长期垄作覆盖对旱地冬小麦、夏玉米产量和水分利用效率的影响

通过2004—2014年长期定位试验,研究不同降水年型垄作覆盖对旱地冬小麦、夏玉米产量及水分利用效率的影响,旨在为旱作区高效农耕措施的选择提供理论依据和技术支撑。结果表明,与传统耕作处理相比,垄作覆盖有利于提高冬小麦和夏玉米的穗粒数和千粒质量,而对于冬小麦和夏玉米穗数的提高效果不明显;不同降水年型垄作覆盖处理均显著或极显著提高了旱地冬小麦—夏玉米周年产量,平均增产达17.0%;对冬小麦而言,长期垄作覆盖处理较传统耕作处理平均增产7.4%,增产效果表现为欠水年平水年丰水年,极端干旱的年份垄作覆盖则表现出明显的减产效应,减产幅度为8.9%;不同降水年型垄作覆盖处理夏玉米产量均极显著高于传统耕作处理,平均增产24.4%。不同降水年型垄作覆盖处理冬小麦、夏玉米及周年的平均水分利用效率分别为14.8、23.7、19.6 kg/(hm~2·mm),较传统耕作处理极显著提高了6.99%、32.82%、22.2%。综上,长期定位垄作覆盖在不同降水年型下对夏玉米的增产效果优于冬小麦。     

沟灌夏玉米棵间土壤蒸发规律研究

采用两种规格的微型棵间蒸发皿(Micro-Lysimeter)分别测定沟灌夏玉米田沟、垄土面蒸发,对沟灌条件下夏玉米棵间土壤蒸发与作物蒸腾变化规律进行了试验研究,分析了相对土面蒸发强度与土壤含水量的关系以及土面蒸发强度与作物叶面积指数的关系。结果表明,沟灌条件下夏玉米田棵间土壤蒸发量占全生育总耗水量的33．0％～34．5％,棵间土面相对蒸发强度与表层土壤含水率和作物叶面积指数之间均呈现良好的指数函数关系,灌溉或降雨后2～3d内土面蒸发强度较大,受大气蒸发力影响明显。     

沟灌夏玉米棵间土壤蒸发规律研究

采用两种规格的微型棵间蒸发皿(Micro-Lysimeter)分别测定沟灌夏玉米田沟、垄土面蒸发,对沟灌条件下夏玉米棵间土壤蒸发与作物蒸腾变化规律进行了试验研究,分析了相对土面蒸发强度与土壤含水量的关系以及土面蒸发强度与作物叶面积指数的关系.结果表明,沟灌条件下夏玉米田棵间土壤蒸发量占全生育总耗水量的33.0%～34.5%,棵间土面相对蒸发强度与表层土壤含水率和作物叶面积指数之间均呈现良好的指数函数关系,灌溉或降雨后2～3d内土面蒸发强度较大,受大气蒸发力影响明显.     

西南干热河谷区旱地玉米不同覆盖保水栽培措施的水分效应

在西南干热河谷地区进行旱地玉米覆盖保水栽培试验,研究其水分效应。结果表明,秸秆、地膜覆盖有明显增加和保蓄土壤水的作用,秸秆地膜二元覆盖的作用更为显著,根区成为作物耗水与土壤保蓄水的关键区域,农田水分变化沿土层可划分为3个层次,即:0~30 cm土层为土壤水分变化活跃层和土壤贮水增加显著层、30~80 cm土层为土壤水分变化次活跃层和土壤贮水增加明显层、80~100 cm土层为土壤水分变化相对稳定层和土壤贮水增加一般层,且覆盖栽培可促进作物耗水量由田间无效蒸发耗水向有效的田间作物蒸腾耗水转化,使农田水分的有效性显著提升。由此,研究本区旱地玉米不同覆盖保水栽培措施的水分效应,可为提高本区甚至西南高原季节性旱区旱作农田的水分利用效率和水分生产潜力服务。     

油（麦）／大豆—玉米一年三熟免耕秸秆覆盖技术原理

免耕结合作物秸秆残茬覆盖，可以缓冲隆水对地面的拍击，保持耕层表土良好孔隙状况，有利于接纳降水，减少土壤水蒸发，土壤持水量增加，雨季土壤沥水快，田内不渍水。同时有提高和降２低表土温度的双重效应，还能控制杂草。免耕不翻动土层，有机质分解缓慢，土壤保湿，供肥能力高。秸秆覆盖还田方式，比翻压还田效果更好。在南方二季有余三季不足的多熟种植中，可以减少农耗，争得农时，提高了作物总体生产力，省工，节能，高效。     

不同种植方式下冬小麦土壤水分动态变化研究

[目的]探索华北地区冬小麦不同种植方式下土壤水分的动态变化规律。[方法]以冬小麦济麦20为材料,按平作、平作覆盖秸秆、起垄覆盖地膜3种种植方式,用中子水分仪测定冬小麦田不同土壤深度的水分变化。[结果]结果表明,3种种植方式下0～30cm土壤层田间水分变化均呈现“先降后升再降再升”的W型变化。不同处理的土壤水分含量在灌溉后下降幅度是平作〉垄膜〉秸秆覆盖;冬小麦拔节期～灌浆期,土壤水分含量高低顺序是秸秆覆盖〉垄覆膜〉平作。在冬小麦的全生育期,30～60cm土壤水分含量均是秸秆覆盖〉平作〉起垄覆膜,60～90cm土壤水分动态变化呈下降趋势。[结论]秸秆、塑料薄膜覆盖均有良好的保持土壤表层水分作用,30～60cm的土壤水分变化幅度较大。降水及灌溉对土层中层土壤水分影响较大,而降水及灌溉水不易影响下层土壤水分（60～90cm）。为华北地区的农业干旱监测调控提供了理论依据。     

晋南冬小麦—夏玉米轮作体系的氮肥运筹

冬小麦—夏玉米轮作是晋南的主要种植制度。通过田间小区试验,研究了冬小麦—夏玉米轮作体系内氮肥分配(控制氮肥总量420 kg/hm2)对作物产量、农学效率和纯收益及肥料利用率的影响。结果表明,冬小麦—夏玉米轮作体系内氮肥分配量及比例显著影响作物产量、纯收益和氮肥的效率,冬小麦季施总氮55%(231 kg/hm2)、夏玉米季施总氮45%(189 kg/hm2)时,可获得最高的轮作总产量(13 026 kg/hm2)和最大的净收益(22 146元/hm2),氮肥的农学效率和利用率较其他分配方式均有提高,是晋南地区冬小麦—夏玉米轮作氮肥分配的适宜比例。值得指出的是,由于作物生长期间受春寒和夏旱的影响,冬小麦—夏玉米轮作体系内的氮农学效率和氮肥利用率均较低,仅分别为4.6 kg/kg和20.8%。     

覆膜方式对冬小麦及土壤水分和温度的影响

在麦积区渭北干旱山区雨养农业条件下,以冬小麦品种兰天19号为指示品种,研究了不同覆膜栽培方式下冬小麦田的土壤水分和温度效应。结果表明,全地面覆盖地膜能够显著提高冬小麦出苗期至拔节期的土壤质量含水量和土壤温度,并对表层土壤含水量和土壤温度的影响大于深层土壤。冬小麦生长中后期能够降低土壤温度,避免地温过高而导致冬小麦呼吸作用增强,有利于成穗数、穗粒数和千粒重的增加。试验设计的3种冬小麦栽培模式中,以全膜微垄垄上穴播栽培方式改善土壤水热状况效果最好,增产效果最佳,折合产量为5013 kg/hm~2,较对照露地条播增产13.44%。建议在天水市渭北干旱山区采用。     

蒸发条件下冬小麦田土壤水热耦合运移模拟

综合考虑了根区土壤水分动态、根系吸水、蒸发蒸腾、地表能量分配和土壤中温度分布5个子系统,建立了冬小麦蒸发条件下土壤水热耦合运移模拟模型,经实测资料检验其精度较高.该模型可用于田间水分动态、根系吸水、蒸发蒸腾、地表能量分配和土壤中温度分布的模拟或预测.     

丘四区旱地土壤水分动态变化特征

湟水流域黄土丘陵沟壑区旱地土壤水分动态变化有如下特征：1.土壤入渗快,蒸发快,雨季时土壤湿度迅速增高,雨季过后土壤湿度骤降,即使在丰水年,到11月底,雨季降水已基本损失殆尽,土壤在经过四个阶段的循环后,开春时其湿度仍保持在田间稳定湿度左右;2.降水与蒸发同步,降水量最大的时段,正是蒸发强度最大的时段,3土壤蒸发时,水分整体移动性较强,在旱季0-2 m土层上下之间土壤湿度无明显差异,土壤湿度剖面比较统一;4、作物耗水绝大部份或全部来自生育期降水,土壤对生育期内降水起调节和再分配作用。     

不同播种量和秸秆覆盖量对冬小麦生产的影响

[目的]研究秸秆覆盖对冬小麦生理生态特征和水分利用效率的综合影响,寻求最佳覆盖措施,从而达到提高冬小麦产量和水分利用效率的目的。[方法]设置6个处理:多播多盖、多播少盖、多播对照、常播多盖、常播少盖、常播对照,秸秆覆盖量少覆盖为3 000kg/hm2,多覆盖为6 000 kg/hm2,播种量多播量为225 kg/hm2,常播量为150 kg/hm2,分析冬小麦田的土壤水分、土壤温度、土壤蒸发、冬小麦生物量和水分利用效率情况。[结果]秸秆覆盖对于表层土壤的保墒作用比对深层土壤明显,多播量少覆盖处理保墒效果相对较好,其土壤蒸发也最小,冬小麦叶面积指数明显比其他处理大。另外,适量秸秆覆盖可以有效调节土壤温度变化。秸秆覆盖不一定能增产,但明显地减小了冬小麦田的总耗水量,相应地提高了水分利用效率;多播量对产量提高有一定贡献;因此考虑播量和覆盖量的综合效应,多播量少覆盖相结合能够在一定程度上提高产量和水分利用效率。[结论]加大播种量并适量覆盖秸秆有利于提高冬小麦产量并且节约用水,还可以提高农民的经济效益。     

山西晋南地区冬小麦土壤水分变化规律研究

[目的]研究山西晋南地区冬小麦土壤水分变化规律。[方法]利用山西省运城市土壤水分观测资料,对晋南地区自然状况下土壤水分变化规律进行分析,并采用相关分析法,对气温、降水量、蒸发量、日照时数对土壤水分的影响进行了研究。[结果]影响土壤水分变化的主要因子是降水、蒸发、气温和日照时数,其中降水和蒸发的影响是直接的,气温和日照时数的影响是间接的;对于土壤不同层次,气候因子所起的作用不同,但对土壤水分含量起主要作用的还是降水和蒸发2个因子;土壤水分变化较平稳时段在春季,一般年份即使降水较少,土壤含水量变化也相对较小,有利于小麦返青生长。[结论]该研究为土壤水分资源的合理利用、冬小麦产量的提高提供科学依据。     

Accumulation of soil moisture in winter wheat cultivation on slopes of ordinary chernozems of the Rostov oblast

The article discusses the effect of different predecessors and methods of basic treatment of soil on the magnitude and nature of the formation of soil moisture reserves in the cultivation of winter wheat on the slopes of ordinary chernozems in the Rostov oblast. Winter wheat in the experiment was cultivated after a steam clean, after winter wheat, after peas, and after corn silage. The study was conducted in four variants of primary tillage in the following crop rotations: chisel, combo, surface, and moldboard tillage. It is established that, in general, over the growing period of winter wheat, 3 of 4 years have a shortage of water supply, especially in the period from the resumption of the spring growing season to complete full ripeness. Analysis of the autumn watersupplies by variants of the main processing of the soil indicates the advantage of the chisel treatment, confirmed statistically by two predecessors—a clean pair and corn silage. The studies for the years 2011–2014 showed the close relationship of the absorption coefficient of precipitation from the reserves of productive moisture in autumn (R ² = 0.94). It is revealed that the assimilation of precipitation of the cold period largely depends on soil fertility due to different stocks of productive moisture in autumn. The close relationship of grain yield with the value primary of moisture reserves in the autumn sowing of winter wheat in the soil layer of 0–150 cm is shown.     

秸秆覆盖对降雨入渗影响的试验研究

为研究作物秸秆覆盖对改善农田自然降水利用效果的作用 ,采用人工降雨的方法模拟小雨、中雨和大雨 3种不同降雨强度 ,对雨后玉米、小麦秸秆覆盖地与裸地 0～ 2 0cm土层土壤含水率分布情况进行了试验。结果表明 :小雨后 ,由于秸秆覆盖阻滞入渗的作用 ,秸秆覆盖地 0～ 5cm土层土壤含水率短时间内低于裸地 ,但降雨后 2 4h玉米秸秆覆盖地已与裸地持平 ,以后逐渐高于裸地 ,降雨后 5 2h小麦秸秆覆盖地已高于裸地 ,且裸地水分蒸发量高于秸秆覆盖地 ;中雨后 ,秸秆覆盖阻滞入渗作用表现在土壤 5～ 2 0cm土层 ;大雨后 ,秸秆覆盖阻滞入渗作用表现在10～ 2 0cm土层。秸秆的吸水性会暂时阻滞雨水的入渗 ,但随着时间的延长 ,以及秸秆覆盖抑制水分蒸发的作用 ,秸秆覆盖地雨水入渗效果均高于裸地 ,秸秆覆盖在降雨小的情况下仍然有利于雨水的利用。     

海河低平原渠灌区麦田深松的节水增产效应研究

【目的】研究海河低平原渠灌区土壤深松对冬小麦的节水增产效应,以提高冬小麦产量和水分利用效率。【方法】于2011-2012年和2012-2013年冬小麦生长季,以冬小麦品种良星99为材料,大田条件下,通过小麦季设置旋耕（RT）、深松（SRT）和深耕（MRT）3种耕作方式处理,在海河低平原渠灌区进行了2个周期的研究。【结果】（1）深松可提高土壤水分入渗速率。水分入渗速率稳定时,深松处理土壤水分入渗速率为0.05 mm·s^-1,分别是旋耕处理和深耕处理的2.50倍和1.67倍。（2）渠灌条件下,深松有利于水分在土壤中快速下渗,优化水分在深层土壤中的分布,提升深层土壤对灌水的储蓄能力。灌水后48 h,在0-180 cm土层,深松处理土壤水分增量为158.5 mm,旋耕和深耕处理分别为142.5和144.1 mm,分别相当于深松处理的89.9%和90.9%。（3）在冬小麦冬前阶段,深耕处理棵间蒸发量最高,分别是深松和旋耕处理的1.15倍和1.35倍。冬小麦返青后,旋耕处理棵间蒸发量提高,尤其是春季灌水后,旋耕处理日棵间蒸发量上升更快,最高达1.32 mm·d^-1,而深松处理和深耕处理则仅为0.78和0.85 mm·d^-1。深松处理全生育期棵间蒸发量最低,仅为138.17 mm,分别相当于深耕处理和旋耕处理的86.9%和89.7%。（4）冬小麦播种至拔节期,旋耕处理0-100 cm土层含水量高于深松和深耕处理;拔节期至成熟,0-20 cm土层,旋耕处理含水量最高;20-80 cm土层,深松处理含水量最高;80 cm以下土层,3个处理差异不显著。（5）深松处理生育期耗水量为419.1 mm,比旋耕和深耕处理节水约6%;深松处理对灌水和降水的消耗比例分别为41.2%和22.0%,显著高于深耕和旋耕处理。（6）深松处理产量平均为8 550 kg·hm^-2,分别比旋耕和深耕处理提高15.4%和6.9%,其水分利用效率比旋耕和深耕处理分别高22.9%和14.0%。【结论】土壤深松可增加麦田地表水入渗速率,减少灌水和降水的无效蒸发,提高土壤对灌水和降水的储蓄,降低冬小麦耗水量,提高其水分利用效率和灌水生产效率,最终显著提高冬小麦产量,具有较好的节水增产效应。建议在海河低平原渠灌区冬小麦种植中采用深松耕作措施。     

模拟降雨条件下谷子和冬小麦植株对降雨再分配过程的影响

以谷子（Setaria italica）、冬小麦（Triticum aestivum Linn.）为研究对象,利用人工模拟降雨测定了不同降雨强度和生长阶段两种作物植株的穿透雨,采用人工喷雾法测定了不同生长阶段的冠层截留,根据水量平衡法计算了不同观测阶段的茎秆流。结果表明：谷子、冬小麦冠层对降雨的再分配作用显著,谷子冠下穿透雨率平均约为79%,茎秆流率平均约为20%,冠层截留率平均约占1%;冬小麦冠下穿透雨率平均约为79%,茎秆流率平均约为19%,冠层截留率平均约占2%。在其全生育期内,两种作物冠下穿透雨与茎秆流呈彼此消长趋势。穿透雨量和茎秆流量与降雨强度呈显著正相关关系,但是穿透雨率和茎秆流率与降雨强度的关系不显著。茎秆流量和冠层截留量及其二者占总降雨量的比率均与作物叶面积指数呈显著正相关关系,但穿透雨量及穿透雨率随叶面积指数增加呈显著下降趋势。     

耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响

【目的】黄淮海地区是中国粮食主产区之一,但农业生产中旱涝频繁发生,同时还存在土壤紧实、耕层变浅和土壤蓄水保墒能力低等问题,严重影响了该区的粮食生产。耕作方式和秸秆还田作为农业生产中两项重要的技术措施,对改善土壤结构、提高土壤蓄水能力和水分利用效率有显著作用。本文旨在探索耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响,为优化黄淮海地区的土壤耕作方式提供依据。【方法】采用土壤耕作方式与秸秆还田相结合的方法,设置常规耕作＋秸秆还田、常规耕作＋无秸秆还田、深耕＋秸秆还田、深耕＋无秸秆还田、深松＋秸秆还田、深松＋无秸秆还田6个处理,研究耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米一年两熟农田耗水量、耗水模系数、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率的影响,分析不同耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响。【结果】耕作方式、秸秆还田对土壤容重、农田耗水量、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率均存在显著或极显著影响。与常规耕作相比,深耕和深松主要降低了20-40 cm土层的土壤容重,增加了冬小麦、夏玉米和周年总农田耗水量,提高了0-100 cm土层的土壤贮水消耗量,同时降低了休闲期无效农田耗水量。此外,深耕和深松还降低了夏玉米的株间蒸发量,但深耕显著增加了冬小麦的株间蒸发量,深松则相反。秸秆还田也可以降低土壤容重,提高土壤贮水消耗量,增加冬小麦农田耗水量,降低夏玉米和休闲期农田耗水量,增加冬小麦的株间蒸发量,降低夏玉米的株间蒸发量。与常规耕作相比,深耕和深松处理的周年作物产量分别提高了10.7%和9.8%,周年水分利用效率分别提高了8.8%和6.3%。秸秆还田处理的周年作物产量和水分利用效率分别比秸秆不还田处理提高了6.3%和7.6%。耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米的耗水特性、籽粒产量和水分利用效率存在显著交互作用。与常规耕作＋无秸秆还田处理相比,深耕＋秸秆还田和深松＋秸秆还田处理的周年农田耗水量分别提高3.3%和2.4%,冬小麦-夏玉米的农田耗水量分别提高了4.2%和3.3%,休闲期的农田耗水量分别降低了7.0%和9.9%,周年作物产量分别提高了18.0%和19.3%,水分利用效率分别提高了15.9%和15.1%。【结论】在几种耕作模式中,深耕＋秸秆还田、深松＋秸秆还田的周年作物产量和水分利用效率最高,且二者无显著性差异,表明深耕或深松结合秸秆还田有利于作物产量和水分利用效率的提高。因此,在本试验条件下,在秸秆还田的基础上深松或深耕是黄淮海地区适宜的耕作方式。     

喷灌冬小麦耗水与棵间蒸发试验

 【目的】研究喷灌条件下冬小麦的耗水规律,指导田间灌溉实践。【方法】在北京地区2005－2008年3个冬小麦生长季节,开展不同喷灌水量条件下土壤水分分布、冬小麦耗水和棵间蒸发特性的试验研究,并分析影响棵间蒸发的主要因素。【结果】喷灌条件下,0～40 cm土层土壤的含水量受灌溉水量影响较明显,耗水量随着灌水量增加而增加。返青至收获期,冬小麦棵间蒸发为耗水量的25%左右,棵间蒸发随着灌水量的增大而增大,但棵间累积蒸发与作物耗水量之比随之而下降。【结论】适当加大灌水定额,减少灌溉次数,可在一定程度上抑制土壤的无效蒸发,提高灌溉水的利用率。     

垄沟栽培模式对渭北旱塬区土壤水热状况及冬小麦生长的影响

为有效解决渭北旱塬区水资源匮乏、水分利用效率低的问题,于2008-2010年在陕西渭北旱塬的长武县进行冬小麦田间定位试验,研究不同栽培模式0～2m土壤水分和耕层温度的动态变化及冬小麦产量和水分利用效率。结果表明,①无论是在塬面还是梯田,垄沟栽培模式比常规模式均能显著提高冬小麦生育期0～2m土壤含水量,且储水效果优于单一覆草模式。②垄上覆膜+沟内覆草模式(PM+S)可以有效地调节冬小麦生育期耕层土温,显著降低日较差。与对照处理(CK)相比,其4次温度日较差的降幅分别达69.3%、62.1%、71.9%和64.2%。③与CK相比,垄沟栽培模式下塬面两季冬小麦平均增产40.9%,梯田增产60.3%,增产达显著水平。垄沟栽培虽减小冬小麦实际种植面积,造成其单位面积穗数的明显降低,但其穗粒数和千粒质量显著高于其他处理。④PM和PM+S的水分利用效率高于覆草及其他处理,尤其在梯田,其效果更加显著。综上,垄沟栽培模式可以有效地解决渭北旱塬雨养农业区冬小麦生长中的水分胁迫问题,调节耕层土壤温度,进而提高冬小麦产量,是适合该地区冬小麦生产的栽培模式。     

红壤旱地玉米两季覆盖的抗旱效应研究

本文论述了红壤旱地双季玉米种植制中就地解决旱季覆盖材料的可能性及覆盖的抗旱保墒效应。研究表明,以竹豆和早玉米稿秆分别作为伏、秋旱期间的覆盖材料是可行的。在两季覆盖下,玉米年增产率平均为6.9％。覆盖的保水效应:玉米封行前表现明显,每次降水(或灌溉)后,均可提高土壤抗旱能力5～7天。在此期间内能增加土壤含水量0.4％～0.8％;玉米封行后,覆盖有利于保蓄阵性降水,但对防止土壤水分蒸发损耗作用甚微。