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。

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。

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。

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。

黄土旱塬区麦田休闲期降水与土壤贮水的变化特征

为提高休闲期降水资源利用效率和确保区域粮食安全,利用1981—2020年陇东黄土高原旱作麦田定位土壤水分和气象观测资料,分析了冬小麦田休闲期间降水与土壤水分的变化特征及其影响因素。结果表明:(1)近40年陇东黄土高原休闲期降水以14 mm/10 a的速率增加,降雨总日数和小雨日数呈减少趋势,中雨、大雨日数呈弱增加趋势;(2)近40年休闲期1 m土层平均以9.5 mm/10 d的速率充水,贮水量平均增加97 mm,21世纪以来贮水量增加明显;(3)休闲期降水与1 m土层贮水增量符合二次函数关系,1 m土层开始贮存水分的降水阈值为175 mm,贮水增量与中、大雨总日数相关性最高,前期降水主要以土壤蒸发消耗为主,后期降水则大部贮存于土壤中;(4)休闲期1 m土层平均贮水效率为0.27,贮水效率随着麦收时的土壤墒情增加而线性递减,当麦收时1 m土层贮水量小于田间持水量的45%~48%时,贮水效率较高,1 m土层水分得到充分补充的降水阈值为388 mm。该研究成果揭示了近40年陇东黄土高原休闲期降水和土壤贮水的转化规律,同时为指导区域水资源高效利用提供科学依据。

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.

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)2m土层土壤水分、NO3--N,以及0～40cm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2m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0～140cm土层,休闲效率为6%～27%.夏闲期降水易引起NO3--N下移;357～400mm的降水量可使NO3--N淋移到100cm土层,积累峰值在20～40cm土层.夏闲期秸秆覆盖或地膜与秸秆配合覆盖可有效提高0～40cm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2m土层土壤累计蓄水215mm,累计矿化氮90kg·hm-2,耕层土壤速效磷和速效钾含量分别累计增加2.7和83mg·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.