旱地有限补充供水与覆盖保水效果研究

本文针对旱地作物长期受水分亏缺制约的问题，为了使有限降水资源得以高效利用，研究了几种作物需水关键期有限补充供水以及覆盖保水的效应，表明旱地有限供水的高效性和对提高经济效益的显著作用。提出了实现有限降水资源富集叠加高效利用建设旱区高产高效农田的技术途径。     

耕作方式和秸秆覆盖对旱地麦豆轮作下小麦籽粒产量、蛋白质含量和土壤硝态氮残留的影响

为明确耕作方式和秸秆覆盖对旱地麦豆轮作下小麦籽粒产量、蛋白质含量和土壤硝态氮残留的影响,2014年10月-2016年6月,利用设置在豫西典型旱作区的麦豆轮作栽培模式长期定位试验,选取传统翻耕、翻耕覆盖、旋耕和旋耕覆盖4个处理,比较了小麦氮素吸收利用、籽粒产量、蛋白质含量以及土壤硝态氮残留量。结果表明,与翻耕相比,旋耕不影响小麦产量,但花后氮素积累量、籽粒蛋白质含量和蛋白质产量分别降低60.0%、8.6%和13.0%,而成熟期0~200 cm土层硝态氮残留量显著提高28.6%。同一耕作方式下,秸秆覆盖较无覆盖不仅显著提高了穗数、穗粒数、千粒重和收获指数,还提高了拔节前和开花后的氮素积累量,促进了营养器官氮素向籽粒中转运,从而使翻耕覆盖的籽粒产量、氮素吸收效率、籽粒蛋白质含量和蛋白质产量较翻耕分别提高11.5%、13.5%、7.4%和21.3%,旋耕覆盖较旋耕也分别提高23.0%、39.5%、12.8%和38.5%。在试验进行7年后的小麦成熟期,翻耕覆盖0~200 cm土层硝态氮残留量较翻耕降低31.3%,旋耕覆盖较旋耕也降低51.4%。因此,秸秆覆盖不仅可提高旱地麦豆轮作下小麦产量、蛋白质含量和氮素吸收效率,还能降低土壤硝态氮的残留量,是兼顾旱地小麦高产优质和环境友好生产的有效途径,尤其以旋耕覆盖效果突出。     

陕西咸阳渭北旱塬地区优质苹果基地生态气候特征分析

对咸阳渭北旱塬苹果产区与国内外优质苹果产区近30 a气象资料进行对比分析,结果显示,咸阳渭北旱塬地区具有较国内外其它苹果产区优越的生态气候条件,表现为:温度条件适宜、温度日较差大、光能资源丰富、水分条件适中,生产绿色无公害果品的条件十分优越。影响苹果产量、品质的最大不利气候因素是干旱、大风、霜冻、冰雹、连阴雨等气象灾害。合理开发利用气候资源,发展咸阳渭北苹果生产的具体对策是:调整苹果品种结构,适度增加早、中熟品种和鲜食加工兼用型品种的比例,将早、中、晚熟品种的比例调整到10∶20∶70。抓好优良品种区域布局,南部(海拔600~850 m)保留适量晚熟品种,适度发展中熟品种,增加早熟品种比例,围绕加工,发展一定比例的鲜食加工兼用品种;北部(海拔850~1 300 m)仍以优良晚熟品种为主,适度发展新优中熟品种,少量发展早熟品种;次优生区(海拔600 m以下)应以早、中熟品种和鲜食加工兼用品种为主,逐步淘汰晚熟品种。下大力气抓好"四项关键技术"的落实,提高优果率,增强渭北苹果在国内外市场上的竞争能力;提高果品贮藏加工能力,增加果品生产附加值;建立健全信息体系,引导市场消费,扩大国内外市场份额,提高咸阳果品的声誉。     

氮磷配施对旱地春小麦水分利用效率及水肥交互作用的影响

通过盆栽和多年田间定位试验,系统研究了旱地春小麦水肥交互效应和氮磷配施对土壤水分有效利用、作物蒸腾和水分利用效率的影响.结果表明,盆栽试验中水肥交互作用增产效果明显,水、肥利用效率分别提高124%和28.6%.在本试验水平下,水肥单位用量的产量互补效益为471.5∶7.0,即水肥主次效应的转换阈值为17.4%.当水分合量为19.7%,总施肥量为247.4 kg/hm2时(N:P2O3=1∶0.75),最高收入达4 970.0元/hm2.小麦收获时,施肥使0～200 cm土层有效水分利用率从44.9%提高到54.2%.N60P45、N120P90和N180P135处理较对照,蒸腾分别增加22.7、38.0和47.8 mm,蒸傲比值分别提高0.04、0.07和0.08,较对照籽粒蒸腾效率分别提高0.08、0.24和0.14 g/kg.氪磷配施提高了土壤有效水分的利用、作物的蒸腾效率和水分利用效率,提高作物的经济产量.因此,合理施肥是提高作物水分利用效率和农业生产水平的重要措施.     

旱地组合型微垄全膜不同覆盖时期对土壤水分及胡麻生长的影响

春夏干旱是榆中县旱作区胡麻产量的主要限制因素。进一步减少旱地冬春季土壤水分的无效蒸发、提高土壤含水量,为胡麻前期生长创造良好的土壤条件是实现该区胡麻高产稳产的必须步骤。2011—2012年连续两年在地处甘肃省中部半干旱雨养农业区的榆中县石头沟旱作农业示范点进行了组合型微垄全膜覆盖不同覆膜时期对旱地胡麻生长影响的试验。本试验设组合型微垄全膜秋覆盖垄侧栽培、组合型微垄全膜播种前覆盖垄侧栽培和露地穴播三个处理,分别对其土壤水分、经济性状、生育期、产量结果进行分析。结果表明,旱地胡麻组合型微垄全膜秋覆盖垄侧栽培可明显减少冬春季土壤水分的无效蒸发,增加土壤水分含量,0~60 cm的土壤平均含水量,分别比旱地胡麻微垄全膜播种前覆盖垄侧栽培和旱地胡麻露地穴播栽培高31.9 g·kg-1和45.3 g·kg-1;胡麻的经济性状明显改善,株高分别比旱地胡麻微垄全膜播种前覆盖垄侧栽培和旱地胡麻露地穴播栽培高3.8 cm和14.7 cm、单株蒴果数分别增加8.5个和11.5个、蒴果粒数分别增加0.6个和1.65个、千粒重分别提高0.05 g和0.31g。旱地胡麻组合型微垄全膜秋季覆盖垄侧栽培比胡麻露地栽培增产1 471.2 kg·hm-2,增幅129.54%,比旱地胡麻微垄全膜播种前覆盖垄侧栽培增产378.22 kg·hm-2,增幅17.41%,增产效果十分明显。     

渭北旱塬沟壑区苹果节水灌溉制度分析

为了探讨渭北旱塬沟壑区盛果期苹果不同水文年的节水灌溉制度,选取洛川县为代表性区域,利用该县近56年的月气象资料,基于水量平衡原理,分析了陕西省两个不同成熟期的苹果品种(中熟嘎拉、晚熟富士)在不同节水灌溉模式下(管灌、滴灌)各水文年的充分与非充分灌溉制度。结果表明:1不同成熟期苹果各水文年均应补灌,补灌时间和灌水量主要集中在新梢旺长期和果实膨大期。2中熟品种充分灌溉在湿润年、平水年、干旱年、特旱年的灌水次数分别为2、3、3、4次,相应灌溉定额滴灌为60、85、120、165 mm,管灌为90、130、180、245 mm;非充分灌溉各水文年的灌水次数为1、2、3、4次,相应灌溉定额滴灌为45、70、110、150 mm,管灌为65、110、170、220mm。3晚熟品种充分灌溉在相应水文年的灌水次数分别为2、3、4、4次,相应灌溉定额滴灌为65、90、125、160 mm,管灌为95、140、195、240 mm;非充分灌溉各水文年的灌水次数为2、3、3、4次,相应滴灌灌溉定额为55、75、120、150mm,管灌灌溉定额为85、125、175、220 mm。     

长期施肥下黄土旱塬黑垆土磷平衡及农学阈值

为研究长期施肥条件下土壤磷平衡和土壤有效磷对磷盈亏的响应,明确土壤有效磷(Olsen-P)的农学阈值及合理磷肥施用量,依托甘肃平凉肥料长期定位试验(始于1979),分析了黄土旱塬黑垆土36 a土壤磷盈亏动态、累积磷盈亏与有效磷的响应关系以及土壤磷残余,通过Mitscherlich方程模拟作物相对产量对土壤有效磷的响应关系,计算黄土旱塬黑垆土小麦和玉米的土壤有效磷农学阈值。结果表明:不施肥(CK)和单施氮肥(N)处理土壤磷始终亏缺,N处理每亏缺磷100 kg·hm~(-2),有效磷含量下降1.05 mg·kg~(-1);施磷处理土壤磷当季盈余4.3～207.9 kg·hm~(-2),累积盈余154.9～7 483.6 kg·hm~(-2),其中有机、无机配施(MNP)处理磷盈余最大;土壤累积磷盈余与土壤有效磷增量呈线性正相关,土壤中每盈余100 kg·hm~(-2)磷,秸秆还田配施化肥(SNP,磷肥隔年施)、氮磷配施(NP)、有机肥(M)和有机、无机配施(MNP)处理土壤有效磷分别增加7.55、2.47、0.28 mg·kg~(-1)和0.46 mg·kg~(-1);黄土旱塬黑垆土农田有效磷的小麦和玉米农学阈值分别为22.05 mg·kg~(-1)和13.96 mg·kg~(-1),MNP处理土壤有效磷含量已高于作物农学阈值,NP和SNP处理土壤有效磷含量达到小麦农学阈值分别需要21 a和24 a,达到玉米农学阈值分别需要2 a和8 a,M处理土壤有效磷含量已高于玉米农学阈值,还需要3 a可达到小麦农学阈值。当磷投入量每年平均达22.9 kg·hm~(-2)时,土壤磷呈持平状态;当磷用量达33 kg·hm~(-2)时,不仅作物产量较高,而且磷肥当季利用率也较高;当磷用量增加到233 kg·hm~(-2)时,作物产量对增加磷投入无响应,土壤磷残余超过90%,大量磷素累积在土壤中,增加了土壤磷素的流失风险。黄土旱塬小麦玉米一年一熟轮作黑垆土农田土壤有效磷农学阈值为13.96 mg·kg~(-1)(玉米)和22.05 mg·kg~(-1)(小麦),秸秆还田可促进旱地农田耕层土壤有效磷含量的增加。     

渭北旱塬不同覆盖材料对旱作农田土壤水分及春玉米产量的影响

为了探索半湿润区沟垄覆盖栽培条件下春玉米田的蓄墒效果和增产增收效应,2009—2010年在渭北旱塬采用普通地膜、生物降解膜和液态膜,设置了不同沟垄覆盖栽培模式,连续2a对土壤水分、产量和经济效益进行分析研究。结果表明,在玉米全生育期,普通地膜和生物降解膜能有效改善土壤的水分利用状况。与传统平作(对照)相比,普通地膜和生物降解膜覆盖处理,0~200 cm土壤平均贮水量分别增加了9.2%和8.6%,液态膜覆盖表现不稳定。2 a玉米平均产量普通地膜和生物降解膜分别较对照提高19.23%和17.82%(P<0.05),水分利用效率平均提高21.49%和20.25%;经济效益以普通地膜和生物降解膜最高,2 a平均纯收益分别较对照增收22.09%和20.44%,而液态膜处理的产量、水分利用效率及经济效益与对照均无显著差异。可见,覆盖生物降解膜和普通地膜有良好的蓄水保墒效果,显著增加了作物产量和水分利用效率,因此生物降解膜可以代替普通地膜应用于农业生产。     

甘肃河东旱作小麦农田干旱监测预警服务系统研究

通过对甘肃河东地区当前作物旱情指标的分析,选取了依据农田水量平衡原理而建立的作物水分供需比作为作物旱情指标,利用田问试验资料,建立了旱作小麦农田干旱监测预警指标模型,并确定出小麦旱情分级标准。以此为基础,编制了甘肃河东旱作小麦农田干旱监测预警系统软件,简要介绍了该系统的结构、功能及操作环境,并对预测精度问题进行了说明。     

西南“旱三熟”区不同作物和秸秆覆盖对土壤团聚体及固碳潜力的影响

为了探讨西南"旱三熟"(小麦/玉米/大豆)套作种植模式下农田土壤团聚体的分布特征及有机碳含量变化情况,进而估算该模式下的土壤固碳潜力,在重庆北碚西南大学试验农场对传统耕作(traditional tillage,T)和传统耕作+秸秆覆盖(traditional tillage+straw mulching,TS)2种处理下的土壤团聚体进行筛分和测定。结果表明,3种作物种植下的2mm粒径与2~0.25mm粒径团聚体含量此消彼长,存在显著的负相关关系(r=-0.985,P0.05)。土壤团聚体结构对不同作物的响应不同,水稳性大团聚体(0.25mm粒径)含量在小麦和大豆种植后高达90%左右,玉米种植后约为80%,说明种植玉米有利于土壤水稳性微团聚体的形成。2~0.25mm粒径团聚体的有机碳含量最高,而水稳性微团聚体的两个粒径团聚体有机碳含量相差不大,有机碳含量在团聚体中的分布规律不受种植作物和耕作方式的影响。秸秆覆盖显著提高了0~5cm和5~10cm土层的本土及各个粒径中的有机碳含量,且5~10cm土层团聚体有机碳受秸秆覆盖的影响较大。通过估算固碳潜力发现,玉米条带的土壤固碳潜力显著大于小麦-大豆条带,在耕作处理保持一致的情况下,土壤团聚体有机碳含量对农作物的响应不同。因此,在西南"旱三熟"地区,农田土壤团聚体分布特征和不同粒径有机碳含量受到耕作措施和种植作物的双重影响,土壤固碳潜力主要由水稳性大团聚体的固碳能力决定,水稳性大团聚体更易受到耕作措施和种植作物的影响,在实践中通过秸秆还田提高土壤固碳外,合理安排农作物也有助于提高土壤的固碳能力。