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。     

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。     

陇东旱地苹果园不同地面覆盖模式的水分与养分效应

为完善和改进果园树盘起垄覆膜集雨保墒模式,提高土壤墒情,探寻更加有效的果园保墒措施,该研究以17 a生苹果园为研究对象,设置常规树盘起垄覆膜行间清耕模式（F）,在F 基础进行改进的树盘起垄覆膜+行间覆草模式（F+W）和树盘起垄覆膜+行间覆草+膜侧添加渗水穴模式（F+W+H）2种改进模式,以不起垄不覆盖为对照（CK）,采用定点试验,连续3 a(2015年干旱、2016年秋旱和2017年常年降雨)开展苹果花前、果实膨大期及采后的水分效应,以及养分效应和树体生长发育响应研究。结果显示：3种覆盖模式可不同程度增加0～200 cm土层的含水率, 以2017年最显著,2种改进模式可缓解300～500 cm土层水分消耗,降低休眠期无效蒸散,3 a三种覆盖模式0～500 cm土层总蒸散量均极显著（P<0.01）低于CK,由低到高顺序为F+W+H、F+W、F、CK。2015年和2016年采后覆盖模式0～300 cm土层硝态氮累积量均极显著（P<0.01）低于CK（比CK低34.4%～39.6%）。3种覆盖模式增加果实中氮磷钾养分吸收,以钾最突出。F+W+H、F+W和F 3 a平均产量分别较CK提高13.1%、13.0%和8.3%。综合各种效应,以2种改进覆盖保墒模式F+W+H和F+W较优。     

聚水阻渗措施对矮砧密植苹果园土壤水分、硝态氮及果树细根的影响

为提高土壤水肥利用效率，探索适宜渭北地区苹果园发展的聚水阻渗措施。通过大田试验，以矮砧密植苹果园为研究对象，分析不同聚水阻渗措施对土壤水分、硝态氮和果树细根的影响。结果表明：在垂直方向，防渗层、起垄+防渗层、起垄+覆膜+防渗层处理均可有效提高0—40 cm土层土壤含水量、硝态氮含量和细根根长密度，其中，起垄+防渗层和起垄+覆膜+防渗层处理土壤含水量和细根根长密度高于防渗层处理，硝态氮含量则低于防渗层处理。在50—100 cm土层，3种处理措施均降低土壤硝态氮含量，有效缓解硝态氮淋溶累积。在水平方向上，起垄+防渗层和起垄+覆膜+防渗层处理使定植带内(树下、株间)土壤含水量与根长密度平均分别提高15.1%,5.0%,硝态氮含量降低8.6%,防渗层与清耕处理相比无显著差异。在施肥沟内(中间点),3种处理措施使土壤水分含量和细根根长密度增加，土壤硝态氮含量降低，以起垄+覆膜+防渗层处理效果最好，使土壤含水量和细根根长密度分别增加48.6%,48.3%,硝态氮含量降低17.4%。在所有处理措施中，起垄+覆膜+加防渗层处理对果园土壤环境和果树根系的调控效果最佳，研究结果为渭北地区矮砧密植苹果园聚水...     

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%。     

晋西黄土区苹果园生长季土壤水分动态

为了揭示黄土残塬沟壑区苹果园剖面土壤含水量的变化,对晋西黄土区苹果园的可持续发展提供科学依据,试验以17龄苹果树果园土壤为研究对象,通过ECH_2O土壤水分探头对50,100,150,200,250,300 cm处深度土壤体积含水量进行一个生长季的定位观测,分析了土壤水分的空间分异及动态变化。结果表明:(1) 6个层次土壤含水量差异显著,平均值分别为:22.27%,21.38%,18.92%,17.94%,10.60%,9.55%,表现出自上而下降低的趋势。(2)观测期内,150 cm,200 cm,250 cm,300 cm深度土壤含水量对降雨无响应,且100 cm层次土壤含水量对降雨的响应远远滞后于50 cm层次。随着土层深度的增加,土壤体积含水量表现出自上而下依次降低的趋势;降雨仅能影响100 cm以内深度的土壤含水量;晋西黄土高原残塬沟壑区苹果果园土壤在200 cm的土层深度以下已有土壤干化现象产生。     

垄沟覆膜集雨系统垄宽和密度效应对玉米产量的影响

通过大田试验研究了垄沟覆膜集雨系统中,垄宽和密度效应对玉米产量和水分利用效率的影响。垄沟覆膜集雨系统有30、60 cm 2种垄宽,低、中、高3种玉米种植密度。结果表明,垄沟覆膜集雨能提高土壤含水率和土壤微生物量碳质量分数。随着玉米密度的增加,同一垄宽的垄沟集雨系统中,玉米株高和单株生物量逐渐下降,玉米单位面积生物量逐渐增加。降雨量较少的情况下,60 cm垄宽的垄沟覆膜集雨能显著提高玉米的叶绿素质量分数,但其在高密度条件下却显著降低玉米叶绿素质量分数。高密度条件下,30 cm垄宽的垄沟覆膜集雨处理,由于玉米种内竞争较激烈而导致有机物质向籽粒输入减少,从而引起产量降低。在所有的处理中,高密度、60 cm垄宽的垄沟覆膜集雨种植的玉米产量和水分利用效率最高。     

晋西黄土区雨养果园土壤水分动态及对降雨的响应

通过对晋西黄土区雨养苹果园土壤水分进行连续定位观测,研究土壤水分的动态规律及其对降雨的响应。结果表明:春季土壤含水率变化幅度不大,CV在0.02~0.27范围内波动;雨季降雨增多,0-170cm土层CV均大于0.2;冬季土壤表层蒸发强烈,0-60cm土层CV均大于0.1,而60cm以下土壤水分能够继续向下运移,180-190cm土层CV为0.11。2011年苹果园土壤水分亏缺度为30.89%~58.68%,补偿度为3.88%~57.37%,降雨能够补充0-70cm土层的土壤亏缺量,但是深层土壤一直处于亏缺状态,需要科学合理的管理措施防治山地雨养果园的缺水问题。果园0-10cm的土壤含水率对降雨的响应极其明显,能够有效反映出土壤水分对降雨的响应特征,随着土壤深度的增加,土壤含水率对降雨的响应逐层滞后并且减弱。     

地表覆盖方式对陇东旱塬苹果园根际土壤微生物与酶活性的影响

以16年生苹果树为试材,对果园0～100 cm土层土壤水分含量、容重、有机质含量及根际土壤的微生物数量及土壤酶活性进行了分析。结果表明,覆草处理可有效增大土壤含水量、孔隙度、有机质含量,增加各土层土壤酶活性、细菌与真菌的数量,减少了放线菌的数量。覆膜处理降低了0～80 cm土层“细菌/真菌”比值,果园土壤由“细菌型”向“真菌型”转化,土壤生态逐渐失衡,肥力降低。综合分析土壤理化性状及酶活性、微生物分布特征,认为覆草处理是陇东旱塬区苹果园适宜的地表覆盖方式。     

覆盖集水措施对烟田土壤水分时空分布和利用效率的影响

采用田间试验研究了覆盖集水栽培措施对烟田土壤含水量、烤烟产量及水分利用效率的影响。结果表明．垄下栽烟、垄上覆盖地膜、烟行覆盖秸秆与传统的垄上栽烟方式相比较．能显著增加烟株生长不同时期烟田0～100cm土层土壤贮水量和各土层土壤含水量．降低烟田土壤水分蒸散量．提高烟叶产量、上等烟比例和水分利用效率．是适宜于干旱地区烤烟生产的集水覆盖栽培技术。     

垄沟集雨对紫花苜蓿草地土壤水分、容重和孔隙度的影响

在旱作条件下, 将垄沟集雨措施应用于紫花苜蓿种植, 研究沟垄宽比和覆膜方式对2年龄紫花苜蓿草地土壤水分状况、土壤容重及孔隙度的影响。结果表明: 全越冬期, 膜垄和土垄处理0~120 cm土壤水分平均散失量分别低于CK(平作)28.43 mm和13.61 mm。膜垄处理整个集雨期的蓄墒增加率为59.03%~99.27%, 产流效率为53.43%~91.72%; 2009年集雨前期(4月上旬~6月上旬)土垄处理的蓄墒增加率、产流效率分别为1.92%~2.74%和1.71%~2.55%, 2009年集雨中后期(6月中旬~9月下旬)土垄处理的蓄墒增加率、产流效率较集雨前期显著升高, 分别为8.85%~36.77%和8.01%~35.82%; 膜垄和土垄处理的蓄墒增加率、产流效率均随垄面宽度增加而显著增加, 且膜垄的蓄墒增加率、产流效率显著高于土垄处理。垄沟集雨种植能够显著降低0~40 cm土壤层容重, 且0~20 cm土壤层容重降幅表现为膜垄大于土垄。垄沟集雨种植也能够显著增加0~40 cm土壤层孔隙度, 且0~20 cm土壤层孔隙度增幅表现为膜垄大于土垄。     

黄土高原沟壑区苹果园土壤剖面水分及矿质氮分布特征

面对苹果园大量施肥带来的潜在环境问题,在黄土高原沟壑区典型流域,分别选取不同树龄和地貌类型的苹果园,分析土壤水分含量和土壤矿质氮在土体剖面中的变化,为促进该流域农业发展提供相关数据支持。在陕西长武县王东沟流域,分别选取不同树龄(14,18,23,28,32树龄)和地貌类型(塬、梁、坡地)的果园,用直径为4 cm的土钻,在每株果树周围距离树干1 m处,采集15个不同样地0—400 cm土层样品,12个果园样地0—600 cm土层样品,分别测定土壤水分、硝态氮、铵态氮含量。结果表明:随着树龄的增加,0—600 cm土壤含水量和贮水量出现明显下降,尤其在300—600 cm处,不同树龄果园贮水量差异显著(P<0.05),贮水量大小表现为18树龄>23树龄>32树龄。流域内各树龄果园各土层铵态氮含量均较低,对矿质氮在土体中的分布基本不构成影响;硝态氮含量较高,矿质氮在土壤中的分布主要受其影响。各果园不同树龄600 cm以上土层硝态氮含量变化幅度较大,且硝态氮主要分布在土层深处。坡地果园18,23,32树龄0—200 cm土层硝态氮累积总量分别占0—400 cm土层累积总量的50%,41%和38%,表现出土壤硝态氮随树龄的增长而向深层累积的趋势。3种地貌类型下硝态氮累积量都表现出随果园树龄增长而增加的特点。黄土高原沟壑区果园土壤深层干燥化和硝态氮累积现象明显,而且随着果园树龄的增加趋于严重。     

全膜双垄沟播对旱区玉米田土壤水分和温度的影响

通过田间试验,比较分析全膜双垄沟播（T1）、平铺覆膜（T2）以及露地平作（不覆膜,CK）3种种植方式玉米不同生育期土壤含水率和温度的变化,探求全膜双垄沟播技术对旱区玉米田土壤水分和温度的影响.结果表明：（1）从0-200cm土层平均含水率看,全生育期和出苗-吐丝期均以T1处理的平均值最高,比T2和CK高1.0和0.9个百分点,出苗-吐丝期高0.9和1.5个百分点;处理间0-200cm土层含水率以七叶期差异最大,T1比T2和CK高1.4和2.6个百分点,以拔节期差异最小,T1比T2和CK高0.4和0.3个百分点,乳熟-成熟期T1比T2高0.9个百分点、比CK低0.6个百分点.（2）全生育期浅层土壤（0-40cm）各层平均含水率看,T1比T2和CK高1.0和1.7个百分点,以0-20cm差异最大,T1比T2和CK高1.2和2.2个百分点,30-40cm,T1比T2和CK高0.9和1.3个百分点,80-200cm,T1比T2高0.7而比CK低1.0个百分点.（3）从全生育期0-40cm土层温度平均值看,T1比T2和CK高0.7和2.7℃,其中以苗期差异最大,T1比T2和CK高0.6和5.1℃,吐丝期差异最小,T1比T2和CK高0.6和0.5℃.试验说明全膜双垄沟播技术能明显改善土壤温、湿度状况,是旱区玉米的高效栽培模式.     

沟垄覆膜集水模式提高糜子光合作用和产量

探讨沟垄覆膜集水模式对糜子增产效应的机制,为干旱半干旱地区糜子高产栽培提供理论支持。本文采用3a大田定位试验数据,研究沟垄覆膜集水模式对陕北半干旱区糜子光合特性和产量的影响。试验设置了垄宽:沟宽为40 cm∶40 cm(P40)、60 cm∶60 cm(P60)、80 cm∶80 cm(P80)和100 cm∶100 cm(P100)等4种不同的沟垄宽度带型,以露地平播(CK)为对照。在晴朗、无风的气象条件下于上午9:00-11:00测定功能叶净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度,成熟期实测称产。试验结果表明:沟垄覆膜集水模式可以明显提高糜子各生育期的净光合速率和气孔导度,降低胞间CO2浓度;随处理沟垄宽度的增加,同一生长时期糜子的光合速率、气孔导度先升高后降低,胞间CO2浓度先降低后升高;沟垄覆膜集水模式对糜子的主茎节数、穗长、穗分枝和千粒重的影响较小,但可以明显提高糜子的株高和产量;糜子各生育期的光合作用受非气孔因素影响,沟垄覆膜集水模式可以降低非气孔因素对糜子功能叶片光合作用的限制。总之,沟垄覆膜集水模式可以提高糜子功能叶片的光合能力,促进产量形成,其中以处理P60影响最为显著。     

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。     

垄沟耕作条件下液膜覆盖对土壤水热状况及玉米生长的影响

[目的]研究垄沟耕作和液膜覆盖集成技术在旱地作物中的应用效果,为旱田高产高效种植方式的选用提供理论支撑。[方法]应用田间小区试验的方式,进行不同耕作方式下的液态地膜、塑料地膜覆盖及不覆膜种植玉米对比试验。[结果]和不覆膜种植相比,垄沟耕作条件下,覆盖种植显著增加了0—40cm土层含水量,提高了5cm,10cm深土壤温度;覆盖种植较好地促进了玉米前期生长,显著增加了玉米产量,提高了水分利用效率(WUE)(p0.05)。随着覆膜时间的延长,液膜、塑膜覆盖的集水保温效果逐渐减弱。液膜覆盖种植的蓄水保温及增产效果低于塑膜覆盖,但显著优于不覆膜种植。试验前期,降水较少,垄沟耕作的集雨效果不明显,但有明显的增温效应。[结论]与塑膜覆盖种植可能会造成"白色污染"问题相比较,垄沟耕作条件下液膜覆盖是一种较为理想的旱作覆盖栽培技术。     

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。     

基于van Genuchten模型的渭北苹果园土壤水分能量特征分析

针对渭北地区干旱缺水,果树生长发育受限的客观实际,开展了苹果树生育期0～150 cm土壤水吸力动态变化规律研究。依据渭北果园土壤剖面构型,将离心机法与水汽平衡法相结合,按照发生学土层,逐层测定了供试土壤水分特征曲线,并用van Genuchten模型拟合。基于该模型,将在幼龄果园、老龄果园以及农田定期逐层监测的土壤水分含量转化为土壤水吸力,以农田为对照,评价植果条件下土壤水分的胁迫状况。结果表明,van Genuchten模型能很好地拟合渭北果园耕层、农田耕层、黑垆土层及黄土母质层的水分特征曲线,拟合精度均达0.96以上。渭北地区农田受干旱胁迫较严重,3月中旬－7月初,0～100 cm土层均处于水吸力高于3.98的重度胁迫状态;受植被冠层覆盖及果树生育期的影响,干旱对果树的胁迫程度较农田小,对老龄果园胁迫程度比对幼龄果园的大,幼龄果园在3月中旬－5月初、5月底－7月初仅0～20 cm土层为高水吸力区,直至6月中旬－7月中旬高水吸力区才延伸到40～70 cm土层;老龄果园在3月中旬－4月底的0～40 cm土层、5月底－7月中旬的30～100 cm土层和7月中旬－8月底的0～20 cm土层为高水吸力区。可得出,渭北不同园龄苹果园在不同生育期的不同深度土层会间歇性地出现高水吸力的土壤水分胁迫区,但相对于农田而言,果园受到的干旱胁迫相对较轻,渭北地区植果有助于缓解干旱胁迫。