传统耕作结合秸秆地膜双元覆盖是提高渭北旱塬春玉米产量和养分吸收的有效措施

  【目的】  在干旱半干旱地区,实现雨养农业作物持续增产的关键因素是提高作物养分利用效率。研究黄土高原旱作农业区长期不同耕作、覆盖措施对春玉米产量和养分吸收的影响,为黄土塬区可持续的农田管理提供参考。  【方法】  保护性耕作定位试验位于中国科学院黄土高原农业生态试验站,始于2003年。设有4个传统耕作和4个免耕处理,具体为传统耕作 (CT)、传统耕作+地膜覆盖 (CP)、传统耕作+秸秆覆盖 (CS)、传统耕作+地膜+秸秆覆盖 (CPS)、免耕 (NT)、免耕+地膜覆盖 (NP)、免耕+秸秆覆盖 (NS)、免耕+地膜+秸秆覆盖 (NPS)。调查分析了2007—2016年玉米产量和玉米养分吸收特性。  【结果】  4个传统耕作处理中,CP处理玉米籽粒平均产量比CT处理提高了24.4%,氮素和钾素养分利用效率最高;CS处理玉米平均生物产量比CT处理提高了39.4%,玉米茎秆养分吸收量最高,特别是总吸钾量提高了101.7%;CPS处理籽粒平均产量最高 (9381.6 kg/hm2),总吸氮量和吸磷量分别比CT处理提高了63.2%和123.7%。4个免耕处理中,NP处理籽粒平均产量比NT处理提高了25.8%,NS处理比NT处理降低了3.9%;CPS处理平均籽粒产量、生物产量、植株总吸氮量和总吸磷量最高。相同覆盖处理下,传统耕作的平均籽粒产量、生物产量、氮磷总吸收量均高于免耕。平水年地膜覆盖增产效果最好 (27.0%～37.4%),干旱年秸秆覆盖增产效果最好 (3.5%～8.5%),丰水年则以地膜秸秆双元覆盖增产效果最大 (31.6%～38.1%)。  【结论】  黄土高原旱地条件下,传统耕作对玉米的增产效果好于免耕。采用传统耕作结合地膜秸秆双元覆盖提高了玉米籽粒产量,增加了玉米地上部养分吸收量,在不同气候年份下对玉米增产效果均较好,且年际间变异幅度较小,是渭北旱塬增加玉米养分吸收,提高籽粒产量的最佳田间管理措施。     

小麦/玉米免耕处理对产量及土壤水分和风蚀的影响

通过3年田间定位试验,研究在小麦、玉米间作条件下,免耕高留茬、免耕秸秆覆盖、免耕秸秆覆盖+播前耙地、传统耕作4种耕作处理对小麦/玉米产量、土壤含水率、土壤风蚀的影响.结果表明:1)免耕处理小麦玉米间作混合产量比传统耕作产量增产2.6％～6.6％,其中玉米产量比传统耕作处理增产8.6％ ～ 13.2％,小麦产量比传统耕作降低5.2％～8.8％;2)免耕处理可增加耕作层土壤蓄水量13.4％～15.9％,降低土壤风蚀量55.6％～100.0％.说明小麦秸秆高茬收割覆盖、玉米秸秆立地过冬的间作免耕技术可在甘肃河西、沿黄地区及国内同类型的小麦玉米间作地区进行示范推广.     

不同耕作方式对旱作区冬小麦生产和产量的影响

为了筛选出适宜旱作区推广的耕作技术,在旱作大田条件下,设置一次深翻、免耕覆盖、深松覆盖、传统耕作四种耕作方式,研究了不同耕作方式下花后土壤水分和养分状况、小麦旗叶叶绿素含量、小麦旗叶净光合速率和小麦籽粒灌浆速率及产量。结果表明,免耕覆盖、深松覆盖开花期和灌浆期0～40 cm土层土壤水分含量分别比传统耕作提高了4.13%、6.23%和5.50%、9.27%,0～40 cm土层土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著高于传统耕作,为小麦开花后生长发育提供了良好的环境,从而提高了小麦灌浆中后期旗叶叶绿素含量和净光合速率,促进花后干物质积累及干物质向籽粒转运,进而提高了籽粒灌浆速率,使得籽粒产量显著提高。     

小麦-玉米轮作耕作方式对玉米灌浆成熟期叶片衰老生理特性的影响

为了进一步探索适宜山东省半湿润易干旱地区夏玉米高产、稳产的耕作措施,本试验研究小麦、玉米轮作下免耕、深松、深耕两季的耕作方式(7个)对夏玉米穗位叶片衰老特性、灌浆期干物质积累、转运及籽粒产量的影响.结果表明(定位试验第3年):小麦深松+玉米免耕直播+秸秆还田(W3 M2)可显著提高夏玉米叶片生育后期SOD活性、叶片可溶性蛋白含量,而MDA含量增加缓慢,显著延缓穗位叶衰老;在吐丝至成熟期间干物质生产量上,W4M4(小麦深耕+玉米隔年深耕+秸秆还田)和W1M1(小麦旋耕+玉米隔年旋耕+秸秆还田)最高,W3M2和W3M3(小麦深松+玉米隔年深松+秸秆还田)次之,均显著高于CK和W1M2(小麦旋耕+玉米免耕直播+秸秆还田);W3M2干物质向籽粒运转比例即收获指数最高,W4M4最低;各耕作方式下W3M2和W1M1籽粒产量最高,分别比对照增加23.90％和9.87％.因此在本试验条件下小麦深松+玉米免耕直播+秸秆还田(W3M2)耕作方式下更有效延长叶片功能期,提高后期叶片生理活性,促进干物质向籽粒运转,增产效果显著.本研究可为华北麦-玉两熟农区合理安排周年耕作措施提供理论依据.     

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。     

耕作方式对黄绵土水稳定性团聚体形成的影响

研究了不同耕作方式对黄绵土水稳性团聚体形成的影响。结果表明,>0.25mm土壤水稳定性团聚体含量:免耕+秸秆覆盖(NTS)>免耕(NT)>传统耕作+秸秆还田(TS)>传统耕作(T),团聚体稳定率:免耕+秸秆覆盖(NTS)>免耕(NT)>传统耕作+秸秆还田(TS)>传统耕作(T)。水稳定性团聚体数量以及团聚体的水稳定性均与耕作方式有关。免耕+秸秆覆盖(NTS)、免耕(NT)和传统耕作+秸秆还田(TS)有利于土壤水稳定性团聚体的形成。分析结果同时说明,采用适当耕作方式的同时增加土壤有机质更有利于土壤团聚体的形成和稳定性的增加。     

少免耕模式对冬小麦花后旗叶衰老和产量的影响

小麦开花后旗叶的生理活性对产量存在显著影响.为了研究少免耕耕作体系对冬小麦旗叶衰老状况的影响,采用4种土壤耕作模式(常规耕作秸秆还田、旋耕秸秆还田、耙耕秸秆还田、免耕秸秆覆盖)在山东龙口进行了3年田间试验,研究了耕作模式对小麦产量及花后不同时期旗叶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)和可溶性蛋白含量的影响.结果表明:与常规耕作秸秆还田模式相比,旋耕秸秆还田和耙耕秸秆还田模式旗叶衰老过程中活性氧清除系统的自动调节能力较强,SOD、POD活性变化幅度较常规耕作模式平稳;免耕覆盖模式小麦旗叶在蜡熟期MDA含量显著低于其他模式,而可溶性蛋白含量显著高于其他模式,表现出明显的贪青晚熟的特点.旋耕秸秆还田和耙耕秸秆还田模式产量与常规耕作秸秆还田差异不显著,免耕秸秆覆盖模式产量显著低于其他耕作模式.研究表明短期(1～3年)少耕耕作模式可以在该地区应用,而免耕覆盖则不适宜.     

黄土塬区长期不同耕作、覆盖措施对表层土壤理化性状和玉米产量的影响

【目的】研究不同耕作、覆盖措施对土壤理化性质及对作物农艺性状的影响,为选择适合黄土高原沟壑区最佳耕作、覆盖措施提供参考。【方法】田间定位试验设置12个处理,分别为传统耕作、传统耕作+膜上种植、传统耕作+秸秆覆盖、传统耕作+膜侧种植、传统耕作+全膜覆盖、传统耕作+秸秆覆盖+地膜覆盖、隔年耕作、免耕、免耕+地膜覆盖、免耕+秸秆覆盖、免耕+生草覆盖、免耕+秸秆覆盖+地膜覆盖,每个处理3个重复。于2014年对已持续12年的不同耕作、覆盖措施土壤理化性质与农艺指标进行测定与分析。【结果】免耕处理降低了土壤容重,提高了土壤饱和导水率和4月下旬至10月上旬表层土壤含水量,降低了作物出苗期温度,降低了成熟期土壤全磷与速效磷含量,降低了株高、叶面积指数和产量。相反,地膜覆盖极显著增加了土壤容重(P < 0.01),显著降低了土壤饱和导水率(P < 0.05),降低了成熟期土壤有机质、全氮含量,有较为明显的保持和调节温度的作用,不同类型的地膜覆盖均能极显著提高玉米株高和叶面积指数进而提高产量(P < 0.01)。秸秆覆盖对土壤容重和含水量的影响与耕作方式有关,翻耕条件下,秸秆覆盖增加了土壤容重;免耕条件下,降低了土壤容重且均不显著。翻耕+秸秆覆盖土壤表层含水量最高;免耕+秸秆覆盖处理的土壤含水量最低。但秸秆覆盖下土壤有机质含量、全氮含量、作物株高、叶面积指数和产量与未覆盖时相比均有增加,影响皆达到显著水平(P < 0.05),且均有降低地表温度的作用。【结论】免耕虽有利于改良土壤物理性状,却较传统耕作降低了作物产量。免耕条件下秸秆+地膜处理显著提高作物产量和土壤全氮、有机质含量(P < 0.05),是免耕处理组中最优选择。不同类型的地膜覆盖均可显著提高作物产量(P < 0.05),而且秸秆+地膜双覆盖增产效果最显著,并显著提高土壤全氮、有机质含量,是黄土塬区最适宜的覆盖措施。     

免耕或深松结合秸秆覆盖提升土壤碳氮水含量和马铃薯产量的协同效应

【目的】研究不同耕作方式结合秸秆覆盖措施对土壤有机碳、全氮、水含量及马铃薯产量的影响,以探明耕作结合秸秆覆盖措施的增产机理,为宁南旱作节水农业发展提供技术和理论参考。【方法】于2014—2016年开展田间定位试验,设置6个处理：免耕+秸秆覆盖(NS)、免耕+不覆盖(NN)、深松+秸秆覆盖(SS)、深松+不覆盖(SN)、传统耕作+秸秆覆盖(CS)、传统耕作+不覆盖(CN)。在2016年马铃薯收获期取样测定了0—40cm土层土壤有机碳与全氮含量,播种、现蕾、块茎形成和块茎膨大期测定了0—200 cm土层土壤蓄水量,苗期、现蕾、块茎形成、块茎膨大以及收获期测定了地上部生物量,成熟期调查了产量。【结果】同一耕作措施下,覆盖秸秆较不覆盖能显著提高0—40 cm土层土壤碳、氮含量,提高马铃薯播种期、现蕾期、块茎形成期和块茎膨大期0—200 cm土层土壤蓄水量。以CN处理为对照,0—20 cm土层土壤碳、氮含量的提高幅度以SS处理最高,增幅分别为29.9%和24.7%,20—40 cm土层则以NS处理最高,增幅分别为52.4%和27.4%(P<0.05);播种期土壤蓄水量2014年(干旱年)以...     

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。     

保护性耕作对麦-豆轮作土壤有机碳全氮及微生物量碳氮的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的保护性耕作措施长期定位试验,共设4个处理（T：传统耕作;NT：免耕无覆盖;TS：传统耕作＋秸秆还田;NTS：免耕＋秸秆覆盖）,采用春小麦豌豆双序列轮作（即小麦→豌豆→小麦和豌豆→小麦→豌豆,本文中所指春小麦地、豌豆地分别指2008年种植春小麦、豌豆的轮作次序）,于2008年3月中旬对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳及土壤微生物量氮含量进行了采样测定。结果表明,经过7a的轮作后,两种轮作次序下,0-30cm土层中土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量均有在免耕＋秸秆覆盖、传统耕作＋秸秆还田处理较免耕不覆盖、传统耕作处理高的趋势,且其含量均随着土壤深度的增加而降低。其中,土壤微生物量碳含量在两种轮作次序下的排序均为：免耕＋秸秆覆盖（NTS）〉传统耕作＋秸秆还田（TS）〉免耕不覆盖（NT）〉传统耕作（T）;而土壤微生物量氮含量在春小麦地和豌豆地的排序则分别表现为：免耕＋秸秆覆盖（NTS）〉传统耕作＋秸秆还田（TS）〉传统耕作（T）〉免耕不覆盖（NT）和免耕＋秸秆覆盖（NTS）〉传统耕作＋秸秆还田（TS）〉免耕不覆盖（NT）〉传统耕作（T）。同时,微生物量碳、微生物量氮与有机碳和全氮均呈显著正相关,说明提高土壤有机质、全氮含量的保护性耕作模式有利于土壤微生物量碳与氮的积累。     

不同耕作措施下豆麦双序列轮作农田温室气体的排放特征及其增温潜势

基于甘肃农业大学在定西市李家堡镇开展的保护性耕作长期定位试验,采用CO2分析仪、静态箱-气相色谱法对2011年度不同耕作措施下豆麦双序列轮作农田土壤CO2和N2O的排放通量进行全年连续观测。结果表明:测定期内不同耕作措施下豆麦双序列轮作农田土壤均表现为CO2源和N2O源;免耕不覆盖有利于降低两个序列土壤的CO2排放通量,免耕秸秆覆盖、免耕不覆盖和传统耕作+秸秆还田三种保护性耕作处理不同程度的减少了两个序列土壤的N2O排放通量;两个序列下CO2的相对增温潜势最大,W→P→W序列传统耕作+秸秆还田处理对温室效应贡献最多,相反免耕不覆盖处理能相对减少温室气体排放量,从而降低温室效应;P→W→P序列传统耕作不覆盖处理对温室效应的贡献最大,传统耕作+秸秆还田处理对温室效应贡献最小,对温室气体有减排效应。     

黄土高原旱地土壤质量评价指标研究

基于设置在陇中黄土高原半干旱区的长期定位试验,运用综合评价模型,定量评价了小麦→豌豆双序列轮作系统6种不同耕作方式对土壤质量的影响。结果表明,采用加权综合法和加乘法则对土壤质量进行综合评价,能够较好地反映土壤质量的实际情况,敏感地反映耕作方式对土壤质量的影响。运用逐步判别分析法对6种不同耕作方式[传统耕作(T)、免耕作(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)、免耕秸秆覆盖(NTS)、传统耕作地膜覆盖(TP)、免耕地膜覆盖(NTP)]下29项土壤属性指标进行筛选,建立了包括团粒结构、全氮、速效氮、有机质、蔗糖酶活性、作物产量、种植纯收益和产投比8项因子的简化评价指标体系。原始评价指标体系下2种轮作序列土壤质量指数排序均为NTSTSNTPNTTPT;简化评价指标体系下豌豆→小麦轮作序列土壤质量指数排序为NTSTSNTPNTTTP,而小麦→豌豆轮作序列土壤质量指数排序为NTSTSNTNTPTTP。进一步相关分析和方差分析表明,应用逐步判别分析法建立的简化指标体系具有较高的代表性,可适用于黄土高原半干旱区土壤质量评价。     

耕作措施对温带半干旱地区土壤温室气体(CO2、CH4、N2O)通量的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的不同耕作措施试验, 利用CO₂分析仪、静态箱-气相色谱法对双序列轮作次序下春小麦地、豌豆地生育期内CO₂、CH₄和N₂O通量进行了测定。试验结果表明: 4种耕作措施下春小麦地和豌豆地在生育期内均表现为CO₂源、N₂O源和CH₄汇的功能。传统耕作不覆盖、免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖和传统耕作结合秸秆还田下, 春小麦生育期内平均土壤CO₂通量(μmol·m^-2·s^-1)分别为0.203 6、0.221 2、0.241 8、0.224 9, CH₄通量(mg·m^-2·h^-1)分别为-0.041 6、-0.078 0、-0.081 8、-0.053 7, N₂O通量(mg·m^-2·h^-1)分别为0.089 1、0.069 2、0.046 1、0.065 6; 豌豆生育期内平均土壤CO₂通量(μmol·m^-2·s^-1)分别为0.273 6、0.261 6、0.218 1、0.236 0, CH₄通量(mg·m^-2·h^-1)分别为-0.055 0、-0.073 7、-0.066 2、-0.054 5, N₂O通量(mg·m^-2·h^-1)分别为0.123 4、0.084 7、0.080 6、0.035 0。少免耕及小麦秸秆覆盖有利于减少土壤CO₂排放通量, 免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖及传统耕作结合秸秆还田均能不同程度地增加CH₄吸收通量、减少N₂O排放通量。综合来看, 免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖和传统耕作结合秸秆还田3种保护性耕作措施有助于减少土壤温室气体的排放量。春小麦地CO₂通量随着土壤温度、土壤含水量的逐渐升高而增大; CH₄吸收通量随着土壤含水量的逐渐升高而增大, 而随着土壤温度的逐渐升高而减小。豌豆地CO₂通量的变化与土壤含水量存在极显著正相关关系; 而春小麦地N₂O通量则与平均土壤温度呈显著正相关, 豌豆地则为极显著正相关。     

黄土高原半干旱区保护性耕作适应性评价

在黄土高原半干旱区连续4年保护性耕作试验的基础上,利用层次分析法,对5种保护性耕作法与传统耕作法适应性(生态与经济)进行综合评价,探究适合黄土高原半干旱区的保护性农业技术体系.结果表明:在两种轮作次序(小麦/豌豆、豌豆//小麦)、两种投入方式(计秸秆和不计秸秆)下,保护性耕作法免耕秸秆覆盖(NTS)综合适应性指数(PI)均显著高于其他几种耕作方式,且PI在0.76～0.86之间,是传统耕作法(T)的2～2.5倍,NTS在该地区的适应性最强;NTS、免耕不覆盖(NT)、免耕结合地膜覆盖(NTP)3种耕作方式的PI高于传统耕作结合秸秆还田(TS)、T、传统耕作结合地膜覆盖(TP),说明NTS、NT、NTP在该区的适应性优于TS、T、TP.因此,在黄土高原半干旱区实施保护性耕作措施NTS,更能促进该区农业的持续发展.     

基于LSTM神经网络模拟的陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤贮水量变化

为分析陇中黄土高原沟壑区不同保护性耕作措施的贮水效果,本研究利用春小麦/豌豆（W/P）、豌豆/春小麦（P/W）轮作的长期定位试验,分别设置传统耕作（T）、免耕（NT）、传统耕作秸秆覆盖（TS）和免耕覆盖（NTS）4种耕作措施,以当地月平均气温、月降水量、月平均辐射量、月平均蒸发量、月作物耗水量为输入因子,以月土壤贮水量为输出,建立基于长短期记忆（Long Short-Term Memory,LSTM）神经网络的土壤贮水量预测模型,并对该模型的有效性进行评估。研究结果表明：1）基于LSTM神经网络建立的土壤贮水量模型对陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤贮水量预测具有较好的适用性,模型模拟结果的平均均方根误差为7.76 mm,平均绝对误差为6.95 mm,相对误差控制在-5%~+5%的范围内。2） P/W轮作序列中各处理的土壤贮水量均比W/P轮作序列增加1.09%~1.43%。3）不同轮作序列,NTS处理的贮水效果均优于其他3种耕作措施,在W/P轮作序列中,NTS处理的年均土壤贮水量比T、NT和TS分别增加2.89%、1.70%和2.46%;在P/W轮作序列中,NTS处理的年均土壤贮水量比T、NT和TS分别增加3.03%、1.91%和2.57%。4）不同降水年型,NTS处理的土壤贮水量最高,且干旱年效果更加显著,其中丰水年NTS处理的土壤贮水量比T、NT和TS平均增加2.71%、1.48%和2.19%,而干旱年平均增加3.97%、2.54%和3.64%。5）保护性耕作措施的贮水效果随季节发生变化,作物生长前期（3-5月）保护性耕作措施的贮水优势较为明显,进入作物生长旺盛期（5-6月）保护性耕作措施与传统耕作的贮水效果差异不显著,而作物生长后期（7月）保护性耕作措施较传统耕作土壤贮水量明显增加。基于LSTM神经网络模拟环境下免耕覆盖的贮水保墒效果最好,为陇中黄土高原沟壑区最适宜的保护性耕作措施。     

河西灌区不同耕作与秸秆还田方式对春小麦出苗及产量的影响

出苗率及出苗整齐度在很大程度上决定了作物生长状况和产量丰欠,针对不同耕作措施结合秸秆还田对绿洲灌区小麦出苗及群体动态影响研究薄弱问题,研究不同秸秆还田与耕作方式对小麦出苗与产量的影响,以及二者的相关关系,对于优化耕作措施具有重要指导意义。2014—2015年,在甘肃河西绿洲灌区,通过田间定位试验,研究了不同秸秆还田和耕作措施[少耕25~30 cm高茬收割秸秆立茬还田(NTSS)、少耕25~30 cm高茬收割秸秆覆盖还田(NTS)、翻耕25~30 cm高茬收割秸秆还田(TS)和不留茬翻耕(CT)]对小麦出苗状况及产量、产量构成因素的影响,以期为优化试区小麦栽培技术提供依据。结果显示,与CT相比,NTSS、NTS降低了小麦出苗率以及出苗整齐度,TS则提高了小麦出苗率以及出苗整齐度。NTSS、NTS较CT的分蘖数分别高7.4%~10.5%、14.6%~19.1%,分蘖成穗率分别高13.5%~20.1%、33.0%~34.7%,有效穗数分别高7.5%~9.3%、10.3%~11.2%,穗粒数分别高15.7%~16.1%、18.5%~22.6%,千粒重分别高7.2%~8.9%、13.9%~14.2%,但TS与CT在以上指标间没有显著差异。NTSS、NTS与CT相比较,分别增产16.6%~17.4%、18.6%~21.4%,以NTS增产幅度较大,比TS高10.3%~11.0%。穗数和穗粒数的增加是少耕秸秆还田获得高产的主要原因,出苗率及整齐度对产量影响不显著。同时NTSS和NTS均获得较高的收获指数,提高比例分别为9.4%~10.7%与10.5%~11.1%,说明少耕秸秆还田提高籽粒产量的另一原因是提高了光合产物向籽粒中的转化。本研究表明,少耕秸秆还田是适用于试区小麦高产的理想耕作措施。     

秸秆还田与旋耕对川中土壤物理性状及玉米机播质量的影响

为明确川中丘陵地区紫土小麦-玉米两熟种植模式下机播玉米生产适宜的秸秆还田方式与耕作方式,改善土壤的瘠薄、黏性过大等问题,提高耕层土壤的播种条件、播种质量,达到作物高产的目的,设置秸秆还田旋耕(RTS)、秸秆还田免耕(NTS)、秸秆不还田旋耕(RT)、秸秆不还田免耕(NT)4个处理,研究麦秸还田与旋耕对川中丘区紫色黏土物理性状及机播夏玉米播种质量的影响。结果表明:与秸秆不还田相比,麦秸还田显著增加了拔节期0~10 cm土层土壤毛管孔隙度和免耕处理0~10 cm全生育时期土壤含水量,显著降低出苗率、播种均匀度和幼苗整齐度等指标。与免耕相比,旋耕处理降低了0~10 cm土壤容重、含水量,增加了毛管孔隙度,出苗率提高9.9%,幼苗株高、茎粗、叶面积和干重显著提高。麦秸还田条件下,旋耕处理较免耕处理0~10cm土壤容重降低2.0%~12.1%,出苗率、播种均匀度、每穴苗数、幼苗整齐度显著提高,其中出苗率增加17.9%。玉米出苗率与0~10 cm土壤含水量呈显著正相关,播种均匀度与幼苗整齐度均与0~10 cm土壤容重呈显著负相关。可见,麦秸还田下旋耕处理改善了土壤结构,增加了土壤含水量,更有利于川中丘陵地区小麦-夏玉米种植模式机播玉米质量和幼苗素质的提高。     

保护性耕作对地表径流及土壤侵蚀的影响

采用人工模拟降雨方法对陇中黄土高原连续实施5a的4种耕作措施：传统耕作（T），传统耕作结合秸秆还田（TS），免耕（NT），免耕加秸秆覆盖（NTS）下豌豆地收获后的径流起始时间、径流量、土壤侵蚀量进行了研究。结果表明，在降雨强度为85mm／h的条件下，NTS可以延缓径流，减小径流强度。与NT，TS，T这3种处理比较，NTS的径流量分别降低了2．4％，12．1％，34．7％。入渗量分别增加了2．7％，13．6％，38．6％。径流出现时间分别延迟1．17，0．83，3．83min。土壤侵蚀量减少了0．3％，17．7％，62．4％。可见，免耕秸秆覆盖的水土保持效应最为明显，传统耕作的方式极易发生土壤侵蚀。     

不同耕作措施对旱地作物生育期农田耗水结构和水分利用效率的影响

陇中黄土高原旱农区降水有限、水分利用效率低下是导致该区作物生产力水平低而不稳的主要原因。发展保护性耕作是保护水土资源、提高水分利用效率的重要途径。为揭示耕作措施影响水分利用效率的机制,2015—2016年在陇中黄土高原旱农区研究了不同耕作措施对土壤棵间蒸发、农田耗水量、作物蒸腾量、棵间蒸发与蒸散的比例、产量及水分利用效率的影响。试验设置传统耕作(T)、免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕(NT)、传统耕作+秸秆翻入(TS)、传统耕作+覆膜(TP)、免耕覆膜(NTP)6个处理,春小麦和豌豆年间轮作。结果表明:(1)春小麦和豌豆全生育期棵间蒸发量NTS、TP、NTP比T显著减少6.52%~50.81%,NTS降低棵间蒸发量的作用主要在小麦开花后和豌豆结荚后,地膜覆盖在各个生育时期基本上都显著减少了棵间蒸发。(2)NTS对全生育期耗水量无显著影响,NTP的耗水量只在小麦地显著高于T。相比T,NTS显著提高了小麦开花-收获和豌豆结荚-收获期间的阶段耗水量及其占总耗水的比例。(3)NTS、TP、NTP均显著提高了春小麦和豌豆的蒸腾量,降低了田间的蒸发占蒸散的比例,降低了水分的无效损耗。(4)各年份春小麦和豌豆的产量NTS、TP、NTP比T提高了7.64%~62.79%,水分利用效率比T提高了0.43%~50.88%。因此,在陇中黄土高原旱农区,免耕秸秆覆盖、地膜覆盖等保护性耕作措施均能提高水分利用效率及小麦和豌豆的产量。免耕秸秆覆盖通过降低作物生长后期棵间蒸发量,提高作物生长后期耗水量,降低蒸发与蒸散的比例,从而提高春小麦和豌豆的水分利用效率及产量。而地膜覆盖处理主要是通过减少全生育期棵间蒸发量,增加作物全生育期蒸腾量,降低蒸发与蒸散的比例,从而实现作物水分高效利用,提高作物产量。