黄土高原土壤干层水分恢复与作物产量响应

通过大田试验研究了黄土高原苜蓿草地土壤干层水分恢复状况，及恢复过程中不同作物的产量响应。试验设5个处理，苜蓿→草谷子→春小麦→马铃薯→豌豆（WPPe）；苜蓿→草谷子→玉米→玉米→春小麦（CCW）；苜蓿→草谷子→马铃薯→春小麦→玉米（PWC）；苜蓿→草谷子→休闲→豌豆→马铃薯（FPeP）；常规耕作农田（CS）。结果表明，如用苜蓿翻耕后农田土壤含水量与凋萎湿度时土壤含水量的比值表示土壤干层水分恢复程度，比值在正常降雨情况下增加而在降雨量少时下降，但如用苜蓿翻耕后农田土壤含水量与常规农田土壤含水量的比值表示土壤干层水分恢复程度，比值持续增长不受降雨量的影响。经过4年时间WPPe、CCW、PWC、FPeP的0～5m土层的土壤含水量由2001年4月仅有常规农田的63．66％上升到2004年9月的90．51％、89．83％、92．17％、96．72％。苜蓿翻耕后的农田作物产量与常规农田中的作物产量没有明显差别，而水分利用效率显著高于常规农田中的作物产量。以秋收作物马铃薯和玉米较适合苜蓿一作物轮作。     

调亏灌溉条件下春小麦玉米间套农田水、肥与根系的时空协调性研究

采用池栽法对春小麦/春玉米间套系统在不同水分调亏水平下,水、肥与根系的时空协调性进行了研究。试验得出:在小麦拔节后期(玉米苗期)以土壤相对含水率(SRW)的50%进行亏缺灌水,可明显提高间作系统总的生产力;间作农田土壤速效磷(Olsen-P)与根密度的垂直分布呈明显递减特性,30%以上的Olsen-P和40%以上的根干重分布在0～10cm土层,而表层含水率常低于10%,水分空间分布与根系和Olsen-P的错位,限制了磷素养分肥效的发挥,通过磷肥深施(20cm土层以下)和玉米苗期的适度调亏灌溉,可促进根系在土壤下层的分布,便于深层根系在中、后期对养分的吸收。速效氮在空间的分布受灌溉的影响很大,生育前期速效氮虽然在表层含量较高,但随生育期的推进,逐渐向下层运移,因此灌溉农田过量施氮或施法不当,将造成氮素随水流失,降低氮肥利用效率。     

免耕秸秆覆盖对旱作农田土壤水分的影响

通过20012004年的田间试验研究了免耕秸秆覆盖旱作农田的土壤水分效应。结果表明,免耕秸秆覆盖对表层土壤水分含量影响较大,在作物播种期可以减少表层水分蒸发,显著增加表层土壤含水量,但随着生育进程的推进,秸秆覆盖的抑蒸效果逐渐减弱。免耕秸秆覆盖对各个时期0200 cm土壤剖面上水分总量的影响不大,但年际间变化较大。采用免耕秸秆覆盖可以提高小麦-豌豆轮作系统作物产量以及水分利用效率、促进农田生态系统的良性循环,持续提高土壤肥力。     

小麦和苜蓿套作种植对土壤水分及作物水分利用效率的影响

在山西省中南部,为探究小麦单作、苜蓿单作和小麦苜蓿间套作不同作物生长期土壤剖面水分变化,分析了各处理的阶段性土壤剖面耗水状况及其各处理的系统作物水分利用效率的差异。结果表明:3月中旬和10月上旬不同处理平均土壤含水量均高于6月下旬,且不同生长期土壤含水量和土壤储水量大小顺序均为小麦单作小麦苜蓿间套作苜蓿单作。在小麦和苜蓿共同生长期(3—6月份)内小麦苜蓿间套作群体生物量(产量)5 742.64 kg/hm~2比小麦单作提高了17.67%,较苜蓿单作提高了44.07%,且小麦苜蓿间套作系统水分利用效率27.38 kg/(mm·hm~2)较小麦单作和苜蓿单作水分利用效率分别提高了16.98%和62.38%。在3—10月小麦苜蓿间套作生物量(产量)8 036.17 kg/hm~2较小麦单作和苜蓿单作生物量(产量)分别提高了41.17%和31.49%,其水分利用效率15.73 kg/(mm·hm~2)较小麦单作降低了30.80%,但较苜蓿单作提高了30.08%。在苜蓿单独生长期(6—10月份),苜蓿单作生物量(产量)比小麦和苜蓿共同生长期(3—6月份)减少了28.60%,间套作中苜蓿的生物量(产量)比小麦和苜蓿共同生长期(3—6月份)增加了5.11%。研究结果表明小麦和苜蓿间套作种植具有提高阶段性系统水分利用效率的优势。     

东北北部黑土水分状况之研究--Ⅱ.黑土农业水分状况及水分循环

田间观测比较证实:耕地黑土的水分状况和农田水分循环过程不仅受气候因素所控制,同时也明显受作物种类不同所影响。因此,不同作物下黑土农田的水分状况,表现在土壤湿度水平、各水分时期出现时间、作物收获后残留土壤中的水量等方面均有明显区别。小麦地蒸发强度大,蒸发高峰出现早且具有最大的年总蒸发量;大豆、玉米等中耕作物蒸发强度弱,蒸发高峰出现晚且具有较小的年总蒸发量。因此,在同一年里小麦地土壤湿度通常要比大豆、玉米地低,残留在土壤中的水分因而也最少。     

成垄压实耕作条件下土壤水分分布的试验研究

利用野外模拟降雨试验，研究了不同垄沟（自然垄沟、盖膜垄沟、成垄压实）耕作条件下土壤水分分布特征和再分布规律。结果表明：垄沟耕作改变了农田微地形，利用垄上降雨顺垄流人沟中，从而拦蓄部分径流，相对增加了沟中土壤蓄水，有利于水分向下运移。相对于自然垄沟，膜垄的集雨效果明显，沟中土壤平均含水量显著高于垄中，20～100cm土层范围内平均土壤含水量分别为12．7％和9．1％；成垄压实土壤水分在剖面分布状况与盖膜垄沟的水分分布相似，水分向沟内集中，沟中土壤水分含量显著高于同一土层深度处垄中土壤含水量，且与盖膜垄沟处理下沟中土壤水分含量无显著差异，在集水和聚水方面表现出和膜垄的相似性。因此，在以集雨农业为主的半干旱地区，成垄压实可以替代盖膜垄沟，有效地富集和储存雨水资源于沟中，供作物吸收利用。     

子午岭植被对土壤团聚体及磷素分布的驱动作用

对子午岭林区农业及林草植被下土壤磷素的分布与变化进行了研究,结果表明:林草植被有利于促进土壤大的水稳性团聚体的形成,大团聚体的含量随土层深度增加而下降。在草地中,植物根系推动了下层土壤中的磷素向上迁移,使上层土壤全磷含量显著高于下层土壤中的含量。在林地土壤中,处于腐解过程中的凋落林冠叶片和表层土壤中的可溶性磷,在水分入渗的作用下,向亚表层土壤中迁移,使亚表层土壤全磷含量提高。这说明草本植物和乔木林驱动土壤全磷垂直分布的机理不同。林草植被土壤中,分布在0.25 mm的各粒级团聚体中全磷量随着土层深度的增加而下降,而分布在0.25 mm的团聚体中全磷量随土层深度的增加而提高,生长林草植被有益于促进上层土壤中磷素分布在大的团聚体中,同时磷素也促进了大团聚体的形成和保持。     

宁夏青铜峡灌区冬灌对冻融期土壤水热盐分布及作物生长影响

[目的] 研究冬灌和冻融条件下土壤水热盐的再分布规律及其对作物生长的影响,为防治土壤盐渍化和保障粮食安全提供科学依据。[方法] 基于宁夏青铜峡灌区2018年10月25日至2020年10月3日试验田实测气象、土壤理化指标和作物生长数据,采用统计分析及可视化方法对冬灌与非冬灌区农田水热盐的运移规律及作物生长情况进行对比分析。[结果] 青铜峡灌区土壤温度变化滞后于气温变化,土壤浅表层温度受气温变化影响更显著。土壤从表面开始逐渐向下冻结,冻结深度随着气温的降低不断加深,消融期土壤冻结层从表层和底部同时进行消融,整个土壤冻融期共历时98 d。农田灌溉后含水率显著增高,冻结期灌溉降低各土层土壤温度0.1~1.1 ℃。冬灌农田不同深度土层土壤温度变化趋势和含水率变化特征与非冬灌区农田基本一致。冬灌后各土层盐分含量均下降,其中0—30 cm土层土壤盐分显著下降,但冻融期后冬灌农田土壤出现返盐现象。冬灌农田相较于非冬灌农田,小麦植株较高,玉米生长发育速度较快,小麦增产20.64%,玉米增产4.20%。[结论] 青铜峡灌区冬灌明显改变了土壤水热盐的分布规律,可以有效降低土壤盐分,促进作物生长和增产,特别是明显提高小麦产量。     

亚热带红壤坡地季节性干旱空间特征

红壤坡地季节性干旱严重危害农业生产和区域发展。季节性干旱时间上多发生于夏末秋初,但其空间发生特征及原因尚不明确。对2006年和2012年两年的坡耕地7、8月份土壤水分时空变化特征的研究结果表明:0~60 cm土壤含水量随土层深度增加而提高;且表层土壤含水量波动最剧烈,随土壤深度增加,波动减弱,60 cm土层土壤含水量变化极小。林地、草地、裸地和农田四种土地利用方式中,农田最易发生季节性干旱,且主要发生在0~30 cm表层土壤。作物根系分布和根系吸水是导致该区季节性干旱的主要原因,土壤蒸发是另一原因。促进作物根系下扎将是缓解该区季节性干旱的有效途径。     

补充灌溉及氮磷配施对黄土塬区冬小麦水分利用及产量的影响

采用裂区试验设计,对黄土塬区补充灌溉及氮磷配施条件下麦田土壤水分动态、作物产量及水分利用效率等进行研究。结果表明：1）冬小麦对土壤水分的利用深度随小麦生长发育逐渐加深,在越冬前期和孕穗期分别达1.2和2.2 m土层以下,不同处理土壤含水量在小麦生育前期差异不明显,孕穗后氮磷配施处理的土壤含水量显著低于不施肥处理;2）试验条件下,补充灌溉后同样施肥处理的作物产量与雨养相比,虽有增加但不显著;不论是雨养水平,还是补充灌溉水平,氮磷配施均表现出显著的增产效果,从低氮低磷到高氮高磷,增产幅度在134%到240%之间;3）氮磷配施能显著提高冬小麦水分利用效率,而补充灌溉后水分利用效率降低3%-30%,但未达显著水平;4）不同氮磷配施的增产效应高于补充灌溉,补充灌溉与高氮高磷处理有显著的水肥协同效应,能显著提高作物产量并保持较高的水分利用效率。