深松（耕）方式对砂姜黑土耕层特性、作物产量和水分利用效率的影响

【目的】研究深松（耕）方式对砂姜黑土耕层特性、作物产量、水分利用效率和经济效益的影响,筛选砂姜黑土区适宜的土壤耕作制度,为构建砂姜黑土合理耕层提供依据。【方法】试验设置5个冬小麦-夏玉米周年耕作处理,分别为秋季旋耕+夏季免耕（ART+SNT,对照）、秋季深松+夏季免耕（ASS+SNT）、秋季深耕+夏季免耕（ADMP+SNT）、秋季深耕+夏季下位深松（ADMP+SSSS）和秋季深耕+夏季侧位深松（ADMP+SSSL）。研究深松（耕）方式对冬小麦-夏玉米土壤物理特性、根系形态、作物产量和水分利用效率的影响。【结果】深松（耕）显著降低了土壤紧实度和土壤三相比R值,促进了冬小麦和夏玉米根系生长,提高了作物产量和水分利用效率,且深耕的效应大于深松,在冬小麦季深松（耕）的影响大于夏玉米季。与秋季旋耕+夏季免耕相比,秋季深松（耕）土壤紧实度降低20.9%,土壤三相比R值降低12.9%,作物根系干重密度增加29.8%,冬小麦、夏玉米及周年总产分别增加22.0%、8.8%和15.2%,冬小麦季、夏玉米季及周年水分利用效率分别增加18.2%、7.9%和14.0%,经济效益增加19.8%。秋季深耕+夏季深松对土壤耕层特性的改良效果优于单一秋季深松（耕）,其作物根系生长、产量和水分利用效率均高于单一秋季深松（耕）。与单一秋季深松（耕）相比,秋季深耕+夏季深松土壤紧实度和土壤三相比R值降低5.6%和15.0%,作物增产4.4%,水分利用效率和经济效益增加4.0%和3.3%。5个处理中,以秋季深耕+夏季侧位深松对土壤耕层特性的改良效果最好,作物根系生长量、产量和水分利用效率最高。秋季深耕+夏季侧位深松土壤紧实度和土壤三相比R值比秋季旋耕+夏季免耕分别降低28.4%和26.6%,夏玉米根长、根系表面积、根系体积和根系干重密度分别增加67.0%、45.3%、23.1%和49.5%。秋季深耕+夏季侧位深松冬小麦、夏玉米和周年作物产量比秋季深耕+夏季免耕分别增加5.5%、3.4%和4.4%,比秋季旋耕+夏季免耕分别增加27.8%、11.6%和19.4%;冬小麦季、夏玉米季及周年水分利用效率比秋季深耕+夏季免耕分别增加3.7%、3.5%和4.1%,比秋季旋耕+夏季免耕分别增加20.9%、10.7%和18.1%;经济效益比秋季旋耕+夏季免耕增加24.4%。【结论】秋季深耕+夏季深松的作物产量和水分利用效率均高于单一秋季深松（耕）。在5个不同的深松（耕）方式处理中,秋季深耕+夏季侧位深松的产量和水分利用效率最高,是砂姜黑土区适宜的深松（耕）方式。     

保护性耕作对华北平原冬小麦产量组成影响的Meta分析

【目的】定量分析华北平原保护性耕作对冬小麦的产量和产量组成响应,明确冬小麦适宜的高产耕作方式。【方法】搜集中外文献数据库公开发表的40篇文献中513组试验数据,运用Meta分析方法,定量描述保护性耕作对冬小麦产量和产量组成的响应结果。【结果】与传统耕作方式相比,免耕对冬小麦总体呈现显著减产响应,产量减低5.11%,主要体现在冬小麦穗数显著降低7.67%。深松耕对冬小麦呈现显著增产响应,增产11.72%,主要体现在冬小麦穗数、穗粒数和千粒重均显著增高。深松耕条件下,华北平原中部和南部地区存在显著的增产响应,且冬小麦产量受年均气温、年降雨量和施氮量影响较小。【结论】在华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟种植区域采用深松耕方式有助于提高冬小麦产量,主要体现在产量组成各因素的显著提高。华北平原中部和南部优先使用深松耕种植技术。     

耕作、施氮和密度及其互作对旱地春玉米土壤水分及产量形成的影响

【目的】黄土旱塬半湿润易旱区属于雨养农业区,水分亏缺为主要限制因素,因此,有必要筛选适于黄土旱塬半湿润易旱区春玉米综合栽培模式,从而提高旱地春玉米水分利用效率和产量。【方法】2017—2018年玉米生长季,探讨不同耕作方式(翻耕、免耕、深松)、施氮(0、150、225 kg·hm-2)和种植密度(52 500、67 500株/hm2)对春玉米田土壤水分动态、水分利用效率、春玉米生长、产量及其构成因素的互作效应,提高玉米综合生产力。【结果】(1)2017—2018年春玉米播种期0—200 cm土层土壤蓄水量均表现为免耕深松翻耕,2年平均免耕与深松播种期0—200 cm土层土壤蓄水量较翻耕分别提高6.1%和4.1%。2年春玉米水分利用效率均在深松高密高氮(STH2)处理最高。(2)深松与免耕处理较翻耕处理显著提高叶面积指数与干物质积累量,随密度与施氮量的增加,春玉米叶面积指数与干物质积累随之增加,耕作×密度对拔节、抽雄期叶面积指数有显著影响,密度×施氮对灌浆中期叶面积指数有显著影响。STH2处理下,玉米成熟期干物质积累量较其他处理提高3.3%—32.9%。(3)穗粒数和百粒重与施氮呈显著正相关关系(P0.05),深松与免耕处理玉米产量显著高于翻耕。STH2处理产量最高,2017年STH2产量较其他处理增幅为1.4%—63.3%;2018年增幅为2.9%—39.6%。【结论】在黄土旱塬半湿润易旱区,深松耕配施150—225 kg·hm-2施氮量与67 500株/hm2种植密度,不仅可以提高春玉米水分利用效率,还可获得较高的玉米产量效益;免耕配施225 kg·hm-2施氮量与67 500株/hm2种植密度,可获得较高的经济效益。     

渭北旱塬小麦玉米轮作区不同耕作方式 对土壤水分和作物产量的影响

【目的】陕西渭北旱塬属于暖温带半湿润易旱气候区,干旱对旱地农作物生产威胁严重,降水短缺及其季节分布不均制约着旱地冬小麦和春玉米生长发育,是导致作物产量低而不稳的主要因素。论文旨在探索渭北旱塬冬小麦-春玉米轮作区在不同轮耕措施下土壤蓄水保墒效果和作物增产增收效应。【方法】于2007-2013年在陕西合阳实施了免耕/深松、深松/翻耕、翻耕/免耕、连续翻耕等不同耕作处理田间定位试验,测定休闲期和作物生育期土壤水分及作物收获期土壤理化性状,分析各耕作处理作物产量和水分利用效率的变化规律。【结果】（1）3种耕作处理均能降低土壤容重,提高土壤孔隙度,增加田间持水量和土壤有机质,且以免耕/深松轮耕处理效果最佳,与连续翻耕相比,免耕/深松轮耕处理平均土壤容重较连续翻耕处理降低3.6%,平均土壤孔隙度、田间持水量和土壤有机质含量较连续翻耕处理分别增加4.4%、11.6%和6.9%。（2）在6个试验年度的3个休闲期间,平均土壤蓄墒率：免耕/深松＞翻耕/免耕＞深松/翻耕＞连续翻耕,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理平均土壤蓄墒率较连续翻耕处理分别增加22.4个百分点、4.4个百分点和4.9个百分点,增墒效果显著;免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理0-200 cm土层平均土壤蓄水量较连续翻耕处理分别高18.2、1.3和11.8 mm。（3）在冬小麦生长期,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理0-200 cm土层平均土壤蓄水量较连续翻耕处理分别增加13.2、1.7和14.6 mm;在春玉米生长期,免耕/深松和深松/翻耕处理0-200 cm土层平均土壤蓄水量较连续翻耕处理分别增加17.8和15.1 mm,深松/翻耕处理低于连续翻耕处理5.0 mm。（4）在冬小麦生产年度,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理平均产量较连续翻耕处理分别增产8.1%、8.9%和4.9%,水分利用效率平均提高14.3%、13.8%和10.2%;在春玉米生产年度,免耕/深松和深松/翻耕处理平均产量较连续翻耕处理分别增产10.2%和6.4%,水分利用效率平均提高4.6%和8.2%,翻耕/免耕与连续翻耕处理平均产量接近,水分利用效率接近。【结论】综合可知,3种轮耕模式中,与连续翻耕处理相比,深松/翻耕轮耕模式土壤水分状况较差,但其作物产量和水分利用效率较高;翻耕/免耕轮耕模式土壤水分状况较好,但其作物产量和水分利用效率较差;而免耕/深松轮耕模式对于改善土壤耕层物理结构、提高土壤蓄水保墒效果和作物增产效应最佳,为渭北旱塬区麦玉轮作田较适宜的休闲轮耕模式。     

渭北旱塬麦田保护性轮耕方式的产量和土壤水分效应长周期模拟研究

【目的】渭北旱塬是中国北方典型雨养旱作农区,干旱缺水是当地粮食生产主要限制因素,降水偏少且季节分布不均,制约着旱地冬小麦生长及发育,导致其产量低而不稳。研究旨在探索长周期下渭北旱塬连作冬小麦区在不同轮耕措施下麦田的土壤蓄水保墒和作物增产效应。【方法】在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型长周期定量模拟研究了1980-2009年渭北旱塬连作麦田连续翻耕、免耕/深松轮耕、翻耕/深松轮耕、免耕/免耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕不同保护性轮耕方式下冬小麦产量和土壤水分效应。【结果】在30年模拟研究期间,随着降水量的逐年趋势性减少,不同轮耕方式下渭北旱塬冬小麦产量、年度耗水量以及水分利用效率均呈现波动性下降趋势;免耕/深松、翻耕/深松、免耕/免耕/深松和免耕/翻耕/深松轮耕处理产量较连续翻耕处理分别高14.4%、12.2%、2.4%和3.2%,以免耕/深松轮耕处理产量最高,30年平均值为3.53 t×hm^-2;免耕/深松、翻耕/深松、免耕/免耕/深松和免耕/翻耕/深松轮耕处理水分利用效率较连续翻耕处理分别高6.36%、6.13%、6.40%和6.41%,以免耕/免耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕处理水分利用效率最好,30年平均值为8.68 kg×hm^-2×mm^-1;与连续翻耕处理相比,干旱年型免耕/深松、翻耕/深松、免耕/免耕/深松耕和免耕/翻耕/深松轮耕处理耗水量明显增加,平水年型和丰水年型各耕作处理间耗水量差异不显著,以免耕/深松轮耕处理麦田耗水量高于其他轮耕方式。冬小麦田0-3 m土层土壤有效含水量呈现季节性波动降低趋势;与连续翻耕处理相比,免耕/深松轮耕、翻耕/深松轮耕、免耕/免耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕处理麦田土壤有效含水量分别高28.7%、27.2%、26.8%和26.7%;免耕/深松轮耕处理蓄水保墒效果最好,0-3 m土层土壤有效含水量平均为107.1 mm,翻耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕次之,连续翻耕最差。麦田0-1 m土层土壤湿度随季节降水而上下波动性变化,在降水较多或者较为干旱的年份1-1.5 m土层土壤湿度也会发生变化,1.5-3 m土层土壤湿度较为稳定,不同轮耕处理间差异不大;免耕/深松轮耕土层土壤湿度较其他耕作处理稍高。【结论】与连续翻耕处理相比,翻耕/深松产量和土壤蓄水保墒效果较好,但水分利用效率稍低。免耕/免耕/深松和免耕/翻耕/深松轮耕处理水分利用效率和土壤蓄水保墒效果较好,但产量较低。综合考虑麦田产量和水分利用效率以及土壤蓄水保墒效果,在长期连作冬小麦田,免耕/深松轮耕处理为渭北旱塬麦田最适宜保护性轮耕模式。     

耕作、施氮和密度及其互作对旱地春玉米土壤水分及产量形成的影响

【目的】 黄土旱塬半湿润易旱区属于雨养农业区,水分亏缺为主要限制因素,因此,有必要筛选适于黄土旱塬半湿润易旱区春玉米综合栽培模式,从而提高旱地春玉米水分利用效率和产量。【方法】 2017—2018年玉米生长季,探讨不同耕作方式（翻耕、免耕、深松）、施氮（0、150、225 kg·hm^-2）和种植密度（52 500、67 500 株/hm²）对春玉米田土壤水分动态、水分利用效率、春玉米生长、产量及其构成因素的互作效应,提高玉米综合生产力。【结果】 （1）2017—2018年春玉米播种期0—200 cm土层土壤蓄水量均表现为免耕>深松>翻耕,2年平均免耕与深松播种期0—200 cm土层土壤蓄水量较翻耕分别提高6.1%和4.1%。2年春玉米水分利用效率均在深松高密高氮（STH2）处理最高。（2）深松与免耕处理较翻耕处理显著提高叶面积指数与干物质积累量,随密度与施氮量的增加,春玉米叶面积指数与干物质积累随之增加,耕作×密度对拔节、抽雄期叶面积指数有显著影响,密度×施氮对灌浆中期叶面积指数有显著影响。STH2处理下,玉米成熟期干物质积累量较其他处理提高3.3%—32.9%。（3）穗粒数和百粒重与施氮呈显著正相关关系（P<0.05）,深松与免耕处理玉米产量显著高于翻耕。STH2处理产量最高,2017年STH2产量较其他处理增幅为1.4%—63.3%;2018年增幅为2.9%—39.6%。【结论】 在黄土旱塬半湿润易旱区,深松耕配施150—225 kg·hm^-2施氮量与67 500株/hm²种植密度,不仅可以提高春玉米水分利用效率,还可获得较高的玉米产量效益;免耕配施225 kg·hm^-2施氮量与67 500株/hm²种植密度,可获得较高的经济效益。     

不同耕作措施对粮饲兼用玉米产量形成的影响

2012~2013年在陇中黄土高原半干旱丘陵沟壑区采用大田试验研究了不同耕作措施(传统耕作、免耕、旋耕、深松耕)对全膜双垄沟播技术下粮饲兼用玉米产量形成及水分利用的影响.结果表明:深松耕与旋耕下叶面积指数相近,较传统耕作与免耕提高27.12%~40.24%,光合势动态变化与叶面积指数基本一致;各生育时期干物质积累量都表现为旋耕、深松耕免耕传统耕作,旋耕和深松耕处理双穗率、穗粗、千粒质量均高于传统耕作和免耕;2年平均生物产量、经济产量及秸秆产量旋耕与深松耕处理较高,且有较高的水分利用效率.因此,深松耕与旋耕通过增加叶面积指数提高了叶片光合势,从而增加了玉米干物质积累,且提高了双穗率、源器官光合产物向籽粒的转移量、促进果穗发育,最终有利于粮饲兼用玉米籽粒产量和生物产量及水分利用效率的提高.深松耕与旋耕是适合于黄土高原水土流失地区全膜双垄沟播技术下粮饲兼用玉米栽培的理想技术.     

连续周年耕作对砂姜黑土农田蓄水保墒及作物产量的影响

【目的】筛选利于改善黄淮区砂姜黑土农田蓄水保墒效果及提高作物产量的夏玉米-冬小麦周年耕作方式。【方法】在秸秆全量还田条件下设置5个夏玉米季-冬小麦季周年耕作方式处理:免耕-旋耕(对照)、免耕-深耕、深松-旋耕、深松-免耕、免耕-免耕,通过多年定位试验研究周年耕作方式对砂姜黑土农田土壤容重、土壤水分及作物籽粒产量的影响。【结果】与对照处理相比,免耕-深耕处理显著降低夏玉米收获期15—25 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—35 cm土层土壤容重,深松-免耕和深松-旋耕处理显著降低夏玉米收获期15—40 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—25 cm土层土壤容重,而免耕-免耕处理显著增大夏玉米收获期0—10 cm土层土壤容重和冬小麦收获期5—20 cm土层土壤容重。免耕-深耕、深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米收获期0—40 cm土壤贮水量,而深松-旋耕和免耕-免耕处理却降低冬小麦收获期0—40 cm土壤贮水量。与对照免耕-旋耕处理相比,深松-免耕处理提高夏玉米-冬小麦整个周年内20—40 cm土层土壤含水量,免耕-免耕处理提高作物收获期40—160 cm土壤含水量,而深松-旋耕处理在冬小麦收获期则降低40—160 cm各土层土壤含水量。深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米-冬小麦周年籽粒产量,增幅分别为7.67%和10.21%,免耕-深耕处理冬小麦籽粒产量增加而夏玉米产量降低,最终周年籽粒产量降低0.44%,免耕-免耕处理夏玉米-冬小麦周年籽粒产量降低2.19%。【结论】深松-旋耕和深松-免耕处理能够降低土壤容重、提高作物籽粒产量,其中深松-免耕处理能够改善土壤蓄水保墒能力,产量及经济效益增加效果较优,可作为相对较适宜的黄淮区砂姜黑土农田夏玉米-冬小麦周年耕作方式。     

渭北旱塬春玉米田保护性耕作蓄水保墒效果与增产增收效应

【目的】探索渭北旱塬春玉米田不同保护性耕作措施对土壤蓄水保墒效果及其与不同施肥处理组合的增产增收效应。【方法】在2007—2009年通过大田试验,测定冬闲期和玉米生育期秸秆还田免耕、深松和翻耕处理土壤湿度,分析各耕作处理在平衡施肥、无肥和常规施肥处理下春玉米产量和经济收益。【结果】2年冬闲期免耕和深松处理0—200cm土层平均土壤贮水量分别较翻耕处理高33.4和31.1mm,2年玉米生育期免耕和深松处理平均土壤贮水量分别较翻耕处理高36.3和37.3mm;平衡施肥深松处理组合春玉米产量和水分利用效率最高,2年平均产量和水分利用效率分别达到10341.0kg.hm-2和24.89kg.hm-2.mm-1,平衡施肥免耕次之,平衡施肥翻耕处理位居第三位。【结论】无论在何种施肥处理下,土壤蓄水保墒能力和增产增收效应均为深松免耕传统翻耕处理。平衡施肥深松处理组合效益最好,为渭北旱塬较适宜的春玉米保护性耕作种植模式。     

渭北旱塬保护性耕作对春玉米产量及水分利用效率的影响

【目的】研究渭北旱塬免耕和传统耕作条件下不同覆盖方式对春玉米产量和水分利用效率的影响,为渭北旱塬春玉米的高产栽培提供参考。【方法】在渭北旱塬以春玉米"沈单10号"为供试材料,以传统耕作不覆盖为对照,研究了传统耕作+秸秆覆盖、传统耕作+地膜覆盖、传统耕作+秸秆地膜双覆盖、免耕不覆盖、免耕+秸秆覆盖、免耕+地膜覆盖、免耕+秸秆地膜双覆盖时春玉米产量和水分利用效率的变化。【结果】免耕秸秆地膜双覆盖对春玉米的农艺性状有明显改善作用,与传统耕作不覆盖相比,其株高增长19.82%,穗位高增长47.55%;免耕和覆盖均可提高春玉米的产量,其中免耕秸秆地膜双覆盖的产量最高,达9 219kg/hm2,比传统耕作不覆盖增产28.89%;秸秆地膜双覆盖可以显著提高春玉米的水分利用效率,与传统耕作不覆盖相比,免耕秸秆地膜双覆盖的水分利用效率提高了40.28%,传统耕作秸秆地膜双覆盖的水分利用效率提高了46.81%。【结论】免耕秸秆地膜双覆盖可以明显提高春玉米的产量和水分利用效率,且对春玉米的农艺性状有一定改善作用。     

不同降水年型黄土旱塬冬小麦免耕与深松轮耕蓄墒增收效应

目的 为旱区不同降水年型冬小麦蓄墒增产耕作方式的选择提供科学依据。方法 于2007—2018年在陕西黄土旱塬实施免耕与深松轮耕长期定位试验,设置免耕/免耕/深松（NNS）、免耕/深松（NS）和连续免耕（N）3种耕作处理,分析不同降水年型轮耕模式下冬小麦休闲期和生育期蓄墒效果及ET、WUE、产量和经济效益。结果 降水年型对冬小麦休闲期及生育期土壤蓄墒、ET、WUE、产量和经济效益影响显著。丰水年型较干旱和平水年型分别提高冬小麦休闲期（23.9%和31.9%）和生育期（6.5%和16.6%）0—200 cm土层土壤蓄墒量,并在冬小麦水分急剧消耗的拔节期至灌浆期,分别增加耗水量1倍和3倍以上,且较干旱和平水年型WUE分别提高21.1%和16.3%,增产70.0%和25.8%,增效2倍和1/2倍以上。干旱、丰水和平水年型分别以免耕/深松（NS）（106.1 mm）、连续免耕（N）（192.0 mm）和连续免耕（N）（91.5 mm）处理休闲期0—200 cm土壤蓄墒量最高;生育期0—100 cm土壤蓄墒效果受降雨和冬小麦生长发育影响波动较大,但120—200 cm深层土壤蓄水量基本呈“先增后减”的稳定变化趋势,并以免耕和深松轮耕措施蓄墒效果较好;免耕/免耕/深松（NNS）处理在干旱和丰水年型WUE及增产增效优势显著,在平水年型,连续免耕（N）处理产量和经济效益最高,分别为4 297 kg·hm ^-2和4 773元/hm ²。受深松作业及其频次影响,免耕/免耕/深松（NNS）和免耕/深松（NS）轮耕处理分别增加生产成本172和227元/hm ²,但生产投入的高低并非是影响经济效益的关键因素。较免耕/深松（NS）处理,免耕/免耕/深松（NNS）能以较少的深松频次节省生产成本,以较高的籽粒产量实现经济效益的最大化,具有减耗节水、提高冬小麦WUE和节本增效的优势,并在多数试验年份下保持节水减耗、经济高效的生产正效应,更具生产普适性。结论 从可持续农业生产及绿色低耗高效的发展目标综合分析,推荐免耕/免耕/深松（NNS）轮耕措施为黄土旱区冬小麦蓄墒增产增收的最适耕作方式。     

黄土旱塬耕作方式和施肥对冬小麦产量和水分利用特性的影响

【目的】探讨耕作方式与施肥措施对陇东黄土旱塬黑垆土冬小麦-春玉米轮作农田冬小麦产量、水分利用效率及耗水特性的影响。【方法】以设在半湿润偏旱区甘肃省镇原县连续12年的耕作与肥料长期定位试验为平台,采用裂区设计,以传统耕作和免耕为主处理,CK、N、P、M、NP、NMP为副处理,栽培制度为1年春玉米-3年冬小麦轮作,研究了不同耕作方式及施肥措施条件下的冬小麦产量、水分利用效率、耗水特性及产量与耗水量的关系。【结果】在产量方面,相同耕作方式以有机无机肥配施或无机肥配施高于有机肥或无机肥单施,有机肥单施优于化肥单施,磷肥单施优于氮肥单施;耕作方式间为传统耕作高于免耕。在水分利用特性方面,无论何种耕作方式及降雨年型,不同施肥措施在不同年份均以NMP水分利用效率最高,显著高于CK和其他处理,平均水分利用效率大小顺序为NMPNPMPCKN,传统耕作和免耕NMP较CK分别增加84.0%和84.1%;相同施肥措施中传统耕作高于免耕,NMP传统耕作较免耕增加13.6%。不同耕作方式及施肥措施冬小麦阶段耗水量与降雨量密切相关,其中NMP总耗水量相对较高,传统耕作干旱年、平水年、丰水年较CK分别增加了3.0%、4.4%、31.4%,免耕分别增加了10.2%、1.5%、25.7%,且NMP明显降低了播种—返青阶段耗水量及占总耗水量的比例,增加了返青—成熟阶段耗水量。耕作方式间总耗水量变化趋势基本为干旱年传统耕作高于免耕,丰水年和平水年免耕高于传统耕作,而降雨年型间总耗水量变化不一致。另外,无论何种降雨年型,不同耕作方式及施肥措施均在60 cm土层含水量呈拐点变化趋势,但拐点处含水量变化不同,其中NMP低于CK及其他施肥处理,变化顺序为丰水年平水年干旱年。不同施肥措施的边际水分利用效率以NMP最高,耕作方式为传统耕作高于免耕。【结论】无论何种耕作方式及降雨年型,不同年份NMP冬小麦产量、水分利用效率及边际水分利用效率均最高,收获期60 cm土层处含水量出现低值。总耗水量以NMP相对较高,且NMP有利于降低播种—返青阶段耗水量及其占总耗水量的比例,增加返青—成熟阶段耗水量和0—200 cm土层贮水量的消耗。耕作方式及施肥措施间冬小麦水分利用效率、边际水分利用效率均为传统耕作高于免耕。因此,综合考虑冬小麦产量、水分利用效率及耗水特性,认为无论何种降雨年型,采用传统耕作结合有机无机肥配施是本试验条件下的最优耕作施肥组合模式。     

耕作对渭北旱塬小麦-玉米轮作田土壤水分和产量的影响

【目的】探讨不同降水年型下,耕作方式对冬小麦-休闲-春玉米轮作田土壤水分和作物产量的影响,为旱区粮田降雨高效利用与耕作制度创新提供理论支撑。【方法】于2007—2019年在渭北旱塬进行长期定位保护性耕作试验,以传统翻耕（CT）为对照,设置免耕（NT）和深松（ST）2种少耕耕作方式,分析不同降水年型下耕作方式对小麦-玉米轮作田休闲期土壤蓄墒、作物产量和水分利用效率的影响。【结果】（1）降水年型、耕作方式及其互作均显著影响休闲期末期土壤贮水量和休闲期蓄墒率,其中降水年型是休闲末期土壤贮水量和休闲期蓄墒率变化的主导因素。休闲末期0—200 cm土层土壤贮水量（mm）表现为丰水年型（430.6）>欠水年型（405.9）>平水年型（381.5）;NT（417.4）>ST（402.3）>CT（398.2）;丰水年型NT处理休闲末期0—200 cm土层土壤贮水量最高（438.5）,平水年型ST处理最低（370.2）;休闲期蓄墒率（%）表现为丰水年型（27.1）>欠水年型（26.6）>平水年型（25.1）;NT（27.6）>ST（26.4）>CT（25.8）;欠水年型NT处理土壤蓄墒率最高（29.1）,平水年型CT处理土壤蓄墒率最低（25.0）。（2）降水年型、耕作方式及其互作均显著影响冬小麦产量和水分利用效率（WUE）,其中耕作方式是冬小麦产量（kg∙hm^-2）和WUE（kg∙hm^-2∙mm^-1）变化的主导因素。冬小麦产量表现为丰水年型（4985）>欠水年型（3984）;NT（4522）>ST（4468）>CT（4465）;丰水年型NT处理产量最高（5033）,欠水年型ST处理最低（3957）;冬小麦WUE表现为丰水年型（15.4）>欠水年型（14.9）;NT（16.2）>ST（15.4）>CT（14.0）;丰水年型NT处理WUE最高（16.5）,欠水年型CT处理最低（13.9）。（3）降水年型、耕作方式及其互作均显著影响春玉米产量和水分利用效率（WUE）,其中降水年型是春玉米产量（kg∙hm^-2）和WUE（kg∙hm^-2∙mm^-1）变化的主导因素。春玉米产量表现为丰水年型（7677）>欠水年型（6999）>平水年型（5887）;NT（6900）>ST（6879）>CT（6785）;丰水年型ST处理产量最高（8003）,平水年型ST处理最低（5723）;春玉米WUE表现为丰水年型（18.7）>欠水年型（17.5）>平水年型（14.8）;NT（17.8）>ST（17.0）>CT（16.2）;丰水年型ST处理WUE最高（19.3）,平水年型CT处理最低（13.9）。（4）在冬小麦-休闲-春玉米轮作周期中,耕作方式显著影响作物产量和WUE。其中NT处理多年平均产量和WUE分别较CT处理提高1.6%和9.5%,ST处理多年平均产量和WUE分别较CT处理提高1.2%和3.9%。【结论】综合各降水年型下土壤水分与作物产量得出,保护性耕作可以相对高效地实现保水增产目的,其中以免耕处理蓄水与增产效应最佳。从旱作农田高产高效及长期可持续发展的角度综合考虑,推荐免耕作为黄土高原地区实现蓄水保墒及增产增收目的的耕作方式。     

免耕覆盖下土壤水分、团聚体稳定性及其有机碳分布对小麦产量的协同效应

【目的】基于山西运城8年（2008—2015）长期定位试验,研究免耕覆盖下土壤团聚体稳定性、团聚体活性有机碳分布特征、冬小麦水分利用效率和产量变化特征,分析土壤水分、土壤团聚体稳定性及其有机碳组分对小麦籽粒产量的协同关系,为选择适宜黄土高原旱作农业区最佳耕作模式提供理论依据。【方法】选取传统耕作秸秆翻耕还田（CT-SP）和免耕秸秆覆盖还田（NT-SM）两种耕作措施,在冬小麦收获期,利用干筛法测定土壤团聚体各粒级质量分数;测定各粒级土壤团聚体有机碳（SOC）及活性有机碳（可溶性有机碳,DOC;易氧化有机碳,EOC;微生物量碳,MBC）含量;测定土壤水分（土壤体积含水量,θ_v;播种前贮水量,SB;收获后贮水量,SA;生育期耗水量,ET;降水利用效率,PUE;水分利用效率,WUE）和作物产量等关键指标。【结果】（1）与CT-SP处理相比,NT-SM处理显著提高0.25—2 mm团聚体含量、>0.25 mm 团聚体含量（R_0.25）和几何平均直径（GMD）,分别提升13.9%、8.8%和9.6%。（2）与CT-SP处理相比,NT-SM处理中全土SOC、>2 mm和0.25—2 mm粒级团聚体SOC与MBC含量分别提升17.7%与23.6%、18.4%与18.2%和22.4%与39.2%。0.25—2 mm粒级团聚体对SOC和MBC的贡献率,分别提升18.4%和28.4%。（3）与CT-SP处理相比,NT-SM处理提高了SA、PUE、WUE和小麦产量,分别提升17.7%、8.92%、14.98%和8.92%,并且SOC、WUE、R_0.25、MWD和GMD等指标与小麦产量相关系数均达到0.9以上。（4）通过结构方程模型分析发现,土壤团聚体DOC和EOC通过协同效应影响MBC的变化,MBC含量对SOC的总效应为0.88,是影响SOC变化的主导因子。（5）土壤贮水量、土壤团聚体稳定性及其有机碳分布协同影响小麦产量,并且土壤团聚体稳定性对小麦产量表现为极显著正效应。【结论】在黄土高原旱作农业区,免耕秸秆覆盖还田可改善土壤团聚体结构,增加土壤水分含量,提高小麦水分利用效率,显著增加耕层土壤有机碳和活性有机碳组分含量,从而实现土壤固碳保墒和作物增产的协同效应。     

耕作方式与灌水次数对砂姜黑土冬小麦水分利用及 籽粒产量的影响

【目的】 探讨耕作方式与灌水次数对砂姜黑土冬小麦水分利用和籽粒产量的影响,明确适宜砂姜黑土区冬小麦产量和水分利用效率同步提高的耕作与灌水处理组合模式。【方法】 于2015—2017年连续2个冬小麦生长季,在豫东南砂姜土区设置旋耕（RT）、深松（SS）2种耕作方式为主处理和拔节期+开花期灌2次水（W2）、拔节期灌1次水（W1）、全生育期不灌水（W0）3种灌水为副处理的二因素裂区试验,深入研究耕作方式与灌水次数的主效应及其互作效应对砂姜黑土冬小麦水分利用和籽粒产量的影响。【结果】 耕作与灌水对砂姜黑土麦田耗水特性、水分利用效率及籽粒产量均具有明显的调控效应。SS较RT处理可显著增加土壤贮水消耗,有利于提高自然降水和灌溉水的利用效率,与RT相比,两年度SS处理的土壤平均贮水消耗量、降水、灌水利用效率分别提高13.69%、7.03%、6.51%;增加灌溉虽可明显增加冬小麦田间耗水量,但过多灌溉致使水分利用效率降低,两年度W2较W1、W0的水分利用效率平均值分别下降18.85%、16.69%。SS处理的籽粒产量显著高于RT处理,且以深松+拔节期灌1水处理组合SSW1的产量最高。相同耕作方式下,随灌水次数的增加,千粒重呈降低趋势,成穗数呈增加趋势;两年度穗粒数变化总体随灌水次数的增加呈先升后降的变化规律。耕作方式主要通过调控千粒重影响产量,灌水次数则主要通过调控穗粒数和千粒重而影响产量,但灌水过多会抑制穗粒数和千粒重的提高。【结论】 综合考虑耕作方式与灌水次数对冬小麦水分利用和籽粒产量的调控效应,深松+拔节期灌1水处理组合SSW1可作为适宜豫东南砂姜黑土区冬小麦产量和水分利用效率同步提高的耕作与灌水处理组合模式。     

施氮量对黄土高原旱地冬小麦产量和水分利用 效率影响的整合分析

【目的】明确氮肥在黄土高原地区不同种植条件下对冬小麦生产的影响及各条件下合理的施氮量。【方法】通过文献检索共获得82篇大田试验文献,包含355个独立研究的1 169组观测数据,采用整合分析比较氮肥在黄土高原不同区域、不同年均温、不同年降水量及不同耕层有机质含量下对冬小麦产量和水分利用效率的影响,并采用回归分析探究各分组产量和水分利用效率与施氮量间的关系。【结果】施氮整体上显著提高了黄土高原冬小麦产量和水分利用效率,相对增长率分别为66.09%和72.38%（P＜0.05）。施氮后西北部产量相对增长率（69.27%）高于东南部,水分利用效率增长率（65.53%）低于东南部;西北部在施氮量212 kg·hm ^-2时产量达到最高,东南部需多施15 kg·hm ^-2才能获得最高产量;西北部施氮232 kg·hm ^-2时水分利用效率最高,而东南部水分利用效率在施氮224 kg·hm ^-2时基本趋于稳定。施氮后年均温≤10℃地区产量和水分利用效率的相对增长率（79.12%,75.00%）均高于＞10℃地区;年均温＞10℃地区施氮189 kg·hm ^-2和187 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而年均温≤10℃地区施氮225 kg·hm ^-2时产量才趋于最大,水分利用效率在施氮239 kg·hm ^-2时达到最高。施氮后在年均降水≤600 mm地区产量相对增长率（70.48%）更显著,而水分利用效率则在年均降水＞600 mm时更显著;年均降水≤600 mm地区在施氮量235 kg·hm ^-2和244 kg·hm ^-2时,产量和水分利用效率分别达到最高,年均降水＞600 mm地区实现高产的施氮量为250 kg·hm ^-2。施氮后耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下,产量和水分利用效率的相对增长率（78.24%, 86.55%）均高于＞12 g·kg ^-1条件,前者在施氮量226 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而后者获得最高产量和最高水分利用效率的施氮量分别为163 kg·hm ^-2和175 kg·hm ^-2。【结论】在黄土高原,冬小麦在东南部和西北部获得高产的合理施氮量分别为227 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2;年均温＞10℃地区合理施氮量为187 kg·hm ^-2,年均温≤10℃地区为239 kg·hm ^-2;年均降水＞600 mm地区合理施氮量为250 kg·hm ^-2,年均降水量≤600 mm地区为235 kg·hm ^-2;耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下的合理施氮量为226 kg·hm ^-2,高于12 g·kg ^-1时则为163 kg·hm ^-2。