不同灌溉水平对冬小麦耗水构成及利用效率的影响

以北京地区为典型区域,设计5种不同灌溉处理,即按照生育时期分别进行无灌溉、灌1水、灌2水、灌3水及灌4水处理,利用中子仪和水分平衡法测定冬小麦耗水量,分析全生育期和关键时期的耗水特征.结果表明:冬小麦全生育期耗水量随灌溉次数增加呈增大趋势 ,拔节～抽穗期的耗水量最大,耗水量最少时期为苗期;随着灌溉次数的增加,土壤水消耗量逐渐减少;降水、灌溉和土壤供水是冬小麦耗水的主要来源,降水较少年份土壤供水和降水在耗水构成中所占比例较大,而降水较多年份冬小麦耗水的主要来源为降水;随着灌溉量的增加,灌溉逐渐成为冬小麦耗水构成的主要部分;产量随着耗水量增加渐次增加,水分利用效率和灌溉水利用效率则呈降低趋势.     

黄土塬区降水变化条件下冬小麦田土壤水分消耗与补给

通过人工实时降水分配试验,研究了黄土塬区冬小麦田3种降水条件:正常降水(R_(CK))、降水增加1/3(R_(+1/3))和降水减少1/3(R_(-1/3))下,土壤水分变化速率、消耗深度以及水量平衡状态。结果表明:R_(CK)和R_(-1/3)处理0~3.8 m土层土壤储水量以91.85 mm·a~(-1)和109.39 mm·a~(-1)的速度下降,而R_(+1/3)处理土壤储水量在0~3.0 m深度以48.94 mm·a~(-1)的速度减少,而在深层(3.0~3.8 m)土壤水以17.39 mm·a~(-1)的速度增加;降水增加使得土壤水分的补给次数增多,减少了土壤水分的时空变异;当土壤底墒充足且生育期降水量较多时,各降水处理土壤水分的消耗深度较浅,反之,则较深;在休闲期,降水的转化效率与生长季土壤水的消耗率呈现极显著的指数相关。     

滴灌铺管间距对冬小麦水分动态及耗水特性的影响

为明确胶东地区适宜小麦滴灌铺管间距,在大田试验设置了4种滴灌处理:一管三行(T3,间距54cm)、一管四行(T4,间距72 cm)、一管五行(T5,间距90 cm)、一管六行(T6,间距108 cm),以无灌水处理(CK)为对照,研究了不同滴灌铺管间距对冬小麦耗水及水分利用效率的影响。结果表明,滴灌对0~60 cm土层土壤含水量影响显著,可显著降低土壤水的消耗。不同滴灌处理冬小麦总耗水量和土壤水消耗量表现为T6T3T5T4,两年T6处理总耗水分别为407.5 mm和451.2 mm,显著高于T4处理。在枯水年,各处理WUE表现为T5T4T6T3CK;平水年,各处理WUE为T5T4CKT6T3,两年度T5和T4处理的WUE均显著高于其它处理,其中T5的WUE分别为24.3 kg·hm~(-2)·mm-1和19.4 kg·hm~(-2)·mm-1。适宜的滴灌管配置方式能显著提高冬小麦有效穗数和子粒千粒重,T5处理两年产量最高,综合考虑T5经济效益最大,两年的经济效益分别达到10 976.35元·hm~(-2)和9 802.56元·hm~(-2)。一管五行间距90 cm是胶东地区最佳滴灌铺管间距配置。     

半干旱地区补充灌溉对冬小麦根系及耗水特征的影响

通过田间定位试验分析了不同生育期补充灌溉对冬小麦根系及土壤水分耗损特征的影响。试验共设4个处理,分别为雨养不灌溉(W0)、拔节期灌水30 mm(W1)、孕穗期灌水30 mm(W2)及拔节期灌水30 mm+孕穗期灌水30 mm(W3)。试验结果表明:在平水年,拔节期—开花期冬小麦耗水量占整个生育期耗水量的42%,在丰水年下降到29%。而补充灌溉仅在平水年型下提高了拔节—开花期的耗水比例,减弱了分蘖的两极分化,增加了开花期冬小麦群体数量,实现了增产,其中又以W1及W3效果最为显著。综合2 a数据,灌水实现了增产但并未有效提高产量水分利用效率(WUE)。究其原因可能是,在半干旱地区,冬小麦增产增效的关键在于生育后期对深层土壤水分的利用,而补充灌溉并没有增加冬小麦深层根系,反而降低了对土壤深层水分的利用程度,从而导致产量增加但水分利用效率(WUE)并未同步提升。     

准噶尔盆地南缘土壤水运移特征及其补给来源识别

在荒漠区,土壤水是一切陆生植物赖以生存的基础,识别荒漠区土壤水的补给来源,探索土壤水的运移机理,对于荒漠区生态修复非常必要。通过对荒漠区非饱和带剖面土壤水的含水率、易溶盐离子及稳定同位素(δD、δ~(18)O)的测定和分析,研究荒漠区土壤水的补给来源与运移机理。结果表明:荒漠区土壤含水率、易溶盐与土壤水氢氧同位素在垂向上呈现旋回变化,剖面中土壤Cl-含量与含水量成正相关;0~1.6 m为蒸发影响带,1.6~8.0 m为土壤水向下运移带,8.0 m以下为潜水影响带。从土壤水中氢氧同位素及Cl-含量信息来看,荒漠区土壤水来源于大气降水的补给。旋回中Cl-含量极低值与δD与δ~(18)O极贫值相对应,δD值贫化峰值为-124.10‰~-97.39‰,荒漠区土壤水来源于冬季大气降水或降雪的入渗补给。     

深层土壤水分对黄土塬区旱作冬小麦耗水的贡献

为研究不同土层尤其是深层土壤水对冬小麦耗水的贡献,本文首先对长武黄土塬区300 cm深度土壤水人工标记氘水,并通过测定抽穗期、开花期、灌浆期和乳熟期小麦茎秆水δD值确定冬小麦是否能够利用300 cm深度以下土壤水分;其次通过测定小麦茎秆水、降水和不同土层土壤水δ¹⁸O值,分析降水以及不同深度尤其是300 cm以下土层土壤水对冬小麦耗水的贡献。结果表明：长武塬区降水分别贡献了旱作冬小麦抽穗期、开花期、灌浆期和乳熟期耗水的49.2%、30.2%、35.9%和38.2%,土壤水分别贡献了50.8%、69.7%、64.1%和61.8%。50~100 cm、100~150 cm、150~200 cm和200~300 cm土层土壤水贡献了冬小麦抽穗期耗水的17.9%、15.2%、10.0%和7.7%,开花期耗水的24.6%、18.8%、14.0%和12.4%,灌浆期耗水的19.5%,14.4%、10.0%和8.7%,乳熟期耗水的18.6%、13.2%、10.3%和8.3%。冬小麦茎秆水δD值变化表明,冬小麦自灌浆期开始利用300 cm深度以下土壤水分,300~400 cm土层土壤水贡献了冬小麦灌浆期和乳熟期耗水的11.4%和11.5%。可见,深层土壤水分对于冬小麦水分供给具有重要意义,因此生产实践中需要做好夏闲期蓄水保墒措施,以增加雨水入渗量和入渗深度,促使深层土壤水分恢复,保证土壤水库调蓄功能的持续发挥。     

不同复种油菜-轮作模式对马铃薯耗水特征及产量的影响

为探讨马铃薯不同轮作系统复种饲用油菜对马铃薯耗水特征及产量的影响,2017年在长期大田定位试验基础上选取4个处理,即马铃薯连作（CK）、马铃薯-小麦复种油菜-马铃薯（WPRP）、马铃薯-豌豆复种油菜-马铃薯（PPRP）、小麦-豌豆复种油菜-马铃薯（WPPR）,研究不同复种轮作模式对马铃薯耗水特性、水分利用效率和产量的影响。结果表明：马铃薯块茎增长期到收获期,CK 160~200 cm土壤水分含量和播前无差异,而WPRP、PPRP、WPPR 0~200 cm土壤各层含水量均大于播前,其中,块茎增长期到淀粉积累期,各层土壤平均含水量分别提高了43.02%、38.58%、24.63%,淀粉积累期到收获期,分别提高36.47%、33.63%和21.43%; 120~200 cm土壤各层含水量表现为：WPRP＞PPRP＞WPPR＞CK。WPRP、PPRP、WPPR耗水深度和贮水量均大于CK,其中,块茎增长期到淀粉积累期,耗水深度较CK分别增加42.86%、42.86%、42.86%,土壤贮水量较CK分别增加10.36%、12.91%和8.49%;淀粉积累期到收获期,耗水深度较CK分别增加了25.00%、12.50%、12.50%,土壤贮水量分别增加了12.56%、6.78%和2.95%,且WPRP贮水量较CK显著提高12.56%。块茎形成期、块茎增长期和淀粉积累期,WPRP耗水量较CK分别减少了16.2%、25.2%和5.1%。WPRP、PPRP、WPPR较CK产量分别增加33.51%、40.05%、14.47%,WUE分别提高54.83%、52.32%、19.78%。综上,马铃薯轮作系统复种油菜增加了降雨入渗深度、土壤贮水量和耗水深度,降低了阶段性耗水量,提高了马铃薯产量和WUE。且马铃薯-小麦复种油菜-马铃薯为该地区较佳的轮作模式。     

半干旱区全膜覆土穴播对春小麦耗水特征和产量的影响

为研究甘肃半干旱地区全膜覆土穴播小麦的耗水特征及其对产量的影响,以春小麦陇春27号为材料,于2012-2014年,通过3年大田定位试验,设全膜覆土穴播（PMS）和露地穴播（CK）2个处理,分析了不同生育阶段耗水量、耗水模系数、耗水速率、生长速率、耗水效率和水分利用效率等指标。结果表明,PMS处理0~300 cm土层土壤贮水量高于CK,苗期、拔节期和灌浆期分别增加了15.6~34.1 mm、20.7~22.1 mm和15.1~42.1 mm。在播种-拔节期,PMS处理在2013、2014年的耗水模系数和耗水速率较CK分别增加了16.9%、10.5%和20.0%、5.8%,灌浆期分别降低了28.2%、10.6%和26.3%、14.4%。在2012-2014年PMS处理的生长速率较CK分别提高了87.0%~153.7%、42.8%~366.1%、87.4%~133.0%;耗水效率分别提高了73.3%~200.2%、93.8%~288.2%、77.1%~155.5%,均差异显著。PMS处理的株高、单株重、小穗数、穗粒数、穗粒重和千粒重均显著高于CK,产量增加了35.4%~61.9% ,水分利用效率（WUE）提高了44.6%~63.3%。表明全膜覆土穴播能显著调节春小麦在不同降水年型的耗水进程和耗水特性,提高地上部生物量、生长速率和耗水效率,在全生育期耗水量无显著增加的条件下,显著提高产量和WUE。     

土地利用变化对土壤水补给来源影响研究

为探究不同植被类型深剖面土壤水补给来源,以黄土区长武塬为研究区,采集两种土地利用方式(农地、18 a苹果园、26 a苹果园)下20 m深土壤剖面,测定土壤水及其稳定性和放射性同位素含量,基于同位素方法对不同土地利用类型下不同深度土壤水来源进行溯源分析。研究表明：(1)苹果园土壤水含量明显低于农地,说明果园耗水强度更大,对深层土壤水影响更为显著。(2)农地、18 a和26 a苹果园下降水偏移量分别为-22‰、-20‰和-6‰,说明降水补给土壤水后受到蒸发作用影响,且农地土壤水比果园受到的蒸发效应更强。(3)该区土壤水补给主要以活塞流为主;对于补给不同深度土壤的可能水源,6 m以下补给水的同位素组成(δ²H=-83.8‰,δ¹⁸O=-12.1‰)较0～6 m (δ²H=-68.8‰,δ¹⁸O=-10.1‰)更为贫化,且6 m以下补给水的氢氧稳定同位素组成与日降水量≥50 mm·d^-1的降水更相似。与农地(δ²H=-70.6‰,δ¹⁸O=-...     

半干旱区不同覆盖方式对豌豆耗水和产量的影响

为探讨半干旱区旱地不同覆盖方式对豌豆耗水特征、产量以及土壤含水量的影响,连续2年测定并研究了全膜覆土穴播(PMS)、全膜覆盖穴播(PM)和露地穴播(CK)3种不同处理的豌豆发育动态、0~200 cm土壤水分季节变化、豌豆地上生物量动态、产量和耗水量。结果表明:PMS处理使豌豆营养生长期缩短,生殖生长期延长,并延长全生育期天数,PMS处理的豌豆生育期在2011、2012年分别较CK延长了12 d和7 d,较PM分别延长了17d和13 d;地膜覆盖使豌豆全生育期0~200 cm土层的土壤含水量增加,但3种处理全生育期的耗水量无显著差异;在开花前,PM的地上生物量最大,其次为PMS,CK最小,在收获期,PMS的生物量和籽粒产量均显著高于PM;PM和PMS的产量较CK分别在2011、2012年提高了50.8%和27.2%、70.3%和30.3%,与PM处理相比,PMS的豌豆产量在2011、2012年提高了12.9%、5.6%,但2个处理的土壤耗水量在2年均无显著差异。尤其重要的是,地膜覆盖种植2年豌豆后,PM和PMS的土壤贮水量较CK提高了89.3 mm和95.7 mm。因此,通过覆盖降低棵间蒸发是提高旱地豌豆产量和水分利用效率(WUE)的主要途径。     

深层灌水对冬小麦耗水特性及水分利用效率的影响

以高产中晚熟冬小麦品种良星99为材料,在运城市盐湖区山西水利职业技术学院实训基地进行田间试验,研究了深层灌水对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响。结果表明:整个生育期,深层灌水处理根区20~160 cm土层土壤水分动态变化比地表灌处理明显;T1(地表灌水)处理总耗水量最大,显著高于T2(湿润层深度为根系60%)、T3(湿润层深度为根系75%)和T4(湿润层深度为根系90%),深层灌水增加了降雨和灌溉水的消耗,降低了土壤贮水的消耗;T2和T3处理间无显著差异,T3在抽穗至灌浆期末、灌浆至成熟期的耗水量和耗水模系数均较大;不同湿润层深度条件下,T1处理水分利用效率和产量最低,随湿润层深度增加,其他处理水分利用效率呈先增加后降低的趋势。湿润层深度为150 mm和188 mm的T2和T3产量、水分利用效率和灌溉水利用效率表现最好,T1处理最低。T3为本试验条件下高产节水的最佳处理。     

施肥和绿肥翻压方式对旱地冬小麦生长及土壤水分利用的影响

通过田间试验研究渭北旱原不同施肥处理(不施肥;40 kg P2O5/hm2;豆科绿肥专用肥30 kg/hm2)对夏闲期豆科绿肥生长和后茬小麦生长的效果,探讨了夏季豆科绿肥翻压方式(提前翻压、提前覆盖,播前翻压和不种绿肥即夏季休闲)对后茬冬小麦产量及水分利用的影响。研究表明:与不施肥处理相比,豆科绿肥专用肥显著提高绿肥盛花期地上部生物量,但对根系生长没有明显作用;施用磷肥则更有利于绿肥根系生物量的提高;施用绿肥专用肥和磷肥处理的后茬小麦产量较高,特别是绿肥提前翻压时。绿肥提前翻压时冬小麦分蘖数较高、春季总茎数较高、单位面积穗数较高,产量显著高于绿肥提前覆盖、播前翻压和不种绿肥处理,水分生产效率显著高于不种绿肥处理。从绿肥翻压、小麦播前直至小麦拔节期,绿肥翻压方式的3个处理土壤0~200 cm剖面水分含量与休闲处理始终有明显差异。提前翻压处理与提前覆盖、播前翻压处理的差异主要在40 cm以上土层。     

半干旱区夏闲期不同耕作方式对土壤水分及小麦水分利用效率的影响

在宁南旱平地进行了夏闲期深松、免耕及传统翻耕(对照)对土壤水分及后作冬小麦水分利用效率影响的研究结果表明,夏闲期深松和传统翻耕能有效地蓄雨保墒,提高旱平地冬小麦播前的土壤贮水量,深松和翻耕土壤蓄墒率极显著高于免耕处理,深松处理较翻耕高0.79%;夏闲期末深松处理0～200 cm土壤贮水量(310.78 mm)分别较免耕、传统翻耕高8.23 mm、1.61 mm.深松和免耕较传统翻耕显著改善了冬小麦苗期的土壤水分状况,对越冬期0～60 cm耕层土壤水分状况的改善有利于冬小麦的越冬.苗期0～200 cm土壤贮水量深松、免耕分别较传统翻耕(351.05 mm)高35.9 mm、28.8mm,不同的耕作处理对后作冬小麦苗期的土壤水分影响差异主要在80 cm以上土层.冬小麦返青期降雨主要使0～80 cm土层土壤贮水量有所增加,处理间的差异减小.夏闲期深松处理能有效地增加对降雨的蓄保能力,提高旱地冬小麦播前及整个生长阶段0～200 cm的土壤贮水量.不同耕作方式的冬小麦产量以夏闲期翻耕处理最高(3 475.9 kg/hm2),与深松处理(3 322.0 kg/hm2)无显著差异,免耕显著低于其它2种耕作处理;水分利用效率以翻耕最高[14.12 kg/(hm2·mm)],深松次之[13.62 kg/(hm2·mm)],免耕处理显著低于前二者[10.64 kg/(hm2·mm)].     

不同滴灌量下冬小麦耗水特性及干物质积累分配研究

在2013—2014年、2014—2015年田间试验研究了W1(2 550、2 325 m3·hm~(-2)),W2(3 450、3 000 m3·hm~(-2)),W3(4 350、3 675 m3·hm~(-2)),W4(5 250、4 350 m3·hm~(-2))4种滴水量处理对0~140 cm土层含水量及小麦叶面积指数、光合势、干物质积累分配、水分利用效率及产量等的影响。结果表明,拔节至灌浆期间,在每次滴水225~900 m3·hm~(-2)的范围内,增加滴水量主要直接增加0~60 cm土层含水量,间接减少60~140 cm土层储水消耗量,W4土壤储水消耗较W1减少50%左右;增加拔节至成熟期间冬小麦群体叶面积指数、光合势;增加干物质积累量和花后光合产物对子粒的贡献率,降低花前营养器官贮藏物向子粒的转移量、转移率和其对子粒的贡献率,增加产量、降低灌溉水利用效率。总滴水量大于3 675 m3·hm~(-2)(其中,拔节至灌浆期间的滴水量大于2 700 m3·hm~(-2))增产不显著,并且大幅度降低灌溉水利用效率。降水量对冬小麦产量形成影响很小,灌水量对小麦产量和水分利用效率起决定性作用;北疆冬小麦全生育期适宜总滴水量为3 450~3 675 m3·hm~(-2)(其中,拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期各450~675 m3·hm~(-2)),可以获得的产量是6 737.4~8 604.1 kg·hm~(-2)。     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦产量的影响

为探索利于西北黄土高原旱作麦田可持续发展的覆盖保墒栽培新技术,通过大田试验研究了不同覆盖方式(秸秆带状覆盖:BSC,旧膜二茬利用:PAH,露地条播:CK)和不同施肥量(纯氮、P2O5分别为:90、120、150 kg·hm~(-2))对旱地冬小麦产量的影响。结果表明,覆盖方式与施肥量对冬小麦产量、产量三因素、生育期耗水量及水分利用效率有显著影响,且二者互作效应显著。秸秆带状覆盖下,籽粒产量达到5 305.0 kg·hm~(-2),较PAH和CK分别显著增加24.0%和37.5%,水分利用效率达10.8 kg·hm~(-2)·mm~(-1),较PAH和CK分别显著提高20.6%和33.3%,且同等施肥量下BSC的产量和水分利用效率均显著高于PAH和CK。从产量三因素看,BSC单位面积穗数较PAH和CK分别显著提高27.0%和42.2%,而穗粒数分别降低14.3%和6.7%,千粒重分别降低2.3%和6.8%,差异均达显著水平。与CK相比,BSC和PAH全生育期表现为显著的增墒效应,其中返青前以BSC保墒效果最好,拔节后则以PAH保墒效果最好。比较全生育期0~25 cm土壤温度差异,BSC越冬前表现为增温效应,较CK高1.2℃,返青后表现为降温效应,较CK低1.8℃;而PAH全生育期表现为增温效应,平均较CK高0.9℃。通径分析表明,秸秆带状覆盖主要是通过改善土壤水热条件,显著提高单位面积穗数,从而提高冬小麦产量。     

关中灌区冬小麦混种的产量及农田土壤水分利用效率

为探明不同冬小麦品种混种对产量和水分利用效率的影响。选用冬小麦西农979、小偃22、矮抗58和西农889,于2013—2014和2014—2015两年在西北农林科技大学斗口试验站开展田间试验,设置4个水平:单播(1L)、2个品种混种(2L)、3个品种混种(3L)和4个品种混种(4L),系统测定并比较不同混种水平群体生物量、子粒产量和农田土壤水分利用效率等。结果表明,灌浆期的混种群体光截获率、旗叶SPAD值、净光合速率和瞬时水分利用效率均显著大于单作群体。混种群体子粒产量和地上生物量均高于单作群体,子粒产量增幅随混种品种数量的增加逐渐降低,两年平均增幅为7.92%(2L)、7.15%(3L)和2.73%(4L),其中2L和3L达显著水平,地上生物量增幅随混种品种数量的增加逐渐升高,两年平均增幅为1.08%(2L)、4.78%(3L)和7.24%(4L),3L和4L达显著水平,通径分析表明混播下子粒产量的增加得益于单位面积穗数和穗粒数增加。混种增加了群体浅层土壤含水量和深层土壤中的根系分布,显著降低群体耗水量,并显著提高群体水分利用效率(WUE),子粒WUE两年平均提高11.93%(2L)、12.39%(3L)和8.72%(4L),地上干物质WUE两年平均提高3.3%(2L)、8.66%(3L)和11.75%(4L)。不同品种冬小麦混种可以提高水分利用效率,增加子粒产量。     

滴灌下秸秆覆盖与灌水量对华北冬小麦土壤水分的影响

试验于2014—2015年在北京市大兴区进行,以冬小麦为研究对象,以秸秆覆盖和灌水量为处理,对各小区棵间蒸发量(E)、土壤各层含水率(θ)、土壤表层温度(Tc)、叶面积指数及产量等指标进行实测与分析。结果表明:滴灌条件下湿润带E普遍高于干燥带,全观测期平均高出16.45 mm,较强降雨后干燥带E的波动更剧烈;秸秆覆盖可以有效减少各生育期E,低、中、高灌水量处理下秸秆覆盖比未覆盖处理分别减少20.45%、24.77%、19.14%,但在较强降雨后秸秆覆盖处理E波动更剧烈,不同灌水量对E影响不显著;低灌水量时,秸秆覆盖对灌溉水有明显的截留作用,中、高灌水量时则起到明显的保墒作用;整个观测期,E/ET先变小再变大,灌水量差异对E/ET影响显著,低、中、高灌水量下均值分别为29.71%、25.64%、21.38%;秸秆覆盖和未覆盖相比三种灌水处理E/ET分别减少8.93%、3.01%、0.44%。水分利用效率秸秆覆盖处理要普遍高于未覆盖处理,并与灌溉定额之间呈负相关。整体来看,中灌水量秸秆覆盖处理的产量和水分利用效率均较优,适合当地冬小麦滴灌种植。     

不同留茬覆盖模式对土壤蒸发和表层土壤含水量的影响

秸秆覆盖模式可显著影响土壤蒸发量和土壤含水量。本研究根据小麦机械收获的特点,设置不同的小麦留茬高度和覆盖量,研究了不同留茬高度和覆盖量组合对冬小麦收获后土壤表层含水量和土壤蒸发量的影响。试验结果显示冬小麦留茬高度0~35 cm对表层土壤含水量和土壤蒸发影响较小,而覆盖会明显改善土壤含水量和降低土壤蒸发量。当留茬高度为0~15 cm、田间剩余秸秆覆盖量为0.348~0.470 kg/m2时,试验期间(31 d)土壤累积蒸发量较无覆盖减少了16%~51%。考虑机收特点,建议小麦留茬高度为5~15 cm,其余残留碎杆覆盖在土壤表面,以减少土壤蒸发和提高水分利用效率。     

秸秆覆盖量对旱作小麦耗水特性及土壤性质的影响

为了解秸秆覆盖量对旱作小麦耗水特性和土壤性质的调控作用,在宁夏南部半干旱区连续两年进行了0(CK),3 000,6 000,9 000 kg·hm~(-2)四种不同秸秆覆盖量处理的栽培试验。结果表明:随着覆盖量的增加,小麦在各个生育阶段的耗水量逐渐减少,3 000,6 000 kg·hm~(-2)和9 000 kg·hm~(-2)覆盖量处理的小麦全生育期的平均耗水量较CK分别减少了12.7%,21.6%和27.5%,秸秆覆盖量与耗水量呈显著负相关(P0.01);进行秸秆覆盖以后,土壤的蓄水保墒能力得到明显提升,3 000,6 000 kg·hm~(-2)和9 000 kg·hm~(-2)覆盖量处理的小麦收获后土壤平均含水量较CK分别增加了13.1%,19.8%和26.1%;小麦的水分利用效率以覆盖量为9 000 kg·hm~(-2)的处理最大,水分利用效率较CK增加了42.4%(P0.01);不同覆盖量处理的小麦平均产量较CK增加了2.9%~16.7%,仅覆盖量为3 000 kg·hm~(-2)的处理较CK差异达到显著水平(P0.01);秸秆覆盖对表层土壤(0~10 cm)的温度变化有明显的调节作用,能够降低地温的日振幅,避免了地温的剧烈变化,能有效缓解地温的激变对作物根部产生的伤害。秸秆覆盖能够改善土壤肥力,提高土壤中碱解氮、速效钾和有机质的含量,而且有利于作物对土壤磷素的吸收。     

Effects of variation in rainfall on rainfed crop yields and water use in dryland farming areas in China

Crop production in the dryland farming areas of northern China is constrained by low and variable rainfall. This article presents the analysis of the relationships between variations in rainfall and yields of winter wheat and spring maize. The analysis is based on data from both several short-term and our ongoing long-term field experiments in dryland farming research projects in Tunliu, Linfen, Shouyang, and Luoyang. Grain yields of wheat and maize ranged from 1,548 to 5,169 and from 2,612 to 8,789 kg ha^-1 respectively, with differences up to above 200% (between dry and wet years). Wheat yields are sensitive to growing season rainfall but also correlated to water use (ET), whereas maize yields are sensitive to the critical time of water supply (especially June rainfall) but not correlated to ET. The ratio of grain yields to soil water at sowing is an important indicator, showing close relationships between yields and soil water-related ratio within the rainfed crops site. Comparison between the indices of water use efficiency (WUE) and precipitation use efficiency (PUE) suggests that the index WUE is more grain-related indicator than the PUE used for assessing rainfed crop water use by both maize and wheat. The index PUE should be used in caution, especially for wheat crops in dry years. Our results indicate that options to alleviate crop moisture stress must be tailored to the rainfall pattern. This holds especially for conservation tillage with response nutrient management practices that aim at enhancing water use efficiency.