宁南山区保护性耕作对农田水分状况影响的研究

为研究保护性耕作对宁南山区农田水分状况的影响,在宁夏彭阳县对三种不同保护性耕作措施下玉米农田休耕期及生长期土壤水分、作物生长发育指标进行了实验研究。结果表明:(1)在休耕期,整秸秆覆盖处理的土壤水分贮存量(236.80mm)最高,半秸秆覆盖(224.10mm)次之,传统无覆盖(208.45mm)最低;(2)在生长期,采用秸秆覆盖方式可使春玉米的株高、穗长、生物产量及经济产量等指标得到显著提高,土壤的蓄水保墒性能增强,水分利用效率提高,增产增效明显;与传统方式相比,整秸秆覆盖可使春玉米的产量及水分利用效率分别提高3.5%及16.5%。研究认为,保护性耕作可有效改善玉米田土壤水分状况,促进玉米的生长发育。     

不同秸秆还田模式冬麦田土壤水分特征比较

在陕西杨凌区布设田间试验,在冬小麦发育期间观测5种不同玉米秸秆覆盖与耕作方式相结合模式的土壤水分特征。结果表明5种覆盖耕作模式的土壤水分垂直变异系数大小排列为传统翻耕(0.1376)>浅旋覆盖(0.1360)>传统覆盖(0.1309)>深翻覆盖(0.1265)>免耕留茬(0.1167);免耕覆盖土壤水分贮存量(342 mm)最高,以浅旋覆盖(289 mm)、传统翻耕(287 mm)土壤水分贮存量相对为低,深翻覆盖(307 mm)、传统覆盖(300 mm)土壤水分贮存量相对居中。     

玉米茬不同处理方式对土壤耕层水分的影响

针对朝阳半干旱区春季十年九旱的实际情况,在秋后玉米地设置了玉米地留茬、留茬覆盖玉米秸秆、翻耕、翻耕后覆盖玉米秸秆和翻耕后覆盖地膜5种不同处理方式,探讨不同处理方式对春播前表层土壤水分的影响.测定结果表明,各处理春播前表层土壤水分含量大小顺序为翻耕后覆膜>翻耕后覆盖秸秆>留茬覆盖秸秆>翻耕无覆盖>留茬无覆盖,其中翻耕覆膜处理土壤含水率为17.03%,比留茬无覆盖处理高4.51%,比翻耕无覆盖处理高2.57%,比留茬覆盖秸秆处理高1.27%,比翻耕覆盖秸秆处理高0.66%.     

秸秆覆盖量对土壤水分利用及春玉米产量的影响

为了探明半干旱区秸秆覆盖栽培中适宜的秸秆覆盖量,在宁南旱区进行了春玉米栽培试验。试验设1.35、0.9、0.45和0万kg/hm24个覆盖量处理,分析了不同覆盖量对土壤水分、玉米产量及水分利用效率的影响。结果表明,4年玉米生育期覆盖量从高到低0～200 cm土层平均土壤贮水量分别较CK(无覆盖)高15.47、10.79 mm和6.26 mm(P<0.05)。试验期间,2009年玉米生育期降雨量最低(为266.1 mm),各处理依次较CK增产13.10%、17.37%和5.40%(P<0.05);2010年玉米生育期降雨量最高(为433.6 mm),各处理依次较CK增产3.91%、7.58%(P<0.05)和1.70%。0.9～1.35万kg/hm2覆盖量增产效果明显,4年平均比CK增产14.23%～12.03%,水分利用效率提高了10.64%～8.87%。宁南旱区,0.9万kg/hm2秸秆覆盖量能更好地蓄水保墒,促进农田土壤水分良性循环,且对提高玉米产量和水分利用效率有显著效果。     

秸秆还田对旱作冬小麦后茬土壤水分的影响及其APSIM模拟

模型作为一种作物生长机理模型,可敏感捕捉气候变化、土壤水分变化引致的系统组分响应,适用于降水不确定性地区的农业系统生产预测。为确定APSIM模型对秸秆还田等水土保持耕作拦截夏季降水的模拟功能,在甘肃黄土高原开展了秸秆还田处理,对冬小麦收获后休闲期土壤水分的影响及其APSIM模拟。结果表明：自然降水条件下,免耕+秸秆还田（S）处理下土壤水分蒸发量较休闲裸地（F）、耕作+覆草（TS）及传统耕作（T）降低16.7%~23.9%,裸地休闲或耕作会造成土壤水分流失,秸秆还田的保水作用明显,APSIM模拟可代表71%~92%的土壤水分变化;在人工模拟降水(66 mm·h^-1)情况下,土壤蒸发在2 t·hm^-2(SS)、4 t·hm^-2(LS)秸秆还田量下比裸露休闲地(F)分别降低了27.8%和49.4%,APSIM模拟值解释了96%~99%的土壤水分变化。表明本土化的APSIM模型可以描述研究区土壤水分变化,适用于农业系统研究。     

西南紫色土丘陵区不同耕作方式对土壤水热条件、有机碳含量及蚕豆产量的影响

在重庆北碚西南大学试验农场开展大田试验,设置传统耕作(T)、垄作(R)、传统耕作+半量秸秆覆盖(TS_1)、垄作+半量秸秆覆盖(RS_1)、传统耕作+全量秸秆覆盖(TS_2)、垄作+全量秸秆覆盖(RS_2)6个不同处理,研究不同耕作方式对蚕豆土壤水热条件、有机碳含量和蚕豆产量的影响及其相关关系。结果表明:秸秆覆盖下的土壤温度在低温时显著高于平作,在高温时则显著低于平作,而垄作的土壤温度与平作间没有明显的差异;在苗期、分枝期、开花期和成熟期,RS_2处理土壤水分均显著高于R处理;在分枝期、开花期和成熟期TS_2处理土壤水分均显著高于T处理;垄作和秸秆覆盖能提高土壤的有机碳含量,不同处理间的有机碳含量表现出RS_2TS_2RS_1TS_1RT的趋势;垄作和秸秆覆盖能提高蚕豆的产量,与对照T相比,R、TS_1、RS_1、TS_2、RS_2处理的蚕豆产量分别增产3.55%、9.20%、9.88%、10.78%、12.54%;蚕豆产量与土壤有机碳含量呈显著正相关。     

渭北旱塬不同覆盖方式对小麦产量及农艺性状的影响

通过在渭北旱塬的不同覆盖试验,对覆盖方式与小麦产量、农艺性状之间的关系进行了研究。结果表明:(1)地膜、秸秆-地膜、渗水地膜-秸秆覆盖地面后小麦产量显著增加,以地膜全程覆盖处理小麦产量最高,可达6 971 kg/hm2,与无覆盖处理相比,不同材料和时期覆盖后小麦最高增产92.62%,最低增产23.16%;(2)地膜或者渗水地膜-秸秆全程覆盖地面,小麦产量显著高于休闲期覆盖;(3)不同材料覆盖地面后,小麦的农艺性状可以得到大幅改善,但在全程覆盖的处理中,小麦基本苗数下降。     

秋覆盖的保水效应及对春玉米生长的影响

设置高(9000 kg·hm^-2)、中(6000 kg·hm^-2)、低(3000 kg·hm^-2)3种不同量秸秆覆盖和平覆、垄覆2种不同方式的地膜覆盖,以全程不覆盖为对照,研究了秋季雨后覆盖(休闲期加生育期全程覆盖)对土壤水分及春玉米生长状况的影响。结果表明：在冬闲期,各覆盖处理(除秸秆覆盖3 000 kg·hm^-2处理)的土壤蓄水量分别较不覆盖处理(CK)增加了21.22 mm、20.49 mm、18.37mm和19.5mm,使玉米出苗较CK至少提前了3 d。在播种期~大喇叭口期(播后70 d),平覆地膜和垄覆地膜平均土壤蓄水量分别较对照增加15.57 mm和15.73 mm;秸秆覆盖6 000 kg·hm^-2和9 000 kg hm^-2处理平均土壤蓄水量分别较对照增加12.05 mm和12.03 mm。秸秆覆盖处理在玉米生长后期土壤蓄水量较对照增加不显著。秋覆盖处理均可促进春玉米个体的生长,地膜覆盖处理可以显著提高春玉米生长前期的单株干重、株高和叶面积,秸秆覆盖在生育后期较对照显著提高。平覆地膜、垄覆地膜两个处理的玉米籽粒产量和水分生产效率分别较对照增加14.6%、13.9%和11.0%、11.1%(P<0.05),秸秆覆盖处理增产均不显著。     

河西绿洲区保护性耕作对土壤微生物量C和有机质的影响

试验设20 cm留茬压倒(NPS20)、40 cm留茬压倒(NPS40)、40 cm立秆(NS40)、20 cm立秆(NS20)、6 750 kg/hm2覆盖(NSB40)和3750 kg/hm2覆盖(NSB20)和传统耕作(CT)7个处理,研究了不同秸秆覆盖量、留茬高度和秸秆处理对土壤有机质、土壤微生物量C和作物产量的影响.结果表明:土壤微生物量C含量随季节变化表现为播种前最高,收获后最低;不同时期土壤操作措施对土壤微生物量C的影响不同.从播种期开始,保护性耕作土壤有机质含量大于传统耕作,且保护性耕作各处理土壤有机质随土层深度的增加而递减,而传统耕作各层次之间无差异;保护性耕作提高了春小麦的产量:NPS20、NPS40、NS40、NS20、NSB40和NSB20较CT分别增产53.08%、46.59%、40.81%、19.93%、17.33%和4.34%.     

不同耕作措施对冬小麦农田土壤水分和温度的影响

在多年田间定位试验的基础上,研究了内陆河绿洲灌区不同耕作措施对冬小麦农田土壤水分和温度的影响.结果表明,冬小麦返青至成熟,0～150 cm土层深度范围内免耕秸秆覆盖处理土壤平均含水量较免耕和传统耕作处理高0.21%和0.23%,免耕对土壤含水量影响不明显;冬小麦收获后,0～150 cm土层深度范围内土壤含水量平均值的高低顺序为:免耕秸秆覆盖＞免耕＞传统耕作.冬小麦返青至成熟期间,无论晴天还是阴天,0～25 cm土层深度范围内免耕秸秆处理土壤温度均低于免耕和传统耕作处理,免耕秸秆覆盖和免耕处理土壤温度平均值较传统耕作分别低2.8℃和2.6℃,免耕秸秆覆盖处理可以稳定土壤温度.相关分析表明,土壤含水量与土壤温度存在显著负相关关系.     

不同覆盖方式对新疆棉田土壤温度和水分的影响

土壤温度和水分是棉花生长的重要环境因子,通过测定不同覆盖下土壤温度的变化发现,覆膜对土壤的增温效应主要表现在棉花生长前期,5月份不同程度的覆膜可使土壤温度增加0.9～2.3℃,秸秆覆盖土壤温度比无覆盖情况低3.6～6.5℃.土壤温度最大日变幅与深度可拟合成对数函数关系,且两者间有很好的相关性.在整个观测过程中秸秆和地膜覆盖对土壤都有很好的保水作用,窄膜、宽膜、全膜以及秸秆覆盖条件下土壤含水量较之裸露地可分别提高0.15%～5.01%,0.19%～5.26%,1.34%～7.71%和0.47%～4.55%.但是,覆盖秸秆在棉花的生长过程中对株高几乎没有提高作用,而不同面积的覆膜对棉花株高均有显著的促进作用.     

Effects of mulch and planting methods on Medicago ruthenica seed yield and soil physical-chemical properties

Medicago ruthenica (L.) Trautv., a wild grass species, is commonly grown as a forage crop in arid and semi-arid areas of China. Herein, we explored mulch patterns and planting methods for optimizing M. ruthenica seed production in the loess plateau of the Gansu Province, China from 2017 to 2019. The experiments comprised of six treatments including (1) flat ground without mulch (F0, control); (2) flat ground with a transparent white 0.008 mm thick plastic film mulch (FP); (3) flat ground with 4500 kg/hm² straw mulch (FS); (4) furrow with 10 cm ridges (R0); (5) furrow with plastic film mulch (RP); and (6) furrow with straw mulch (RS). Results showed that the harvested seed yield of M. ruthenica was the highest under RP treatment, followed by FP and FS treatments. Soil moisture content from mid-May to mid-August in 2017 was the highest under RP and FP treatments, followed by RS and FS treatments. In 2018, soil moisture content was the highest under RS and FS treatments. In 2017 and 2018, soil temperature was the highest under FP and RP treatments, followed by F0 and R0 treatments. Total and available nitrogen, phosphorus, and potassium contents were the highest under RS and FS treatments, followed by RP and FP treatments. Comprehensive analysis result showed that surface mulch improved soil microenvironment and increased seed yield of M. ruthenica. Straw mulch also effectively recycled excess crop straw, thereby encouraging the sustainable development of agriculture in this area. In conclusion, FS treatment was considered the best mode for M. ruthenica seed production in this area.     

豫西旱地小麦不同种植方式增产效应分析

在豫西旱地对小麦地膜覆盖、秸秆覆盖、沟播、平播(CK)等不同种植方式的增产效应进行对比研究,结果表明:地膜覆盖、秸秆覆盖、沟播三种种植方式都有增温保墒的作用;地膜覆盖的增温作用主要表现在白天,秸秆覆盖、沟播的增温效应主要表现在夜晚;地膜覆盖、秸秆覆盖、沟播的保墒作用表现在小麦拔节前;地膜覆盖、秸秆覆盖、沟播可增加旱地小麦的次生根、分蘖、叶面积、穗数、穗粒数、粒重,能有效提高旱地小麦产量,其增产效应为秸秆覆盖>地膜覆盖>沟播>平播。与平播相比,前三者的增产幅度分别达17.8%、16.6%、12.0%。     

基于HYDRUS-1D的秸秆覆盖条件下黑土区玉米田土壤水盐运移规律

为揭示不同秸秆覆盖量对黑土区玉米田农田土壤水盐运移的影响机制,基于田间试验结果,利用HYDRUS-1D模型对秸秆覆盖下农田土壤水盐运移过程进行模拟,分析不同秸秆覆盖量对土壤水盐动态的影响规律。结果表明：秸秆覆盖可以增强土壤保水性、抑制土壤盐分积累,随秸秆覆盖量增加,秸秆覆盖对土壤水盐运移的作用效果更加明显,在玉米全生育期内秸秆半量覆盖及全量覆盖较裸地40 cm耕层内各土层平均含水率分别提高3.38%~5.78%和5.26%~9.62%、平均电导率分别降低4.61%~8.93%和8.87%~12.41%。基于HYDRUS-1D模型模拟结果可知,土壤含水率模拟值与实测值的决定系数介于0.903~0.940,标准误差介于0.010~0.014 cm³·cm^-3,平均相对误差介于3.46%~4.64%;土壤电导率模拟值与实测值的决定系数介于0.817~0.853,标准误差介于0.091~0.111 mS·cm^-1,平均相对误差介于4.06%~5.46%。误差分析表明HYDRUS-1D模型模拟精度较高,能够用于模拟研究区秸秆覆盖条件下农田土壤水盐运移过程。     

保墒灌溉对夏玉米地土壤水分迁移转化的影响

设置地膜覆盖、秸秆覆盖和PAM化学保水剂3种保墒处理,研究不同保墒灌溉下夏玉米地土壤水分沿剖面变化规律与夏玉米整个生育期耗水规律的异同.试验结果表明:在灌溉或非灌溉条件下,各保墒处理的土壤含水量在0～150 cm均高于相同条件下的对照,且各保墒灌溉对土壤储水量的提高,随着灌溉水量的增加而增加.试验结果还表明:地膜覆盖、...     

Effects of mulches on water use in a winter wheat/summer maize rotation system in Loess Plateau,China

Limited water resources often result in reduced crop yield and low water productivity(WP). In northwestern China, crop production is generally dependent on precipitation. Therefore, a variety of agricultural rainwater harvesting(ARH) techniques have been used for conserving soil moisture, ameliorating soil environment, increasing crop yield, and improving water use efficiency. A two-year(2013–2015) field experiment was conducted under a typical sub-humid drought-prone climate in Yangling(108°24′E, 34°20′N; 521 m a.s.l.), Shaanxi Province, China, to explore the effects of mulching(same for summer maize and winter wheat) on soil moisture, soil temperature, crop water consumption, and crop yield with a winter wheat/summer maize rotation. Crops were planted in a ridge-furrow pattern and the treatments consisted of a transparent film mulch over the ridges(M1), a crop straw mulch in the furrows(M2), a transparent film mulch over the ridges and a crop straw mulch in the furrows(M3), a black film mulch over the ridges and a crop straw mulch in the furrows(M4), and a control with no mulch(CK). Results showed that M4 was the best treatment for improving soil water storage and content, and decreasing crop water consumption during the summer maize and winter wheat rotation. In both maize and wheat seasons, M1 had a higher soil temperature than M2 and CK, and M3 had a higher soil temperature than M4. In the maize seasons, M4 had the highest yield, WP, and precipitation productivity(PP), with the average values for these parameters increasing by 30.9%, 39.0%, and 31.0%, respectively, compared to those in CK. In the wheat seasons, however, M3 had the highest yield, WP, and PP, with the average values for these parameters being 23.7%, 26.7%, and 23.8% higher, respectively, than those in CK. Annual yield(maize and wheat yields combined) and WP did not differ significantly between M3 and M4. These results suggested that M3 and M4 may thus be the optimal ARH practices for the production of winter wheat and summer maize, respectively, in arid and semi-arid areas.     

西南干热河谷休闲农田温度与蒸发量日变化规律及协同关系

针对西南干热河谷旱季休闲农田面积扩大的实际,选择旱季初和旱季末2个时段,研究24 h休闲农田温度与农田蒸发量的变化规律及协同关系。结果表明：休闲农田温度曲线和蒸发量累计曲线大致呈现波形函数曲线变化,随着土壤深度和农田覆盖物的增加,曲线依次向后推移,波幅也逐渐变小,表明农田覆盖物对土壤起到一定的稳温和保水作用,可明显降低农田土壤水分散失;休闲农田温度与农田蒸发量的协同函数均呈现正向协同关系,且协同系数普遍较大,随着土壤深度和地表覆盖物逐渐增加,协同关系逐渐减弱,而干旱却有利于协同关系加强,说明在气候干燥区,农田温度升高,农田蒸发量增大,温度与蒸发量的协同关系增强,农田温度仍然是农田蒸发的主要推动因素。故西南干热河谷地区要开发利用季节性休闲农田,就必须做好旱季农田土壤水分的保蓄,增加地表覆盖物,减少农田水分的无效蒸发,为休闲农田的开发利用奠定良好的水分基础。     

旱作农业区土壤水分保蓄状态及其能量特征

在渭北旱地农田设置覆盖、耕翻等不同保蓄土壤水分处理,测不同层次土壤水分保蓄状况。结果表明:土壤含水量耕翻覆盖地>覆盖地>耕翻地>裸露休闲地。耕作层水分保蓄差异最为明显,但是在土层深度40~50cm处,耕翻过土壤含水量稍大于覆盖过土壤。同一土层土壤水分能量变化规律是土壤水势耕翻覆盖地>覆盖地>耕翻地>裸露休闲地,而同一土层土壤温度变化规律恰好与土壤水势相反,证明在影响土壤水势因素中,土壤水分的正效应>土壤温度;土壤温度日变幅明显是裸露休闲地和耕翻地大于覆盖地。