休闲期深翻时间对旱地麦田土壤水分特性和小麦产量的影响

通过3个年度田间试验,研究了休闲期深翻时间对小麦播前0～200 cm土壤蓄水、生育期耗水及生长发育的影响.结果表明: 休闲期蓄水量受深翻时间、休闲期降雨量和降雨分布的影响.随休闲期深翻时间的推迟,0～200 cm土壤蓄水量先升高后降低,8月上中旬深翻蓄水效果好,较7月中旬深翻多蓄水23.9～45.8 mm;休闲期降雨多或集中在8—9月有利于增加土壤蓄水.休闲期适时深翻可增加土壤蓄水量,促进小麦对氮、磷的吸收,增加冬前茎数和成穗数,8月中上旬深翻较7月中旬深翻增产3.7%～18.2%.产量与休闲期0～200 cm土壤蓄水量、生育期各层土壤耗水量呈正相关,且受春季小麦生育关键期降雨影响较大,降雨多时相关性低,否则相关性高.深翻时间对生育期60～140 cm土层耗水量影响较大.当前耕作条件下,山西南部丘陵旱地在立秋(8月6日)前发挥留高茬和麦秸覆盖的保墒作用,立秋后至处暑(8月21日)期间深翻可提高土壤渗水特性,纳秋雨多蓄水,增加小麦冬前茎数和成穗数,使产量增加.     

夏闲期轮耕对小麦田土壤水分及产量的影响

2007-2010年在宁南旱区研究了夏闲期免耕/深松/免耕(T1)、深松/免耕/深松(T2)、连年翻耕(CT)3种耕作方式对麦田土壤水分及产量的影响.结果表明:经过3年夏闲期T1和T2处理后,农田土壤蓄水效率平均分别较连年翻耕处理提高15.2％和26.5％;T1和T2处理的降水潜在利用率较高,分别达到37.8％和38.5％,降水生产效率平均分别较连年翻耕处理提高9.9％和10.7％.夏闲期轮耕能显著降低休闲期的土壤无效蒸发,有效保蓄小麦生长期的土壤水分.在冬小麦生长前期,T1和T2处理0～200 cm土层土壤水分平均分别较连年翻耕处理增加6.8％和9.4％;在拔节-抽穗-灌浆期,与连年翻耕处理相比,两处理可显著提高0 ～ 200 cm土层土壤蓄水量,对作物产量的贡献率较高.不同轮耕模式在增加作物耗水量的同时也提高了作物产量及水分利用效率,与CT处理相比,3年T1和T2处理作物耗水量平均分别提高5.2％和6.1％,产量分别增加9.9％和10.6％,作物水分生产效率分别提高4.5％和4.3％.相关分析表明,在干旱缺水的宁南地区,冬小麦播种期、拔节-抽穗-灌浆期的土壤蓄水量可显著影响产量,尤其抽穗期的土壤蓄水量对产量的影响更大.     

休闲期深翻覆盖对旱地小麦土壤水分及籽粒蛋白质积累的影响

采用大田试验研究旱地小麦休闲期不同时间深翻不同材料覆盖对土壤水分、籽粒蛋白质形成的影响及其生理机制。结果表明:前茬小麦收获后45 d深翻覆盖较15 d可提高播前120～300 cm土壤蓄水量,而降低开花期0～300 cm(除80 cm土层外)土壤蓄水量;显著提高籽粒蛋白质及其组分含量、蛋白质产量、谷/醇比,提高旗叶GS活性及花后10～15 d、25 d旗叶GOGAT活性,均以渗水地膜覆盖效果较好。结果还表明,播前80～200 cm、开花期260～280 cm土壤蓄水量与旗叶GS、旗叶GOGAT活性显著相关,且与旗叶GS活性关系更密切。籽粒蛋白质组分含量、谷/醇比、蛋白质产量与旗叶GS、旗叶GOGAT活性显著相关,且与旗叶GS活性相关性较密切,尤其是谷/醇比。播前和开花期120～300 cm土壤蓄水量与籽粒蛋白质及其组分含量显著相关,播前60～220 cm、开花期240～300 cm土壤蓄水量与谷/醇比显著相关。总之,休闲期等雨后深翻覆盖有利于蓄积休闲期降雨,有利于提高播前深层土壤水分,最终提高籽粒蛋白质品质及质量,且采用渗水地膜覆盖效果最好。     

晋南旱地麦田夏闲期土壤水分和养分变化特征

2009-2011年在晋南旱地冬小麦种植区,研究了传统施肥(CF)、推荐施肥(RF)及垄膜沟播(RFFP)处理结合秸秆覆盖措施对夏闲期(6-9月)2 m土层土壤水分、NO₃^--N,以及0～40 cm土层速效磷、速效钾含量的影响.结果表明: 夏闲期降水可补充旱地麦田2 m土层土壤在冬小麦生长季所消耗的水分,其中94%以上蓄水量集中在0～140 cm土层,休闲效率为6%～27%.夏闲期降水易引起NO₃^--N下移;357～400 mm的降水量可使NO₃^--N淋移到100 cm土层,积累峰值在20～40 cm土层.夏闲期秸秆覆盖或地膜与秸秆配合覆盖可有效提高0～40 cm土层速效磷和速效钾含量,3个夏闲期累计增加量分别为17%～45%和36%～49%.不同处理间以垄膜沟播+沟内覆盖秸秆的二元覆盖模式蓄水培肥效果最佳,3个夏闲期2 m土层土壤累计蓄水215 mm,累计矿化氮90 kg·hm^-2,耕层土壤速效磷和速效钾含量分别累计增加2.7和83 mg·kg^-1,显著高于推荐施肥和传统施肥处理.推荐施肥和传统施肥处理对土壤水分、养分变化的影响无显著差异.     

夏闲期深翻覆盖对旱地麦田土壤水分及产量的影响

于2009-2011年在山西省闻喜县邱家岭村连续两年进行田间试验,在夏闲期前茬小麦收获后15、45 d深翻,并立即采用地膜将地表全覆盖（以不覆盖为对照）,研究全年0～300 cm土层土壤水分运行规律、小麦产量形成及水分利用效率的变化规律.结果表明：夏闲期深翻后覆盖可显著提高播种前100～180 cm土壤蓄水量、夏闲期土壤蓄水效率及越冬至孕穗期土壤蓄水量,前茬小麦收获后45 d深翻较15 d更有利于提高土壤蓄水量和水分利用效率,提高穗数和产量,且丰水年效果更好.总之,夏闲期等雨后深翻、覆盖有利于纳雨蓄墒,达到增产、高效的目的.     

不同耕作方式对旱作冬小麦旗叶衰老和籽粒产量的影响

在旱作条件下研究了一次深翻、免耕、深松和传统耕作4种耕作方式对冬小麦花后旗叶衰老、小麦籽粒产量及土壤水分和养分状况的影响.结果表明：免耕和深松提高了小麦旗叶SOD和POD活性及可溶性蛋白和叶绿素含量,降低了MDA和O₂^-·含量,延缓了小麦叶片的衰老进程;同时,免耕、深松在开花期和灌浆期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％,土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著高于传统耕作.一次深翻0～40 cm土层土壤水分含量低于传统耕作,土壤养分含量高于传统耕作,但两处理间差异不显著.与传统耕作相比,免耕和深松花后干物质生产量分别提高4.34％和4.76％,花后干物质转运率分别提高15.56％和13.51％,产量分别提高10.22％和9.26%.免耕和深松为冬小麦花后生长发育提供了良好的环境,延缓了小麦叶片衰老,促进了花后干物质积累及干物质向籽粒的转运,从而使籽粒产量显著提高,是旱作麦区适宜的耕作方式.     

施氮和垄膜沟播种植对晋南旱地冬小麦水分利用的影响

通过2008—2010年两年的大田试验,研究了基施氮、追氮和垄膜沟播种植对晋南雨养区冬小麦生育期0～2m土层土壤水分、冬小麦产量和水分利用效率的影响.结果表明:不同处理下冬小麦生育期土壤水分变化趋势一致,表现为播前至返青期稳定升高,返青至抽穗期急剧降低,之后至成熟期又逐渐回升,其中返青期到抽穗期土壤耗水量最大.增施氮肥或追氮可增加土壤耗水量,试验年份生育期间土壤水分变幅较大的活跃层逐渐加深,水分变幅较小的相对稳定层也相对下移,追氮可显著提高旱地冬小麦产量.垄膜沟播种植可减少土壤水分损耗,提高水分利用效率,两年分别比传统种植模式高23.4%和39.1%(P<0.05).垄膜沟播+追氮处理的小麦籽粒产量为3643kg·hm-2,显著高于单一垄膜沟播处理和追氮处理,水肥耦合效应较好.     

利用APSIM模型分析不同播期和耕作方式对旱地小麦籽粒干物质积累的影响

黄土丘陵区旱地小麦籽粒干物质积累的准确模拟可为调控小麦生产提供重要的技术支持。本研究利用甘肃省定西市安定区1971—2017年的气象资料和甘肃省定西市安定区凤翔镇安家沟村2016—2017年的大田试验数据,基于APSIM模型对旱地小麦籽粒干物质积累与分配进行模拟,并在模型验证的基础上,定量分析了播期和耕作方式对小麦籽粒干物质积累的影响。结果表明: 3个播期(早播、正常播、晚播)和4种耕作方式(传统耕作、传统耕作+覆盖、免耕、免耕+覆盖)下,籽粒干物质模拟值与实测值间的均方根误差(RMSE)为57.5～143.1 kg·hm^-2,归一化均方根误差(NRMSE)为1.4%～9.9%,模型模拟精度较高。不同播期下,耕作方式对籽粒干物质积累的促进效果排序均表现为: 免耕+覆盖>传统耕作+覆盖>免耕>传统耕作,免耕+覆盖最有利于小麦籽粒干物质积累,而免耕与传统耕作差异不显著。不同耕作方式下,小麦干物质积累过程均表现为早播好于正常播和晚播,晚播对干物质积累的影响较大,积累过程最不理想。     

耕作措施对土壤水热特性和微生物生物量碳的影响

通过山西寿阳设置的8a田间定位试验,比较了全量秸秆还田、免耕覆盖和常规耕作3种耕作措施下土壤含水量、温度及土壤微生物生物量碳变化.结果表明:免耕覆盖与全量还田处理显著提高土壤含水量,与常规耕作相比表层土壤体积含水量在玉米苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别高出18％、22％、29％、21％和3％、10％、12％、13％,具有保水保墒的作用.在苗期不同耕作措施对土壤温度的影响达到显著水平,5 cm处免耕覆盖、全量还田与常规耕作处理土壤温度依次为:18.12、18.76和19.44℃,免耕覆盖和全量还田处理平均温度比常规耕作分别低1.32℃和0.69℃.土壤微生物量碳在整个生育期动态变化是首先迅速上升在玉米生育高峰期(拔节期)达到最高峰,然后开始下降,成熟期趋于平缓.免耕覆盖与全量还田处理下玉米各生育期土壤表层微生物量碳显著高于常规耕作,在苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别比常规耕作高出70％、40％、85％和30％和10％、20％、15％和15％.土壤微生物量碳与土壤温度和土壤含水量相关和极相关.     

条带休闲轮种对坡地水土流失和水分利用效率的影响

为提高宁南旱区坡耕地土壤保水能力、减少水土流失,于2007-2010年在10°～15°坡耕地上,以传统无条带种植模式为对照,研究条带隔年休闲轮种模式对农田土壤水分动态、水土流失特征和水分利用效率的影响.结果表明:经过4年休闲轮种,条带处理比传统无条带种植处理显著增加0 ～200 cm土层土壤含水量4.9％～7.0％;条带轮种比无条带模式有效保蓄雨季休闲期降水,明显改善了作物生育前期的土壤水分状况,条带处理0～200 cm土层土壤含水量比对照显著增加5.4％～8.5％.与对照相比,条带休闲轮种处理地表径流减少0.7 ～3.2 m3·hm-2,泥沙量减少0.2～1.9 t·hm-2,土壤全N损失量减少42.1％ ～73.3％,作物水分利用效率提高6.1％ ～24.9％,降水利用效率提高6.3％ ～15.3％.     

覆膜对旱地麦田土壤水分及氮素平衡的影响

通过大田试验研究了平膜穴播和垄膜沟播等覆膜方式对晋南旱地麦田土壤水分、氮素平衡及产量的影响,以期在当地确立一套适宜的科学覆膜方式,为晋南旱塬地区乃至我国旱作小麦的高产优质提供理论依据。结果表明,垄膜沟播和平膜穴播处理的冬小麦增产效果显著,且以平膜穴播处理的效果最优,较测控施肥处理的籽粒产量和生物产量分别提高22.71%和25.45%。经过冬小麦一个生育期对土壤水分的吸收利用,两种覆膜处理的耗水量较不覆膜处理有较大的提高,而其水分利用率略低于不覆膜处理,但差异不显著。两种覆膜处理也能提高麦田的降水生产效率和休闲效率,较不覆膜处理分别提高9.46%—30.16%和9.95%—39.22%。覆膜有利于氮的矿化,并能促进小麦对氮素的吸收利用,同时也可以在一定程度上降低氮素在土壤中的残留,最终有利于小麦增产。     

夏闲期耕作对旱地小麦土壤水分及植株氮素吸收、运转特性的影响

采用大田试验,研究了夏闲期耕作对旱地小麦播种前和各生育期0～300 cm土壤水分、植株氮素吸收和运转特性的影响.结果表明: 夏闲期耕作可提高播种前和各生育期0～300 cm土壤蓄水量,且枯水年效果较好.夏闲期耕作可显著提高各生育期植株氮素积累量、开花期叶片和茎秆+茎鞘氮素积累量、成熟期籽粒氮素积累量,显著提高茎秆+茎鞘氮素运转量及其对籽粒的贡献率、叶片氮素运转量、花前氮素运转量、花后氮素积累量,最终提高氮素吸收效率,以前茬小麦收获后45 d深翻效果较好.夏闲期耕作条件下,土壤水分与花前氮素运转量及籽粒氮素积累量显著相关,且枯水年关系更密切;播种至开花期土壤水分与花后氮素积累量在丰水年显著相关,而枯水年无显著相关关系.夏闲期耕作,尤其是雨后深翻有利于蓄水保墒及植株氮素吸收和转运.     

播期播量对旱地小麦土壤水分消耗和植株氮素运转的影响

为解决旱地小麦等雨播种的生产现状,明确播量对土壤水分利用和产量形成的调控机制,于2015—2017年在山西闻喜试验基地开展大田试验,以早播(9月20日,EB)、晚播(10月10日,LB)两个播期为主区,以低密度(67.5 kg·hm^-2,LD)、中密度 (90 kg·hm^-2,MD)、高密度(112.5 kg·hm^-2,HD)3个播量为副区,研究播期播量对旱地小麦土壤水分消耗和植株氮素运转的影响.结果表明: 早播较晚播生育期土壤总耗水量增加11～22 mm;随播种密度的增加,生育期土壤总耗水量增加2～20 mm,且早播条件下,花前土壤耗水量增加,晚播条件下,花后土壤耗水量显著增加.早播较晚播在低、中密度条件下花前氮素运转量、花后氮素积累量增加,高密度条件下降低.早播条件下,花前氮素运转量,茎秆+叶鞘、穗轴+颖壳花前氮素运转量对籽粒的贡献率以及花后氮素积累量均以低密度条件下最高;晚播条件下,花前氮素运转量和花后氮素积累量随播种密度增加而增加.早播较晚播产量显著提高163～996 kg·hm^-2,提高幅度达5%～26%,水分利用效率提高幅度达2%～21%,氮素吸收效率提高幅度达3%～36%,氮素收获指数提高幅度最高达11%.早播条件下产量、水分利用效率、氮素吸收效率、氮素收获指数以低密度条件下最高;晚播条件下以高密度条件下最高.此外,花前氮素运转量与花前100～200 cm土壤耗水量显著相关,尤其是茎秆+叶鞘、穗轴+颖壳;花后植株氮素积累量与花后100～300 cm土壤耗水量呈显著相关.总之,旱地小麦9月20日配套播量67.5 kg·hm^-2、10月10日配套播量112.5 kg·hm^-2有利于增产增效.     

豆科绿肥及施氮量对旱地麦田土壤主要肥力性状的影响

通过2a田间定位试验,研究渭北旱塬地区夏闲期插播并翻压不同豆科绿肥(长武怀豆、大豆和绿豆)以及小麦生长季不同施氮量(0,108,135,162 kg/hm2)对麦田土壤肥力性状的影响,以期为提高旱地土壤质量提供理论依据.试验结果表明:(1)种植豆科绿肥能显著提高土壤有机质、活性有机质和全氮含量,增加土壤碳库管理指数(CPMI),对土壤速效钾含量没有显著影响;(2)绿豆还田量高于长武怀豆和大豆,然而土壤培肥效果逊于长武怀豆和大豆;(3)夏闲期种植绿肥明显消耗了土壤水分,导致绿肥翻压前、小麦播前直至收获后,0-200 cm土壤贮水量显著低于休闲处理,但耗水量与休闲没有明显差异,由于小麦产量显著增加,因此豆科绿肥显著提高了水分生产效率;(4)与不施氮相比,小麦生长季施用氮肥能显著增加土壤水分生产效率,却对土壤各肥力性状的影响均不显著.夏闲期种植并翻压豆科绿肥是旱地培肥土壤、提高水分生产效率的有效途径.     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦产量及土壤水热利用的调控效应

秸秆带状覆盖技术是一种利用玉米整秸秆进行局部覆盖种植的新型旱地覆盖栽培技术.为明确西北黄土高原典型旱作条件下秸秆带状覆盖对冬麦田土壤水热动态特征和产量的影响,在2013—2016年3个生长季,比较了秸秆带状覆盖(BSC)、免耕秸秆覆盖(NTS)、全膜覆土穴播(PFM)和露地种植(CK)下麦田土壤水温动态、小麦耗水特征、产量和水分利用效率的差异.结果表明: PFM显著增加了拔节前5～20 cm土壤温度,而BSC和NTS的增温效应主要在越冬期,但拔节后3种覆盖方式均具有显著的降温效应.BSC和PFM显著提高休闲期土壤蓄水效果,BSC显著改善全生育期0～200 cm土壤墒情,但PFM和NTS对生育期土壤墒情的改善主要集中在抽穗期以前,抽穗后PFM土壤墒情逐渐低于CK.BSC和PFM在保持周年耗水与CK无显著差异的基础上,显著提高生育期耗水量,增加拔节至开花期阶段耗水量,促进对120 cm以下土壤水分的利用.与CK相比,BSC、NTS和PFM显著增加单位面积穗数和成熟期生物量,籽粒产量分别显著增加19%～52%、14%～30%和15%～60%,周年水分利用效率分别显著提高19%～61%、14%～31%和15%～58%.BSC取得与PFM相近的产量和水分利用效率双增潜力.综合冬小麦产量、水温利用状况、周年耗水等因素,BSC是一种高产高效且利于西北旱作农业可持续发展的种植方式.     

免耕对北方旱作玉米土壤水分及物理性质的影响

通过2006-2008年的田间试验,研究了北京地区免耕与传统翻耕条件下土壤水分的时空动态及其对土壤相关物理性质的影响.结果表明：研究期间,免耕和翻耕地0～100 cm土层的土壤贮水量随时间及降水变化的趋势一致,但免耕地的土壤贮水量在不同时刻以及不同降雨条件下均高于翻耕地,增幅在2.7%～30.3%,降雨相对充分条件下土壤贮水量的增量有所增加,但免耕在相对缺水的地区更值得推广;免耕地0～100 cm土层的平均土壤含水量明显高于传统翻耕,增幅在3.4%～12.8%,其中表层（0～20 cm）和底层（80～100 cm）的水分增量明显高于中间层次,最高增量可达22.2%;免耕覆盖的耕作方式可通过降低土壤容重、提高土壤孔隙度、促进土壤水稳性团聚体的形成等作用来提高土壤的保水能力和水分利用效率,进而促进作物增收.与对照相比,免耕3年后土壤水分利用率和春玉米产量分别较传统翻耕提高13.3%和16.4%.     

甘肃旱作大豆全膜双垄种植的土壤水热及产量效应

以晋豆23为材料,在甘肃省农业科学院镇原试验站进行田间试验,研究了全膜双垄沟播(FMRFC)、覆膜沟播(FMFC)、覆膜条播(FMSC)和露地条播(NMSC,CK)4个处理的水热及产量效应.结果表明: 在大豆生育期降水量为246.3 mm(干旱年)和407 mm(丰水年)两种年型下,各覆盖处理0～20 cm土层平均地温在24 h内呈“S”型变化,并随生育进程波动振幅缩小.各覆盖处理使大豆苗期(VE～V3)至鼓粒期(R6)0～20 cm土层平均土壤温度显著提高0.5～2.5 ℃,并使全生育期平均地温提高1.3～1.6 ℃.各覆盖处理分别加速了大豆植株对0～120 cm土层土壤水分的消耗,但使0～200 cm土层的平均含水量和贮水量分别提高了1.2%～1.4%和62.7～70.3 mm.与CK相比,FMRFC和FMFC在旱年增温增湿作用显著,改善了大豆株高、分枝数、单株荚数和百粒重等经济性状,使水分利用效率分别提高47.7%～56.3%和33.3%～35.4%,产量分别提高27.7%～51.1%和10.2%～25.2%,是旱作大豆优选的抗寒抗旱覆盖种植方式.