6 mm,5 mm,8 mm; 片蚀阶段的最佳HRU大小为6 mm,4 mm,6 mm,5 mm,5 mm,细沟侵蚀阶段的最佳HRU大小为4 mm,7 mm,5 mm,6 mm,6 mm,纳什效率系数均接近于1; 综合以上,90 mm/h雨强下人工掏挖微地形水蚀模拟最佳HRU应为6 mm。研究提出了一种微地形空间离散化的方法,为微地形尺度水蚀定量化研究提供了一定的技术支撑。     

山丘区输变电工程侵蚀环境及水土流失特征

输变电工程在施工过程中扰动地面,造成土壤侵蚀,而山丘区自然条件复杂水土流失尤为严重。为明确山丘区水土流失特征,以山丘区输变电工程为研究对象,通过资料收集整理与实地勘测,探讨了其侵蚀环境、不同建设阶段、不同侵蚀单元水土流失特征及其影响因素。结果表明:在侵蚀动力系统中,输变电工程以人为扰动为主,塔基区和站区、施工道路及弃土(渣)场是输变电工程的主要侵蚀单元; 施工期的水土流失量可达自然恢复期的1.3～16.1倍,施工期的侵蚀模数是自然恢复期的1.5～25.3倍; 站区和塔基区施工期的水土流失量占比均高于其他侵蚀单元,山丘区土壤侵蚀模数均大于平原区域,是平原区的1.2～1.9倍; 在众多建设区域中以变电站建设、塔基开挖、线路施工临时道路为重点,着重山丘区输变电工程水土流失的防治。山丘区输变电工程不同建设期、不同侵蚀单元水土流失特征差异显著,进行水土保持措施配置时应工程措施、植物措施、临时措施有机结合。     

电站尾水渠内鱼道进口位置布局

电站尾水渠是上溯鱼类较为理想的聚集场所,利用电站尾水渠合理布置鱼道进口,是目前大中型河流鱼道建设中的研究热点之一。该文通过数值模拟,结合鱼类游泳能力,对利用电站尾水诱鱼的鱼道进口布置进行研究。结果表明:机组运行方式、鱼道进口位置与出流方向均对鱼道进口诱鱼水流产生较大影响。机组运行方式决定了尾水渠内主流的位置,并在主流两侧形成多个回流区。回流区水流的旋转方向和位置对鱼道进口诱鱼水流的影响较大,鱼道进口的诱鱼水流动量较小,其出流方向应与回流区水流方向一致,并可根据电站运行方式,设置多个鱼道进口。主流与回流区之间的过渡区域是布置鱼道进口的重点区域。该研究结果可为优化改进大中型河流鱼道进口设计提供重要参考。     

作物水肥优化耦合区域的图形表达及其特征

用中国科学院安塞实验站田间试验数据,建立了水肥供应与玉米产量、耗水量的关系模型。以作物水分利用效率与产量为目标,得到了两类作物水肥优化耦合区域。在水肥坐标面上,取两种方向(与产量达到最大的点的连线的方向及产量曲面的梯度方向),得到的水分生产弹性系数等于1和等于0的点所形成的区域均呈椭圆形,分别称为第一类椭圆和第二类椭圆。第二类椭圆与第一类椭圆相比,短轴缩小,长轴没有变化。最大产量与最大水分利用效率处于长轴的两个端点上。由此椭圆,根据节肥要求等条件,得到了水肥优化耦合区域。可在此区域内决策水肥的优化投入.     

灌区节水防盐灌溉制度设计方法探讨

黄河上游灌区长期以来过量引水,不仅造成土壤次生盐碱化,而且成为黄河每年多次断流的一个重要原因。引入农业用水量、水盐平衡等新概念,结合典型灌区,进行全区域灌溉制度设计方法探讨,其成果可用于井渠结合类型灌区设计及旧灌区改造。     

不同水分条件下保水剂对土壤持水与供水能力的影响

为探明水分条件对保水剂作用效果的影响,采用盆栽实验,测定冬小麦生长结束后不同水分条件下保水剂不同用量（T1：0、T2：27 mg/kg、T3：54 mg/kg、T4：81 mg/kg）处理的土壤持水、供水及导水性能等。结果表明：保水剂的施用均提高了土壤持水、供水、导水能力及土壤有效水含量。轻度胁迫条件下,以T3处理的持水能力、有效水含量及导水能力最强,而供水能力以T4处理为佳;充分供水条件下,随保水剂用量的增加,土壤持水能力、供水能力、有效水含量及导水能力均提高,但T3和T4处理间差异不显著。与轻度胁迫相比,充分供水条件下各处理的持水能力、供水能力及导水能力均较高,而有效水含量以轻度胁迫条件下的T3处理较高,较对照增加18.6%。从经济的角度考虑,2水分条件下以T3处理（54 mg/kg）效果为佳。     

江淮低丘林地水源涵养功能的研究

林地的水源涵养功能主要依赖于林下的凋落物和土壤的蓄水能力。对江淮低丘5种不同森林类型的凋落物蓄积量、凋落物持水性能及林地土壤蓄水性能进行了研究。结果表明,不同森林类型凋落物层和土壤层水源涵养功能差异明显。麻栎林凋落物蓄水能力最强,其最大持水量为123.7 t/hm²;纯茶园的凋落物蓄水能力最弱,其最大持水量33.5 t/hm²;马尾松和枫香混交林地的土壤蓄水能力最强,而麻栎和马尾松林地土壤蓄水能力较弱。从林地总蓄水量来看,凋落物层蓄水量仅占总蓄水量的较小比例1.9%～4.9%,而土壤层蓄水量占到总蓄水量的90%以上,因此林地总蓄水量是由土壤层蓄水量决定的。