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。

旱坡地麦田夏闲期耕作措施对土壤水分有效性的影响

麦田夏闲期末 ,免耕覆盖和深松留高茬处理的土壤蓄水量各增加 12～ 33和 9～ 2 4mm。土壤水分蒸发量(E)在 1999和 2 0 0 1年夏休闲期间分别减少 7～ 8和 34～ 36mm ,然而 ,小麦生育期的水分蒸散量 (ET) ,尤其是在2 0 0 0～ 2 0 0 1年期间较传统耕翻处理提高约 4 7mm。连续采用保持耕作措施的第 2年冬小麦产量增加 ,少耕、免耕和深松处理的产量分别较对照增加 3%、5 %和 8%。深松处理的小麦产量最高 ;免耕处理的经济效益最高。采用保持耕作措施 ,尤其免耕和深松 ,对于增加土壤蓄水、减少蒸发损失、提高水分有效性、节省能耗以及改善作物产量显示出最佳的效果。

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。

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%。

夏闲期覆盖配施氮肥对旱地小麦土壤水分及氮素利用的影响

【目的】针对黄土高原旱地小麦降水少且分配不均、水分和氮素利用效率低的问题,探索旱地小麦覆盖保水和氮肥施用的最佳技术途径。【方法】于2010—2013年在山西省闻喜县邱家岭村开展试验,主区为覆盖方式,设夏闲期深翻后覆盖与不覆盖2个水平,副区为施氮量,设低(纯氮75 kg·hm^(-2))、中(纯氮150 kg·hm^(-2))、高(纯氮225 kg·hm^(-2))3个水平,明确年际间夏闲期深翻覆盖配施氮肥对旱地麦田土壤水分、植株氮素利用、产量的影响。【结果】各生育时期土壤水分、植株氮素积累量、花前氮素转运量及其对籽粒的贡献率均以丰水年最高,欠水年最低,丰水年、平水年较欠水年分别提高产量80%、69%,提高水分利用效率7%、20%,提高氮素利用效率6%、5%。夏闲期覆盖较不覆盖,播种期0—300 cm土壤蓄水量显著提高,达50—62 mm;花前各生育时期土壤蓄水量显著提高,各生育时期植株氮素积累量提高,籽粒氮素积累量显著提高;丰水年和平水年拔节后各阶段氮素积累量显著提高,花前叶片和穗氮素转运量对籽粒贡献率提高;欠水年花前各阶段氮素积累量及其所占比例提高,花前茎秆+茎鞘氮素转运量对籽粒贡献率显著提高;产量显著提高,达23%—41%;水分利用效率提高3%—15%;丰水年和平水年氮素利用效率显著提高,达14%—26%,欠水年低氮条件下也显著提高,达10%。丰水年配施高氮,平水年和覆盖条件下的欠水年配施中氮,不覆盖条件下的欠水年配施低氮,孕穗期前土壤蓄水量、产量和水分利用效率均较高。丰水年配施高氮,花前氮素转运量和花后氮素积累量均最高,且各处理间差异显著,主要是由于促进花前叶片和穗中氮素向籽粒转运;平水年和覆盖条件下的欠水年配施中氮,花前氮素转运量和籽粒氮素积累量最高,且各处理间差异显著,平水年主要促进叶片和穗中氮素向籽粒转运,穗>叶片,覆盖条件下的欠水年主要促进茎秆+茎鞘和穗中氮素向籽粒中转运,茎秆+茎鞘>穗;不覆盖条件下的欠水年配施低氮,籽粒氮素积累量最高,且各处理间差异显著,花前氮素转运量及其对籽粒贡献率最高,茎秆+茎鞘和穗氮素转运量及其对籽粒贡献率最高,且各处理间差异显著。【结论】旱地麦田夏闲期覆盖有利于蓄积降水,有利于促进丰水年和平水年小麦生育中后期氮素积累,促进叶片和穗中氮素向籽粒转运;有利于促进欠水年生育前中期氮素积累,促进茎秆+茎鞘中氮素向籽粒转运。丰水年施氮225kg·hm^(-2),平水年和覆盖条件下的欠水年施氮150 kg·hm^(-2),不覆盖条件下的欠水年施氮量75 kg·hm^(-2)可实现产量和水分利用效率的同步提升。

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。

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。

陇东冬小麦夏闲期降水量时空分布特征及其与产量的关系分析

首先分析西峰1971～2004年先年7～9月夏闲期降水量与次年冬小麦产量相关关系,进而利用陇东15个气象观测站1971～2004年7～9月降水资料,讨论降水的时空分布特征.结果表明：7～9月降水量与次年冬小麦气象产量通过0.01信度检验,达到显著相关水平;降水量年际最大值出现在2003年,为464.8 mm,最小值出现在1991年,为130.2 mm,最大值是最小值的3.6倍,年际周期以7 a周期最为显著,年代际以13 a长周期最为明显.降水量年代际变化明显,上世纪70、80年代降水正常或略偏多;90年代降水普遍偏少或特少,降水距平均为负值;2001年以来,降水明显偏多.降水总量以正宁为最大值中心,向西及西北分为两支逐渐减少,中部的华亭成为次大值区域,这样的分布特征与陇东的地理和地形条件密切相关.

夏闲期覆盖耕作法及其后效的研究

半干旱雨养农业区有限的降水60％左右集中在夏季休闲期,在这个时期进行覆盖将能起到秋雨春用的作用,促进下茬作物增产。为了掌握夏闲期覆盖的保水稳温效应和覆盖后对土壤理化性状的影响,以及对下茬作物的增产作用,我们进行了不同耕作法和不同材料在不同时间用不同量进行覆盖的配套试验。试验设计见下表。随机排列,重复两次,小区面积35平方米,小麦品种。

豫西旱地麦田夏闲期耕作保墒技术研究

在总结豫西传统耕作保墒经验的基础上，通过多年的田间定位试验，改晚耕为早耕，改浅耕为深耕，改多耕为少耕，改晚施肥为早施肥，研究提出了豫西旱地麦田夏闲期一次早深耕、早施肥耕作法，经大面积生产性示范，其蓄水保墒、增产效果明显。

夏闲期种植翻压绿肥作物对麦田土壤细菌多样性的影响

为明确冬小麦夏闲期种植翻压绿肥的土壤微生物学性质变化特征,在晋南黄土旱塬区,系统分析了在冬小麦夏闲期种植翻压大豆(GM)、黑豆(GL)、绿豆(VW)、乌豇豆(VS)、柽麻(CJL)和草木樨(MP)6种绿肥作物对土壤细菌群落特征的影响。结果表明,冬小麦夏闲期种植翻压绿肥可增加土壤细菌的OTU数量和Alpha-多样性指数,其中,草木樨和绿豆处理的土壤细菌群落组成相似,且细菌OTU数量和Alpha-多样性指数高于其他绿肥处理,乌豇豆处理与其他绿肥处理土壤细菌群落组成差异较大,土壤细菌OTU数量和Alpha-多样性指数最低;细菌群落以酸杆菌门、放线菌门、变形菌门作为优势菌门,各绿肥处理均降低了土壤中放线菌门的相对丰度,乌豇豆处理增加了土壤中酸杆菌门和绿弯菌门的相对丰度,大豆、黑豆、绿豆、柽麻和草木樨处理更有利于土壤中变形菌门的相对丰度的增加。冬小麦夏闲期种植翻压草木樨和绿豆可有效提高旱地麦田土壤细菌群落丰度和多样性。

夏闲期不同覆盖方式对旱地小麦水氮利用和产量的影响

针对黄土高原旱作农业区降水较少且与冬小麦生长需水规律错位和水氮利用率不高的问题,探寻该区冬小麦夏闲期覆盖保墒效果最好和提高产量的最优模式。于2017~2018年在黄土高原典型旱作农业区陕西省永寿县御驾宫村进行大田试验,共设无氮处理、农户常规对照、夏闲期垄膜沟秸覆盖、夏闲期全膜覆盖、夏闲期秸秆覆盖5个处理,旨在探明夏闲期不同覆盖方式对旱地小麦水氮吸收利用和产量的影响。与农户常规对照模式相比,夏闲期全膜覆盖和秸秆覆盖2个处理增加了地上部生物量和产量,且夏闲期秸秆覆盖的增加幅度更大,而夏闲期垄膜沟秸覆盖降低了地上部生物量和产量。夏闲期垄膜沟秸覆盖、夏闲期全膜覆盖和夏闲期秸秆覆盖较农户常规对照,夏闲期末0~200 cm土层土壤蓄水量分别增加了65.7、107.6和145.0 mm,夏闲期秸秆覆盖与夏闲期垄膜沟秸覆盖处理相比,差异达显著水平;成熟期土壤蓄水量分别增加了18.9、31.5和32.3 mm,但是3种覆盖处理与对照相比,差异均未达显著水平。夏闲期各覆盖处理相比较农户常规对照模式,水分利用效率都有提高的趋势。夏闲期秸秆覆盖处理较农户常规对照模式,其籽粒吸氮量、地上部吸氮量以及氮肥利用效率均有提高的趋势;而夏闲期垄膜沟秸覆盖和全膜覆盖2个处理有降低籽粒吸氮量、地上部吸氮量以及氮肥利用效率的趋势。因此,3种夏闲期覆盖方式都有利于蓄积夏闲期降水,提高播前底墒;其中以夏闲期秸秆覆盖保墒效果最好,增产效果也最为显著,适合在西北旱地小麦生产区域推广应用。

夏闲期耕作对黄土高原旱地麦田土壤水稳性团聚体稳定性的影响

【目的】研究不同夏闲期耕作方式对黄土高原旱地麦田土壤水稳性团聚体稳定性的影响,为改善旱地土壤结构、提高粮食产量提供依据。【方法】于2013—2017年在山西省闻喜县邱家岭村开展免耕—免耕—免耕—免耕(4a NT)、深翻—深翻—深翻—深松(3a PT-ST)、深松—深松—深松—深翻(3a ST-PT)和深松/深翻(4a ST/PT)轮耕4种耕作处理,测定了平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、稳定率(WSAR)、破坏率(PAD)、分形维数(D)、峰凸系数(C_E)和偏倚系数(C_S)等水稳性团聚体稳定性指标。【结果】4年轮耕处理结果表明,深松/深翻轮耕能够有效提高土壤有机质含量和旱地麦田产量。深松/深翻轮耕0—50 cm土层>0.25 mm水稳性团聚体含量分别比连续免耕、深翻—深翻—深翻—深松和深松—深松—深松—深翻高40.4%—45.5%、61.8%—98.0%和39.4%—106.1%,且深松/深翻轮耕处理下的GMD、MWD、WSAR和C_S均显著高于其他耕作处理,而D、PAD和CE均显著低于其他耕作处理(P<0.05)。各参数之间的相关分析结果显示,WSAR、MWD、GMD和C_S之间相互呈极显著正相关,且均与PAD、D和CE呈极显著负相关(P<0.01)。【结论】夏闲期耕作会显著影响土壤水稳性团聚体的稳定性,而夏闲期深松/深翻轮耕处理能提高耕层水稳定性团聚体含量与稳定性,更好的改善旱地土壤结构,提高产量。

渭北夏闲期降水对土壤水分补偿作用的研究

通过13年旱地小麦播前土壤水分补偿量与相应的6—9月降水进行多元回归分析.其补偿方程为:(?)=-4.475+0.309x1+0.196x2+0.420x3+0.668x4。为旱地小麦量水栽培技术提供了较可靠的土壤墒情.

浮山夏闲期降水量对旱地小麦产量的影响及对策研究

为了研究浮山县7—9月夏闲期降水量对翌年冬小麦产量的影响,做出翌年小麦产量的趋势预报,提出相应措施和对策,指导小麦生产趋利避害。通过对山西省浮山县1980—2009年7—9月夏闲期降水量与翌年冬小麦产量的分析,利用SPSS软件,分离趋势产量和气象产量,建立小麦趋势产量回归方程;通过气象产量与夏闲期降水量的分析,建立两者的对数方程,最终建立小麦产量预报模型:Y=2.995T+68.102ln X-254.578。结果表明:浮山县1980—2009年7—9月夏闲期降水量与翌年冬小麦产量拟合率较高,预测精度最高为99%,平均预测精度为80%。通过研究得出:浮山县7—9月降水量与翌年冬小麦产量相关性显著,预测精度较高,但因未考虑到小麦生育期降水量的影响,故如遇较大范围严重自然灾害时,预测精度会大大降低。

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0～200cm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0～200cm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.