黄土台塬旱地小麦土壤水分特征及水分利用效率研究

对黄土台塬乾县试区旱地小麦不同降水年型的土壤水分特征及水分利用效率长期研究结果表明,该区按降水量多少分为丰水、平水和干旱3种降水年型,干旱少雨是这一研究时段的主要特点;夏闲期是该区旱地小麦土壤水分的恢复阶段,降水多少与下渗深浅密切相关;小麦生育期是旱地小麦土壤水分的损耗阶段,时至收获2m土层内土壤水分降到全年最低值;小麦产量与耗水系数呈负相关,与田间耗水量和水分利用效率呈正相关。     

耕作方式对旱地麦田土壤蓄水变化特征及小麦产量的影响

为探讨不同耕作方式对山西晋南旱地土壤蓄水变化特征及小麦产量的影响,以“晋麦92号”为试验材料,连续2年研究休闲期免耕+常规条播、休闲期免耕+探墒沟播、休闲期深松+常规条播和休闲期深翻+常规条播4种耕作模式对麦田土壤蓄水量及变化特征、小麦产量和水分利用效率的影响。结果表明:休闲期免耕条件下,沟播较常规条播更有利于提高100-200 cm土层蓄水量。沟播对旱地小麦产量的增加效果不明显或略有降低,2个年份水分利用效率分别降低3.6%和9.3%。休闲期深松和深翻比免耕均能提高旱地小麦播前和返青期0-200 cm土壤蓄水量,以深翻效果最佳,这种增加作用主要集中在0-100 cm土层。小麦产量在2个年度均表现为休闲期深翻+常规条播处理最高(较休闲期免耕+常规条播处理增产44.6%和147.2%)。产量增加与地上部干物重和穗粒数呈显著正相关。深松和深翻使2个年度水分利用效率分别增加12.7%和46.74%,53.70%和94.91%,且在较干旱年份(2018—2019年)增加效果越明显。可见,休闲期连续2年深松和深翻均能提高土壤蓄水量,提高旱地小麦产量和水分利用效率。免耕条件下,沟播对小麦产量影响因年份不同而异,仍需进一步探讨。     

不同耕作模式下旱作玉米氮磷肥产量效应及水分利用效率

为了探讨不同耕作模式下氮磷肥施用量对旱作玉米产量及水分利用效率的影响,于2003－2008年在山西寿阳旱农试验站进行了免耕、少耕和传统耕作下氮磷肥用量（105、179和210 kg/hm2 N;N∶P2O5=1∶1）试验。6 a结果显示,该区推荐氮磷用量为105 kg/hm2,传统耕作模式下玉米平均产量和水分利用效率分别为5 234 kg/hm2和12.4 kg/(hm2·mm);少耕模式下玉米平均产量和水分利用效率分别达到5 751 kg/hm2和13.6 kg/(hm2·mm),较传统耕作提高9.9%和9.7%。而免耕模式下氮磷用量为179 kg/hm2时玉米平均产量和水分利用效率最高,分别为5 336 kg/hm2和13.2 kg/(hm2·mm),较传统耕作提高6.1%和9.7%。免耕模式下土壤保水效果最佳,干旱年增产作用尤为明显。3种耕作模式下玉米平均产量和水分利用效率以少耕为最高,免耕次之,传统耕作最低。     

休闲期耕作方式和施用保水剂对旱地小麦产量及水分利用率的影响

为探讨提高旱地麦田休闲期土壤蓄水保水能力、保证旱地小麦稳产高产的有效途径,本研究采用双因素裂区试验,主区为耕作方式(深松、深翻和旋耕),副区为保水剂施用量(0、45、90 kg·hm-2),研究了耕作方式和施用保水剂对土壤含水量、土壤养分、旱地小麦产量和水分利用率的影响,并分析了土壤含水量、生育期耗水量与旱地小麦产量及...     

冷凉区旱地玉米保护性耕作土壤环境及产量效应研究

针对冷凉区旱地玉米生产中存在的干旱缺水、低温冷凉、土壤肥力下降等问题,于2011—2016年采用裂区设计,在山西省旱作节水农业—阳曲县河村示范基地,设置了6种不同耕作覆盖处理,研究旱地玉米保护性耕作的土壤环境及产量效应。结果表明:(1)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖平均增加0—200cm土壤贮水量20.8,32.1mm;免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖分别较常规旋耕+露地种植平均增加0—200cm土壤贮水量24.3,16.3mm。(2)不同耕作处理土壤紧实度差异主要在15cm内,条耕平均为常规旋耕的2.6倍,免耕第1年土壤紧实度最高,为常规耕作的4.6倍,以后逐年下降。(3)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖日平均地温降低0.2,0.1℃(5cm)和0.8,0.3℃(10cm);免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖分别较常规旋耕+露地种植日平均地温降低0.7,0.4℃(5cm)和1.5,1.0℃(10cm)。(4)保护性耕作3年后,免耕和条耕平均较常规旋耕增加0—20cm土壤有机质含量1.5g/kg(覆膜)和1.2g/kg(不覆膜);保护性耕作5年后,土壤培肥效应更加明显。(5)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖平均增产4.4%和6.9%,且条耕+二元覆盖经济产量显著大于常规旋耕+地膜覆盖;免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖、常规旋耕+露地种植平均产量之间没有显著差异。目前来说,适宜该区域的蓄水保墒、培肥土壤、稳产高产的保护性耕作措施为条耕+二元覆盖。     

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。     

耕作方式和氮肥用量对旱地小麦产量、水分利用效率和种植效益的影响

为探索旱地小麦增产增效增收协同的耕作方式及其配套施氮技术.2016—2017(欠水年)和2017—2018(丰水年)年度,在豫西典型旱区洛宁县设置夏闲期深松(ST,麦收后2周左右隔年进行)和翻耕(PT,传统的7月或底8月初连年进行)2种耕作方式为主区,设置4个氮肥用量为副区(播前基施纯氮0(N0),120(N120),...     

旱地小麦保护性耕作增加播前地表处理的研究

针对临汾旱地小麦保护性耕作试验中存在的播种质量不高、缺苗断垄、苗数不足等问题进行了研究。主要采用覆盖深松加地表处理的方法，研究了不同地表处理对土壤墒情、覆盖率、小麦产量和经济效益的影响。结果是：在覆盖量相同的情况下，动土量越小，土壤保墒效果越好；与保护性耕作原工艺相比，增加地表处理后播种质量改善、出苗率提高；增加地表处理可提高0～50 cm土层水分利用率；增加地表处理使小麦单产在保护性耕作基本处理的基础上显著提高，经济效益明显。试验证明，覆盖深松加地表处理是一项旱地小麦增产的有效措施。     

不同下垫面降雨产流与旱地小麦集水补灌的产量及水分利用效率研究

在山西洪洞建立了农膜、公路、农田小路、农田下垫面产流场,对不同下垫面的自然降雨产流及早地小麦集水补灌的产量和水分利用效率进行了研究。结果表明：在观测的27次降雨中。不同下垫面的产流量存在较大差异,农膜、公路、农田小路和农田下垫面的产流系数分别为81．4％,73．6％,41．6％,2．7％。旱地小麦集水补灌研究表明：早地型品种应作为集水补灌早地小麦的主干品种;补灌量愈大产量愈高。拔节期补灌优于扬花期;同一补灌量集中补灌优于分次补灌;不同播期密度在集水补灌条件下其产量和水分利用效率存在差异。该项研究为开展集水工程及集水补灌提供了理论和技术依据。     

保护性耕作对旱地麦-豆双序列轮作农田土壤水分及利用效率的影响

选择黄土高原陇中丘陵半干旱典型区———定西地区,在前期试验研究的基础上,2002～2004年通过对保护性耕作条件下旱地春小麦—豌豆双序列轮作农田土壤水分及利用效率的试验研究,结果表明:保护性耕作能够显著提高0～200cm土层土壤贮水量及含水量,这种作用在降水较少年份表现更为突出。免耕及免耕覆草较常规耕作土壤贮水量分别提高1 93%～7 25%和0 06%～3 58%。休闲轮作有利于提高土壤对降水的保蓄,具有良好的蓄水保墒作用,但不同的轮作序列表现不同。P/W各处理小麦收获期土壤0～50cm含水量均比W/P各处理小麦收获期土壤0～50cm含水量有所增加,增幅为0 33%～0 62%。0～200cm土壤含水量呈反S型变化,播种期、五叶期及收获期土壤具有较高含水量,而开花期土壤含水量则较低。免耕覆草处理的产量及水分利用效率分别为3709 69kg/hm2和10 45kg/hm2·mm,分别较常规耕作提高30 28%和40 08%。     

黄土塬区氮磷配施对冬小麦光合作用、产量形成及水分利用的影响

在黄土高塬沟壑区,研究了不同施肥条件对冬小麦各个生育期的叶面积指数、光合作用、干物质积累、产量形成以及水分利用的影响,结果表明:与对照相比,施肥后小麦叶面积指数和光合速率都显著提高,同化作用增强,平均产量提高了47.6%,水分利用效率提高了24.6%。不同的肥料配施对冬小麦的干物质积累、产量以及水分利用效率的影响顺序基本一致,即高氮高磷>高氮低磷>低氮低磷>低氮高磷,但方差分析表明,在这种氮磷配施方案中起作用的主要是氮肥,磷肥的贡献不大,且二者并没有产生明显的交互作用。     

黄土塬区氮磷配施对冬小麦光合作用、产量形成及水分利用的影响

在黄土高塬沟壑区,研究了不同施肥条件对冬小麦各个生育期的叶面积指数、光合作用、干物质积累、产量形成以及水分利用的影响,结果表明：与对照相比,施肥后小麦叶面积指数和光合速率都显著提高,同化作用增强,平均产量提高了47.6%,水分利用效率提高了24.6%。不同的肥料配施对冬小麦的干物质积累、产量以及水分利用效率的影响顺序基本一致,即高氮高磷〉高氮低磷〉低氮低磷〉低氮高磷,但方差分析表明,在这种氮磷配施方案中起作用的主要是氮肥,磷肥的贡献不大,且二者并没有产生明显的交互作用。     

根修剪对黄土旱塬冬小麦群体结构、土壤水分及产量形成的影响

通过田间试验研究了返青期不同程度根修剪处理对冬小麦群体结构、土壤水分及产量形成的影响.结果表明,不同程度根修剪处理均减少了小麦的群体数量,改善了群体结构,从而使得根修剪处理花期时的透光率显著大于对照.根修剪处理还使小麦对土壤水分的消耗显著减少,花期时根修剪处理小区的土壤含水量均显著高于对照.土壤水分的改善促进了小麦的生理活性,使根修剪处理小麦的花期光合速率均显著大于对照.成熟期时小剪根处理对籽粒产量没有显著影响,但由于显著减少了水分消耗,因此,提高了小麦的水分利用效率,大剪根处理虽然提高了小麦水分利用效率,但由于严重影响了成穗数,从而造成产量显著下降.研究表明,在旱地农业生产实践中,如果能采用适当农艺措施以减少冬小麦前期旺长对土壤水分的过度消耗,使更多水分留在花后利用,将对作物产量及水分利用效率的提高非常有利.     

黄土塬区降水变化对冬小麦叶片形态和生物量的影响

明确降水变化对冬小麦叶片形态和生物量的影响,有助于了解冬小麦在水分环境变化条件下形态和产量上的响应。试验采用人工遮雨棚和自流滴灌系统来实时人工干预降水,研究了黄土塬区三种降水条件:正常降水(CK)、降水减少1/3(R-1/3)和降水增加1/3(R+1/3)下冬小麦不同生育期的叶片形态、生物量及株高变化。结果表明:降水增加,叶长相对变化较大,叶面积增加;降水减少,叶宽相对变化较大,叶面积减少。但叶形系数((叶长×叶最大宽)/叶面积)不受降水变化的影响,仅和冬小麦的生育期有关。降水增加,冬小麦的叶片、生物量以及株高均保持稳定的生长优势;降水减少,冬小麦叶片、生物量以及株高的生长呈现"先促后抑"的现象。不同降水处理的冬小麦生物量和叶面积均呈明显的线性正相关,减少降水处理的冬小麦生物量对叶面积变化最敏感。总之,在黄土塬区冬小麦通过叶片形态、叶面积和生长速率的改变来影响光合产物积累和产量形成,以适应不同的水分环境。     

黄土高原旱地土壤水资源管理

该论述了黄土高原土壤水资源的数量、性质和动态规律，提出了土壤水资源管理应从提高作物耗水量，水分利用效率和建立水分良性循环的植制度３个途径进行。     

半干旱地区不同年代冬小麦品种根系生长和水分利用效率对种植密度的响应

优良的品种与科学合理的种植密度是提高小麦产量的基础。试验以3个不同年代在黄土高原半干旱地区大面积推广的冬小麦品种为试验材料,设置了3个种植密度（100万株/hm²、250万株/hm²、350万株/hm²）,通过田间小区实验研究了种植密度对其根系生长,产量及其水分利用效率的影响。结果表明:不同年代冬小麦品种的根系生长,水分利用效率及其产量对种植密度的响应不同。1960s品种（丰产3号）的根系生长、产量及水分利用效率随种植密度的增加而降低;1980s品种（小偃6号）在中密度时根系生长,产量及水分利用效率最大,低密度次之,高密度最小;现代品种（长旱58）根系生长,产量及水分利用效率随种植密度的增加而提高。在本实验条件下,现代品种较前品种的最高水分利用效率和最高产量均显著增加,而相应的根重密度和根长密度却显著降低。这表明在黄土高原半干旱地区小麦品种更替过程中,小麦的根系生长可能存在对其产量和水分利用效率不利的冗余,只不过这种根系生长的冗余随品种的更替而降低,并因此提高了其水分利用效率和产量。     

秸秆还田替代化肥对黄土旱塬小麦产量及水肥利用的影响

为研究不同秸秆还田量替代部分化肥后对黄土高原冬小麦产量、水肥利用效率和硝态氮积累特征的影响。于2018—2021年在晋南黄土旱塬冬小麦种植区,设置秸秆不还田(S0)、秸秆半量还田(S1/2)、秸秆全量还田(S1)、秸秆2倍量还田(S2)4个还田量处理,研究不同秸秆还田量替代化肥对冬小麦产量形成、水肥利用效率及土壤硝态氮残留的影响。结果表明:在黄土旱塬麦区,秸秆还田替代8.3%~31.9% N和15.7%~63.2% P₂O₅的基础上,冬小麦产量总体随秸秆还田量增加而增加,且在降水丰沛年份,增加秸秆还田量可产生更大的产量效应。3年试验总体表明,S2处理冬小麦平均产量分别较S0、S1/2和S1处理分别高17.5%(P＜0.05),10.4%(P＜0.05),4.3%。连续3年秸秆还田均提高了冬小麦穗数,S2处理冬小麦平均单位面积穗数分别较S0、S1/2和[JP]S1处理高17.1%(P＜0.05),12.3%(P＜0.05),3.6%,不同处理间穗粒数和千粒重差异不显著。播前2 m土壤贮水量总体随着还田量的增加而增加,试验期间S2处理平均贮水量较S0提高8.3%(P＜0.05)。冬小麦生育期耗水量也表现为随着还田量的增加而增加,S2处理平均耗水量较S0处理增加了10.0%(P＜0.05)。不同处理间水分生产效率差异不显著,平均为14.9 kg/(hm²·mm)。在秸秆还田替代部分化肥基础上,旱塬冬小麦肥料利用效率随着秸秆还田量的增加而增加,其中,S2处理平均氮肥偏生产力(PFP_N)、氮肥农学效率(AE_N)、氮肥当季回收率(RE_N)和磷肥偏生产力(PFP_P)较S0处理分别提高66.4%,155.8%,113.5%,105.2%。连续3年秸秆不还田使0—2 m土壤硝态氮残留量较2018年播前提高100.6%,并随水向下淋溶在深层土壤中累积,而秸秆还田处理2 m土层硝态氮累积量均低于2018年播前,S2处理2 m土壤硝态氮残留量最低,为244.8 kg/hm²。综合考虑,晋南黄土旱塬麦区,在秸秆还田替代8.3%~31.9% N和15.7%~63.2% P₂O₅基地上,可增加播前土壤底墒,降低肥料残留,并提高肥料利用效率,进而提高冬小麦产量,其中,以2倍秸秆还田量(平均为7 477 kg/hm²)产生的产量和水肥效应最佳。研究结果可为推进旱作麦区面源污染防控和冬小麦高产高效绿色生产提供理论依据。     

黄土高原白草塬土壤水分特征及对土地利用变化的响应

[目的]对黄土高原白草塬土壤水分特征及对土地利用变化的响应进行分析,为该区水资源管理和生态建设提供重要的参考依据。[方法]测定并分析白草塬6种利用方式下0—10m的土壤水分,并基于土壤储水量、水分亏缺量及干燥化指数等指标评价土地利用变化的影响。[结果]6种土地利用方式0—10m平均含水量表现为:农地荒草地苜蓿地杏林地杏林柠条间作地杏林苜蓿间作地。土地利用变化对土壤水分的影响深度不同,苜蓿地与荒草地的影响集中在0—5m,而包含杏树的利用方式对土壤水分的影响向深层推进甚至可贯穿整个剖面。0—5m除农地外皆有重度土壤干燥化现象;5—10m包含杏树的利用方式干燥化程度较农地、荒草地和苜蓿地严重。[结论]农地转变为包含杏树的利用方式后对土壤深层水分有显著的影响,造成土壤水分储水量减少和干燥化现象严重。