红壤旱地稻草覆盖对夏玉米抗旱性的影响

为了探明不同稻草覆盖量对红壤夏玉米地抗旱性的影响, 2006-2012年, 以不覆盖为对照(CK), 在中国科学院桃源农业生态试验站设置 3 个水平稻草覆盖量: 5 000 kg·hm^-2 (T1)、10 000 kg·hm^-2 (T2)和15 000 kg·hm^-2 (T3), 调查各处理的土壤水分、夏玉米生长和光合性能, 以及玉米产量与干旱程度的相关性。结果表明, 稻草覆盖提高表层土壤(0~20 cm)总有效水含量, T1、T2、T3与CK相比分别提高6.8%、19.3%(P>0.05)和28.4%(P<0.05)。光合速率灌浆期T1、T2、T3比CK分别提高24.1%、40.3%、53.8%, 成熟期分别提高20.0%、40.3%、37.9%。研究发现, 生育期旬干旱发生比率为18.2%, 覆盖处理与对照之间产量无显著差异; 发生比率为18.2%~63.6%时, 玉米产量差异显著(P<0.05); 发生比率为18.2%~36.4%时, T1产量最大, 而在54.5%时, T3产量最大; 2011年发生比率为63.6%, 超出了稻草覆盖抗旱范围。综合考虑稻草利用效率和平均抗旱能力, 本研究建议在红壤丘陵区旱地5 000 kg·hm^-2的稻麦覆盖量较适宜。     

耕作深度对红壤坡耕地季节性干旱期土壤水分变化特征的影响

  目的  明确耕作深度对红壤坡耕地季节性干旱期土壤水分变化特征的影响。  方法  依托2015年设置的红壤坡耕地耕作深度试验,选择免耕（NT）、耕翻10 cm（P10）、耕翻20 cm（P20）和耕翻30 cm（P30）共4个处理,研究了耕作深度对红壤坡耕地季节性干旱期土壤水分变化特征的影响。  结果  强降雨后红壤坡耕地0 ~ 60 cm土层对雨水的接蓄能力在P30处理达到了最大值,P20处理次之,P10、NT处理相对较差。耕作深度对0 ~ 30 cm土层雨水接蓄能力有显著影响（ P < 0.05）,而对30 ~ 60 cm土层雨水接蓄能力无显著影响（P > 0.05）。多因素方差分析表明,耕作深度对季节性干旱期红壤坡耕地0 ~ 60 cm土层土壤水分含量产生了极显著影响（P < 0.01）,耕作深度、土层深度和持续天数三个因素的交互作用对季节干旱期0 ~ 60 cm土层土壤水分含量也产生了极显著影响（P < 0.01）。从0 ~ 60 cm土壤储水量变化来看,P30处理造成季节性干旱期耕层和亚耕层土壤水分消耗过快,而NT和P10处理增加了季节性干旱期亚耕层土壤水分的消耗,P20处理土壤储水量变化最小,比其它处理低2.26% ~ 11.79%。  结论  耕翻20 cm有利于雨水接蓄且季节性干旱期水分消耗最少,最有利于红壤坡耕地季节性干旱期0 ~ 60 cm土层土壤水分含量的稳定,研究结果为红壤坡耕地季节性干旱期土壤水分调控耕作技术提供了一定的理论依据。     

我国南方红壤区季节性干旱及对林果业的影响

我国南方季节性干旱的特征是发生的频率高、强度大，干旱与炎热基本同步，蒸散量大；发生的原因是气候因素、土壤因素、生物因素和管理因素综合作用的结果；季节性干旱对树木的生理代谢、生长发育影响较大，对林果业的产量、产品的品质有很大影响。提出要推行地面覆盖技术；改良土壤结构，提高土壤中有机质含量，改善蓄水状况；立体种植，减少径流，促进深层水利用；重视选择小果类灌木作为南方红壤区发展林果业的重要物种等抗旱技术措施。     

减缓丘陵红壤旱地季节性干旱影响的综合配套技术

阐述了低丘红壤地区季节性干旱的特点,提出了一些减缓季节性干旱影响的农业综合配套技术和建议。试验结果证明,在丘陵缓坡地下部打井、建蓄水池、营建农田防护林、等高种植、修梯田、轮作、覆盖和施用有机肥等有明显的增产效果。     

红壤干旱过程中剖面水分特征与土层干旱指标

农田水分管理以及产量评估都需要对土壤作物受旱状况定量化和指标化。干旱强度和干旱程度结合才能完整地描述土壤作物干旱状况,土壤干旱强度I是土壤剖面失水速率的函数,干旱影响逐渐累积并增强就构成干旱程度D,据此提出了包含I和D二个指数的土层干旱指标表达模式。通过红壤小区种植玉米并在抽穗期开始设置连续干旱12～36 d等6个不同的处理,研究了红壤干旱过程中剖面水分特征和干旱指标。结果表明：供试红壤干旱过程中剖面40 cm以下含水率下降幅度很小,玉米主要利用了0～40 cm土层的水分,监测30～40 cm土层含水率的变化情况可以指示玉米受到干旱胁迫的程度。连续干旱25 d后40 cm以下土层含水率明显降低,玉米产量也显著下降,此时0～60 cm土层和30～40 cm土层的干旱程度D均为0.55,可用此指标作为灌溉的依据。     

稻草覆盖对坡地红壤培肥及作物增产的效果

研究了坡地红壤连续5年采用稻草覆盖措施对土壤肥力和作物产量的影响。结果表明,“稻草+化肥氮磷”(“Straw+NP”)处理的土壤有机碳和全氮、磷分别比不施肥(CK)的提高42.9%和17.4%、44.2%,有机碳和全氮的增幅约是纯化肥(NPK)处理的2倍。与CK和NPK处理的相比,“Straw+NP”处理能明显提高微生物生物量碳、氮、磷和溶解性有机碳、氮以及Olsen-P含量,差异达到显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)水平。在等养分施用量的条件下,“Straw+NP”处理能显著提高油菜和甘薯的产量。因此,稻草易地覆盖是一种有效培肥坡地红壤和增加作物产量的途径。     

改良剂对旱地红壤水分特征和作物产量的影响

基于野外旱地红壤定位试验,通过在各处理中采取土样测定土壤水分含量,用环刀分层取土测定水分物理性质,并测定作物产量,分析改良剂(生物质炭与过氧化钙)对旱地红壤水分特征和作物产量的影响。结果表明,土壤含水量月动态呈现"双峰型"曲线,11月、12月土壤含水量比较低,且随着时间推移含水量呈上升趋势,2月达到最高;然后缓慢下降,4月后开始缓慢升高,到6月份为第二峰值,6月后又开始缓慢下降。随着土层深度的增加,土壤含水量和土壤容重呈上升趋势,即:0—10cm10—20cm20—40cm40—60cm,而土壤饱和持水量、毛管持水量、田间持水量的变化趋势与其相反。单施处理中,随着过氧化钙施入量的增加,土壤含水量呈下降趋势,而随着生物质炭输入量的增加,土壤含水量呈上升趋势;配施处理土壤含水量都高于单施,且以C2Ca1的土壤含水量最高,为16.14%~34.57%。随着改良剂的加入,土壤容重有减小的趋势,各处理从小到大的顺序为C2Ca1C1Ca1C0Ca1C2Ca0C1Ca2C2Ca2C1Ca0C0Ca2CK。各处理土壤饱和持水量、土壤毛管持水量和土壤田间持水量均大于对照(CK),且以C2Ca1为最大,分别为:24.49%~38.81%,22.18%~27.06%,18.87%~22.68%。各处理从大到小的顺序为C2Ca1C1Ca1C2Ca2C1Ca2C2Ca0C0Ca1C1Ca0C0Ca2CK。各处理红薯产量从高到低的顺序为C2Ca2C2Ca1C1Ca2C1Ca1C2Ca0C1Ca0C0Ca2C0Ca1CK,施入生物质炭或过氧化钙都有利于红薯产量的提高,且混施的效果更好。因此,生物质炭与过氧化钙可作为土壤改良剂是培肥土壤的重要措施,能有效减小土壤容重和提高土壤水分含量,并提高作物产量。     

不同水文年气候和施肥对红壤剖面水分变化的相对影响

改善红壤剖面的水分库容及其稳定供应能力是提升红壤地力的一个重要方面。本文通过10年施用有机肥的淋溶池试验,研究了玉米连作红壤旱地剖面不同深度(30~100 cm)体积含水量的长期变化规律,利用集成推进树算法(ABT)定量评估了气象因素(降水和气温)和人为因素(施用有机肥)对红壤不同土层水分含量及其变异性的相对影响。研究结果表明:不同水文年份土壤剖面平均含水量变化顺序是丰水年(0.389 cm3/cm3)平水年(0.380 cm3/cm3)枯水年(0.377 cm3/cm3);除2005年和2009年外,其余年份月均降水均与土层(30~100 cm)平均含水量呈显著对数曲线关系(r0.582,P0.05);相同施肥处理下,在平水年和丰水年的不同季节(生长季和休闲季),不同土层中的土壤平均含水量存在极显著差异,而枯水年仅生长季表现出显著差异。不同土层土壤含水量与有机肥用量呈极显著负相关,说明长期施用有机肥提高了土壤水分的利用率。ABT分析显示,降水和气温是影响30~70 cm土层土壤水分变化的主控因子,其累计相对贡献率超过了80%。随着土层深度的增加,降水的影响逐渐减弱,施用有机肥的影响逐渐增强;在平水年和丰水年,施用有机肥是深层(100 cm)土壤水分变化的主要控制因子。     

耕作深度及培肥方式对红壤坡耕地土壤理化性质及作物产量的影响

针对当前红壤坡耕地耕层瘠薄化问题,研究耕作深度及培肥方式对土壤理化性质、作物产量及耕层土壤质量的影响。试验以免耕(NT)、耕翻10 cm(P10)、耕翻20 cm(P20)、耕翻30 cm(P30)为主处理,以单施化肥(NPK)和有机无机配施(NPK+OM)为副处理设置裂区试验,进行土壤理化性质及作物产量的观测,并评价不同处理下耕层土壤质量。结果表明:(1)与NT处理相比,P10、P20、P30处理提高了0～30cm土层土壤有机质及速效养分含量,尤其以P20处理下0～20 cm土层土壤有机质及速效养分的积累效果最佳;P10、P20、P30处理还改善了对应耕作深度土层的土壤物理性质(土壤田间持水量除外),但造成了对应耕作深度下层土壤压实现象;不同耕作深度下花生、红薯产量均以P20处理最高,平均比NT、P10、P30处理高47.96%、33.29%、17.05%。(2)与NPK培肥方式相比,NPK+OM培肥方式有利于维持0～30 cm各土层土壤有机质、速效养分含量的稳定,一定程度改善0～40 cm各土层土壤物理性质,并提高作物产量(提高6.70%);但NPK+OM培肥方式结合耕作深度处理对作物的增产效果并不一致:在P10、P20、P30处理下,NPK+OM结合P20处理的增产效果最佳(增产9.60%)。(3)对不同处理下红壤坡耕地耕层土壤质量的评价结果表明,不同耕作深度下耕层土壤质量指数以P20处理最高,两种培肥方式下耕层土壤质量指数表现为NPK+OM培肥方式显著高于NPK培肥方式;进一步分析发现,作物产量与耕层土壤质量指数呈极显著正相关,说明不同耕作深度及培肥方式通过影响耕层土壤质量进而影响作物产量的形成。因此,对于种植典型农作物的红壤坡耕地,耕作深度20 cm在改善耕层土壤物理性质的基础上,更有利于有机质及速效养分的积累,并使作物获得较高的产量,且与有机无机培肥相结合可进一步获得较好的增产效果,为红壤坡耕地合理耕层构建提供了支撑。     

黑龙江风沙土区不同耕作措施对玉米地土壤水分及产量的影响

针对黑龙江省西部风沙土区干旱频繁发生、土壤风蚀严重的特点,采取打茬播种、旋耕播种、免耕等不同保护性耕作措施,与当地传统耕作的玉米进行对比试验。结果表明:旋耕措施对土壤含水量具有显著改善作用。旋耕处理土壤结构较好,能够有效接纳降水,增大储水库容;免耕条件下对土壤水分的影响主要表现在玉米生长前期及中期,免耕处理耕作次数较其它处理少,在春季保持了底层土壤水分。旋耕处理的玉米产量最高,与对照相比增加了31.2%;其次为打茬播种处理,产量比对照增加了13%;免耕处理的玉米产量最低,与对照相比产量降低了20.4%。     

覆盖方式对玉米农田土壤水分、作物产量及水分利用效率的影响

为了加深对地面覆盖措施保墒增产机理的认识,通过大田试验,对黄土高原南部旱塬区秸秆和地膜两种覆盖方式下玉米农田土壤水分动态、作物产量形成和水分利用效率进行了分析。结果表明:在试验年份,与不覆盖相比,秸秆覆盖后玉米生育期内土壤储水量提高了5.2%～8.4%(P<0.05),籽粒产量和水分利用效率分别降低了7.8%和3.5%;而地膜覆盖下土壤储水量的差异不显著,但显著提高了产量构成指标,其籽粒产量和水分利用效率分别较对照提高了14.1%和10.6%(P<0.05),显示后者抑制土表蒸发所增加的土壤水分更多地、更有效地被作物根系吸收利用了。从产量形成和水分利用效率角度分析,本地区旱作玉米农田使用地膜覆盖有较好的保墒增产效果。     

耕作和施肥方式对土壤水分及饲用玉米产量的影响

为探究耕作和施肥方式对西北半干旱区饲用玉米(Zea may L.)土壤水分和产量的影响,以饲用玉米陇饲1号为材料,设置传统旋耕、立式深旋耕2种耕作方式以及单施化肥、有机肥替代化肥2种施肥方式组合,共4个处理,研究不同的耕作和施肥方式对饲用玉米土壤贮水量、花前花后耗水量、单株鲜重和干重以及产量的影响。结果表明,与传统旋耕相比,立式深旋耕能够降低饲用玉米0~300 cm土层土壤贮水量,提高花前耗水量,降低花后耗水量,增加生育期总耗水量,而有机肥替代化肥能够降低立式深旋耕方式下土壤总耗水量;立式深旋耕使成熟期单株干重增加1.3%~10.6%,单株鲜重增加4.9%~21.9%,而且不同程度增加了饲用玉米株高、穗长、穗粗、行粒数、百粒重、双穗率,降低了秃顶长,以上指标的变化均有利于高产试验形成。3年试验中立式深旋耕化肥处理较其他处理的籽粒产量增加1.8%~38.6%,丰水年生物量增加1.2%~15.1%,立式深旋耕有机肥处理较其他处理提高了干旱年生物量4.9%~21.9%、籽粒产量水分利用效率6.3%~34.8%、生物量水分利用效率7.1%~21.5%。综上,立式深旋耕能够改善作物生长土壤环境,有利于饲用玉米对土壤水分的吸收以及干物质量的积累,其组合化肥处理可以增加饲用玉米籽粒产量和丰水年生物量,组合有机肥替代处理可增加干旱年饲用玉米生物量和水分利用效率。本研究为西北半干旱区饲用玉米高产高效可持续生产提供了理论依据。     

玉米秸秆深还剂量对土壤水分的影响

针对目前秸秆浅旋和直接翻压还田存在的问题,设计了秸秆机械化集中深还田试验,为探讨秸秆集中还田后不同时期的土壤水分分布状况,对不同部位的土壤水分进行了周年监测,结果显示:秸秆集中的部位与玉米播种部位隔开适宜的距离,秸秆还田形成的大孔隙将不会影响玉米的正常生长,秸秆还田的第一年,秸秆处于强吸水阶段,秸秆集中部位的土壤含水量随秸秆剂量的加大而降低、秸秆深还第二年,秸秆仍处于吸水状态,其趋势与第一年类似,但降低的幅度比第一年小;随着秸秆腐解,土壤与秸秆之间的含水量趋近于平衡,其蓄水与供水功能逐渐显现。秸秆深还后土壤水分运动始终处于饱和状态,因此应根据土壤与秸秆的水分状况实施机械化深还,以使秸秆与土壤的水分尽快融合,真正达到保水保肥的目的。     

土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响

[目的] 研究土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响,为旱作农田增加雨水蓄集能力及提高水分利用效率提供理论依据。[方法] 开展玉米-小麦轮作田间试验,设置常规种植(CK)、土壤秸秆注孔2孔/m²(T₁),4孔/m²(T₂),8孔/m²(T₃)4个处理。[结果] 秸秆注孔所有处理均提高了整个试验期表层土壤含水量。T₂,T₃处理提高了收获期深层土壤含水量,试验结束时两者底层土壤(60-80 cm)含水量较CK分别提高了29.19 %和28.18 %。秸秆注孔处理提高了作物株高、经济产量和生物量,以及降水利用效率和水分利用效率,T₂,T₃处理的提高效果最明显,且彼此差异不显著。[结论] 秸秆注孔具有保水性能和增产能力,根据成本和效果综合考虑,推荐秸秆注孔4孔/m²(T₂)作为优选处理。     

喷灌条件下耕作方式对土壤水分均匀性与冬小麦水分利用效率的影响

为研究喷灌均匀系数对土壤水分、作物产量及水分利用效率的影响,进一步探讨喷灌条件下适宜耕作措施,于2018—2019年冬小麦生长季进行试验,试验设置旋耕(RT)、深松(ST)、深翻耕(CT)3种耕作处理,在每个处理选取18 m×18 m区域将其划分为9个6 m×6 m的小区作为试验区。结果表明:在3种耕作方式下历次喷灌均匀系数均值在63.91%~76.83%,而表层土壤含水量均匀系数均值依然可以达到84.20%~89.83%,较前者高14.48%~31.75%;冬小麦产量均匀系数较历次灌溉均匀系数均值高出9.99%~23.79%,比累计灌溉均匀系数低2.11%~7.85%,与表层土壤含水量均匀系数均值相差0.82%~6.04%。与RT相比,ST和CT处理产量分别提高9.38%,13.22%,水分利用效率分别增加10.61%,12.88%。即相较于历次灌溉均匀系数,冬小麦产量均匀系数受累计灌溉均匀系数与表层土壤含水量均匀系数均值影响更大,且ST、CT为该灌溉条件下适宜的耕作方式。     

水稻旱作条件下土壤水分对红壤磷素的影响

通过温室盆栽和大田试验研究旱作水稻在施用中量磷肥条件下,土壤水分对红壤中几种磷的含量和动态的影响。研究表明:土壤水分水平和采样时间对红壤全磷、有效磷、有机磷和不同形态的无机磷含量都有极显著的影响,且相互间的交互作用明显。栽种水稻后总体来说,土壤全磷、有机磷和O-P含量均有一定的提高,有效磷和Al-P、Fe-P、Ca-P含量则下降;土壤中不同形态无机磷含量为O-P>Fe-P>Al-P>Ca-P;大田和盆栽实验相比,在4种形态的无机磷、全磷和有机磷的排列顺序、演变趋势等方面基本一致,但有效磷则出现相反的结果,同时,大田试验土壤中各种磷的含量要比盆栽试验高得多,表明盆栽条件下,由于根系密度大,使土壤磷素消耗更快。     

春玉米覆膜垄作沟灌条件下土壤水热效应及对产量的影响

为探究河套灌区玉米覆膜垄作沟灌种植模式下土壤温度与含水率的变化规律、两者响应关系及对玉米产量的影响,以灌区玉米常规覆膜宽度(70cm)及当地常见农用宽膜(110cm)进行对比研究。结果表明:土壤温度变化主要受外界因素和含水率的影响,两种覆膜条件下土壤温度具有相同的日变化规律,且深层较表层土壤具有明显的滞后效应;玉米生育前期宽膜具有更好的保温效果,且表层5,10cm处地温变化具有显著或极显著性差异;全生育期内110cm较70cm膜具有明显的保墒效果,5—25cm土壤平均含水率高5.06%,6.83%,3.89%,5.28%和3.44%;各时刻不同土层与温度可以拟合为对数函数,但早晚相关性较差,说明此时段地温变化的机制更为复杂;玉米生育后期5cm处土壤平均含水率与土壤温度呈现反比关系,20cm处呈现正比关系,且低水分条件下土壤温度变幅更大;生育期内玉米生长性状及产量指标也达到显著性水平,且110cm较70cm膜平均产量高14.86%;研究成果可为灌区玉米覆膜垄作沟灌模式下适宜地膜宽度的选择提供科学依据。     

土壤含水率对季节性冻土入渗特性影响的试验研究

基于季节性冻融期不同土壤含水率条件下的冬小麦田单点入渗试验,讨论了土壤含水率对冻融土壤水分入渗能力和入渗率的影响以及不同冻融阶段土壤入渗特性的变化。结果表明季节性冻融期土壤含水率对冻融土壤入渗特性的影响显著。土壤入渗能力随土壤含水率的升高而减小;冻融土壤累积入渗量随土壤含水率的变化符合幂函数规律;高土壤含水率导致的水力传导度减小是冻土入渗能力降低的主要原因。研究结果对于季节性冻土分布区农田冬春灌溉、确定合理灌水技术参数及水资源合理利用提供了参考。