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。     

耕作方式与秸秆还田对土壤呼吸及其影响因素的影响

通过田间试验,研究了不同耕作方式(常规翻耕、深翻、深松)和秸秆还田(秸秆还田、秸秆不还田)对夏玉米农田土壤呼吸速率及其相关土壤理化性状的影响。结果表明,深耕(深翻和深松)显著增加了夏玉米农田的土壤呼吸速率,而秸秆还田显著降低了夏玉米农田的土壤呼吸速率;深耕(深翻和深松)和秸秆还田均显著提高了土壤含水量和土壤有机质,降低了土壤紧实度;深耕(深翻和深松)显著提高了土壤温度,而秸秆还田显著降低了土壤温度。     

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。     

耕作及秸秆还田对辽南地区土壤水分及春玉米水分利用效率的影响

为探讨辽南地区雨养春玉米种植适宜的土壤耕作与秸秆还田模式,于2011~2014年进行了为期4年的田间小区试验,研究了3种耕作措施(普通旋耕20cm、隔年深松和隔年深翻30cm)与3种秸秆还田方式(无秸秆还田、秸秆隔年还田和秸秆连年还田)相结合,连续进行4年后对土壤水分特征及春玉米水分利用效率的影响。结果表明:不同处理对土壤蓄水能力和水分利用效率的提高作用,总体上以秸秆连年还田秸秆隔年还田无秸秆还田,深翻深松普通旋耕,且深翻与秸秆连年还田相结合效果显著。与普通旋耕无秸秆还田处理(P)相比,深翻+秸秆连年还田处理(SMSR2)显著地促进了土壤蓄水能力和水分利用效率的提高,0~60cm土层土壤含水量提高5.93%;0~100cm土层土壤贮水量提高31.69%;玉米拔节期叶片水分利用效率提高45.27%,抽雄开花期提高44.16%;SMSR2处理与其他处理相比,显著降低了玉米生育期土壤耗水量,水分利用效率显著提高。深松+秸秆连年还田处理(SSR2)也可明显改善土壤的蓄水能力和水分利用效率,但其效果稍逊于SMSR2处理。因此,秸秆连年还田结合隔年深耕能有效改善土壤蓄水保墒能力,是适合辽南地区雨养条件下春玉米种植的一种科学耕作和培肥方式,当地可根据实际情况加以应用。     

绿洲灌区耕作方式与秸秆还田对玉米田水热特征的调控效应

为探讨干旱绿洲灌区耕作方式与秸秆还田对玉米田土壤水热特征的调控效应,基于甘肃河西绿洲灌区田间定位试验,研究耕作方式(免耕、传统翻耕)和秸秆还田方式(秸秆还田、秸秆不还田)下农田土壤水分、温度动态变化特征。结果表明,耕作方式、秸秆还田显著影响土壤贮水量、耗水量、土壤温度、土壤有效积温、玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率,且互作效应显著。较秸秆不还田,秸秆还田提高了玉米各生育期0～120 cm土层的土壤贮水量,降低了玉米拔节至成熟期耗水量、播种至拔节期与吐丝期0～25 cm土层的土壤温度及各生育期土壤有效积温。免耕较传统翻耕提高了玉米拔节前土壤贮水量,降低了拔节至吐丝期耗水量,而传统翻耕较免耕提高了玉米各生育期土壤温度及有效积温。秸秆还田条件下玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率较秸秆不还田分别提高20.3%、23.6%和23.2%。传统翻耕的玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率较免耕分别提高20.8%、22.6%和12.3%。传统翻耕结合秸秆还田降低了玉米拔节前、吐丝至成熟期的耗水量,提高了各生育期土壤温度与有效积温。传统翻耕结合秸秆还田的玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率较其他处理分别提高20.3%～37.9%、22.0%～40.5%和7.0%～32.4%。因此,传统翻耕结合秸秆还田是绿洲灌区玉米高产、农田水热资源高效利用的理想耕作措施。     

耕作方式和秸秆还田对农田土壤微生物数量的影响

通过田间试验,研究了不同的耕作方式(常规耕作、深耕、深松)、秸秆还田(秸秆还田、秸秆不还田)对夏玉米农田土壤微生物数量的影响。结果表明,深(松)耕和秸秆还田显著增加了土壤微生物数量,深(松)耕主要增加了下部土层的微生物数量,而秸秆还田主要提高了上部土层微生物的数量。深耕+秸秆还田和深松+秸秆还田这两个处理的微生物数量最多,为比较适宜黄淮海地区的两种土壤耕作模式。     

秸秆还田对小麦-玉米产量及上下茬水分利用效率的影响

通过3 a定位试验,采用实地测产、水分平衡等方法,研究了秸秆还田对冬小麦和夏玉米产量与产量性状,以及土壤储水量、作物耗水量和水分利用效率的影响。结果表明:秸秆还田可降低小麦单位面积穗数、穗粒数以及玉米单位面积穗数,增加小麦千粒重以及玉米穗粒数和千粒重;秸秆还田处理的小麦-玉米周年产量较秸秆不还田处理增加1.1%,其中,小麦季减产3.3%,玉米季增产4.8%;秸秆还田处理的小麦季和玉米季各时期0~200 cm土体储水量均跃秸秆不还田处理,其中,小麦收获期至玉米播种期土壤储水量增加明显,增幅为4.6%;秸秆还田处理有利于减少小麦季和玉米季的作物耗水量,提高周年水分利用效率,但不利于小麦季作物水分利用率的提高。     

海河低平原渠灌区麦田深松的节水增产效应研究

【目的】研究海河低平原渠灌区土壤深松对冬小麦的节水增产效应,以提高冬小麦产量和水分利用效率。【方法】于2011-2012年和2012-2013年冬小麦生长季,以冬小麦品种良星99为材料,大田条件下,通过小麦季设置旋耕（RT）、深松（SRT）和深耕（MRT）3种耕作方式处理,在海河低平原渠灌区进行了2个周期的研究。【结果】（1）深松可提高土壤水分入渗速率。水分入渗速率稳定时,深松处理土壤水分入渗速率为0.05 mm·s^-1,分别是旋耕处理和深耕处理的2.50倍和1.67倍。（2）渠灌条件下,深松有利于水分在土壤中快速下渗,优化水分在深层土壤中的分布,提升深层土壤对灌水的储蓄能力。灌水后48 h,在0-180 cm土层,深松处理土壤水分增量为158.5 mm,旋耕和深耕处理分别为142.5和144.1 mm,分别相当于深松处理的89.9%和90.9%。（3）在冬小麦冬前阶段,深耕处理棵间蒸发量最高,分别是深松和旋耕处理的1.15倍和1.35倍。冬小麦返青后,旋耕处理棵间蒸发量提高,尤其是春季灌水后,旋耕处理日棵间蒸发量上升更快,最高达1.32 mm·d^-1,而深松处理和深耕处理则仅为0.78和0.85 mm·d^-1。深松处理全生育期棵间蒸发量最低,仅为138.17 mm,分别相当于深耕处理和旋耕处理的86.9%和89.7%。（4）冬小麦播种至拔节期,旋耕处理0-100 cm土层含水量高于深松和深耕处理;拔节期至成熟,0-20 cm土层,旋耕处理含水量最高;20-80 cm土层,深松处理含水量最高;80 cm以下土层,3个处理差异不显著。（5）深松处理生育期耗水量为419.1 mm,比旋耕和深耕处理节水约6%;深松处理对灌水和降水的消耗比例分别为41.2%和22.0%,显著高于深耕和旋耕处理。（6）深松处理产量平均为8 550 kg·hm^-2,分别比旋耕和深耕处理提高15.4%和6.9%,其水分利用效率比旋耕和深耕处理分别高22.9%和14.0%。【结论】土壤深松可增加麦田地表水入渗速率,减少灌水和降水的无效蒸发,提高土壤对灌水和降水的储蓄,降低冬小麦耗水量,提高其水分利用效率和灌水生产效率,最终显著提高冬小麦产量,具有较好的节水增产效应。建议在海河低平原渠灌区冬小麦种植中采用深松耕作措施。     

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。     

不同耕作方式对土壤理化性状及玉米产量形成的影响

采取多年定点定位研究方法,设置常规旋耕+秸秆还田、连续深耕+秸秆还田、连续深耕秸秆不还田、隔年深耕+秸秆还田、深松+秸秆还田5个处理,对不同耕作方式与土壤理化性状、玉米单株叶面积及产量形成的关系进行了研究。结果表明,对比常规旋耕、深松和深耕均能显著降低0~40 cm土层的容重,增加孔隙度,其中深松效果最好,对于深耕,秸秆还田与否对于土壤容重影响较小,隔年深耕对比连续深耕,土壤容重显著增加;对比常规旋耕,深松和深耕均能增加单株叶面积,土壤深松后,整个灌浆期均能维持较高灌浆速率,而深耕后灌浆初期和中期速率较高,后期迅速下降;深松后玉米产量和千粒重显著高于深耕和常规旋耕,常规旋耕显著低于深耕,隔年深耕与连续深耕差异不显著,深耕秸秆还田与否差异不显著。     

秸秆生物炭和秸秆对麦玉轮作系统土壤养分及作物产量的影响

为探讨生物炭和秸秆在石灰性潮土区对麦玉轮作系统的影响,采用冬小麦季玉米秸秆还田-夏玉米季小麦秸秆不还田的单季还田模式,按照观测小区内实际平均玉米秸秆干物质量进行倍数施用,设置玉米秸秆0.5(S0.5)、1.0(S1.0)、1.5(S1.5)和2.0倍（S2.0）还田,以及将等量玉米秸秆全部转化为生物炭进行施用（B0.5、B1.0、B1.5、B2.0）,以无生物炭和秸秆的处理为对照（CK）,测定不同处理下的土壤养分及作物产量。结果表明,生物炭和秸秆还田处理对冬小麦、夏玉米两季的土壤全效以及速效养分具有一定的促进作用,整体上在冬小麦季对土壤养分的改善及碳氮比的提升效果优于夏玉米季。在冬小麦季,生物炭和秸秆还田处理的小麦籽粒产量较对照分别显著增加9.04%～21.76%和15.31%～22.96%;在夏玉米季,B0.5、S1.0、S1.5、S2.0处理的玉米籽粒产量较对照分别显著增产10.86%、8.72%、10.89%、12.22%。整体上施用生物炭和秸秆对冬小麦的增产效果高于夏玉米,且以秸秆还田处理的增产效果更优。因此,在鲁西平原石灰性潮土区正常施肥的基础上,在冬小麦季施加0.5倍玉米秸...     

麦茬高度对机播夏玉米苗期生长及水分利用的影响

【目的】在冬小麦-夏玉米轮作免耕留茬种植体系内,麦茬高度对土壤蓄水保墒能力、夏玉米出苗及生长发育具有重要影响。本研究在冬小麦-夏玉米轮作地区,探求适宜机播夏玉米苗期生长及高产高效的冬小麦留茬高度,为实现农艺栽培措施和农业机械化的高效、有机结合提供理论依据。【方法】试验于2012-2014年在中国农业大学吴桥实验站进行,以郑单958为试验材料,在大田条件下设3个麦茬高度（15 cm、25 cm、35 cm）,其余部分随机收粉碎覆盖还田,采用机械化精量播种。通过测定夏玉米出苗率、苗期农艺性状、干物质积累、田间耗水量、产量及构成因素和水分利用效率,比较分析小麦不同留茬高度对夏玉米播种出苗质量、苗期生长发育、产量及水分利用效率的影响。【结果】（1）35 cm麦茬处理能够显著降低播种到拔节期农田耗水量和全生育期农田耗水量,显著增加夏玉米出苗率并提高田间株高整齐度。（2）35 cm麦茬能够促进4叶展期株高和叶片的增长,但茎粗变细,差异均达到显著水平（P＜0.05）。（3）35 cm 麦茬处理下玉米拔节期的茎秆变粗,株高、叶面积指数和单株干物质积累均处于最高水平,其中干物重差异显著。（4）与15 cm和25 cm麦茬高度相比,35 cm麦茬处理下玉米的3年平均籽粒产量分别增加了10.59%和5.31%,产量增加主要是由单位面积粒数的增加引起;3年平均水分利用效率分别提高了21.55%和12.64%（P＜0.05）,年际间水分利用效率也具有较大差异,降雨较多的年型,水分利用效率低。【结论】在3个麦茬高度下,35 cm麦茬处理蓄水保墒效果较好,有利于夏玉米苗期生长发育,在增加夏玉米产量和水分利用效率方面效果显著,符合免耕留茬区域农业机械化播种的发展趋势,应用前景广阔。     

麦玉复种体系下秸秆还田与施氮对作物水氮利用及产量的效应研究

【目的】探究陕西关中地区麦玉复种体系下作物生产过程对秸秆还田与氮肥合理配施的响应,为实现当地粮食作物增产及资源高效利用提供理论依据。【方法】本研究于2011年10月至2016年10月,在陕西杨凌地区设置连续5年的定位试验。采用二因素裂区设计,主区为秸秆还田,设秸秆还田（S）和秸秆不还田（S0）2个水平;副区为施氮量,设常规施氮（F1）、减量施氮（F0.8）、不施氮（F0）3个水平,对冬小麦与夏玉米籽粒产量及水肥利用状况进行测定分析。【结果】秸秆还田与施氮及二者交互作用对麦玉两作物产量及其构成因素、水肥利用效率等方面有显著或极显著影响。秸秆还田较不还田处理显著提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量,分别达6%-14%、8%-34%、3%-5%、3%-10%;同时显著提高麦玉播种前及收获后0-100 cm土层的储水量,播种前及收获后5季均值分别增加5%-11%、12%-15%（麦）和4%-9%、11%-17%（玉）。与不施氮处理相比,施氮显著提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量;并显著提高了秸秆还田水平下麦玉播前及收后土壤储水量。在产量和水氮利用方面,秸秆还田较不还田处理分别显著提高了2012-2016 4季冬小麦和5季夏玉米产量,其中,冬小麦每年依次提高4%-6%、5%-10%、7%-10%、8%-12%,夏玉米依次为1%-2%、3%-6%、4%-7%、5%-8%、3%-7%;秸秆还田显著提高麦玉水分利用率WUE,5季均值分别增加4%-7%和8%-11%;并显著提高2012-2016 4季麦玉氮肥偏生产力PEPN、2012-2016 4季冬小麦和5季夏玉米农学利用率AEN。施氮较不施氮处理显著提高麦玉产量,且均以F1处理最高,冬小麦F1处理在两秸秆还田水平下分别较F0处理显著增产30%-38%（S）和29%-33%（S0）,夏玉米为21%-25%（S）和19%-22%（S0）;施氮显著提高了两作物WUE,S0水平下F1处理WUE均值最高,S水平下F0.8处理WUE均值最高;F0.8较F1处理在5季中均显著提高作物PEP_N和AE_N,5季均值最高的SF0.8处理较最低的S0F1处理分别增加31%和30%（麦）、30%和31%（玉）。经济效益方面,秸秆还田较不还田处理提高了麦玉净收益均值,分别为808-1 258元和733-1 212元;施氮较不施氮处理提高两作物净收益,施氮处理中以F0.8处理获得收益最大。麦玉5年净收益均呈现出SF0.8＞SF1＞S0F0.8＞S0F1＞SF0＞S0F0的趋势,其中SF0.8处理下净收益均值较CK分别增加3 052元和2 145元。【结论】长期秸秆还田配减量施氮在保证冬小麦及夏玉米维持较高产量的情况下,显著改善作物水肥利用情况。综合考虑作物产量、水肥利用效率及经济效益,不同处理间以秸秆全量还田配施减量氮肥处理效果最优。     

免耕条件下秸秆还田对冬小麦-夏玉米轮作系统土壤呼吸及土壤水热状况的影响

【目的】研究免耕条件下秸秆还田对旱地冬小麦-夏玉米轮作系统土壤呼吸及土壤水热状况的影响。【方法】2011年10月至2014年9月,在陕西杨凌设置秸秆全量还田+施肥（S1F1）、秸秆全量还田+不施肥（S1F0）、秸秆半量还田+施肥（S1/2F1）、秸秆半量还田+不施肥（S1/2F0）、秸秆不还田+施肥（S0F1）、秸秆不还田+不施肥（S0F0）6 种不同耕作处理的3年定位试验,测定并分析不同耕作处理下土壤呼吸、土壤水热状况、作物产量、土壤耕作层有机碳含量的差异。【结果】在冬小麦生育期内,各处理土壤呼吸速率均呈先下降后升高再下降的趋势;在夏玉米生育期内,各处理土壤呼吸速率均表现为先升高后下降的趋势。同一生育期内各处理土壤呼吸平均速率及呼吸总量依次为S1F1＞S1/2F1＞S1/2F0＞S0F1＞S1F0＞CK,同种作物不同生育期之间,各处理土壤生育期呼吸总量有逐年降低的趋势。整个研究周期内,土壤温度的变化趋势与每月平均气温的变化趋势相似,不同处理在同一生育期内的土壤温度变化趋势相近,且各处理生育期土壤平均温度均随土壤深度的增加而降低;不同秸秆还田处理冬季土壤温度均高于对照,但生育期土壤平均温度均低于对照。土壤含水量随土壤深度的增加而降低,但受降雨影响,不同轮作周期之间的土壤含水量波动较大,各处理同一生育期的土壤平均含水量均表现为S1F0＞S1F1＞S1/2F0＞S1/2F1＞CK＞S0F1,且不同秸秆还田处理的土壤含水量与对照间的差异均显著（P＜0.05）;土壤温度能够解释土壤呼吸速率变化的32.5%-60.4%,土壤含水量能够解释土壤呼吸速率变化的38.4%-82.5%,不同土层深度间,5 cm土层的温度与土壤呼吸的拟合度性最高,而10-20 cm土层的含水量与土壤呼吸的拟合度最高。相同年份内,不同处理冬小麦和夏玉米产量均表现为S1F1＞S1F0＞S1/2F1＞S0F1＞S1/2F0＞CK,这个研究周期内,冬小麦产量逐年增加,夏玉米在前两季表现为增产,但受极端炎热天气的影响,第三季的产量明显降低。单季作物收获后,各处理同一土层深度的有机碳含量均表现为S1F1＞S1/2F1＞S1F0＞S1/2F0＞S0F1＞CK。且不同秸秆还田处理的土壤有机碳含量逐年升高。【结论】长期免耕秸秆还田能够有效降低农田土壤碳排放、提高农田土壤水分利用率及冬季土壤温度、提高作物产量及土壤有机碳含量。不同秸秆还田处理间以S1F0处理的效果最优。     

渭北旱塬不同施肥与覆盖栽培对冬小麦产量形成及土壤水分利用的影响

 【目的】研究不同施肥和覆盖栽培模式对渭北旱塬旱地冬小麦产量和水分利用的影响。【方法】通过田间试验,研究测土推荐施氮、顶凌追肥、垄覆沟播、秸秆还田覆盖等措施对冬小麦产量、生物量、收获指数、水分利用效率及土壤水分周年变化的影响。【结果】旱地早春追肥使冬小麦增产6%—14%,水分利用效率提高7%—10%,达到12.2—13.6 kg•hm-2•mm-1;“减氮+垄覆沟播”增产达15%—41%,水分利用率提高10%—30%,达到12.2—16.5 kg•hm-2•mm-1。主要原因是,通过测土优化氮肥用量,采用基肥﹕追肥（3﹕1）方式,并与起垄覆膜栽培措施相结合可促进冬小麦利用深层土壤水分,提高冬小麦抽穗开花期植株含水量和成熟期的生物量及收获指数;虽然生育期耗水增加,但水分利用效率也提高。而单纯减少氮肥用量,不利于水分利用效率的提高;夏季垄上覆膜沟内覆盖作物秸秆可提高休闲效率,利于土壤水分恢复,实现土壤水分周年平衡和旱地小麦可持续增产。【结论】优化施氮结合垄覆沟播是黄土高原渭北旱地小麦增产增效的栽培模式。     

少免耕及秸秆还田小麦间作玉米的碳排放与水分利用特征

【目的】利用间作和保护性耕作对土壤碳减排及水分高效利用的潜力,将二者集成于同一系统中以发挥各自的优势并催生彼此间的协同效应,从而建立减排与节水双赢的间作高效种植模式。【方法】以河西绿洲灌区长期规模化种植的小麦间作玉米为研究对象,集成应用保护性耕作的理论与技术,利用带状耕作和秸秆覆盖建立免耕立茬（NTSSI）、免耕秸秆覆盖（NTSI）、少耕秸秆翻压（TISI）和传统收割（CTI）4种处理,并以传统收割单作小麦（SW）和单作玉米（SM）作为对照,系统研究了不同处理土壤呼吸与作物耗水状况。应用土壤呼吸测定系统EGM-4（environmental gas monitor-4,UK,PP system）测定土壤呼吸速率,以此计算不同处理生育期内土壤碳排放总量。用产量与耗水和土壤碳排放量与耗水两种方法计算水分利用效率,客观评价间作系统的水分利用状况。【结果】不同种植模式中,单作玉米土壤呼吸速率最大（1.57 μmol CO₂·m^-2·s^-1）,间作次之（0.83 μmol CO₂·m^-2·s^-1）,单作小麦最小（0.72 μmol CO₂·m^-2·s^-1）;4种秸秆还田方式中,NTSI处理土壤呼吸速率最低,2011与2012年分别较CTI降低了20.4%和11.9%,由此减少碳排放量12.4%。在间作中集成应用带状耕作和秸秆覆盖能有效降低系统耗水总量、增加产量、提高水分利用效率（WUE_GY）,与CTI处理相比,NTSI处理平均减少耗水量达4.1%,增产29.7%,水分利用效率提高15.6%。同时,间作系统的单位耗水碳排放平均降低了5.9%,碳排放效率提高了28.2%。【结论】小麦间作玉米与保护性耕作结合,并集成应用带状耕作及秸秆覆盖技术可使系统的产量、碳排放和耗水得到有效协调,能促进耗水更多转化为作物产量并降低在该转化过程中产生的碳排放,实现碳减排与水分高效利用的协同促进。