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.     

渭北旱塬保护性耕作对冬小麦-春玉米轮作田蓄水保墒效果和产量的影响

通过2007—2010年田间定位试验,研究了平衡施肥、常规施肥和无肥(或低肥)条件下,免耕、深松和翻耕处理对渭北旱塬冬小麦-春玉米轮作田土壤贮水量、作物产量、水分利用效率(WUE)和纯收益的影响.结果表明:休闲期免耕处理蓄水保墒效果最好,深松次之,翻耕最差;轮作田生育期内免耕和深松处理0~200 cm平均土壤贮水量分别较翻耕提高6.7%和1.9%;各施肥条件下作物产量、WUE和纯收益均以深松处理最高,且以平衡施肥深松处理表现最好,2007—2008年冬小麦、2009年春玉米、2009—2010年冬小麦产量分别为6909、9689、5589 kg.hm-2,WUE分别为18.5、25.2、23.0 kg.hm-2.mm-1,纯收益分别为5034、5045、7098元.hm-2.因此,平衡施肥与深松组合处理的蓄水保墒和增产增收效果最好,是渭北旱塬冬小麦-春玉米轮作田较适合的施肥耕作模式.     

尿素类型和耕作方式对玉米氮水利用及产量的影响

提高氮和水的利用效率对中国农业可持续发展尤为重要,本研究主要研究了控释尿素和深松对氮、水利用效率和产量的耦合效应,评价了籽粒和秸秆产量、土壤硝态氮、氮和水的利用效率。结果表明,成穗阶段施用控释尿素处理的土壤硝态氮含量低于常规尿素;开花后,施用控释尿素的处理土壤硝态氮含量明显高于常规尿素。并且控释尿素的处理增加了地上部分氮的吸收和玉米的水分利用效率。在相同尿素类型下,深松提高地上部分的氮吸收,增加水分利用和生物量产量。     

渭北旱塬小麦产量和土壤水分对保护性耕作的响应模拟

在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型长周期定量模拟研究了1980—2009年渭北旱塬连作麦田夏闲期深松、免耕和翻耕等保护性耕作对冬小麦产量和土壤水分的影响.结果表明:在30年模拟研究期间,不同耕作方式下渭北旱塬冬小麦产量和年度耗水量呈波动性下降趋势,深松处理产量和水分利用效率最高,30年平均值分别为3.33 t·hm-2和8.50kg·hm-2·mm-1,其次为翻耕,免耕效果最差;深松处理麦田年度耗水量稍高于免耕和翻耕,冬小麦田0~3 m土层土壤有效含水量呈现强烈的季节性波动降低趋势,免耕处理蓄水保墒效果最好,0~3 m土层土壤有效含水量平均为89.5 mm,深松次之,翻耕最差.麦田0~1 m土层土壤湿度随季节降水呈波动性变化,1~3 m土层土壤湿度较为稳定,不同耕作处理间差异不大.长期连作小麦田深松处理的产量和水分综合效应最好,为渭北旱塬麦田最适宜的保护性耕作模式.     

保护性耕作对农田土壤水分和冬小麦产量的影响

保护性耕作是提高土壤蓄水保墒能力并增加作物产量的重要农艺措施之一.基于河南省长期定位试验2011-2016年数据,分析不同耕作措施(传统耕作、免耕和深松处理)对土壤水分、作物产量和水分利用效率的影响.结果表明: 2011-2016年免耕和深松耕作处理下冬小麦拔节期平均相对保墒率分别为7.3%和-0.68%,且免耕较传统耕作显著提高了冬小麦拔节期0～60 cm土壤贮水量.与传统耕作相比,免耕提高了冬小麦拔节期、扬花期、灌浆期和成熟期0～100 cm土壤平均含水量,而深松耕作并未明显提高冬小麦拔节期土壤平均含水量.此外,免耕较传统耕作能够显著提高冬小麦产量和水分利用效率,尤其在较干旱年份其增产效果更优.因此,免耕的蓄水保墒及增产效果在较干旱年份明显优于深松耕作.     

宁南旱区耕作覆盖对马铃薯产量及土壤水热特征的影响

为探究耕作覆盖对土壤水热及旱作马铃薯产量的影响,连续2年在宁南旱区不同耕作深度结合覆盖模式下开展了研究工作。结果表明: 耕作深度、覆盖材料对马铃薯播种期0～100 cm土层土壤贮水量有极显著影响,而二者交互作用无显著影响;2019年土壤贮水量以深松30 cm覆盖地膜处理最高,2020年以深松40 cm覆盖秸秆处理较高,分别较翻耕15 cm不覆盖处理(对照)显著提高16.9%和33.4%;耕作深度、覆盖材料可显著影响马铃薯关键生育期土壤贮水量;同一耕作深度下土壤贮水量以秸秆、地膜覆盖处理效果较好,同一覆盖材料下以深松30～40 cm处理最佳。覆盖材料、耕作深度与覆盖材料二者交互作用对播种-现蕾期0～25 cm土层土壤有效积温影响显著;同一耕作深度下覆盖地膜处理土壤有效积温平均较不覆盖处理显著增加9.3%,而覆盖秸秆处理较不覆盖处理显著降低18.7%;2019和2020年各处理全生育期土壤有效积温分别以深松30 cm和深松40 cm覆盖地膜处理最高。2019年马铃薯总产量和经济效益以深松30 cm覆盖秸秆处理较高,分别较对照显著提高84.6%和107.9%;2020年以深松40 cm覆盖秸秆处理最佳,分别较对照显著提高81.7%和105.7%。耕作深度、覆盖材料对作物水热利用效率均有显著影响,水分利用效率以深松30～40 cm覆盖秸秆处理较高,而积温利用效率不同耕作深度结合秸秆覆盖各处理均较翻对照显著提高。相关分析表明,块茎形成期的土壤水分和有效积温对马铃薯总产量的形成至关重要,而全生育期土壤水分对总产量的影响高于土壤有效积温。可见,深松30～40 cm覆盖秸秆处理可改善土壤水热状况,实现马铃薯增产增收和水热资源的高效利用,在宁南半干旱区马铃薯生产中有一定的应用推广价值。     

补充灌溉及氮磷配施对冬小麦产量形成和水氮利用的影响

采用裂区试验设计,对黄土塬区补充灌溉及不同氮磷配施条件下麦田土壤水分利用、氮素吸收及作物产量等进行了研究。结果表明:试验年份补充灌溉及氮磷配施分别提高冬小麦籽粒产量0～24.6%和134.1%～240.2%,方差分析表明,施氮是籽粒产量提高的主要因素,补充灌溉及施磷作用不显著;补充灌溉及不同施氮水平均显著增加冬小麦耗水量,补充灌溉能在一定程度减少冬小麦对土壤储水的利用,而氮磷配施显著增加土壤储水的消耗;补充灌溉处理水分利用效率(WUE)较雨养处理降低0.2～2.3kg.mm-1.hm-2,但差异不显著,氮磷配施WUE较对照提高4.0～7.2kg.mm-1.hm-2,达显著水平;冬小麦氮素积累量受施氮水平影响显著,低氮和高氮处理氮素积累量较对照分别增加26.9～33.4kg.hm-2和60.9～66kg.hm-2;补充灌溉能够促进地上部氮素吸收。本试验表明,补充灌溉与高氮高磷组合处理可获得高产及较高的水分利用效率;在底墒充足的平水年,影响研究区域作物产量、水分利用效率及氮素吸收等的主要因素是施氮水平。     

不同耕作措施对冬小麦-夏玉米复种连作系统土壤有机碳和水分利用效率的影响

在连续8年田间定位试验的基础上,分析了关中平原冬小麦 夏玉米复种连作系统2008—2009年连续两个生长季期间不同耕作措施(结合秸秆还田和不还田)对土壤有机碳和水分利用率的影响.结果表明: 相对于传统耕作,保护性耕作有利于土壤有机碳、水分利用效率和作物产量的提高,其中在“深松+秸秆还田”耕作模式下的增幅最高,土壤有机碳含量在0～30 cm土层增幅达到19.5%,水分利用效率和作物产量提高了16.9%和20.5%,而免耕模式则有效提高了0～10 cm土层有机碳含量.在该地区土壤和气候条件下,深松结合秸秆粉碎还田是最理想的耕作模式,最有利于土壤有机碳累积,并提高水分利用效率和作物产量.     

不同耕作方式对茶园土壤物理性状及茶叶产量的影响

研究了免耕、旋耕和深松3种耕作方式对茶园土壤紧实度、土壤含水率、土壤容重、茶叶产量构成因素及茶叶产量的影响.结果表明: 3种耕作方式对土壤容重和土壤紧实度的影响效果为深松>旋耕>免耕.旋耕和深松能够打破粘盘层,降低深层土壤紧实度.0～30 cm耕层深松土壤容重较免耕下降16.4%,土壤紧实度下降13.4%～27.5%;深松可以显著增加土壤的储水空间,进而增强土壤持水能力,扩大土壤水库容,深松15～30 cm层含水量与免耕相比增加7.7%.不同耕作方式对土壤孔隙度影响不大.旋耕和深松方式下土壤比表面积增加,土壤气体和液体的比例均明显升高.茶叶的光合速率和蒸腾速率的日变化曲线均为“双峰”型,气孔因素是导致“午休”的主要原因.在深松方式下,茶树叶片蒸腾速率降低,芽叶密度增加,百芽干质量和水分利用效率升高,茶叶产量分别比免耕和旋耕增加17.6%和6.8%.深松是皖东地区茶园较为适宜的耕作方式.     

辽西半干旱地区深松中耕对作物产量的影响及其作用机理研究

对辽宁西部半干旱地区深松中耕对作物产量影响及作用机理的研究表明,深松打破了犁底层,减小了土壤容重及穿透阻力,增加了表层及亚表层土壤的孔隙度．深松土壤水分人渗可达８０ｃｍ,大豆根系深度增加３．６～４．０ｃｍ,大豆产量和水分利用效率分别增加２７．７～３４．５％和１６．１％,在干旱年份玉米增产７．９％．     

渭北旱塬农田不同耕作模式对土壤性状、玉米产量和水分利用效率的影响

通过渭北旱塬黑垆土8年定位试验,研究了秸秆还田下6种耕作方式,即连年翻耕(CT/CT)、免耕(NT/NT)、深松(ST/ST)和免耕/深松(NT/ST)、翻耕/免耕(CT/NT)、翻耕/深松(CT/ST)对土壤团聚体、有机碳、作物产量和水分利用效率(WUE)的影响.结果表明:与CT/CT相比,NT/NT、ST/ST及3种轮耕措施减小了土壤力稳性团聚体的平均质量直径;NT/NT、ST/ST和NT/ST措施增加了20～50 cm土层>0.25 mm水稳性团聚体的含量(WR_0.25)和平均质量直径,降低了土壤团聚体结构破坏率(PAD).在0～10 cm土层,NT/ST、CT/NT、NT/NT和ST/ST处理土壤有机碳含量显著高于CT/CT处理.随着土层加深,各耕作处理土壤有机碳含量下降,但3种单一耕作处理(ST/ST、NT/NT和CT/CT)下降幅度大于3种轮耕处理(CT/NT、ST/CT和NT/ST).与CT/CT相比,其他5种耕作方式均增加了农田0～200 cm土层的土壤蓄水量、作物产量和水分利用效率,其中,NT/ST处理作物产量和WUE分别显著提高了15.1%和27.5%.相关分析表明,玉米产量、WUE与0～200 cm土层生育期和休闲期的蓄水量呈显著正相关,且生育期蓄水量与0～50 cm土层的WR_0.25呈显著正相关,与PAD呈显著负相关;其中,20～50 cm土层的WR_0.25、PAD与玉米产量、生育期蓄水量以及WUE关系最密切;生育期蓄水量和WUE还与0～10 cm土层的有机碳含量呈显著正相关.综合考虑不同耕作措施对土壤结构、作物产量和水分利用效率的影响,免耕/深松是最适宜于渭北旱塬区黑垆土春玉米种植的耕作方式.     

冬小麦生长季不同灌溉模式对冬小麦-夏玉米产量与水分利用的影响

在华北平原黑龙港流域对冬小麦实行3种灌溉模式,研究了不同灌溉模式对冬小麦-夏玉米产量、耗水特性和水分利用效率的影响.结果表明:浇底墒水+拔节水处理(W2,75 mm+90 mm)和浇底墒水+拔节水+灌浆水处理(W3,75 mm+90 mm+60 mm)周年总产量均显著高于只浇底墒水处理(W1,75 mm),增幅分别为8.7%和12.5%.冬小麦全生育期对土壤水的消耗随灌溉量的增加而减少,夏玉米季总耗水量随冬小麦季灌溉量的增加而增加.W2处理冬小麦水分利用效率(WUE)比W3处理高11.1%,而其夏玉米水分利用效率(WUE)与W3处理差异不显著.W2和W1处理的周年水分利用效率(WUET)分别为21.28和21.60 kg.mm-1.hm-2,比W3处理分别高7.8%和9.4%.综合周年产量、耗水量和水分利用效率,W2是较好的节水丰产灌溉模式.     

水分胁迫对冬小麦叶片CO_2/H_2O交换参数的影响

水资源严重匮乏已成为华北平原农业可持续发展的主要障碍因素 [1] ,提高有限水资源的利用效率显得十分重要。以前的研究主要注重农田水平作物与水分的关系 [2 ,4 ] ,利用作物生物学进行节水研究不够 [3,4 ] 。Roa等人认为作物适度的水分亏缺可获得高产 [15] ;Jensen等人认为适度水分胁迫甚至能使作物水分利用效率显著提高 [5,6] ,依此发展了调亏灌溉思想 ,对有限水量在作物生育期内时空最优分配制度进行研究 ,目前已为世界各国广泛关注 [6] 。作物 CO2 /H2 O交换参数包括光合速率、蒸腾速率、水分利用效率等 ,这些是确定作物水分高效利用…     

干旱和遮荫对马尾松幼苗瞬时水分利用效率及δ13C的影响

水分利用是植物光合固碳的关键过程,其效率反映植物对胁迫环境的适应能力,δ¹³C作为反映植物长期水分利用效率的关键指标,对于揭示植物与环境长期作用的关系具有重要意义。本研究以马尾松幼苗为对象,通过土壤水分和光照条件控制,设置干旱(土壤水分为30%饱和含水量)、遮荫(光照强度为全光照的30%)及干旱+遮荫(土壤水分为30%饱和含水量和光照强度为全光照的30%)3种胁迫方式和对照(CK,土壤水分为70%饱和含水量和全光照),研究干旱和遮荫对马尾松瞬时水分利用效率和δ¹³C的影响。结果表明：干旱和干旱+遮荫处理分别使马尾松当年生叶的瞬时水分利用效率显著增加了67.96%和60.78%,遮荫对瞬时水分利用效率的影响不显著;当年生叶的δ¹³C在干旱处理下显著增加了14.35%,但在遮荫和干旱+遮荫处理下未发生明显改变;各处理对1年生叶δ¹³C的影响均不显著;表明瞬时和长期水分利用效率的变化不同步,且马尾松的水分利用效率对干旱的响应较早;在各处理下,各库器官中的δ¹³C均大于源叶,茎干和根中...     

水氮互作对小麦土壤水分利用和茎中果聚糖含量的影响

通过田间试验,以强筋小麦济麦20为材料,设置3个施氮水平：0 kg·hm^-2（N₀）、180 kg·hm^-2（N₁）、240 kg·hm^-2（N₂）;4个灌水处理：不灌水（W₀）、底墒水+拔节水+开花水（W₁）、底墒水+冬水+拔节水+开花水(W₂)、底墒水+冬水+拔节水+开花水+灌浆水(W₃),每次灌水量为60 mm,研究水氮互作对土壤水分含量、旗叶光合速率、倒二茎中果聚糖含量及氮肥和水分利用效率的影响.结果表明：施氮水平为180 kg·hm^-2处理的旗叶光合速率和倒二茎中果聚糖含量较高,籽粒产量、氮肥表观利用效率、氮肥农学利用率和水分利用效率最高;施氮水平为240 kg·hm^-2处理的茎中果聚糖含量较高;不施氮（N₀）或施氮过多（N₂）均不利于小麦籽粒产量、氮肥和水分利用效率的提高.W₁水分处理促进了倒二茎中果聚糖的积累和向籽粒的转运,有利于产量的提高.180 kg·hm^-2施氮水平配合灌溉底墒水+拔节水+开花水的水氮交互处理（N₁W₁）具有较高的籽粒产量及较高的氮肥和水分利用效率,在此基础上增加施氮量或灌水量,小麦旗叶光合速率和倒二茎中果聚糖含量升高,籽粒产量无显著变化或降低,氮肥和水分利用效率降低.     

农牧交错带不同耕作方式土壤水分动态变化特征

从耕作方式、覆盖和轮作3个因素系统地对莜麦整个生育期土壤含水量进行了动态的观测研究,结果表明,干旱地区单纯的免耕在提高土壤水分含量上作用不太明显,尤其是降低了表层土壤的含水量,免耕只有在覆盖下,才能真正起到增加土壤水分含量,提高水分利用效率的作用;而对于深松处理,无论是覆盖还是不覆盖,与传统翻耕处理相比,土壤水分均明显提高;同种耕作措施覆盖与无覆盖相比,覆盖处理下土壤含水量明显高于无覆盖处理;说明保护性耕作之所以能够提高土壤水分含量,关键因素在于残茬覆盖;同种耕作方式下轮作种植土壤水分含量与水分利用效率明显高于连作。可以看出,从理论上轮作深松覆盖处理是当地应采用的最佳耕作方式,然而,由于当地缺乏覆盖材料,因此,轮作深松是目前当地最适合的耕作方式。     

不同小麦品种耗水特性和籽粒产量的差异

在田间试验条件下,采用10个小麦品种,设全生育期不灌水(W0)、灌底墒水+拔节水(W1)、灌底墒水+拔节水+开花水(W2)3个处理,每次灌水量60 mm,研究不同小麦品种不同生育阶段的耗水特点和籽粒产量的差异.结果表明:以W0、W1和W2处理的小麦籽粒产量和水分利用效率(WUE)2因子为指标进行聚类分析,可将10个品种分为3组:高产高水分利用效率组(组Ⅰ)、高产中水分利用效率组(组Ⅱ)和中产低水分利用效率组(组Ⅲ).在W0处理下,组Ⅰ小麦品种的总耗水量、开花至成熟期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,籽粒产量最高;在W1处理下,组Ⅰ小麦品种拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,开花至成熟期的耗水量和耗水模系数在组Ⅰ、组Ⅱ和组Ⅲ间无显著差异;在W2处理下,组Ⅰ小麦品种的土壤供水量、拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,开花至成熟期的耗水量和耗水模系数为组Ⅰ和组Ⅲ低于组Ⅱ.表明组Ⅰ高产高水分利用效率品种为最适宜品种,而底墒水和拔节水各灌60 mm的W1处理是兼顾高产与节水的最佳处理.     

现蕾期水分胁迫对紫花苜蓿光合特性的影响

水分是作物生长的基础, 揭示不同水分胁迫对紫花苜蓿光合作用的影响有助于阐明紫花苜蓿水分利用效率和产量的响应规律。以甘农3号紫花苜蓿为供试材料, 设充分灌溉(CK)、轻度水分胁迫(LD)、中度水分胁迫(MD)、重度水分胁迫(SD)4个水分处理, 研究了现蕾期水分胁迫对紫花苜蓿光合特征的影响。结果表明: (1)随着水分胁迫的加剧, 紫花苜蓿的光饱和点降低, 暗呼吸速率、光补偿点升高, 表明水分胁迫的加剧降低了紫花苜蓿对弱光的吸收和利用效率; (2)水分胁迫下紫花苜蓿叶片的净光合速率(Pn, μmol•m-2•s-1)、气孔导度(Gs, mmol•m-2•s-1)、和蒸腾速率(Tr, mmol•m-2•s-1)均呈下降趋势, LD的胞间CO2浓度(Ci, μmol•mol-1)下降, 气孔限制值(Ls)上升, 表明是由气孔因素所致, 而MD和SD则由非气孔因素所致。(3)随着水分胁迫的加剧, 水分利用效率(WUE)呈先上升后下降的趋势, 表明适度的水分胁迫会提高紫花苜蓿的水分利用效率。     

连续深松对黑土水热酶特性及细菌群落的影响

为阐明连续深松措施对黑土水热酶活性动态变化及细菌群落多样性的影响,于2016—2017年设置旋耕(CK)、浅松1年(QS1)、浅松2年(QS2)、深松1年(SS1)、深松2年(SS2)、超深松1年(CS1)、超深松2年(CS2) 7个处理,研究土壤水分、温度、过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性及细菌群落结构变化。结果表明:深松可显著降低0～20 cm土壤含水量,以SS1、SS2降幅最小,提高各处理20～40 cm土壤含水量,以QS2效果最佳,深松2年土壤含水量高于深松1年;各深松处理开花期土壤温度显著低于CK,而小喇叭口期、抽雄期、成熟期则显著高于CK。随着深松深度增加,0～20 cm土壤温度显著降低;深松可维持0～20cm土壤酶活性长效性,提高20～40 cm土壤酶活性;深松较CK提高0～20 cm土层玉米根际土壤细菌群落丰富度与多样性,深松2年各处理细菌群落丰富度高于深松1年,各深松处理以SS2效果最优。深松可提高酸杆菌门、芽单胞菌门、浮霉菌门、奇古菌门等相对丰度,降低放线菌门、厚壁菌门等具有致病菌种菌门相对丰度。深松可优化土壤水热环境,维持土壤酶活性高效、稳定,协调细菌群落结构构建,促进黑土地可持续利用。     

模拟喀斯特不同土壤生境下黑麦草对水分胁迫的生长和光合生理响应

以多年生草本黑麦草为对象,模拟喀斯特生境土壤特征设置浅而宽(Shallow and wide, SW:30×30×5 cm~3)和深而窄(Deep and narrow, DN:10×10×45 cm~3)两种土壤容器,以正常降水量为对照供水(W100%),设减水50%(W50%)和减水70%(W30%)共3种水分处理进行盆栽实验,探究了两种不同土壤生境中土壤水分变化对黑麦草生长及光合生理的影响,以进一步理解喀斯特地区植物的适应对策。结果显示:(1)SW生境对水分变化敏感,随供水减少土壤含水量显著下降。轻度减水下植物叶面积增大,光合速率提高,地上部分生长得到促进,但水分严重减少对其生长和光合生理有抑制作用,但地上质量分数和水分利用效率却显著升高;(2)DN生境保水能力较好,随供水减少土壤水分含量下降较为平缓。叶片相对含水量、气孔导度和比叶面积在各水分处理之间差异不显著,但严重减水条件下总生物量、地上质量分数和水分利用效率均有回升。研究表明:浅而宽生境中植物倾向于通过提高地上部分的生长,保持较高的光合速率,并向地上部分分配较多生物量来应对水分胁迫;而深而窄生境中植物会充分利用土壤空间条件,促进根系的生长来提高对水分的吸收,从而维持植物的生长。