太行山前平原高产农区土壤水分特征及农田节水潜力

根据连续4年对非耕地和田间土壤水分的测定，分析了太行山前平原高产农区土壤水分的变化规律，并根据该区主要作物冬小麦和夏玉米的需水规律，提出了农田节水潜力的两个方面。     

太行山前平原典型灌溉农田深层土壤水分动态

该文针对70年代以来太行山前平原典型灌溉农田地下水位普遍下降的问题,通过分析中国科学院栾城农业生态系统试验站连续3 a的农田土壤水分观测资料,探讨了山前平原典型灌溉农田0~800 cm深土壤水势变化规律和0~1 540 cm深土壤水分含量变化规律。结果表明:土壤水分动态自上向下具有明显的分带性,0~800 cm土壤层水分动态可分为3层:0~200 cm为入渗-蒸发交替变动带(水分增长和消退的较快,土壤含水率变化范围为0.14~0.47 cm3/cm3,基质势变化范围为-628.21~0 cm,200~600 cm为非稳定入渗带(土壤含水率变化范围为0.04~0.41 cm3/cm3,基质势变化范围为-311.79~0 cm,土壤水势梯度有一定变化范围在0.1~5.61 cm/cm之间),600~800 cm为相对稳定入渗带(土壤含水率在0.03~0.35 cm3/cm3之间变化,基质势变化范围为-138.18~-45.57 cm,土壤水势梯度在单位势梯度左右浮动)。在土壤质地和土壤含水率(维持在田间持水量水平)的影响下,深层土壤层的湿润锋运动速率较快(0.13 m/d),表明地下含水层会迅速地响应地表水分输入(降水和灌溉)。结果可为太行山前平原典型灌溉农田地下水分及可持续利用提供科学依据。     

华北太行山前平原农田土壤水分动态与氮素的淋溶损失

通过采集土壤溶液并分析其硝态氮（NO3^--N）含量，结合水量平衡方法，研究了华北太行山前平原小麦-玉米轮作农田在当前农民普遍采用的农业管理措施下土壤NO3^--N迁移、累积特征，计算了深层土壤水分渗漏与NO3^--N淋溶损失量。结果表明，土壤水分渗漏、NO3^--N的分布及其淋溶损失存在着明显的时空变异性，土壤水分的深层渗漏和NO3^--N的淋溶损失发生在玉米生长期间施肥灌水或降雨之后。在1998／1999和1999／2000两个作物轮作年中，土壤水分的深层渗漏损失分别为33～48mm（平均39mm）和90～92mm（平均90.7mm），分别占降水＋灌溉总量的10％和19％；淋溶到根区之下的NO3^--N量（包括来自土壤和肥料的N）分别为N12kg hm^-2（范围N6～17kg hm^-2）和N61 kg hm^-2（范围N30～84kg hm^-2），分别占施入肥料量的1．4％～4．1％和7．3％～20．3％。在玉米生长期间有较大潜力可调控灌溉与肥料用量，以提高水肥利用效率。     

农田节水调控研究中的几个基本理论问题

该文论述了农田节水调控研究中的几个基本理论问题，探讨了田间土壤水调节模型，作物需水量及缺水条件下作物实际蒸发蒸腾量的计算方法，土壤水分对作物有效性动态价理论用作物缺水状况的定量诊断方法；作物产量与蒸发蒸腾量的关系；以减少作物水分散失，提高水量转化效率及产量为目标田间水分最优调控机理等问题。     

冀西北高原旱作农田土壤水分动态与提高水分作物生产力研究

针对当地栗钙土坡梁地旱、薄的作物生产障碍,根据土壤水分时空变异和层位特征,充分利用有限的降水资源,采用聚水土沟作、聚水沟作等保护性耕作措施,较传统耕作莜麦产量提高１８．４％～２３．４％,水分利用效率由４．０５ｋｇ／ｍｍ·ｈｍ２提高到４．５７～４．６４ｋｇ／ｍｍ·ｈｍ２;而改变土壤营养环境则显著提高水分作物生产力。在贫水、平水和丰水三种降水年型下,氮磷肥合理配施莅麦产量可提高８９．８％～１６１．２％,水分利用效率可高达７．２７ｋｇ／ｍｍ·ｈｍ２。     

黄土高原旱作土壤水分动态及提高水分利用率的研究

1991－1992年，在杨陵娄土，平凉墨垆土旱地进行了耕作，施肥对小麦产量与水分利用率的研究，结果表明：减少夏闲期土壤水分的蒸发，是保蓄水分的有效措施，深耕或深松耕是提高土壤供蓄水分能力的途径，增加肥料投入是提高作物产量的提高农田水分利用率的关键措施。     

宁南半干旱地区主要作物土壤水分效率

宁南半干旱地区主要作物的土壤水分效率，经１９８８～１９９５年长期测定为：年降水利用率，春麦，豌豆，马铃薯，胡麻和谷（糜）依次为５２．４９％，４８．３５％，８２．５６％，６３．１７％和７５．２７％，以马铃薯利用率最高，山地高于塬地，川台地，可供有效水利用率，依次为５０．７７％，４７．７１％，６１．８９％，５０．２９％和５９．８０％，以马铃薯和谷（糜）地最高，山地高于塬和川台地，在立地条件差异上，胡麻     

旱稻农田土壤水分变化特征研究

试验研究旱稻不同灌溉处理土壤水分变化特征结果表明，不同供水条件下农田土壤水分变化的主要层次均为80cm以上，120cm以下土层土壤水分处于相对稳定状态，且维持在相对较高水平；供水较多时旱稻水分耗散量、耗水强度也较大，而相同供水条件下旱稻水分耗散量和耗水强度又小于水稻对照；相同灌溉处理旱稻产量和水分利用效率均高于水稻对照；而充足供水有利于旱稻根系在0～20cm表层发育，但不利于其根系在下层生长，而W2可促使根系下扎，更充分利用下层水分。     

太行山山前坡地不同土地利用方式下土壤水分的时空变异特征

以济源试区坡耕地、苹果园、果农复合系统、退耕还林地、刺槐林地5个邻接农林模式为研究对象,用时域反射仪(TDR)测定坡面不同农林模式雨季前、雨季中和雨季后表层土壤(0-30 cm)含水量,分析表层土壤水分分布特征及其时空变异特征。结果表明:由于受不同坡位、不同植被类型的影响,土壤表层含水量从坡顶到坡底逐渐增加;雨季前后土壤表层含水量的半方差理论函数均呈球状模型,块金值变化并不明显,其值分别为0.25和0.30,独立间距分别为99.7 m和87.6 m,土壤水分具有强烈的空间自相关性,存在很好的分形特征,分形维数分别为1.71和1.74,变异均主要是由空间自相关部分引起。雨季中土壤表层含水量的半方差函数呈直线模型,土壤水分空间变异表现出随距离增加而增加,分形维数为1.40。     

提高黄土高原农田土壤水分利用的主要途径

本文提出黄土高原农田土壤水分利用的主要途径是:在半湿润地区,要建立合理的轮作施肥制度,试验结果为高肥豌豆小麦轮作,春玉米地主要通过增施肥料,可便水分效率由0.61kg/mm提高到1.26kg/mm。在半干旱的冬小麦地区,采取水平沟种植,半干旱秋田地区采取蓄水聚肥改土耕作法,海拔偏高的半干旱地区,采取带状平播起垄耕作法,丘陵地区的川平地和坝地,实行沟垄种植。在干旱地区采取的措施有沙石田、径流农业(包括隔坡梯田、带田、坑田、区田等),撂荒农业,地膜农业等。有地表水来源处可发展节水灌溉农业。     

旱稻农田土壤水分变化特征研究

试验研究旱稻不同灌溉处理土壤水分变化特征结果表明,不同供水条件下农田土壤水分变化的主要层次均为80cm以上,120cm以下土层土壤水分处于相对稳定状态,且维持在相对较高水平;供水较多时旱稻水分耗散量、耗水强度也较大,而相同供水条件下旱稻水分耗散量和耗水强度又小于水稻对照;相同灌溉处理旱稻产量和水分利用效率均高于水稻对照;而充足供水有利于旱稻根系在0~20cm表层发育,但不利于其根系在下层生长,而W2可促使根系下扎,更充分利用下层水分。     

甘肃陇东粘黑垆土区冬小麦土壤水分利用特征

连续三年进行田间水分动态监测.结果表明,冬麦耗水量主要受生育期降水的影响;不同年份间对土壤水分的消耗量差别不大.对0～150cm土层水分的利用系数(WUC)为0.543～0.799,在中下部土层中有相当数量的水分是不能够被冬小麦利用的,其WUC降低到0.2以下.     

早熟马铃薯农田土壤水分动态和地膜水分效应

对宁南干旱山区早熟丰产马铃薯农田土壤水分的研究结果表明，马铃薯农田土壤水分动态变化可以分为三个活动时期，它与区域的降雨和分配有极强的相似性，土壤水分垂直变化规律可以分为速变层，缓变层和相对稳定层。并研究了各个间的水分的关系。早熟丰产马铃的耗水量约为３１２－３９４ｍｍ。     

太行山前平原农田高效用水模式研究

实现地下水采补平衡是维持太行山前平原区农业持续发展的重要基础。根据多年的田间试验结果研究探讨了减少农田非生产耗水,水肥耦合提高水分利用效率,节水高效灌溉制度,根系调控与提高土壤水利用率实现地下水采补平衡的途径和措施。实施大面积秸秆覆盖可减少农田耗水量约４０ｍｍ;优化灌溉制度可减少冬小麦生育期１次灌水６０ｍｍ。     

华北太行山前平原农田氨挥发损失

我国氮肥用量约占全世界氮肥总用量的三分之一[1],但当季利用率仅为30%～35%左右[2].据报道,石灰性土壤中氨挥发是氮素损失的主要途径之一[3-4],其损失量相当于氮素总损失量的20%～71%[2,5-7 ].进入大气中的氨引起自然土壤和水体的氮素含量升高,产生富营养化[8],导致植物种类更替和部分物种灭绝[9].     

秸秆还田对宁南旱作农田土壤水分及作物生产力的影响

在宁南旱区通过研究秸秆还田对土壤水分及作物生产力的影响,为该区土壤扩蓄增容及作物水分利用效率的提高提供理论依据。在3年秸秆还田定位试验中,设置了不同秸秆还田量处理（谷子秸秆按3000、6000、9000kg·hm-2粉碎还田;玉米秸秆按4500、9000、13500kg·hm-2粉碎还田,对照为秸秆不还田）,对不同处理条件下的土壤含水量、作物水分利用效率和作物产量等指标进行了分析。结果表明,随秸秆还田量由高到低,在试验第3年（2009年）玉米播种期0～200cm土层的土壤贮水量分别较CK提高8.8%、9.9%和6.8%;成熟期0～200cm土层的土壤贮水量分别较CK提高14.8%、13.9%和12.8%;产量分别较CK显著提高30.7%、29.2%和12.5%（P〈0.05）;作物水分利用效率分别较CK显著提高41.1%、35.9%和21.3%（P〈0.01）。在宁南半干旱区采用秸秆还田能较好地保蓄土壤水分,利于土壤水库的扩蓄增容,且对提高作物产量和作物水分利用效率有显著效果。     

保护性耕作下西南旱三熟农田土壤水分动态及产量效应

以西南地区麦/玉/薯三熟制种植模式为研究对象,研究了不同保护性耕作模式下旱地土壤水分动态变化、水分利用效率、作物产量和经济效应。结果表明,不同保护性耕作对整个农田生态系统产量和水分利用效率具有显著影响。秸秆覆盖(TS)、地膜覆盖(TM)、秸秆覆盖+地膜覆盖(TSM)和垄作+秸秆覆盖+地膜覆盖(RSM)能改善7,10月份0—60cm土层土壤含水量及贮水量,而垄作(R)、垄作+秸秆覆盖(RS)和垄作+地膜覆盖(RM)的作用不明显。与平作(CK)相比,RSM,RM,RS,TSM,TM,TS和R分别使系统增产10.52%,6.11%,6.77%,4.59%,5.12%,3.15%,1.24%。这些处理对水分利用效率和降水利用效率的增幅分别为1.26%～11.08%,1.27%～10.57%。研究结果说明,从WUE、降水利用效率、产量效应、经济效益这4个方面来看,垄作+秸秆覆盖+地膜覆盖耕作模式综合效益最佳。     

太行山前平原农田高效用水模式研究

实现地下水采补平衡是维持太行山前平原区农业持续发展的重要基础。根据多年的田间试验结果 研究探讨了减少农田非生产性耗水、水肥耦合提高水分利用效率、节水高效灌溉制度、根系调控与提高土壤水利用率实现地下水采补平衡的途径和措施。实施大面积秸秆覆盖可减少农田耗水量约40mm;优化灌溉制度可减少冬小麦生育期1次灌水60mm。     

黄土丘陵区农田水分循环特征及土壤水分生态环境

在评价土壤水分性质的基础上,本文系统地讨论了黄土丘陵区农田水分循环特征及作物土壤水分生态环境,并从理论上解释了该区域土壤有效水利用率较高,土壤低温度仍表现出较高的有效性.同时指出,该区域土壤有效水库容大,对作物供水调节能力强;但因气候干旱,土壤水分亏缺严重,土壤只在生育期内对作物供水起调节作用,这是黄土丘陵区土壤水库效应的区域特征.此外,本文将土壤蒸发分为旱季和雨季两个时段,研究表明土壤蒸发最强的时段,在雨季而不在旱季.     

太行山前平原农田生态系统土壤呼吸速率的研究

研究结果表明，华北太行山前平原农田土壤呼吸速率呈明显的季节节律变化，土壤温度是影响土壤呼吸速率的主要环境因子。农艺措施对土壤呼吸速率有明显影响，深耕十深松处理条件下土壤呼吸速率大于少耕+深松和深耕+不深松处理。秸秆还田量大的处理土壤呼吸速率高。该区年土壤呼吸总量深耕+深松为1788g/m²，少耕+深松为1667g/m²，深耕+不深松为1629g/m²。