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。     

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。     

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。     

渭北旱塬麦田保护性轮耕方式的产量和土壤水分效应长周期模拟研究

【目的】渭北旱塬是中国北方典型雨养旱作农区,干旱缺水是当地粮食生产主要限制因素,降水偏少且季节分布不均,制约着旱地冬小麦生长及发育,导致其产量低而不稳。研究旨在探索长周期下渭北旱塬连作冬小麦区在不同轮耕措施下麦田的土壤蓄水保墒和作物增产效应。【方法】在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型长周期定量模拟研究了1980-2009年渭北旱塬连作麦田连续翻耕、免耕/深松轮耕、翻耕/深松轮耕、免耕/免耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕不同保护性轮耕方式下冬小麦产量和土壤水分效应。【结果】在30年模拟研究期间,随着降水量的逐年趋势性减少,不同轮耕方式下渭北旱塬冬小麦产量、年度耗水量以及水分利用效率均呈现波动性下降趋势;免耕/深松、翻耕/深松、免耕/免耕/深松和免耕/翻耕/深松轮耕处理产量较连续翻耕处理分别高14.4%、12.2%、2.4%和3.2%,以免耕/深松轮耕处理产量最高,30年平均值为3.53 t×hm^-2;免耕/深松、翻耕/深松、免耕/免耕/深松和免耕/翻耕/深松轮耕处理水分利用效率较连续翻耕处理分别高6.36%、6.13%、6.40%和6.41%,以免耕/免耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕处理水分利用效率最好,30年平均值为8.68 kg×hm^-2×mm^-1;与连续翻耕处理相比,干旱年型免耕/深松、翻耕/深松、免耕/免耕/深松耕和免耕/翻耕/深松轮耕处理耗水量明显增加,平水年型和丰水年型各耕作处理间耗水量差异不显著,以免耕/深松轮耕处理麦田耗水量高于其他轮耕方式。冬小麦田0-3 m土层土壤有效含水量呈现季节性波动降低趋势;与连续翻耕处理相比,免耕/深松轮耕、翻耕/深松轮耕、免耕/免耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕处理麦田土壤有效含水量分别高28.7%、27.2%、26.8%和26.7%;免耕/深松轮耕处理蓄水保墒效果最好,0-3 m土层土壤有效含水量平均为107.1 mm,翻耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕次之,连续翻耕最差。麦田0-1 m土层土壤湿度随季节降水而上下波动性变化,在降水较多或者较为干旱的年份1-1.5 m土层土壤湿度也会发生变化,1.5-3 m土层土壤湿度较为稳定,不同轮耕处理间差异不大;免耕/深松轮耕土层土壤湿度较其他耕作处理稍高。【结论】与连续翻耕处理相比,翻耕/深松产量和土壤蓄水保墒效果较好,但水分利用效率稍低。免耕/免耕/深松和免耕/翻耕/深松轮耕处理水分利用效率和土壤蓄水保墒效果较好,但产量较低。综合考虑麦田产量和水分利用效率以及土壤蓄水保墒效果,在长期连作冬小麦田,免耕/深松轮耕处理为渭北旱塬麦田最适宜保护性轮耕模式。     

渭北旱塬不同类型小麦产量结构初探

选用不同类型小麦品种１４个,研究了它们的产量构成因素、群体动态变化及三值产价。结果表明：大粒型小麦粒重优势明显,较小粒型重高３６．７％,且穗值产价较高,较小粒型高２８．６％;小粒型小麦有效穗数显著较多,且成穗率较高,分别较大粒型多２４．５％和高１７．６％;三值产价中,三种类型小麦均以粒值产价最大,说明旱塬小麦增加粒数对其产量影响较大。     

渭北旱塬深松保护耕作法试验

深松保护耕作法试验结果表明，选 用以深松耕作和深松基础上的夏闲期残茬覆盖，可提高土壤保墒蓄水效果，以深松覆盖效果是最佳，其中２０～５０ｃｍ土层保墒３．５５～１５．７２ｍｍ．０～２００ｃｍ蓄水１８．４ｍｍ，两年小麦平均增产２６．０％。主要原因是麦苗长势强壮，生物学产量等指标增幅较大，成以穗重增加最高，显著高于机翻法。深松深度以３０ｃｍ为宜，辅之以残茬覆盖，蓄水保墒性能更好。     

渭北旱塬小麦产量结构与降水关系研究

采用陕西省蒲城县2010-2015年冬小麦发育期的冬小麦农业气象观测资料,同期冬小麦发育期的逐日降水资料,分析了渭北旱塬小麦产量构成中小穗数、不孕小穗率、穗粒数、千粒重、理论产量、株成穗数、成穗率、茎秆重、籽粒与茎秆比等要素与起身-拔节、拔节-孕穗、孕穗-抽穗、抽穗-开花、开花-乳熟、乳熟-成熟降水量的关系。结果表明:渭北旱塬小麦产量构成中孕穗-抽穗期降水对冬小麦产量的形成有重要作用。渭北旱塬小麦产量构成中穗粒数与拔节-孕穗降水量、孕穗-抽穗降水量关系密切,呈正相关,千粒重与起身-拔节降水量、孕穗-抽穗降水量成正相关,理论产量与起身-拔节降水量、孕穗-抽穗降水量成正相关,地段单产与起身-拔节降水量、孕穗-抽穗降水量成正相关;成穗率与孕穗-抽穗降水量成正相关、与抽穗-开花降水量、乳熟-成熟降水量成负相关。建议要高度重视冬小麦返青后起身-拔节、孕穗-抽穗关键期的降水供应。     

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。     

种植不同牧草对渭北苹果园土壤水分影响的初步分析

对渭北生草制苹果园0～100cm土层水分分析结果表明,生草改善了0～60cm土层的贮水能力,但随生草种类不同而存在差异,牧草与果树在20～40 cm土层水分竞争强烈,在苹果年生长周期中,春季阶段(3～5月),生草能加重果园失墒,而在6～7月,生草能够增加果园贮水,8～10月各样地均处于增墒期.     

垄改平对土壤水分及玉米产量的影响

为了完善保护性耕作技术,以玉米品种克单14为试验材料,研究常规垄作、灭茬平作、留茬平作对玉米生长发育的影响。结果表明:常规垄作可以促进玉米生长发育,提高苗期地温,灭茬平作和常规垄作处理较留茬平作处理增产。     

红壤旱地保护性耕作对玉米生长发育、产量性状及经济效益的影响

研究了秸秆覆盖和地膜覆盖两种保护性耕作方式对红壤旱地玉米生育进程、干物质积累、根系活力、产量及产量性状的影响。试验结果表明:保护性耕作可以提高玉米的生长速度,进而增加其叶面积,促进干物质积累,提高玉米的根系活力,改善了玉米的产量性状,最终提高了玉米产量,增产效果好,最高可达4991.9kg/hm2;同时也具有较好的经济效益。     

保护性耕作土壤水分模型

在2年初步试验的基础上，通过对山西寿阳县年雨量、气温与蒸散量的分析，建立了保护性耕作土壤水分模型及其相关子模型。用此模型能预测特定地区作物各生长阶段的土壤含水量、任意年的降水量、任一天的平均气温和年蒸散量与径流量。试验验证结果表明，此模型能较好地反映各种耕作处理下土壤水分的变化情况。     

不同耕作施肥方式对旱地小麦生长发育及产量的影响

为旱地小麦施肥提供依据,以旱地小麦品种青麦6号为试验材料,设置种肥同施(施肥深度约为10cm)、撒施+旋耕(通过旋耕机械混施于20cm土层中)、撒施+翻耕(通过翻耕将肥料翻至25cm左右土层中)和撒施+深耕(用深耕机深耕1次,肥料随土壤翻动落致35cm左右土层中)等4个施肥试验,按纯氮180kg/hm~2、纯磷120kg/hm~2和纯钾105kg/hm~2标准施肥,肥料随播种或不同耕作处理方式一次性施入土壤中,研究其对冬小麦的根系活力、干物质转移、产量等指标的影响。结果表明:不同耕作施肥方式对旱地小麦生长及产量影响较大,其中以撒施+深耕的效果最好,有利于小麦根系下扎,中后期根系活力更强,产量更多来自于花后干物质积累转移,千粒重和穗粒数增加,产量高达7 945.18kg/hm~2,分别比种肥同施、撒施+旋耕和撒施+翻耕处理高8.44%、3.95%和2.53%。