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。     

不同施肥水平下宝鸡旱塬连作冬小麦产量与深层土壤水分效应的模拟研究

【目的】探寻与黄土高原半湿润区降水状况相适应的、有利于土壤水分可持续利用的合理施肥水平,为当地小麦生产的可持续发展提供科学依据。【方法】在模拟精度验证的基础上,应用侵蚀和生产力影响计算模型(WinEPIC模型)模拟研究了黄土高原半湿润区宝鸡旱塬1961~2000年无肥(N0 kg/hm2,P 0 kg/hm2)、低肥(N90kg/hm2,P 30 kg/hm2)、中肥(N 120 kg/hm2,P 60 kg/hm2)、高肥(N 150 kg/hm2,P 75 kg/hm2)和超高(N 180kg/hm2,P 90 kg/hm2)肥力处理5种施肥水平下,连作冬小麦的产量变化和深层土壤的水分效应。【结果】无肥、低肥、中肥、高肥和超高肥处理下1961~2000年宝鸡旱塬冬小麦的产量均呈波动性降低的趋势,其平均值分别为1.588,2.306,3.327,3.981和4.764 t/hm2;连作冬小麦逐月土壤有效含水量也均呈波动性降低趋势,5种施肥处理的年均土壤干燥化速率分别为11.4,11.6,14.9,14.9和18.2 mm/a。在5种施肥条件下,模拟期间均出现了土壤干燥化现象,在5~16年都形成了相对稳定的土壤干层,其中无肥和低肥处理的土壤干层分布于2~3 m土层,中肥和高肥处理分布于2~4 m土层,超高肥处理分布于2~5 m土层。【结论】随肥力和作物产量水平的提高,作物耗水量增大,土壤干层厚度逐渐加深。宝鸡旱塬连作冬小麦适宜的施肥量为N120~150 kg/hm2,P 60~75 kg/hm2。     

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。     

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...     

耕作与施肥模式对渭北旱塬春玉米土壤肥力和产量的影响

研究不同保护性耕作模式与施肥模式对春玉米田土壤养分、水分利用效率、养分利用效率、作物产量的影响,筛选适宜的保护性耕作和施肥模式,为渭北旱塬农田培肥、提高水分利用效率和增加玉米产量提供技术支撑。2013-2014年在渭北旱塬开展田间试验,设置农户常规模式(翻耕+低肥)、现有高效模式(免耕+高肥)和创新高效模式(深松+平衡施肥)3种处理,测定玉米播前和收后土壤养分变化,各生育时期、休闲期土壤水分变化和作物产量。结果表明:"深松+平衡施肥"模式与"免耕+高肥"模式较"翻耕+低肥"模式提高土壤0~60cm土层有机质、碱解氮、速效磷和速效钾质量分数,其中0~20cm土层增加显著;2013年"免耕+高肥"模式对土壤养分增加量较"深松+平衡施肥"模式高,2014年"深松+平衡施肥"模式较"免耕+高肥"模式和"翻耕+低肥"模式高,在0~20cm土层增加显著。"深松+平衡施肥"模式较"翻耕+低肥"模式2a平均增加产量11.23%,土壤水分利用效率提高12.3%,且显著提高氮磷肥利用效率。综合分析表明,"深松+平衡施肥"模式在增加土壤养分质量分数、提高水分和养分利用效率及增加产量方面优于其他2种模式,是适合渭北旱塬春玉米增产的生产模式。     

轮耕对渭北旱塬麦田土壤有机质和全氮含量的影响

【目的】研究由秸秆覆盖免耕、秸秆覆盖深松和秸秆还田翻耕组成的不同保护性轮耕模式对渭北旱塬连作麦田土壤肥力的影响。【方法】2007-2014年在陕西合阳实施夏闲期免耕/深松轮耕（NT/ST）、深松/翻耕轮耕（ST/CT）、翻耕/免耕轮耕（CT/NT）、连续免耕（NT/NT）和连续翻耕（CT/CT） 5种不同耕作模式定位试验,测定并分析2011-2014年小麦收获后不同耕作处理下土壤有机质和全氮变化规律及产量差异。【结果】与连续翻耕相比,连续免耕有利于表层土壤有机质和全氮积累,而免耕、深松和翻耕组成的3种轮耕处理更有利于提高20-40和40-60 cm土层土壤有机质和全氮含量,其中随着耕作年限延长,连续免耕处理下土壤养分逐渐表现出“上层富集,下层贫化”的现象;而免耕/深松轮耕更有利于耕层及耕层以下土壤养分均匀分布。随着轮耕年限增加,各耕作处理0-60 cm土层土壤有机质含量和总量均呈现出整体增加趋势,其中以免耕/深松处理增加趋势比较明显。与2007年相比,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3种轮耕处理的0-60 cm土层年平均有机质含量增加速率分别为4.53%、3.02%和2.26%,2014年土壤有机质总量分别增加了4.07、2.68和1.65 kg·m^-3。轮耕7年后,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕轮耕处理较连续翻耕处理0-60 cm土层土壤有机质含量分别显著增加25.3%、15.2%和10.2%,有机质总量分别增加31.57%、21.45%和13.94%,其中免耕/深松处理较连续免耕有机质含量增加9.20%,总量增加3.84%。在2011-2014年期间,与连续翻耕相比,连续免耕和3种轮耕处理0-60 cm土层土壤全氮含量及总量均有不同程度增加。其中2014年免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕轮耕处理较连续翻耕处理0-60 cm土层土壤全氮含量分别增加17.3%、8.0%和6.4%,氮总量分别显著增加了0.21、0.13和0.09 kg·m^-3,其中,免耕/深松处理较连续免耕全氮含量增加了3.02%,总量减少了2.26%。2011-2014年冬小麦平均产量表现为深松/翻耕＞免耕/深松＞连续翻耕＞翻耕/免耕＞连续免耕,其中深松/翻耕和免耕/深松处理冬小麦平均产量接近,分别较连续翻耕处理显著增产10.36%和9.80%,较连续免耕处理显著增产17.84%和17.24%;翻耕/免耕较连续翻耕处理减产1.59%,较连续免耕处理增产5.08%,但差异不显著。不同保护性轮耕措施下,各土层土壤有机质含量与全氮含量间呈显著正相关;0-20 cm土层有机质含量与轮耕年限呈显著线性相关。【结论】3种轮耕模式较连续翻耕有利于提高0-60 cm土壤有机质和全氮总量,且较连续免耕有利于土壤养分含量在耕层及耕层以下土层均匀分布,其中以免耕/深松轮耕处理效果最优,且增产效应较佳,为渭北旱塬连作麦田较适宜的休闲轮耕模式。     

渭北旱塬不同施肥条件冬小麦降水产量效应

在旱棚控制条件下研究了氮磷水三因素交互效应及耦合模型，根据试验的产量结果建立了冬小麦产量与氮磷水三因素之间的产量函数模型。通过产量函数的主因素分析得出各因素对产量的影响顺序为水〉氮〉磷，并对渭北旱塬不同施肥条件冬小麦降水产量效应进行综合评价。     

渭北旱塬冬小麦水·肥·产量关系研究

[目的]探讨了不同供水条件下土壤水分与作物产量的关系。[方法]以冬小麦品种长旱58为试材,设肥力和水分2因子高、中、低3水平9个处理组合,通过试验资料分析了不同养分和水分条件下作物的产量响应。利用2006年9月~2007年7月的气象资料研究了冬小麦不同生育期耗水量。[结果]各生育期耗水量占全生育期总耗水量的百分比以孕穗灌浆期最大,达45.6%,其次为拔节期,约21.5%,越冬期最小,约8.4%。底墒对旱作作物产量具有重要影响,施肥量过量会影响农田水分循环过程,使得高产农田的产量随降水量的变化而波动。[结论]提高作物土壤耗水量和土壤底墒利用率是黄土高原旱地农业实现高产稳产的关键。     

渭北旱塬不同覆盖措施的土壤水分分布特征

通过田间定位试验研究了渭北旱塬秸秆覆盖、地膜覆盖、秸秆加地膜覆盖及传统耕作保墒方式的土壤水分含量及动态变化 ,结果表明秸秆覆盖方法的保墒效果最好 ,2 m土层的有效水达 2 74.3 mm,比对照增加 3 3 .3 mm,降雨可下渗到 1 .6m。9月 1 5日分析 ,秸秆覆盖的表层土壤含水 2 9.9% ,地膜覆盖的 1 8.6% ,对照只有 1 3 .8%。     

不同保护性耕作模式对冬小麦产量及土壤理化性状的影响

在大田条件下设4个处理:传统耕作(CT)、还田免耕(NT1)、整秆覆盖免耕(NT2)、还田深松免耕(NTS),研究了保护性耕作模式对冬小麦产量及土壤理化性状的影响。结果表明,小麦返青后,保护性耕作0~20 cm土壤容重低于传统处理,有机质含量、速效氮、速效钾和速效磷含量高于传统处理,但20~40 cm土壤养分各项指标除NTS表现与0~20 cm相同趋势外,NT1和NT2有减小趋势。保护性耕作最终提高了小麦穗粒数和千粒重,但降低了公顷穗数,比传统耕作减少240万/hm2,产量表现:NTS>CT>NT2>NT1。表明,土壤深松技术与秸秆还田相结合,能有效改善和提高土壤耕层和耕层以下土壤理化性状,发挥保护性耕作的增产潜力。     

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。     

深松覆盖对旱地冬小麦产量和水分利用率的影响

1999-2009年在洛阳孟津试验场内,设置深松覆盖、传统耕作(对照)2个处理,利用长期定位试验及气象观测设备,研究深松覆盖对旱地冬小麦产量及水分利用率的影响。结果表明:(1)豫西地区干旱程度正在加剧,年平均降雨量546.7mm,与常年平均相比减少了7.95%。(2)深松覆盖在所有年份均表现增产,10a间平均增产8.67%,增产幅度为4.9%～20.87%,干旱年份增产幅度更大。(3)深松覆盖能显著提高降水贮蓄率,10a间深松覆盖降水贮蓄率在37.5%～75.0%,平均54.9%,传统耕作降水贮藏率在22.9%～64.8%,平均46.2%,深松覆盖较传统耕作平均提高22.13%。(4)深松覆盖可有效提高土壤水分利用效率,干旱年份水分利用效率较高,提高的幅度更大,10a间降水利用效率平均提高4.73%。