底墒和施氮量对渭北旱塬冬小麦产量与水分利用的影响

通过西北典型旱地渭北旱塬5年定位试验,在施磷100 kg P2O5·hm-2的基础上,设0、80、160、240、320 kg N·hm-2 5个施氮水平,结合5年降水情况,研究了播前底墒与施用氮肥对旱地冬小麦产量及水分利用的影响.结果表明： 夏季7-9月的降水与播前底墒呈线性相关,每增加1 mm夏季降水,土壤贮水量增加0.6 mm;要保持小麦稳产或高产,底墒应保持在550 mm左右,夏季降水应有370～390 mm.夏季降水充足（>386 mm）的年份,前季小麦施氮量增加造成的下季小麦播前底墒下降不明显;降水偏少（<350 mm）的年份,前季小麦每增施氮肥100 kg·hm-2,可使下季小麦播前底墒减少9～17 mm.除底墒外,关键生育期的充足降水也是保证旱地小麦产量的重要因素,每毫米播前底墒和关键生育期降水分别能形成106～114和306～33.1 kg·hm-2小麦籽粒产量.变异分析表明,氮肥投入水平影响小麦对底墒的利用程度,底墒制约小麦植株干物质向籽粒转移的比例.     

黄土旱塬区冬小麦土壤水库动态

土壤水库是旱作农业区粮食稳产和可持续发展的基础.本文结合长期田间定位试验,通过对黄土高原南部长武旱塬2012—2015年冬小麦土壤水分变化的研究,分析了土壤水库的年际与年内变化特征和动态规律.结果表明: 研究区冬小麦田间平均土壤含水量垂直分布曲线均呈“双峰双谷”形,第1处峰点在10～20 cm土层,第1处谷点在50 cm左右,第2处峰点在100 cm左右,第2处谷点在280 cm左右.无论何种降水年型下,土壤水库对降水的响应滞后且滞后的程度一致.降水年型对土壤水库的年际与年内动态变化影响较大.与丰水年相比,枯水年、平水年土壤水库对大气干旱的调节能力降低,表现为主要供水层上移;枯水年、平水年降水量虽少,但对土壤水分的补充作用较丰水年明显;丰水年土壤水库有较大盈余(84.2 mm),水分平衡出现正补偿,枯水年土壤水库稍有亏缺(1.5 mm),水分平衡出现负补偿,平水年土壤水库稍有盈余(9.5 mm),水分平衡出现正补偿.长武旱塬冬小麦田间土壤水分动态可分为4个时期:苗期耗水期、缓慢消耗期、大量消耗期、收获期,整体蒸散耗水大小顺序为:大量消耗期>苗期耗水期>收获期>缓慢消耗期.     

黄淮平原冬小麦灌溉需水量的影响因素与不同年型特征

以黄淮平原区80个气象站点46～54年的降水资料和10个站点100 cm深度的土壤湿度资料为基础,运用麦田水分平衡原理,分析了冬小麦灌溉需水量与冬小麦需水量、生育期降水量和土壤底墒水的关系,并就不同气候年型分析了冬小麦灌溉需水量的变化特征.结果表明:黄淮平原冬小麦灌溉需水量等值线基本呈纬向分布,自南向北逐渐增大.正常年零值线位于许昌、扶沟、柘城,鹿邑、亳州、萧县至徐州一带,此线附近冬小麦需水量和供水量基本平衡,可以不进行灌溉或进行少量灌溉;此线以北则必须进行灌溉,其灌溉量愈向北愈大,依次为60～100和100～190 mm,要分别灌1～2水和2水;此线以南,可不进行灌溉.丰水年零值线北移约0.5～1.0个纬度,全区灌溉面积和灌溉量明显减小.欠水年零值线南移约1.0～1.5个纬度,灌溉面积和灌溉量显著增大.

Abstract：

By using the last 46-54 years precipitation data from 80 meteorological stations and the 0-100 cm soil water content data at 10 stations in the Huanghuai Plain, the relationships be-tween the irrigation water requirement and water requirement by winter wheat, and between the precipitation in winter wheat growth season and the soil water content at planting time were ana-lyzed, based on the principles of farmland water balance. In the meantime, the characteristics of irrigation water requirement by winter wheat in different climatic years were studied. In the study area, the isoline of irrigation water requirement by winter wheat was basically in latitudinal distri-bution, with the requirement increased gradually from .south to north. In normal years, the zero isoline was located in Xuchang-Fugou-Zhecheng-Luyi-Bozhou-Xiaoxian-Xuzhou. Along this line, the water requirement by winter wheat was in balance with water supply, and no or less irrigation was required. However, in the north of this line, irrigation should be made, with the irrigation a-mount increased northward, being about 60-100 mm and 100-190 mm and irrigating 1-2 times or 2 times. In the south of this line, no irrigation was required. In the years of plentiful precipita-tion, the zero isoline moved northward by 0. 5-1.0 latitude, and the irrigation area and irrigation amount decreased obviously; while in the years of short precipitation, the zero isoline moved south-ward by 1.0-1.5 latitude, and the irrigation area and irrigation amount increased obviously.     

内蒙古西鄂尔多斯荒漠区降水入渗氘同位素特征

探讨我国干旱半干旱地区大气降水在土壤剖面中的时空分布特征将为西鄂尔多斯荒漠退化生态系统恢复和维持提供科学依据.本研究利用氘同位素技术研究了内蒙古西鄂尔多斯荒漠的大气降水、土壤水、地下水中的氘同位素值(δD),运用二元线性混合模型计算降水对各层土壤水的贡献率,并结合土壤含水量分析了不同降水条件下土壤剖面各层土壤水δD的时空分布特征.结果表明: 雨后9 d内,小雨(0～10 mm)影响0～10 cm土壤含水量和土壤水δD值,对表层土壤(0～10 cm)的贡献率在30.3%～87.9%;中雨(10～20 mm)影响0～40 cm土壤含水量和土壤水δD值,对0～40 cm土壤水的贡献率为28.2%～80.8%;大雨(20～30 mm)和特大暴雨(＞30 mm)影响0～100 cm土壤含水量和土壤水δD值.降水对100～150 cm深层土壤水δD值影响不显著.西鄂尔多斯荒漠土壤水δD介于大气降水δD与地下水δD之间,表明西鄂尔多斯荒漠土壤水主要来源于大气降水与地下水.在同一降水强度下,表层土壤水(0～10 cm)受降水的直接影响显著,随着土壤深度的增加,土壤水δD变化幅度降低,100～150 cm深层土壤水δD基本趋于稳定.降水强度越大,对土壤水δD影响的时间越长,影响的土壤深度也越深.     

荒漠草原两种类型土壤的水分动态对比

基于2017—2018年的定位监测数据,分析了宁夏东部的盐池荒漠草原2种不同类型土壤(灰钙土和风沙土)的水分时空动态特征。结果表明: 2017和2018年生长季(5—10月),研究区降雨量分别为208.2和274.8 mm,降雨在各月份的分配差异较大。2018年除5月存在极端降雨事件(129.6 mm)外,其余各月降雨量均低于2017年。土壤水分变化的季节动态规律大致可以分为两个阶段:土壤水分补偿期(5月初至6月初)和土壤水分波动期(6月中旬至9月底)。0～20 cm土层土壤含水量在降雨后呈骤增骤减的脉冲式特点,深层土壤含水量较稳定。灰钙土土壤含水量随土层加深表现为“升-降-升”的变化,风沙土土壤含水量在0～60 cm土层出现井喷式增加,而后增加缓慢,但随着土层深度的增加土壤含水量逐渐增大。2017年,灰钙土全剖面(0～100 cm)土壤水分表现为积累型,风沙土表现为消耗型;2018年,两种类型的土壤水分在全剖面均表现为消耗型。两种土壤类型土壤水分的时间稳定性随土壤深度的增加而增强,灰钙土和风沙土全剖面的平均土壤含水量代表性土层分别为80～100和40～60 cm。2种类型土壤的土壤水分时空分布不同,风沙土受降水的影响高于灰钙土。降水会降低土壤水分的变异性,改变土壤水分的时间稳定性。     

陇东黄土旱塬作物组合系统农田耗水规律研究

本文根据１９８８－１９９１年陇东黄土旱塬作物组合模式（即作物轮作与复种模式）田间试验土壤水分测定资料,对作物组合系统中主要组分作物田间耗水量及其构成特征、变异规律及农田土壤水分的利用程度进行了研究,并探讨了不同作物组合系统的田间耗水量及其构成特征。结果表明,不同作物组合系统的田间耗水量及其构成特征存在明显差异;作物田间耗水量是一个动态变量,因作物种类、降水年型等不同而异,并与生育期有效降水量呈显著正相关;来自播前土壤有效储水的土壤供水量对秋播作物冬小麦和冬油菜生育期水分不足有重要补偿作用,是维持其较高的生产稳定性的关键原因;无论丰水年还是欠水年,冬小麦、玉米、谷子和马铃薯４种主要作物在农田水分利用程度上均存在一定差异。     

黄土塬区不同土层土壤水分对旱作冬小麦耗水的贡献

通过采集长武塬区旱作冬小麦拔节期和抽穗期土壤水、小麦茎秆水,测定其氢氧稳定同位素组成,分析不同深度土壤水分对冬小麦耗水的贡献.结果表明:与大气降水相比,黄土塬区小麦茎秆水和土壤水均富集氢氧稳定同位素;无土壤干层条件下,冬小麦拔节期和抽穗期0～30 cm土层土壤水对其耗水的贡献率仅为5.4%和2.6%,60～90 cm土层土壤水贡献率为73.4%和67.3%,是冬小麦的主要水源,120 cm以下土层贡献率为7.9%和13.5%;随着生育期的推进,90 cm以下土层贡献率持续增加.研究时段内土壤物理蒸发水分主要来自于30 cm以上土层,而小麦蒸腾则主要由60 cm以下土壤水分提供.生产实践中需要做好夏闲期的雨水蓄存与合理的氮磷配施,以增加小麦底墒、促进根系深扎,提高深层土壤水分的利用率.     

长期施肥对NO3--N深层积累和土壤剖面中水分分布的影响

研究了旱地农业系统中,长期不同施肥条件下,降水对NO₃^--N积累、剖面水分分布以及N素吸收量、回收率影响及其相互之间的关系.结果表明,降水和氮肥施用量显著影响作物产量.施用氮肥在土壤剖面中造成NO₃^--N深层积累,其中NPM处理累积层位于60～120cm,累积量相当于3.0年的年度施肥量(120kg·hm^-2),NP处理累积层位于80～140cm,相当于1.4年施肥量.随着降水的年际间波动,无论在丰水年、平水年还是干旱年,NPM处理耗水量>NP处理>M处理>P,CK处理.13年不同施肥造成了土壤剖面水分差异.冬小麦播种前不同施肥处理0～100cm水分剖面分布差别不大.NPM处理、NP处理(除丰水年外),土壤100～300cm含水量迅速降低,干旱年M处理缓慢降低,P和CK处理在任何年份变化都不大.氮肥回收率随着降水的波动也呈现相应的高低变化,NPM、NP处理的高低波动幅度最大.NPM、NP处理NO₃^--N累积与N素回收率的降低、土壤水分亏缺基本吻合.由此也反映了水分作物施肥三者之间存在的内在制约关系.     

冬小麦根系分布规律

根据在郑州进行的冬小麦根系田间实测资料,研究了根长密度和根质量密度在砂壤土中的垂直分布.结果表明:冬小麦根量主要集中在上层,根长密度、根质量密度在0～50 cm土层内分别占57.7%和66.7%,而在50～100 cm层分别占23.4%和18.7%,根长密度和根质量密度随土壤深度的变化均符合指数函数形式;综合考虑根量分布、根系吸水等因素,确定了冬小麦适宜的底墒深度为100 cm.     

黄土旱塬区土壤水分状况与作物生长、降水的关系

土壤水分研究是统筹农业生产和生态环境建设的关键环节.本研究结合4年田间定位试验,通过对黄土高原南部长武旱塬冬小麦和春玉米2012—2015年土壤水分状况的研究,分析农田土壤干层形成情况、土壤水分对作物生长的影响、降水对土壤水库的影响以及作物对土壤水分状况的影响.结果表明: 降水年型是冬小麦地土壤干层形成的主导因素,年内降水分布不均是春玉米地土壤干层形成的主导因素.长武旱塬区冬小麦和春玉米一年一季的种植制度不会导致永久性干层的产生;相较于春玉米,冬小麦根系生长习性更符合黄土旱塬区土壤水分循环特征,黄土旱塬区土壤水分有效性可保证作物产量稳定;降水作用下,冬小麦土壤水库充、放水过程呈现收获期、休闲期和苗期连续充水、缓慢消耗期和大量消耗期连续失水相互交替的特点.0～300和300～600 cm土层土壤水库不一致性现象明显,以最大根深作为野外监测试验中土壤含水量的取样深度时,由于深层土壤水库负反馈作用,不同降水年型下,休闲期和苗期的蒸散均会被高估,缓慢消耗期和大量消耗期的蒸散均会被低估.冬小麦田间过渡层存在的范围为140～360 cm;作物生长的时间跨度影响土壤水库效应的发挥,土壤水库对冬小麦供水表现为年际间的调节作用,土壤水库对春玉米供水表现为季节间的调节作用.