中国西北旱作小麦干旱灾害损失评估方法研究

 为探索能定量监测中国西北旱作农区旱灾对小麦造成产量损失的方法,以宁夏南部山区为例,计算了1961～2000年参考作物蒸散量,利用FAO提供的小麦KC值和历年小麦生育期资料,模拟了历年逐旬小麦需水量。通过土壤水分平衡方程各分量的订正,求算了历年小麦生长期间的实际耗水量和水分满足率,运用期望产量和作物水分生产函数建立了小麦单产的干旱灾损监测与损失评估模型,效果良好,可以满足监测与灾损评估需要。该方法适用于中国西北旱作小麦的干旱监测与灾损评估。     

干旱胁迫对冬小麦生态、光合、产量及光谱特征的影响

利用2010—2011年度小区冬小麦干旱试验资料,研究不同干旱时长和保持不同土壤水分条件下冬小麦生理生态以及光谱的变化特征,为改善冬小麦田间管理和减少农业损失提供依据。从孕穗期开始,研究了受试品种(中优9507)株高、叶绿素、净光合速率、产量及光谱特征等指标的变化规律,并据此构建出冬小麦归一化植被指数(NDVI)和增强植被指数(EVI)同冬小麦减产率的相关模型。结果表明,受干旱胁迫后,冬小麦株高、叶绿素含量、光合作用能力显著下降,且下降幅度随着胁迫的加强而增大。NDVI和EVI同减产率能够建立很好的关系模型,可以为作物产量监测和干旱风险预测提供依据。     

陇东地区主要农作物干旱灾损动态评估

[目的]为陇东地区旱灾动态监测及灾损评估提供依据。[方法]利用陇东冬小麦、春玉米的产量资料及其相应的生育期、土壤含水量和气象资料,计算作物的因旱减产率,分析不同时期水分亏缺率与作物因旱减产率之间的关系,并建立主要农作物的干旱灾损动态评估模型。[结果]冬小麦各类模型的误差值均小于春玉米,冬小麦累乘模型效果好于累加模型和简化模型,而春玉米累乘模型效果明显差于累加模型和简化模型,因此实际应用中要通过比较,因地制宜,选用适合的模型进行监测和评估。[结论]应用干旱灾损动态评估模型可及时了解陇东地区干旱对主要农作物产量影响的动态变化。     

大豆抗旱节水生理及水肥一体化栽培技术研究初报

为了明确旱作农业区大豆抗旱节水栽培技术,确保大豆生产可持续发展,根据黑龙江省旱作农业区特点,针对大豆抗旱节水生产技术进行了试验研究。结果表明:(1)大豆行间覆膜可提高土壤含水量,与不覆膜相比提高1.19个百分点;(2)喷施土壤调理剂明显改善土壤物理性状,容重低于播前;(3)覆膜配合合理施肥在一定程度上改善了大豆光合作用指标,其产量及水分利用效率高于其它处理。     

冀中南冬小麦-夏玉米一年两熟农田土壤水分变化规律研究

为研究冀中南地区冬小麦-夏玉米一年两熟种植制度下农田2m 土体含水量和储水量的周年变化规律,在自然生产条件下对轮作期2m土体水分含量变化进行了分析。结果表明：小麦季与玉米季的2m土体总储水量变化不同,其中,小麦季属于利用消耗期（亏损111.8 mm ）,玉米季属于蓄水增墒期（盈余111.8 mm）,但轮作周年内土壤水分实现了亏盈平衡。小麦对土壤水利用得不充分,尤其是对深层土壤水的利用率很低,小麦收获后（土壤储水的低谷）2 m 土体仍有存水397.3 mm,其中可利用的有效土壤水为90～147 mm,150～200 cm土层含水量仍达16％以上。因此,小麦季应采取“旱胁迫”栽培技术,充分利用深层墒,提高对土壤水的利用率。     

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。     

干旱胁迫下不同抗旱性小麦品种产量形成与水分利用特征

在移动防雨棚条件下,以晋麦47(抗旱性强)、偃展4110(抗旱性弱)和矮抗58(抗旱性中等)为材料,在足墒播种、安全越冬基础上,设置拔节~成熟期持续干旱(W1)、开花~成熟期干旱(W2)、拔节~成熟期供水适宜(W3)3种水分处理,研究了干旱胁迫对不同抗旱性冬小麦品种产量形成和水分利用的影响。结果表明:供水适宜时3个品种的产量和水分利用效率皆无显著差异,干旱胁迫显著降低了各品种产量,降幅表现为晋麦47矮抗58偃展4110。与偃展4110相比,晋麦47干旱时生育前期耗水较多,物质积累量较大,单位面积总粒数较高;而在产量形成期(开花~成熟)叶片蒸腾速率较低,耗水量较小,水分生产效率较高,贮藏物质转运对籽粒的贡献率较高,最终获得较高的产量和水分利用效率。矮抗58在花后干旱条件下具有较高的物质生产能力和花前贮藏物质贡献率,相对产量也较高。综合研究认为,干旱环境下早期的吸水能力和生长能力强、群体库容量大、花前贮藏物质贡献率和花后水分生产效率高是抗旱高产品种的重要特征。     

旱地全膜覆土穴播对春小麦耗水、产量和土壤水分平衡的影响

【目的】干旱、降水供需错位和春季低温是制约西北黄土高原丘陵沟壑区春小麦生产的主要因子,如何最大限度保蓄自然降水、实现水分的跨季节利用,则是该区春小麦产量稳定提高的根本途径。本文在大田定位观测的基础上,揭示全膜覆土穴播对西北黄土高原旱作春小麦季节性耗水特征、产量、水分利用效率和休闲期土壤水分补给的影响,并评判其年际土壤水分平衡效应。【方法】试验于2011-2013年在西北黄土高原半干旱区的甘肃省农业科学院定西试验站进行 （104°36′ E,35°35′ N）,以春小麦陇春27号为试验材料,设全膜覆土穴播（FMS）、地膜覆盖穴播（FM）和露地穴播（CK）3个处理,测定春小麦不同生育时期的土壤含水量、生物量、产量和产量构成因子,计算休闲效率、耗水量、水分利用效率、收获指数等指标。【结果】2011和2012年3个处理的春小麦耗水量无显著差异,但2013年FMS耗水量显著高于CK。FMS和FM可增加春小麦苗期到孕穗期耗水,且此阶段的耗水量在干旱年份分别较CK增加27.2%和9.6%,在丰水年份分别较CK增加52.2%和44.6%。虽然FMS和FM在各生育期的耗水量无显著差异,但FMS在丰水年（2012年和2013年）的耗水量较FM有增加趋势,且这一效果在2013年尤为明显。FMS和FM在休闲期可补充0-80 cm土层土壤水分25.4和18.3 mm,比CK分别低2.2和9.3 mm;补充80-200 cm土层土壤水分78.0和71.0 mm,比CK分别高30.0和23.1 mm;与2011年播前相比,种植3年春小麦后0-200 cm土层的土壤贮水量FMS增加了23.8 mm、FM增加了22.5 mm、CK增加了12.4 mm。FMS的休闲效率为30.5%-52.6%,比CK高12.8%-109.5%,比FM高4.5%-40.9%。FMS的穗粒数、千粒重等产量构成因子均显著高于CK（P＜0.05）;收获指数为0.4-0.5,比CK高32.5%。FMS的产量为1 750-3 180 kg·hm^-2,水分利用效率为5.5-11.5 kg·hm^-2·mm-1,分别比CK增加40%-220%、27%-239%,而且干旱年份的增加幅度更高。在干旱的2011年,FMS处理的产量较FM增加26.2%,水分利用效率提高28.2%;在丰水的2013年,FMS处理的产量较FM增加20.9%,水分利用效率提高14.8%,两年均达到显著差异水平,表明FMS较FM具有更明显的丰水年份增产、干旱年份适应干旱胁迫的潜力,能够实现该区春小麦生产稳产高产的目标。【结论】西北黄土高原半干旱区FMS种植模式有效提高了春小麦播前和生长前期的土壤贮水量,并使春小麦苗期-孕穗期的作物耗水量显著升高,增加春小麦穗粒数,扩大籽粒产量库容和促进灌浆,显著提高春小麦产量和水分利用效率;并在休闲期完全补充春小麦生育期消耗的0-200 cm土壤水分,保持春小麦田的土壤水分年际平衡。     

Improvement of Wheat Water Use Efficiency in Semiarid Area of China

The greatest fear of global climate change is drought since in most areas where wheat is grownwater is the most important factor influencing wheat yield. Average wheat yield throughout the world is only30 -60% of the attainable yield potential because water shortage is the major factor preventing the realizationof maximum yield. Periods of drought alternating with short periods of available water are common conditionsto influence wheat productivity. Such conditions include variable frequency of dry and wet periods, intensityof drought, rate of drought onset and patterns of soil water deficit and/or atmospheric water deficit. It is thisdeficit and variable water conditions in semiarid environments that influence wheat productivity variously.This paper reviewed the physiological adaptation and benefits associated with deficit and variable water condi-tions. In addition, it also highlights the compensative effect of limited irrigation and breeding of new varietiesfor high water use efficiency (WUE) that could improve wheat productivity under water-limited environmentsin the semiarid regions. Considerable potential for further improvement in wheat WUE and productivity insemiarid environments seems to depend on effective conservation of moisture and effici ent use of this limitedwater such as soil fertility improvement, conservation tillage, residues and film mulch, rain water harvestingfor limited irrigation, and breeding for water saving varieties. Different crop, soil and water managementstrategies should be adjusted according to the conditions that prevail in various semiarid areas. By combiningsoil and water conservation approaches and adjusting the cropping system by growing drought-tolerant and wa-ter-saving cultivars, increase in wheat WUE and productivity could be achieved.     

Management Zones Classified With Respect to Drought and Waterlogging

Within-field variations in potential grain yield may be due to variations in plant available soil water. Different water holding capacities affect yield differently in different years depending on weather. By estimating plant-water availability in different weathers, scenarios could be created of how yield potential and thereby fertilizer demand may vary within fields. To test this, measured cereal grain yields from a dry, a wet and an intermediate year were compared with different soil moisture related variables in a Swedish arable field consisting of clayey and sandy areas. Soil water budget calculations based on weather data and maximum plant available water (PAW), estimated from soil type and rooting data, were used to assess drought. A reasonable correlation between estimated and measured soil moisture was achieved. In the dry year, drought days explained differences in yield between the clayey and the sandy soil, but yield was better explained directly by maximum PAW, elevation, clay content and soil electrical conductivity (SEC). Yield correlated significantly with SEC and elevation within the sandy soil in the dry year and within the clayey soil in the wet year, probably due to water and nitrogen limitation respectively. Dense SEC, elevation and yield data were therefore used to divide the field into management zones representing different risk levels for drought and waterlogging. These could be used as a decision support tool for site-specific N fertilization, since both drought and waterlogging affect N fertilization demand.     

西南旱灾对农业经济的影响及对策

对我国目前西南旱灾的成因进行分析,并预测其对农业经济的影响,总结出我国西南地区农业发展存在的问题,指出我国农村应尽早实施农业旱灾风险管理,完善农田水利的建设和管理,大力发展旱作农业技术和节水农业,维持生态平衡,建立农村灾害保障体系。     

不同耕作方式对小麦花后干物质积累及产量的影响

本文针对四川丘陵旱区小麦受水分影响，产量不稳不高的问题，通过不同耕作方式，初步研究了花后小麦干物质积累及相关生理指标。明确了2m带距问作是丘陵旱区小麦的高产栽培模式，其中，间作高于净作，平作高于垄作；分蘖成穗率和最大灌浆速度是丘陵区高产的关键因子。     

旱地麦田休闲期覆盖对土壤水分积耗的影响及与产量的关系

【目的】明确旱地麦田休闲期覆盖的增产效果,探索旱地小麦休闲期覆盖保水技术途径,为促进旱地小麦产量和水分利用效率的提高提供理论依据。【方法】于2010-2013年在山西省闻喜县邱家岭村以冬小麦品种运旱20410为试验材料,设休闲期深翻后覆盖与不覆盖2个处理,测定休闲期和小麦各生育时期土壤水分及产量和产量构成因素,研究休闲期覆盖对麦田土壤水分积耗规律和小麦产量、水分利用效率的影响。【结果】休闲期覆盖后播种期3 m内土壤蓄水量提高,丰水年提高47 mm,平水年提高55 mm,欠水年提高63 mm,且欠水年更有利于土壤水分蓄保于深层。休闲期覆盖后土壤蓄水效率显著提高,丰水年提高35%,平水年提高48%,欠水年提高101%,且蓄水效果至开花期仍显著。休闲期覆盖后生育期耗水量虽显著增加,但休闲期耗水量显著降低,因而周年总耗水量无明显变化。休闲期覆盖后拔节前耗水比例显著降低,拔节后耗水量及日平均耗水量显著增加,拔节后耗水比例增加,尤其在欠水年休闲期覆盖对生育后期耗水有较大调控作用。休闲期覆盖后产量和产量构成因素均显著提高,其中对穗数影响最大,尤其在欠水年提高了19%,且欠水年对穗粒数和千粒重的影响也较大,最终丰水年产量提高30%,平水年提高35%,欠水年提高50%。此外,在休闲期覆盖条件下,各生育阶段的耗水量与产量均密切相关,尤其是拔节后的耗水量。结果还表明,休闲期覆盖处理,每多蓄1 mm播种期土壤水分可增产17-26 kg·hm^-2,每多消耗1 mm生育期土壤水分可增产22-26 kg·hm^-2,且降水生产效率和水分利用效率均显著提高,尤其欠水年更能高效用水。【结论】休闲期覆盖有利于蓄积休闲期降水直至开花期;有利于实现降水周年调控,减少生育前期耗水,增加生育中后期耗水;有利于优化产量构成因素,尤其穗数,提高产量,最终实现降水的高效利用。在欠水年,休闲期覆盖的蓄水增产效果最佳。     

旱作节水技术是吉林省农业发展的需要

吉林省是我国商品粮生产大省,又是土壤水分蒸发量大、降雨量少、干旱缺水严重的省份。因此要促进吉林省农业的发展、减少干旱对农业生产的影响、提高水资源利用率、实现农业的可持续发展,实行旱作节水农业技术是一项重大措施。     

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。     

不同耕作模式对土壤理化性状及旱地玉米产量的影响

为筛选北方旱农区适宜的耕作模式,在旱作大田条件下,通过4 a的田间试验,设置第1年深翻、深松、常规耕作(CK)和免耕,之后每年进行旋耕的4种耕作模式,研究了不同耕作模式下土壤蓄水保墒效果、土壤呼吸速率、玉米产量以及年纯收益的变化。结果表明,深翻模式具有较强的蓄水保水能力,可提高玉米产量,增加年纯收益,为最优耕作模式,实施后第2年土壤呼吸速率、玉米产量和年纯收益均达到最大,分别较对照提高28.78%,19.49%和33.71%;深松模式次之,免耕模式较差。第1年深翻,第2,3年旋耕的深翻模式为北方旱农区适宜推广的模式,其耕作周期为3 a,该模式对解决目前生产上由于土壤耕作方式单一引起的土壤耕作层变浅、结构破坏、蓄水保水能力变差等一系列问题具有重要的意义。     

北方旱作区土壤轮耕技术研究进展

旱作农业土壤耕作技术力求纳秋水、抗春旱,但长期单一的耕作措施使中国北方旱作区土壤结构恶化、土壤水分和养分无效损失加重,导致土壤肥力严重下降。合理组合土壤耕作措施,建立适宜的翻、松、免等轮耕技术体系对于旱作农田健康有序发展具有重要意义。为深刻理解土壤轮耕技术的研究现状及目前研究中存在的问题,评析轮耕技术的土壤水肥效应及与作物的响应,阐述土壤轮耕的研究性状、轮耕技术与配套机具,同时就其存在问题提出相应建议,并对未来的研究方向进行了展望,旨在为中国北方旱作农业区土壤轮耕技术的研究和发展提供参考。     

秋覆膜对旱地玉米土壤水分和产量的影响

针对甘肃省旱作农业区年降水量少、季节分布不均匀、玉米生产中春旱严重的问题,采用田间试验的方法,研究了4种不同覆膜时期对旱地玉米生育期、土壤水分变化、水分利用效率、产量及经济效益的影响。结果表明,全膜双垄沟秋季覆膜优于顶凌覆膜、春覆膜和播前覆膜,即早覆膜优于晚覆膜。全膜双垄沟秋覆膜增加了降水利用率和水分利用效率,降水利用率为70.21%,产量为10039.34 kg/hm2,比播前覆膜增产24.81%,水分利用效率30.19 kg/(hm2?mm),比播前覆膜提高15.26%。全膜双垄沟秋覆膜可明显减少冬春季土壤水分的无效蒸发,增加土壤水分含量,使玉米的经济性状明显改善,增产增收,是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产田创建的有效途径。     

秋覆膜对旱地玉米土壤水分和产量的影响

针对甘肃省旱作农业区年降水量少、季节分布不均匀、玉米生产中春旱严重的问题,采用田间试验的方法,研究了4种不同覆膜时期对旱地玉米生育期、土壤水分变化、水分利用效率、产量及经济效益的影响。结果表明,全膜双垄沟秋季覆膜优于顶凌覆膜、春覆膜和播前覆膜,即早覆膜优于晚覆膜。全膜双垄沟秋覆膜增加了降水利用率和水分利用效率,降水利用率为70.21%,产量为10039.34kg/hm2,比播前覆膜增产24.81%,水分利用效率30.19kg/(hm2·mm),比播前覆膜提高15.26%。全膜双垄沟秋覆膜可明显减少冬春季土壤水分的无效蒸发,增加土壤水分含量,使玉米的经济性状明显改善,增产增收,是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产田创建的有效途径。     

宽幅播种旱作冬小麦幅间距与基因型对产量和 水分利用效率的影响

【目的】明确旱作小麦宽幅条播方式与品种的交互作用,进一步提升产量和水分利用效率。【方法】在黄土高原旱作区,选取2个不同基因型品种,采用5个不同播种幅间距,二因素交互处理,在冬小麦不同生育期测定土壤水分、干物质积累量、透光率和产量,经过连续3年连续数据积累,分析不同幅间距的宽幅播种方式和不同株型品种互作对产量和水分利用的影响。【结果】冬小麦灌浆期品种间旗叶和底部位透光率均差异不显著,长6359秸秆+颖壳干物质运转量、运转率和贡献率均高于高秆品种陇鉴117;播种方式方面,幅间距缩小至18 cm时,旗叶部位透光率和干物质运转均高于普通条播;品种间全生育期耗水量差异不大,缩小幅间距至18 cm的宽幅播种,耗水量降低10.8 mm,水分利用效率提高8.91%;不同基因型冬小麦产量差异不显著,长6359和陇鉴117分别通过扩大库容和提高单位面积穗数达到增产目的,品种和幅间距二因素互作对产量影响差异不显著,宽幅播种调节幅间距均能适应不同基因型冬小麦品种,幅间距缩小至18 cm时产量增加139.2 kg·hm ^-2。【结论】旱作冬小麦采用宽幅播种,幅间距为18 cm时,配套不同基因型冬小麦,产量和水分利用效率均可提高,耗水量无显著增加,为区域冬小麦宽幅播种技术配套新品种提供理论依据。