河西绿洲灌区不同耕作方式对春小麦土壤水分和产量的影响

在河西地区采用节水灌溉栽培方式,研究传统耕作(CT)、平作固定道(ZT)、固定道垄作(PRB)和垄作沟灌(FRB)4个处理下春小麦土壤水分、蓄水量、蒸散量、产量及其构成和水分利用效率的变化。结果表明,0～10cm土层PRB含水量分别高出CT、FRB、ZT处理13.70%、23.50%、4.80%,春小麦全生育期不同土层的土壤含水量和0～120cm土壤储水量也表现出PRB>ZT>FRB>CT的趋势。不同处理春小麦蒸散量差异很大,阶段蒸散量表现出CT>ZT>FRB>PRB,三叶期—抽穗期相差最大,CT分别比FRB、ZT和PRB高出15.56%、23.59%和38.73%,阶段蒸散量高峰值集中于生长中后期。PRB处理成穗数在4个处理中达到最大,分别比FRB、CT和ZT处理高出17.03%、2.40%和7.19%。PRB水分利用效率最高,比FRB、CT和ZT处理高出22.57%、30.49%和18.95%。PRB处理耗水量比FRB、CT和ZT处理少6.70%、28.80%和12.68%。可见,PRB处理节水效果明显,且达到增产的效果。

水氮耦合对固定道垄作栽培春小麦根长密度和产量的影响

固定道垄作(PRB)是在农田中设固定的机械行走道的一种垄作和沟灌栽培模式,是河西灌区春小麦取代传统平作和大水漫灌种植方式的一种新技术。为了明确PRB种植模式下合理的施氮水平和灌水量,2014—2015年连续2年采用二因素裂区设计,以3种灌溉定额(1200、2400和3600 m3 hm–2)为主区,以4种施氮水平(0、90、180和270kg hm–2)为副区,研究水氮耦合对小麦不同生育期的根长密度及最终产量的影响。随灌水量和施氮量的增加,根长密度呈现先增后降的变化趋势,且灌水量的效应大于施氮水平的效应;开花、灌浆和成熟期的根长密度与籽粒产量呈正相关。回归分析显示,根长密度最大值的水氮耦合条件是灌水量约2850 m3 hm–2、施氮量196~207 kg hm–2。中等灌水量(2400 m3 hm–2)条件下,小麦主要生育期根长密度显著增加,提高了根长密度在40~80 cm土层的分配比例,增加了水分利用效率和氮肥农学利用效率。综合评价小麦籽粒产量、水分利用率和氮肥农学利用效率,中等灌水量与中氮水平(180 kg hm–2)是所有处理中的最佳水氮耦合模式,可用于河西灌区春小麦PRB栽培模式。当加大灌水至3600m3 hm–2时,产量没有显著增加,水分利用效率和氮肥农学利用效率显著下降,其原因可能是高灌水量使小麦主要生育期的根长密度降低,且根长密度在0~40 cm土层的比例升高,在40~80 cm土层的比例下降。

河西绿洲灌区垄作春小麦的产量效应及节水效果研究

在甘肃河西绿洲灌区，对春小麦在垄作和平作两种栽培方式下的产量和水分利用效率进行了对比研究，结果表明，垄作栽培方式有较好的增产、节水、增温效应，与对照平作栽培相比，5～10cm土层地温提高1．41℃；在相同的灌溉定额下，春小麦千粒重增加2．45～3．31g，穗粒数增加5．33～8．02粒，增产471～1371kg／hm^2，水分利用效率提高0．6～4．7kg／（mm·hm^2），垄作栽培条件下春小麦适宜灌溉定额为360mm，与对照相比，节水75mm，与当地大田灌溉定额540mm相比，节水180mm，节水效果十分显著。

干旱灌区固定道耕作对土壤水热效应及春小麦产量的影响

为提高干旱灌区小麦节水生产技术,依托2005年开始的定位试验,以传统耕作（CT）为对照,对固定道平作（ZT）和固定道垄作（PRB）下土壤温度、土壤水分和春小麦产量的变化进行了分析。结果表明,PRB可增加0~80cm土层土壤水分含量,小麦出苗期至收获期不同土层土壤含水量为PRB〉ZT〉CT。在小麦播种期至出苗期,PRB土壤升温较慢,拔节期至收获期0~15cm土层土壤温度变化趋势为PRB〉ZT〉CT。随着种植年限的增加,PRB保护性耕作对小麦具有明显的增产效应,穗粒数的增加是其增产的主要因素。PRB和ZT处理4年平均水分利用效率分别比对照提高了46.88%和12.96%。PRB处理节水增产效果明显,可作为干旱灌区小麦节水栽培新技术进行推广。

绿洲灌区固定道垄作对春小麦土壤水分变化动态的影响

研究了固定道垄作条件下,春小麦的土壤水分动态变化.结果表明：不同栽培措施下,0-120 cm土层土壤贮水量的变异系数随着土层的加深而减小,其中剧变层（0-30 cm）的土壤贮水量因受降水和灌溉的影响变化剧烈;小麦拔节期固定道垄作0-60 cm土壤贮水量高于其它处理5 mm左右;抽穗到灌浆期,土壤贮水量下降幅度最大,表现出良好的供水性,可节水200 mm左右,水分利用效率较传统提高31.66%.

不同耕作方式对春小麦田土壤水分过程的影响

为明确传统翻耕（CT）、垄作沟灌（FRB）、固定道保护性耕作（PRB）和固定道平作（ZT）4种耕作方式的蓄水保墒作用,研究了4种耕作方式下土壤水分动态和贮水消耗特征以及灌溉后水分再分布过程。结果表明：与FRB相比,PRB 0-20cm土壤体积含水量在播前、拔节、抽穗和灌浆分别高出8.9%、7.5%、24.7%和17.4%。与CT相比,ZT 0-20cm土壤体积含水量在播前、拔节、抽穗和灌浆分别高出15.2%、3.6%、11.6%和4.6%。春小麦播种-拔节和拔节-抽穗是水分损失的2个关键阶段。播种-拔节期PRB和ZT处理水分损失最高,拔节-抽穗期FRB和CT土壤水分损失最高。0-20cm表层,抽穗后FRB和CT土壤贮水消耗高于PRB和ZT,但20cm以下结果相反。FRB垄床水分主要依赖垄沟水分的横向入渗补充,而PRB处理垄沟水分的垂直入渗和横向入渗能力都较强,垄床在100cm处形成含水量高值区。与FRB相比,PRB沟灌水分易于以侧渗形式补充垄床水分,在作物生长关键期能保证土壤水分供给,达到保墒节水的目的。在灌区连续多年采用平作和垄作固定道耕作后,均能显著提高土壤含水量。本试验为固定道保护性耕作水分高效管理措施的制定提供了理论依据。

垄作沟灌栽培对土壤水热效应和春小麦产量的影响

研究了绿洲灌区垄作沟灌栽培条件下土壤温度和水分的变化及对春小麦的产量和水分利用效率的影响。结果表明,垄作沟灌栽培条件下,0～25cm土层土壤温度日变化以16:00差异最为显著,春小麦拔节前0～10cm平均土壤温度较平作栽培提高1.41℃,并随春小麦生长发育进程的推进,增温效应逐渐弱化。对深层土壤水分的消耗减少,0～20cm土壤含水率低于平作栽培,而20～80cm土壤含水率高于平作栽培。与平作栽培相比,相同灌溉定额下产量增加7.18%～34.97%,水分利用效率提高9.42%～27.34%,节水750m3/hm2。

绿洲灌区垄作沟灌栽培对土壤物理性状和春小麦产量的影响

于2008-2009年,在甘肃省农业科学院张掖节水农业试验站,研究绿洲灌区春小麦垄作沟灌栽培条件下土壤物理性状的变化及其对春小麦产量的影响。结果表明,垄作沟灌栽培0～40cm土壤坚实度明显低于平作,0～20cm土壤体积质量较平作降低2.52%。0～10cm日均土壤温度较平作提高1.41℃,且随春小麦生长发育进程的推进,增温效应逐渐弱化。垄作沟灌栽培春小麦三叶期0～10cm土层质量含水量低于平作栽培,挑旗期至成熟期0～120cm土层质量含水量高于平作栽培。垄作沟灌栽培春小麦产量较平作增产7.27%～34.69%,水分利用效率提高2.37～4.71kg/(hm2.mm),节水750m3/hm2。垄作沟灌栽培对土壤坚实度、体积质量、温度和水分的影响是春小麦节水增产的主要原因之一。

绿洲灌区春小麦固定道垄作栽培对土壤氮素的影响

采用田间试验和室内分析相结合的方法,以当地农民常规的栽培模式为对照,对春小麦固定道垄作条件下土壤氮素状况及氮肥利用率进行了研究。结果表明:播前固定道垄作的0～10 cm土壤全氮含量较新型垄作和传统耕作处理分别高4.5%和1.9%;碱解氮含量则以新型垄作处理最高,固定道垄作处理次之。收后,0～30 cm土层,固定道垄作处理土壤全氮含量增加3.4%,碱解氮含量增加11.8%;氮肥利用率较平作免耕、新型垄作和传统耕作分别高0.3、6.9和5.8个百分点。固定道垄作可提高土壤氮含量和氮肥利用率,并能较好地贮藏和释放养分,为作物生长提供优良环境。

土壤水分下限对固定道垄作小麦生长及产量的影响

为确定固定道垄作小麦生长和高产的适宜土壤水分下限,通过田间裂区试验,设置了4个土壤水分下限水平(分别为计划湿润层土壤田间持水量的40%、55%、70%和85%),研究了传统耕作和固定道垄作方式下土壤水分下限对小麦叶面积系数、干物质积累、产量和水分利用效率的影响。结果表明,固定道垄作栽培能够明显提高小麦的叶面积指数和促进干物质积累,增加产量和水分利用效率。在土壤水分下限为田间持水量的70%时,固定道垄作栽培的小麦叶面积指数和干物质积累量较大,穗数、穗粒数、千粒重和产量最大,水分利用效率也较高。综合来看,在河西绿洲灌区,固定道垄作小麦的适宜土壤水分下限为田间持水量的70%。

绿洲灌区固定道垄作春小麦土壤水分变化和产量的影响

研究了固定道龙作条件下，不同生育时期内春小麦土壤水分变化及其产量。结果表明：不同栽培措施下，0—30cm土层，固定道垄作在拔节前土壤含水量较高；30～60cm土层，其在整个生育期内土壤含水量下降8．55％，下降幅度最大，表现了良好的供水性；60～90cm和90～120cm土层，固定道垄作在全生育期内均保持较低的土壤含水量。其产量较传统提高11．25％，水分利用效率达15．59kg／（mm·hm^2）。

水氮互作对固定道垄作栽培春小麦根系生长及产量的影响

为探讨固定道小麦栽培方式下适宜的水氮组合,以低水1200(W_1)、中水2400(W_2)、高水3600 m3·hm^(-2)(W_3)为主处理,0(N_0)、低氮90(N_1)、中氮180(N_2)、高氮270kg·hm^(-2)(N_3)为副处理,采用裂区设计,对固定道垄作栽培方式下水氮互作对春小麦根系生长及产量的影响进行了研究.结果表明:水氮互作能显著影响春小麦根干质量密度(RWD),RWD随着小麦生育期的进程表现为先增大后减小的趋势,在灌浆期达最大;RWD对施氮量的响应取决于灌溉量,在W_1下,RWD在N_1处理下最大,在W_2下,RWD随着施氮量的增加在N_2处理下最大,在W_3下,RWD随着施氮量的增加在N_3处理下最大;不同灌溉处理下RWD表现为W_2>W_3>W_1;施氮与灌水显著影响RWD,表现为灌水>氮肥>水氮互作,在W_2N_2处理下最大.根冠比随着灌水量与施氮量的增加逐渐减小,在W_1N_0处理下根冠比最大;85%以上的小麦根系分布于0~40 cm土层,产量与0~40 cm土层RWD呈显著抛物线回归关系,与40~60cm土层RWD呈显著线性正回归关系.W_2灌溉条件可以促进小麦根系向中下层(40~60 cm)分布;灌水施氮能显著影响春小麦籽粒产量与生物产量,生物产量随着施氮量和灌水量的增加而增加,籽粒产量在W_2N_2最大;灌水生产力随灌水量的增加逐渐降低,氮肥农学利用率随施氮量的增加而减小.因此,在固定道垄作栽培方式下,施肥量与灌水量控制在N_2(180kg·hm^(-2))与W_2(2400 m^3·hm^(-2))条件下有利于促进根系生长,进而提高春小麦籽粒产量及水氮利用效率,是河西灌区固定道小麦栽培方式下适宜的水氮组合.