夏闲期耕作下旱地土壤有机碳库与温度和含水量季节变化及关系研究

为明确夏闲期耕作下土壤有机碳(SOC)库与温度和含水量的季节变化及其相互关系,设置夏闲期免耕、翻耕和深松3种耕作处理,分析了黄土高原旱地麦田SOC和易氧化有机碳(POxC)含量的季节变化、土壤含水量和温度的季节变化、以及碳库与温度和含水量变化的关系。结果表明,在冬小麦生育期内,随着生育进程的推进,翻耕和深松处理0~5和5~10 cm土层SOC含量呈先升高后降低的变化趋势,而POxC含量呈“降低—升高—再降低”的变化趋势;土壤质量含水量变化均呈“增加—降低—再增加”的变化趋势,而土壤温度呈先降低后升高的变化趋势。回归分析发现,5~10 cm土层土壤质量含水量与SOC含量呈线性关系(P<0.05),与POxC含量呈二次多项式关系(P<0.05),尤其与免耕和深松处理相比,翻耕处理拟合效果更佳。此外,0~5和5~10 cm土层土壤温度变化与SOC含量无显著相关性,而日最高温度、日平均温度和日最低温度与POxC含量呈显著负相关。综上所述,不同夏闲期耕作下旱地麦田0~10 cm土层POxC含量季节变化与土壤质量含水量和温度变化密切相关,而SOC含量变化对土壤温度变化的敏感性较弱。本研究结果为旱地麦田碳库管理提供了理论依据。

夏闲期玉米压青对旱地麦田土壤水分周年变化的影响

[目的]揭示旱地麦田土壤水分对夏闲期玉米压青的周年适应变化规律,阐明压青模式对小麦产量提高及优化的水分驱动机制,为旱作压青蓄水技术提供理论参考。[方法]通过晋南旱地麦田夏闲期玉米压青还田试验,采用大区对比方法,以夏闲期免耕处理为对照,研究夏闲期玉米压青模式下麦田土壤周年贮水耗水变化规律,分析了其对后茬小麦产量的影响及水分利用效率。[结果]与免耕模式相比,夏闲期玉米压青处理可显著提高0—200 cm土壤周年贮水量,且对100—200 cm较深层土壤的蓄水能力更强;玉米压青处理0—200 cm土壤周年耗水量及耗水百分比均显著低于免耕处理;与免耕相比,压青处理可提高夏闲期0—200 cm土层盈水量,减少小麦季0—100 cm浅土层的水分耗散量;压青处理小麦穗数、穗粒数显著高于免耕,而千粒重差异较小;压青处理夏闲期0—200 cm土壤对降雨的蓄水效率显著高于免耕;在夏闲期玉米压青还田生物量显著高于免耕处理条件下,小麦季和周年阶段,压青处理生物产量及籽粒产量的降水、水分利用效率均显著高于免耕处理。[结论]在旱地麦田丰水年份,夏闲期玉米压青可显著提高旱地麦田土壤贮水,降低作物周年耗水量,优化小麦产量三要素,蓄水增产。

夏闲季不同耕作方式对豫西旱地小麦旗叶生理特性和产量的影响

2018—2022年度,在豫西典型旱作区洛宁县梅窑村,采用大区设计于夏闲季设置传统翻耕(CP)、一次深翻(DP)、免耕覆盖(NT)和改进深松覆盖(OST)4种耕作方式,分析了不同耕作方式对土壤蓄水量、小麦不同灌浆时期旗叶生理特性、籽粒产量及其构成因素的影响。结果表明,夏闲季不同耕作方式对旱地土壤水分及旗叶生理特性和产量均有显著影响,但对旗叶生理特性的影响效应因灌浆时期而异。与CP相比,DP、NT和OST播种~成熟期0~200 cm土层平均土壤蓄水量分别显著提高4.1%、6.2%和13.2%。OST的旗叶净光合速率(P_(n))较CP、DP和NT增加6.3%~114.4%。OST的旗叶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性较其他处理分别增加0.3%~39.8%,10.3%~66.7%和5.6%~46.2%,但旗叶可溶性糖(SS)和游离脯氨酸(Pro)含量分别显著降低4.1%~31.8%和3.5%~53.4%。与CP相比,DP、NT和OST的4年小麦平均产量分别显著增加18.5%、11.5%和35.3%,且OST利于提高穗数和千粒重,DP利于提高穗粒数。相关分析结果表明,旱地小麦产量及其构成因素与旗叶生理参数的相关性因生长季、灌浆时期和测定指标而异,增加灌浆期旗叶CAT活性,以及灌浆中期、中后期旗叶P_(n)和SOD活性,降低灌浆期旗叶SS和Pro含量利于提高旱地小麦产量。综合来看,麦收后14 d左右深松并结合秸秆覆盖的耕作方式可提高播种时和生育期内土壤蓄水量,改善旗叶光合特性,提高抗性,进而提高籽粒产量,是利于旱地小麦高产的夏闲季耕作方式。

渭北旱地夏闲期秸秆还田和种植绿肥对土壤水分、养分和冬小麦产量的影响

研究渭北旱地秸秆和绿肥还田土壤水分、养分的变化，对黄土高原旱区作物高产稳产有重要意义。以夏季裸地休闲为对照，研究免耕小麦秸秆还田和种植豆科绿肥及二者混合对渭北旱地冬小麦产量，播前、开花期和收获后土壤水分、硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾数量的影响。试验结果表明，秸秆还田和种植绿肥对冬小麦籽粒产量和生物量无影响；夏闲期种植绿肥和秸秆＋绿肥处理使播前和开花期60—160cm土壤贮水减少；种植绿肥处理表层0-20cm土壤硝态氮在播前显著增加10．7kg·hm-2，收获期增加18．4kg·hm-2；开花期种植绿肥土壤有效磷提高43．4kg·hm-2，收获期有效磷数量仍较对照高24．4kg·hm-2；秸秆还田和种植绿肥对土壤铵态氮和速效钾没有显著影响。可见，一年秸秆还田和种植绿肥对冬小麦产量没有产生显著影响，种植绿肥降低了土壤贮水，但提高了表层土壤硝态氮和有效磷数量，不同栽培方式对土壤铵态氮和速效钾含量没有影响。

夏闲期施肥与覆盖处理对旱地冬小麦产量和土壤水分利用的影响

为给旱地夏闲期管理提供参考依据,采用大田试验,研究了夏闲期施肥与覆盖处理对旱地冬小麦土壤储水量、产量及水分利用效率的影响。结果表明,夏闲期施肥可明显提高播前0~100、100~200 cm土层储水量,增加了冬小麦穗数、籽粒产量和水分利用效率;不论施肥与否,地膜覆盖与纸覆盖均可提高播前底墒,增加小麦穗数和穗粒数,显著提高籽粒产量和水分利用效率,且地膜覆盖处理效果优于纸覆盖;施肥可增进覆盖的保水、增产及高效用水的作用。因此,旱地夏闲期可通过施肥与覆盖技术改善土壤水分状况,为旱地秋播作物高产创造条件。

温室夏闲季种植翻压绿肥对土壤可溶性有机碳氮及无机氮的影响

为明确温室土壤可溶性有机碳（DOC）、可溶性有机氮（DON）和无机氮（Nmin）对夏闲绿肥措施的响应特征,选取豆科（绿豆、田菁、印度豇豆）、禾本科（甜玉米、高丹草）和苋科（籽粒苋）6种绿肥,研究了不同夏季填闲绿肥种植、翻压对温室土壤DOC,DON和Nmin含量及其剖面分布的影响。结果表明,种植不同绿肥品种均增加了土壤DOC含量,0-40 cm土层增加显著;减少了土壤DON及无机氮含量。绿肥全量还田后,土壤剖面DOC含量均有所增加,苋科处理低于豆科和禾本科处理;土壤DON及Nmin含量较绿肥翻压前均有不同程度增加,不同处理间表现有所差异,总体表现为豆科处理〈对照处理〈禾本科、苋科处理。绿肥根茬还田时,土壤DOC、DON及Nmin含量均低于不种绿肥处理。本研究为温室夏闲绿肥的应用提供了参考：低肥力土壤建议采用生物量适中的豆科作物并尽可能全量还田,以发挥其固氮效果及对土壤的养分供应能力;而高肥力温室土壤中要着重考虑环境风险,应当选择籽粒苋、高丹草等根系较深、生物量大的夏季绿肥作物作为填闲作物,同时结合后茬蔬菜的施肥措施来决定绿肥还田量。

旱地夏闲期秸秆覆盖和种植绿肥对冬小麦水分利用及养分吸收的影响

以夏季裸地休闲为对照,研究了免耕条件下小麦秸秆覆盖和种植豆科绿肥及二者混合对旱地冬小麦产量、作物水分利用、氮磷钾养分吸收的影响。结果表明,秸秆覆盖和种植绿肥对冬小麦籽粒产量和生物量无影响,但秸秆覆盖作物耗水量较对照增加10 mm,种植绿肥则减少11 mm,水分利用效率却无显著变化;夏闲期种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥使小麦籽粒吸氮量分别降低6.0%和6.6%,差异显著,吸磷量降低5.9%和6.2%,籽粒吸钾量降低了7.9%和7.9%。可见,一年的秸秆覆盖和种植绿肥对冬小麦产量没有显著影响,但秸秆覆盖使小麦生育期耗水量增加而种植绿肥使之降低,种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥使小麦对氮磷钾养分吸收有所降低。

夏季休闲期不同年限日光温室土壤硝态氮淋溶状况

连续2a(2006和2007年)研究了夏季休闲前后陕西杨凌示范区13个日光温室0～200cm土壤剖面氮素的动态变化,以评价夏季休闲期间日光温室栽培下土壤累积硝态氮的淋溶情况。结果表明:日光温室蔬菜收获后不同年限温室0～200cm土壤剖面累积了大量的硝态氮,2006和2007年不同年限日光温室土壤剖面硝态氮的平均残留量分别为667.6和781.8kg/hm2。休闲近2个月后,休闲期间降雨量低的2006年(65mm)不同温室土壤硝态氮含量及电导率与休闲前相比明显增加;而降雨量高的2007年(214mm),土壤剖面残留的硝态氮及电导率显著降低,说明发生硝态氮的淋溶,13个日光温室0～200cm土壤剖面硝态氮较夏季休闲前降低量在223.8～658.0kg/hm2之间,平均为298.5kg/hm2。不同年限日光温室0～200cm土壤剖面硝态氮降低量相比,1998年温室>2004年温室>2002年温室,其中1998年的温室土壤剖面硝态氮降低量平均达355.1kg/hm2。可见,夏季休闲期间的降雨量是影响日光温室栽培土壤累积大量硝态氮发生淋溶损失的主要因素。

夏闲期种植不同绿肥作物对土壤养分及冬小麦产量的影响

为探明种植绿肥作物对关中土壤肥力及冬小麦产量的影响效果,在夏闲期种植光叶苕子(Vicia villosa Rothvar)、毛叶苕子(Vicia villosa Roth)、紫云英(Astragalus sinicus)和草木樨(Melilotus suaveolens Ledeb.)等四种绿肥作物,以免耕休闲为对照,分析了冬小麦主要生育时期的土壤速效养分动态变化及其产量效应。结果表明,夏闲期种植绿肥的土壤速效磷、速效钾和碱解氮都有不同程度的提高,增加量主要受绿肥的养分含量以及生物量影响。与对照相比,种植并翻压光叶苕子、毛叶苕子、紫云英和草木樨,均可显著提高冬小麦单位面积穗数、穗粒数和千粒重,冬小麦依次增产21.1%(P<0.05)、24.3%(P<0.05)、6.0%和11.6%。

夏闲期栽培模式对土壤水分及冬小麦水分利用效率的影响

通过田间试验,研究了夏闲期不同栽培模式对冬小麦产量及其产量要素和土壤水分的影响。结果表明,夏闲期油菜覆盖绿肥翻压处理(T1)下,蓄水保墒、提高产量及水分利用效率优势明显,2007—2008、2008—2009、2009—2010年2m深土体蓄水量较不覆盖无绿肥处理(T0)分别增加了0.22%、5.29%、4.68%,产量分别提高了1.92%、1.25%、5.78%,水分利用效率分别提高了7.92%、6.45%、3.49%。初始年份,高留茬无绿肥处理(T2)与高留茬油菜覆盖绿肥翻压处理(T3)不具有蓄水优势,但经多年耕作后,能够提高土壤蓄水量。

渭北旱塬夏闲地聚水保墒耕作技术的研究

夏闲地聚水保墒耕作技术,是依据陕西渭北旱塬地区自然降雨的特点,于夏闲初经深耕整地后,按一定距离开沟起垄,垄上覆盖地膜,以利蓄水保墒的旱农耕作措施。多年的试验结果表明,这一耕作技术具有显著的聚水、保墒、增温和促进有机质矿化的效应,可使土壤环境改善,抗旱能力增强,使农作物生长健壮,产量大幅度提高,一般较平地不覆膜可增产粮食20％左右。垄作覆膜种玉米,边蓄边用,用中有蓄,变一熟为两熟,增产率达70％以上,是渭北旱塬提高自然资源利用率的一条新途径。

渭北原区夏闲地高效利用技术研究

多年的试验结果表明 ,采用微型聚水地膜覆盖技术 ,使渭北夏闲地高效利用成为可能 ;利用夏闲地种植一料矮生菜豆与传统耕作方法相比 ,对 2 m土层水分状况影响不大 ,并在不影响下茬小麦的情况下 ,每公顷可收鲜豆荚 1 1 2 50 kg～ 1 50 0 0 kg,收入达 60 0 0元～70 0 0元 ,有推广价值。

西北黄土高原夏闲期农业气候资源状况及其评价

调查了西北黄土高原区近百个县的主要夏作物—小麦的物候期,并以此确定了各地的夏闲期初日与终日,统计计算了各地的夏闲期日数、太阳总辐射能、降水量、活动积温和农田蒸散量等主要农业气候指标,揭示了夏闲期气候资源潜力与开发障碍,为夏闲地的开发提供了依据。

西藏主要河谷农区套复种多熟种植研究初探

根据西藏主要河谷农区夏闲地及其资源现状,利用多年旬积温和旬降水量,从热量和水分两方面评价夏闲地开发利用的可能性,以拉萨和山南地区为代表区域。结果表明：在冬麦区多熟作物组合86种,其积温参数变幅为2 000-4 750℃,平均为3 475.1℃,需水参数变幅为456-744 mm,平均值为636 mm;冬春麦兼种区,多熟作物组合有23种,其积温参数变幅为2 050-3 850℃,平均为2 778.7℃,需水参数的变幅为446-580 mm,平均值为528 mm。拉萨冬小麦/箭舌豌豆种植比例试验表明,66%∶33%种植比例产量和水分利用率表现最优;拉萨和山南乃东县春青稞间、套作箭舌豌豆、马铃薯、玉米试验中,粮食产量套作方式比单作、间作方式表现好,以春青稞/马铃薯和春青稞/玉米为优,饲草饲料产量单作方式优于间、套作方式。

旱地夏闲期利用一年两作种植制度的研究

利用裂区设计方法，从生物学产量、小麦耗水规律及水分利用率方面对旱区小麦夏闲期的利用进行了探讨，论证了旱区小麦夏闲期利用的可能性。试验结果表明：小麦夏闲期种植玉米、子粒苋等作物既可于夏用期生产较多的干物质，对全年生物产量也有显著的增益作用。这种模式对于加强旱区小麦生产系统的生物循环，增强该系统在资源、生产及经济方面的可持续性都有重要的现实意义。试验结果还进一步说明这种模式对保证旱区麦农的短期利益，即保证小麦生产的稳定性，也无统计学上的显著影响。

西北黄土高原夏闲地开发可行性决策咨询系统

针对西北黄土高原地域辽阔，自然和社会生产条件差异大的特点，为解决实行多熟种植开发夏闲地决策难度大的问题，研制了西北黄土高原夏闲地开发可行性决策咨询系统。该系统能够按照给定的条件进行自动推理和判断，提出夏闲地开发可行性决策方案。根据某一生产单位或地区的具体生产条件，通过人机对话的形式，可迅速地逐步分析热量、水分和社会经济条件的可行性，并给出可能的多熟作物组合形式和复种指数，为夏闲地开发提供初步方案。

渭北旱塬夏闲地开发利用研究

根据渭北旱塬农业生产和夏闲地现状，论证了渭北旱塬扩大复种开发夏闲地的必要性和可能性，并通过试验研究表明，虽然水分不足是扩大复种的主要限制因素，但只要因地制宜也可适度开发夏闲地（从三年四熟到一年二熟）。

西北黄土高原实行多熟种植开发夏闲地的气候可能性分析

从热量和水分状况两方面广泛分析了西北黄土高原区实行多熟种植开发夏闲地的气候可能性。分析表明,西北黄土高原地区水热资源状况虽较严酷,但通过选用粮食、经济、饲草、绿肥和蔬菜等各种类型的作物和品种,组配各种作物组合,采用灵活多样的复种、套种和移栽等种植方式,在3900万亩夏闲地中有30％可以进行不同程度的开发利用(从三年四热到一年二熟),显著地提高农田光热水资源的利用率。整个西北黄土高原区水热复种指数潜力值可达136％。

渭北旱塬不同耕作法蓄水效果研究

根据定位田间试验资料，分析了几种耕作法在渭北旱源东部半湿润偏旱区的土壤水分、土壤硬度等效应。结果表明：浅耕深松能显著增加夏闲期土壤贮水量，小麦播种期２ｍ土体比传统耕作法多蓄水２０ｍｍ。

关中灌区夏季休闲效果评价

试验研究夏季休闲对陕西省关中地区中等肥力的红油土壤蓄水、硝态氮(NO_3^--N)累积及其对后季作物的影响。结果表明,休闲蓄水作用主要取决于降水量,降水少,休闲效果突出。与蓄水效果不同,休闲显著增加土壤剖面中NO_3^--N累积量,其在土壤剖面中的分布与降水量有关,降水少的1993年有96.8％的NO_3^--N累积在0～80cm土层,3.2％的NO_3^--N累积在80～120cm土层;而降水多的1992年有57.1％的NO_3^--N累积在0～80cm土层,42.9％的NO_3^--N累积在80～120cm土层。休闲后作物产量和吸N量显著高于连作作物。从全轮作周期看,连作3季的作物总籽粒和干物质与休闲后2季差异不显著,休闲反而增加NO_3^--N淋失和反硝化。