秸秆覆盖对冬小麦耗水特征及水分生产率的影响

2季冬小麦试验结果表明，秸秆覆盖具有减少土壤棵间无效蒸发的作用，冬小麦返青前1m土层贮水量在砂壤土条件下秸秆覆盖处理比无覆盖处理增加2％－25．8％，粘壤土条件下增加2％－14．5％。返青前秸秆覆盖处理比无覆盖处理的日耗水量普遍小，返青后情况则相反。秸秆覆盖能够促进作物生长，与无覆盖相比，提高水分生产效率4．6％－25．2％。     

秸秆粉碎覆盖沟播对旱地冬小麦产量及土壤水热特征的影响

为了在西北半干旱雨养农业区探索新型绿色可持续的冬小麦覆盖栽培模式,在陇中旱作农业区设置了秸秆粉碎覆盖微垄沟播(SM1)、秸秆粉碎覆盖微垄宽幅沟播(SM2)两种覆盖种植方式,以露地条播(CK)为对照,研究了秸秆粉碎覆盖栽培对冬小麦产量及土壤水热的影响.结果表明,与CK相比,覆盖处理显著提高了冬小麦全生育期土壤含水量4.3％,且增墒幅度SM2处理大于SM1处理.覆盖处理能总体降低冬小麦全生育土壤温度5.4％,但在越冬期～返青期覆盖处理有微弱的增温作用(0.9～1.2℃).SM1和SM2处理均能显著提高冬小麦的单位面积穗数、穗粒数和千粒重,进而使产量较CK分别提高8.9％和15.7％.综上可知,秸秆粉碎覆盖沟播处理能显著改善冬小麦全生育期水分和温度,能提高冬小麦的光合同化能力,进而显著提高冬小麦产量,且SM2处理的增墒及增产幅度均明显优于SM1处理,是更适宜在半干旱区冬小麦生产中应用的绿色可持续栽培模式.     

秸秆覆盖保墒技术

1.秸秆覆盖的节水增产原理 农田及果园采用农作物秸秆覆盖技术以后,可以起到以下几方面的作用. (1)调节气温.秸秆覆盖层对太阳直接辐射和地面有效辐射有拦截作用,使覆盖地在冬季时温度偏高,在生长季节时温度偏低.以麦田为例,5 cm地温偏高0.5℃～1.9℃,冻干层厚度比对照组浅5 cm左右,解冻期提前10 d左右,冬小麦返青早4 d～5 d.春夏季秸秆覆盖地偏低0.8℃～2.1℃,尤以返青期至拔节期较为明显.秸秆覆盖对春玉米地、果园等的土壤温度影响特点是生育前期较大,后期较小.     

华北玉米秸秆覆盖对砂土、壤土水土保持效应的影响

通过野外径流场模拟降雨试验,研究玉米秸秆覆盖对砂土和壤土产流产沙过程的影响,探索不同土壤质地下水土保持的临界秸秆覆盖条件。处理分为2种土壤质地类型和5个水平的秸秆覆盖度:0、10%、20%、30%和40%。结果表明:壤土抗侵蚀能力优于砂土,但透水性弱于砂土;不同土壤质地条件下秸秆覆盖效益存在差异,相同的秸秆覆盖时,砂土条件下的土壤侵蚀防治效果优于壤土;2种土壤质地条件秸秆覆盖度30%时可显著提高土壤入渗总量(25.7%~33.9%),减少产沙总量(22.2%~46.4%),对水土流失具有良好的防治效果。考虑到过大的秸秆覆盖度(大于80%)会造成播种机堵塞,在华北保护性耕作研究实践中,建议砂土和壤土质地下的农田地表保持1 600~3 000 kg/hm2(30%~60%)的玉米秸秆覆盖,以达到较好的水土保持效果和播种质量。     

不同水分和覆盖处理对冬小麦生长及水分利用的影响

通过防雨棚下测坑试验,研究了4种水分条件下(全生育期控制灌水下限分别为田间持水率的80%FC、70%FC、60%FC和50%FC)无覆盖、地膜覆盖和秸秆覆盖(覆盖量4 500kg/hm2)对土壤温度及冬小麦叶面积指数、产量构成性状、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明,地膜和秸秆覆盖改变了冬小麦不同生育阶段的土壤热状况。地膜覆盖加快了冬小麦叶面积指数的增长进程,秸秆覆盖则减缓了叶面积指数的增长。4种水分条件下地膜和秸秆覆盖降低了冬小麦有效穗数,但增加了穗粒数和千粒质量等,促使地膜覆盖处理增产6.53%~23.23%,秸秆覆盖处理增产-0.04%~4.96%;地膜和秸秆覆盖都降低了冬小麦耗水量,提高了水分利用效率。地膜覆盖和秸秆覆盖的增产率及水分利用效率提升率均随着灌水下限的降低而增大,同一水分条件下地膜覆盖的节水增产效果大于秸秆覆盖。建议研究区域冬小麦灌水控制下限为田间持水率的60%~70%,优先选用地膜覆盖模式。     

华北一年两熟区玉米秸秆覆盖对冬小麦生长的影响

于2014—2016年在河北涿州保护性耕作试验田开展了设置6种不同秸秆覆盖还田量:5 t/hm~2(全量还田,OM)、4 t/hm~2(80%还田,EM)、3 t/hm~2(60%还田,SM)、2 t/hm~2(40%还田,FM)、1 t/hm~2(20%还田,TM)及无秸秆覆盖地表(NM)的田间试验,分析了不同秸秆覆盖量对田间土壤含水率、冬小麦出苗率、叶面积指数(LAI)、根系生长及产量的影响。试验结果表明,秸秆覆盖量与土壤含水率之间呈线性关系,含水率随秸秆覆盖量增大而增大;冬小麦出苗率随秸秆覆盖量先增大后减小,FM处理出苗率最优,2014—2016年FM平均出苗率比TM、NM、SM、EM、OM分别大6.9%、10.0%、11.9%、23.8%、33.7%;2014—2016年冬小麦整个生长周期内,FM、TM、NM、SM、EM、OM处理平均LAI分别为5.3、4.5、3.6、4.0、3.3、3.0;2014—2016年FM、TM、NM、SM、EM、OM处理最大根长密度分别为0.98、0.95、0.93、0.93、0.86、0.67 cm/cm~3;2014—2016年FM处理冬小麦平均产量分别比TM、NM、SM、EM、OM高2.94%、7.56%、7.91%、11.50%、13.53%。适量秸秆覆盖(2 t/hm~2)能促进冬小麦生长,实现增产,秸秆覆盖量较大时应该增加播量并提高播种机防堵质量。     

秸秆覆盖畦灌对冬小麦生长发育及土壤环境的影响

采用3种不同的秸秆覆盖量,以不覆盖为对照(CK),研究秸秆覆盖畦灌对冬小麦生长发育及其土壤环境的影响。试验结果表明,秸秆覆盖对畦灌水流有明显的阻滞作用,其中覆盖量为4 500 kg/hm2的阻滞作用最大,9 000 kg/hm2的阻滞最小;秸秆覆盖畦灌对土壤具有明显的保墒、调温效应;对冬小麦返青期的分蘖、株高均无显著影响;可有效提高产量,其中9 000 kg/hm2与4 500 kg/hm2处理达显著水平。综合考虑认为,最适合陕西杨凌冬小麦秸秆覆盖畦灌栽培的覆盖量为9 000 kg/hm2。     

不同秸秆覆盖量对冬小麦生理及土壤温、湿状况的影响

在干旱条件下,采用小区试验,研究了农田不同秸秆覆盖量对冬小麦土壤含水率、土壤温度的影响,比较了冬小麦生理及产量状况。试验设4个处理,秸秆覆盖量分别为0(CK)、0.3(F0.3)、0.6(F0.6)和0.9(F0.9)kg/m2。试验结果表明:在小麦全生育期内秸秆覆盖可有效地保持土壤水分;在小麦返青后F0.6保持了较高的土壤温度,有利于小麦的拔节;实际产量F0.6最高,单方水产量以F0.6最高,F0.9次之,认为在此试验条件下适宜的秸秆覆盖量为0.6 kg/m2。     

秸秆覆盖条件下宽幅精播冬小麦茎秆抗倒性研究

为研究秸秆覆盖和宽幅精播对冬小麦茎秆抗倒伏的影响,采用宽幅精播和常规种植,设置秸秆覆盖和不覆盖2种覆盖方式,研究了宽幅精播和秸秆覆盖对冬小麦茎秆主要物理性状参数、机械强度和抗倒伏指数等的影响。结果表明,在拔节期和抽穗期各灌60mm的情况下,冬小麦生育后期茎秆抗倒伏特性与株高、重心高度和倒数第二节间壁厚有较强的相关性。无秸秆覆盖条件下,宽幅精播冬小麦抗倒伏指数和常规种植没有显著差异,而在秸秆覆盖条件下宽幅精播冬小麦抗倒伏指数则显著提高。秸秆覆盖显著降低冬小麦产量,但宽幅精播种植模式能够通过增加穗数弥补秸秆覆盖造成的产量损失。秸秆覆盖和宽幅精播相结合有利于改善冬小麦的抗倒性能,但显著降低冬小麦产量。     

肥沙混施对盐碱地冬小麦耗水特性与生长的影响

为解析春限一水条件下盐碱地改良措施对小麦耗水和产量调控作用,于2015—2018年连续3个冬小麦生长季,设置耕层掺黄河泥沙(SS)、配施生物有机肥(FF)和掺黄河泥沙配施生物有机肥(SF) 3个处理,以不作处理为对照(CK),研究不同处理下农田土壤水分变化和冬小麦干物质积累规律。结果表明:连续3年产量水平为3 317. 77～5 449. 52 kg/hm~2,各处理间以SF处理的籽粒产量最高,该处理与CK相比,籽粒产量提高35%～51%;总耗水量变幅为352. 85～394. 89 mm,不同处理间总耗水量均以CK最低,以SF处理最高(361. 81～394. 89 mm);农田水分利用效率变幅为9. 01～13. 96 kg/(hm~2·mm),以SF处理最高(12. 02～13. 96 kg/(hm~2·mm)),比CK高33%～48%,其次为FF处理和SS处理,分别比CK高9%～32%、9%～18%。SS或FF处理可增加冬小麦拔节前0～200 cm土层贮水量,增大拔节至成熟阶段的耗水量及其占总耗水量的比例,促进冬小麦对土壤贮水和深层土壤水分的利用,最终提高冬小麦的生物量和籽粒产量。冬小麦籽粒产量与干物质积累量、总穗粒数呈显著正相关;水分利用效率与冬小麦耗水量、产量呈二次曲线关系。在本研究条件下,随着籽粒产量提高,水分利用效率快速增加;而随耗水量增加,各处理间水分利用效率增减表现不同。综合考虑产量、收获指数和水分利用效率,确定掺黄河泥沙配施生物有机肥处理(SF)是本研究条件下的最佳处理。     

秸秆覆盖中原料切碎/粉碎对土壤水热的影响

果园秸秆覆盖是西北旱区果业提质增效的有效途径,但人工作业的低效性制约了该技术的发展。本研究旨在探明秸秆原料切碎/粉碎加工对覆盖土壤水分和温度的影响,为秸秆机械化覆盖技术开发提供理论依据。本文以切碎加工的小麦(CW)、玉米(CC)、大豆秸秆(CS)和粉碎加工的小麦(SW)、玉米(SC)、大豆秸秆(SS)为覆盖基质,以无覆盖处理(CK)为对照,在室外容器中模拟研究秸秆—薄土分层覆盖在果园土壤保墒、保温、抑制杂草方面的效果。结果表明:试验期内,各覆盖处理的底层土壤含水率均高于CK,切碎、粉碎秸秆覆盖的土壤含水率分别高于CK 3.16%和2.35%。小麦、玉米秸秆切碎覆盖的土壤保墒效果优于粉碎覆盖,而大豆秸秆相反。各覆盖处理均有效地减小底层土壤全天的温度波动,即在早、晚提高土壤温度,而午间则降低土壤温度。小麦、玉米秸秆粉碎覆盖的土壤保温效果略优于切碎覆盖,而大豆秸秆相反。从3种秸秆的土壤保温效果综合评价,切碎、粉碎加工方式对其影响不明显。各覆盖处理均有明显地隔离上、下层土壤水分交换的效果,能起到抑制杂草的作用。CW、CC和CS处理的表土层和底土层土壤含水率差值分别为9.50%、9.05%和9.18%,而对应的SW、SC和SS处理差值分别为8.1 3%、8.2 8%和9.4 7%。综合分析秸秆切碎、粉碎加工对分层覆盖土壤水热的影响,认为果园秸秆分层机械化覆盖中,秸秆加工应优先采用切碎方式。     

不同秸秆覆盖量对春玉米冠气温差和叶水势日变化的影响

为了探明不同秸秆覆盖量对春玉米冠气温差(CATD)和叶水势(LWP)日变化的影响,在渭北旱塬设置了3种不同秸秆覆盖量(4 5009、000、13 500 kg/hm2),以不覆盖为对照(CK),研究了孕穗期春玉米冠气温差及叶水势的日变化。结果表明,4 500～13 500 kg/hm2覆盖量处理,较CK均能显著降低CATD、提高LWP(P0.05),尤其中午13:00—15:00效果最为明显。9 000 kg/hm2覆盖量处理综合表现最优,其日平均和14:00的CATD分别为0.79、-0.20℃,较CK依次降低了75.8%、111.4%,差异均显著(P0.05),15:00时LWP为-1.58 MPa,较CK增加7.06%(P0.05);其次为13 500 kg/hm2覆盖量处理,其日平均和14:00的冠气温差与9 000 kg/hm2覆盖量处理无显著差异(P0.05);4 500 kg/hm2覆盖量处理表现最差,与CK无显著差异(P0.05)。各处理冠气温差与秸秆覆盖量、土壤贮水量均呈显著负相关(P0.05)。研究认为,冠气温差可合理反映不同覆盖量条件下作物水分亏缺程度和土壤水分变化状况,且渭北旱塬适宜的秸秆覆盖量以9 000 kg/hm2为宜。     

秋耕覆盖对马铃薯生长及水分利用效率的影响

在宁南旱区,采用免耕、深松、翻耕结合秸秆、地膜等覆盖耕作措施,以翻耕不覆盖为对照,研究覆盖耕作模式下休闲期土壤的蓄水保墒效果、马铃薯生育期土壤水分的变化特征及对作物生长、产量及水分利用效率的影响.结果表明:在休闲末期,不同覆盖耕作处理下0~200 cm土层土壤蓄水量均比休闲初期明显提高.与翻耕不覆盖处理相比,免耕覆盖地膜、深松覆盖地膜和翻耕覆盖地膜处理0~200 cm土层土壤蓄水量分别比对照处理提高7.6%,9.3%和8.0%.马铃薯生育前期,覆盖地膜结合不同耕作措施下0~200 cm土层土壤蓄水量最高,生育中后期覆盖秸秆结合不同耕作处理对0~200 cm土层土壤保水效果最佳.覆盖地膜结合不同耕作处理能促进马铃薯生育前期的生长,生育中后期以覆盖秸秆结合不同耕作处理促进作用最为显著.不同覆盖耕作处理均能提高马铃薯的产量和水分利用效率,增产效果以免耕覆盖秸秆、深松覆盖秸秆和翻耕覆盖秸秆处理最为显著,分别较对照组增产51.2%,42.8%和35.3%,水分利用效率分别比对照组提高50.0%,42.3%和32.3%.可见,覆盖秸秆结合不同耕作处理的增产效果和提高水分利用效率最高.     

基于作物耗水特性的夹砂地膜下滴灌模式优选

在2个灌水水平下（I1：高水,I2：低水）以不同滴灌带间距（A1：1m,A2：0.5m）与覆膜方式（M1：全膜覆盖,M2：半膜覆盖）进行2a田间试验,结合作物产量、作物水分利用效率（WUE）以及产投比筛选适宜的膜下滴灌模式,并利用产量水分敏感系数（ky）确定最优的膜下滴灌模式。结果表明：在低频灌溉模式下,部分覆膜处理的蒸腾（ET）高于全覆膜处理,而产量和WUE低于全覆膜处理。尽管滴灌带间距对ET的影响不明显,然而在高水处理下,“一管单行”作物的产量与WUE高于“一管双行”。高频灌溉模式下,作物产量及WUE对灌溉量、覆膜方式、滴灌带间距的响应呈现耦合性。低频灌溉条件下,ky对灌溉量及滴灌带间距的响应均不显著,而部分覆盖处理WUE低,ky高,对水分胁迫的响应敏感。高频灌溉条件下,覆膜方式、灌溉量以及滴灌带间距均对ky 产生影响。高频灌溉条件下,ky能对经WUE筛选出的膜下滴灌处理进行进一步的优选。基于ky的结果,结合产量、水分利用效率与产投比,建议在高频灌溉条件下采取“全膜低水+一管双行”模式或“半膜高水+一管单行”模式,在低频灌溉条件下采取全膜高水模式。     

秸秆覆盖夏玉米田棵间蒸发变化规律

为了提高华北地区降雨的利用效率,采用覆盖免耕农艺措施,利用微型蒸发器并结合土壤含水率估算农田蒸散量ET,对秸秆覆盖夏玉米田棵间蒸发及棵间蒸发量占蒸散量的比值E/ET变化规律进行了研究.结果表明:全生育期玉米的棵间蒸发量覆盖处理比对照处理平均减少39.5%,差异具有统计学意义;棵间累积蒸发量与时间的关系变化趋势符合幂函数型,其拟合相关系数均达到0.99;覆盖处理E/ET为33.5%左右,对照处理E/ET为41%左右;秸秆覆盖与不覆盖处理的E/ET与叶面积指数的相关系数分别达到0.70和0.85左右.华北地区降雨总量基本与覆盖处理耗水量持平,但对照则出现阶段性缺水.该研究体现了覆盖免耕保墒技术的优势,为其在节水农业方面提供理论依据.     

膜上灌春小麦调亏效应研究

在膜上灌水方式下覆膜和露地处理全生育期不同水分处理调亏下,膜上灌高产处理耗水量比对照减少了310.3mm却增产1363.69kg/hm2,同一水分处理下膜上灌丰水处理F(FM)比露地丰水处理F(B)增产40.99%,WUE提高了4.67kg/(mm.hm2);膜上灌中度处理M(FM)比露地中度处理M(B)增产52.55%,WUE提高了6.86kg/(mm.hm2)。相同水分条件下覆膜处理具有明显的增温、保墒增产作用,最高产量所需的土壤适宜水分下限较露地下降10%~15%。结果表明同一水分处理下覆膜小麦不仅具有较高的生物产量,而且具有较大的库容,因而开花后干物质积累量,茎、叶器官的输出率、分配率、转换率均高于露地小麦,最终表现为粒重增加经济产量提高。     

秸秆覆盖对夏玉米田棵间蒸发和土壤温度的影响

华北平原高产农区冬小麦和夏玉米实行1年二作的种植制度,夏玉米生长在雨热同期的6～9月,降雨能满足夏玉米50%左右的需求,需灌溉1～2水。研究表明,夏玉米田全生育期土壤的无效蒸发占其总蒸散的1/3左右。实施秸秆覆盖可以有效地保墒土壤、降低土壤蒸发,大大提高夏玉米的水分利用效率。试验结果表明,秸秆覆盖对土壤蒸发的抑制率3年平均为58%,前期由于LAI小,土壤裸露,秸秆覆盖的效果更明显。秸秆覆盖可以有效地平抑地温的变化,降低地温的日振幅,缓和昼夜温差,避免了地温的剧烈变化,能有效地缓解地温的激变对作物根部产生的伤害。由于秸秆覆盖改善了土壤的水热变化,有利于作物的生长和产量和水分利用效率的提高。11年的覆盖试验结果表明,在不同的年型,秸秆覆盖处理平均增产4.35%,水分利用效率平均提高12.26%,耗水系数平均降低9.75%。     

免耕覆盖条件下田间土壤水分入渗的二维数值模拟研究

根据土壤水动力学基本原理,建立了秸秆覆盖条件下夏玉米SPAC系统中二维土壤水分入渗模型,应用该模型采用ADI法对辽宁地区秸秆覆盖条件下玉米田间土壤水分入渗过程进行模拟计算。模拟结果再现田间土壤水分入渗过程,同时显示产流与未产流情况试验数据与模拟值均有较好的一致性,平均相对误差均在5%以内,所构建模型可用于覆盖条件下土壤水分运动规律的研究。     

夏闲覆盖和种植方式对黄土旱塬小麦产量及土壤水分的影响

【目的】充分利用夏闲期降水,提高旱地麦田土壤蓄水保墒能力,增产增收。【方法】通过3 a田间试验,研究了夏闲期秸秆残膜二元覆盖+垄膜沟播(JCLG)、夏闲期黑网膜覆盖+露地条播(HWLT)与夏闲期秸秆覆盖+露地条播(JLT)3种栽培措施对黄土旱塬冬小麦土壤水分及产量的影响。【结果】JCLG处理可显著提高小麦产量、生物量、降水生产效率,较JLT处理分别提高9.5%～35.1%,13.2%～42.2%,8.8%～35.6%。同时JCLG处理具有良好的休闲期蓄水效率,较JLT处理平均提高29.5%,平水年二者差异显著。HWLT处理也具有良好的水分休闲效率和增产效果,较JLT处理平均提高22.5%和18%。播前2 m土壤贮水量和耗水量、产量、生物量均呈极显著相关关系,一定程度上根据播前土壤贮水量来预测当地冬小麦产量。【结论】JCLG处理和HWLT处理2种覆盖种植方式均适宜在黄土旱塬乃至我国旱地麦区推广应用,且以夏闲期秸秆残膜二元覆盖+垄膜沟播(JCLG)方式效果更佳。     

秸秆深埋结合地膜覆盖土壤水盐运移模拟试验研究

[目的]探究滨海地区盐渍土在春秋季节强烈返盐问题的治理方法。[方法]通过室内土柱模拟实验,研究了覆膜和秸秆深埋对盐碱土水分入渗、蒸发及水盐运移特性的影响。[结果]淋洗入渗阶段,秸秆深埋可减缓水分入渗速度,优化耕层水盐分布,在提高耕层土壤含水率的同时增强了淋盐效果。潜水蒸发阶段,各处理均能抑制潜水蒸发,秸秆深埋整体抑蒸效果和控盐效果均优于土表覆膜,但蒸发结束后,覆膜处理浅层0~30cm土层土壤的含水率较其他未覆膜处理提高了11.74%~59.91%。[结论]秸秆深埋与覆膜相结合的处理体现了较优的保水控盐效果,可在滨海区农业生产中进行推广应用。