【目的】探究黄土高原半干旱区不同覆盖方式调控土壤水、热与持续增产、增效的协同效应,为该区确立高效、环保覆盖方式提供理论依据。【方法】设置塑料地膜全膜覆盖(PM)、降解膜全膜覆盖(BM)、膜垄种植(RH)和秸秆覆盖(SM)4种不同周年覆盖(休闲期+生育期)方式,以裸地不覆盖为对照(CT),通过3年大田定位试验,研究不同覆盖方式对土壤水、热时空动态变化规律及其利用特征的影响。【结果】周年覆盖能有效抑制休闲期土壤水分无效蒸发,提高降水潜在利用效率,PM、BM、RH和SM处理休闲期分别较CT多储水53、51、32和36 mm,降水潜在利用效率分别提高了14%、12%、11%和10%。地膜覆盖增温显著,有效提高了玉米干物质累积速度,缩短了其生育进程,其中PM、BM和RH处理拔节期分别较CT提前了15、8和7 d,成熟期分别提前了17、7和7 d。与CT处理相比,PM、BM和RH处理产量增幅分别为52%、32%和27%,积温生产效率分别提高了57%、15%和58%,水分利用效率分别提高了31%、14%和26%,降水利用效率分别提高了53%、27%和29%,耗水系数则分别降低了33%、21%和22%。SM处理能有效增加玉米生育期土壤储水量,但土壤温度的降低导致其生长发育迟缓,其拔节期和成熟期分别较CT推迟了4 d和5 d,最终产量、水分生产效率和积温生产效率分别降低了21%、18%和9%。PM处理增加了农田耗水量,其季末供水能力分别较BM、RH和SM降低了19、56和86 mm。但PM处理土壤水分平衡受生育中后期降水量影响较大,2015年7—9月降水量较多年平均值减少71 mm,PM处理收获期100—200 cm土层土壤储水量较CT处理减少28 mm,并较土壤稳定度降低5.4 mm,造成深层土壤水分亏缺。【结论】塑料地膜全膜覆盖是黄土高原半干旱区协同提高土壤水、热资源利用效率,增加玉米产量的有效措施,然而在玉米生育中后期遭遇干旱容易引起深层土壤水分亏缺和产量波动;降解膜全膜覆盖和膜垄种植处理的增温和增产效果均弱于塑料地膜全膜覆盖,但更有利于维持土壤水分平衡;秸秆覆盖降温、减产效果明显,不推荐在气温较低的半干旱区应用。

【目的】农田土壤水热特性是决定作物生长发育和资源利用效率的关键因素，研究前茬处理方式对后茬农田土壤水热特性的影响，为试区高效麦玉轮作模式耕作措施的优化提供依据。【方法】在甘肃河西绿洲灌区，通过田间试验，研究前茬小麦秸秆不同处理方式和耕作措施（２５ ｃｍ高茬收割立茬免耕—ＮＴＳＳ，２５ ｃｍ高茬等量秸秆覆盖免耕—ＮＴＳ，２５ ｃｍ高茬等量秸秆翻压—ＴＩＳ和传统低茬收割翻耕—ｃＴ）对后茬地膜覆盖栽培玉米农田土壤水热特性的影响。【结果】与ｃＴ相比，ＮＴＳＳ、ＮＴＳ可提高后茬地膜覆盖玉米农田０—１１０ ｃｍ土层播种至苗期、拔节至大喇叭口期、吐丝至开花期的平均土壤含水量，分别高５．０％—７．８％、４．４．．．

在辽宁省阜新县采用田间试验方法研究不同时期覆膜以及不同地膜覆盖率对旱地农田土壤水温变化规律和玉米出苗率的影响。结果表明:秋季覆膜和春季覆膜能够显著提高玉米春播时土壤0~15cm土层温度,且地膜覆盖率越高增温效果越明显,但在相同土层,相同覆盖率情况下,春覆膜与秋覆膜处理之间地温无明显差异。秋季覆膜和春季覆膜对玉米春播时土壤均具有一定的保墒效果,特别是对表层土壤,但秋季覆膜对土壤的保墒效果要明显好于春季覆膜的保墒效果。而同一时期覆膜、地膜覆盖率越高玉米出苗率越高,但差异较小。秋季全覆盖处理的出苗率最高,较露地处理高出23.44%。

【目的】探讨黄土高原半干旱区不同覆盖种植方式对土壤水热效应及春玉米产量和水分利用效率的影响,为优化陇中旱作农业区春玉米农田土壤水热环境,提高作物产量提供依据。【方法】于2015—2016年在甘肃省榆中县石头沟省级旱作农业示范点开展田间定位试验,设平地全膜覆盖(WM)、平地半膜覆盖(HM)、隔沟覆膜垄播(MRM)、全膜双垄沟播(WRF)、秸秆覆盖(SM)和露地平播(CK)6种种植方式,测定分析春玉米各生育时期土层剖面水热状况、物候特征、不同生长阶段耗水特性和水分利用效率,以及收获后春玉米产量与水分利用效率。【结果】与露地平作(CK)相比,地膜覆盖处理较CK具有增温效应,全生育期土壤平均增温2.42℃,而SM处理表现为降温效应,平均降温0.36℃,且该调节效应主要表现在苗期,随后温度调节效应逐渐减弱;MRM、WRF、HM和SM处理在春玉米整个生育期内保墒效果显著,而WM处理不利于降水收集,仅在春玉米生长前期具有保墒效果,而在中后期随作物耗水增加,土壤含水率低于CK;春玉米在生长中期(拔节至吐丝)耗水最多,生长后期(吐丝至成熟)次之,生长前期(出苗至拔节)耗水最少,其中地膜覆盖耗水量大于秸秆覆盖,全膜覆盖耗水量大于半膜覆盖;地膜覆盖能显著提高春玉米中前期水分利用效率,其中生育前期和中期分别以HM和WRF处理提高幅度最大,2年平均较CK分别提高250.68%和61.30%;地膜覆盖种植方式在增温、促进耗水作用下使春玉米各生育期提前并增加单株干重,最终表现为产量和水分利用效率的提高,其中以WRF和MRM处理增产和提高水分利用效率效果最为显著,产量较CK分别平均增加171.40%和155.05%,水分利用效率分别平均增加142.80%和125.44%。【结论】垄沟集雨种植方式可明显改善黄土高原半干旱地区土壤水热环境,增加玉米物质积累量,其中全膜双垄沟播种植方式的玉米产量和水分利用效率最佳。

为探究不同地表覆盖措施在半干旱地区旱作农业生产中的适宜性,在宁夏盐池县进行随机小区试验,设置了4种不同地表覆盖措施(地膜覆盖、砾石覆盖、牲畜粪便覆盖、秸秆覆盖)和对照(无覆盖)对土壤含水量与土壤温度的影响,并比较了玉米的出苗率以及生长状况的差异。试验结果表明:1)地膜覆盖和砾石覆盖具有较好的增温效果,有利于提高玉米的出苗率和促进玉米拔节,并有利于延长作物的生长期;2)4种不同覆盖措施均有一定的保持土壤水分效应,其中牲畜粪便覆盖效果显著;3)4种不同覆盖措施都显著增加了不同生育期玉米的株高、茎粗和叶面积值;

为探明黄土高原旱作丘陵区全生物降解渗水地膜覆盖对土壤水热状况和谷子产量的影响，于2021—2022年进行大田试验，设置渗水地膜（T1）、普通地膜（T2）、全生物降解渗水地膜（T3）3种不同类型地膜覆盖，以不覆膜（CK）为对照，测定不同类型地膜覆盖处理的谷子干物质积累量、产量及土壤含水率、土壤温度等指标，并对全生物降解渗水地膜降解情况和经济效益进行分析。结果表明：全生物降解渗水地膜（T3）30 d后开始出现降解，到150d地膜出现网状裂纹，大部分地膜破碎成小块，单位面积降解率平均为54.3%。覆膜处理下谷子全生育时期的土壤温度日变化均表现为先增高后降低的趋势，16:00时土温达到最高，10 cm土层处3种地膜处理较不覆盖处理升高0.5～8.0℃，20 cm土层处升高0.3～6.5℃，在气温较高时，T3处理的土壤温度较T2处理降低0.5～3.5℃。与不覆膜（CK）相比，各覆膜处理均可使耕层0—40 cm土层土壤含水率升高7.8%～38.1%。地膜覆盖能显著提升谷子拔节期、抽穗期、灌浆期地上部干物质积累量，T1、T2和T3处理相对于CK平均增幅分别为37.7%～91.2%、37.2%～92.1%和15.4%～56.6%。在产量方面，全生物降解渗水地膜处理（T3）2年籽粒产量、生物产量分别较CK增加35.4%～37.5%、30.8%～44.1%，净收入平均增加9 861.71元/hm2。从谷子生长、产量和水热动态及经济效益、生态效益等方面综合考虑，全生物降解渗水地膜可替代普通地膜应用到黄土高原旱作谷子生产中，且能有效缓解普通地膜造成的土壤环境污染问题。

【目的】通过两年田间氨挥发测定，研究不同施氮量和不同施氮方式对黄土高原旱作春玉米农田土壤氨挥发的影响。【方法】该试验采用裂区试验设计，主处理设置0、180、300 kg·hm~(-2) 3个氮肥用量，同一施氮量下副区分尿素一次性基施（UR）、尿素分次施用（URT）（基肥40%，十叶期追肥60%）以及尿素与控释尿素掺混一次性基施（CRU）3种施氮方式，采用海绵吸收通气法进行原位测定。【结果】（1）对于施基肥后的氨挥发速率，3种施肥方式均出现挥发峰值，且UR处理的氨挥发峰值高于另外两种施肥方式，特别是在高施氮量的情况下；对于追肥后的氨挥发，只有URT处理出现峰值，且高于基肥后的挥发峰值。（2）氨挥发累积量随着施氮量的增加而增加。在同等施氮量处理下，URT处理氨挥发累积量最高（2.88—36.84 kg·hm~(-2)），且主要集中在追肥期（占整个生育期的72.2%—90.4%）；其次是UR处理（1.08—10.07 kg·hm~(-2)）;CRU处理氨挥发累积量最低（0.96—5.69 kg·hm~(-2)）。（3）施氮量和施肥方式对氨挥发量的交互作用极显著，氨挥发的年间差异主要是受到施肥后的降雨影响。【结论】对于西北旱作覆膜春玉米，尿素与控释尿素掺混一次性施用方式（CRU）既能减少追肥人工投入，又能减低氨挥发损失，可作为该区域值得推广的绿色施肥方式。

【目的】分析干旱绿洲灌区玉米农田土壤碳排放特征及碳平衡对地膜覆盖方式及种植行距的响应,为评价区域典型农作制模式及其关键栽培技术的生态效益提供参考依据。【方法】田间试验于2013—2014年在甘肃河西绿洲灌区进行,共设4个处理:全膜覆盖等行距(50 cm)、全膜覆盖宽窄行(40 cm+80 cm)、半膜覆盖等行距(50 cm)和半膜覆盖宽窄行(40 cm+80 cm)。分析土壤呼吸速率季节变化特征及土壤碳排放量。计算土壤碳排放效率(CEE),并采用净生态系统生产力(NEP)评估农田碳平衡及其强度。【结果】土壤呼吸速率随玉米生育进程呈典型的单峰曲线。全膜覆盖均显著提高了玉米全生育期农田土壤碳排量,且玉米根呼吸碳排放量的贡献率在18.8%—77.2%,平均为49.1%。半膜覆盖宽窄行碳排放效率最高,达到2.65 kg·kg~(-1),分别较全膜覆盖等行距和全膜覆盖宽窄行处理高37.3%和26.2%。4种玉米种植模式中,半膜宽窄行模式净生态系统生产力最高,达到7 446.2kg C·hm~(-2),显著高于其他3种植模式。【结论】4种种植模式均表现为大气CO2的汇,半膜覆盖宽窄行种植模式碳排放量最低的同时碳汇效应最强。

【目的】探明黄土高原旱作区不同覆膜方式中的土壤水温效应及糜子增产机制。【方法】2015—2016年,以陇糜10号为试验材料,设置全膜双垄沟留膜免耕穴播(A1)、全膜双垄沟穴播(A2)、全膜平铺膜上覆土穴播(A3)、全膜平铺穴播(A4)、露地等行距条播(CK)5个处理,研究土壤水热效应及其对糜子耗水特性、水分利用效率及产量的影响。【结果】与露地条播(CK)相比,两年间在糜子生育期内,A1、A2、A3、A4处理5—25 cm土层平均温度变化及土壤平均温度日变化均表现出不同程度的增温效果。糜子生育期内,丰水年份(2015年)A1、A2、A3、A4处理较CK贮水量分别提高94.7、67.9、58.0、21.0 mm,而耗水量表现为CK>A1>A4>A2>A3,且各处理在不同土层、不同生育阶段耗水均衡;严重干旱年份(2016年)A1、A2处理较CK贮水量提高83.9、57.4 mm,而A3、A4较CK降低27.1、25.3 mm,耗水量表现为A3>A4>A1>A2>CK,其中,A3、A4、A1、A2较CK依次加强了对80—100 cm土层水分的利用,且播种至苗期4种覆膜方式较CK耗水量降低,均衡调控了拔节至成熟期的耗水强度;基于4种覆膜方式间土壤水热环境的不同和对糜子生育期内耗水特性的差异,A1、A2、A3、A4处理较CK水分利用效率分别提高1.3—3.9、5.2—5.5、3.4—3.5、4.1—4.2 kg·hm-2·mm-1,增产9.0%—43.3%、34.8%—58.2%、20.8%—49.4%、29.0%—52.9%,且干旱年份的增产幅度更高。【结论】4种覆膜栽培均改善了糜子生育期内的土壤水热环境,调节了其不同生育阶段的耗水强度,显著提高作物水分利用效率、产量及其相关性状,增产潜力依次为A2>A4>A3>A1。

设玉米整株秸秆覆盖免耕(T)和传统大田生产(CK)2个处理,比较研究了土壤水热状况、出苗期、出苗率、株高、叶面积、干物质积累、产量及产量性状。结果表明:不同层次的土壤水分含量,整个生育期T处理比CK高2.31%~8.16%,差异显著;土壤温度,出苗期T处理比CK低1.1~1.8℃,差异显著,4叶期后无明显差异;T处理出苗期延长,出苗率较CK高5.7%;地上部干物质积累量,大喇叭口期之前,T处理低于CK,至抽雄吐丝期T处理明显大于CK;株高和单株叶面积,生育前期T处理与CK值相近,生育后期T处理高于CK,至抽雄吐丝期,T处理的单株叶面积高于CK13.2%;2009年T处理和CK的产量为10660...

【目的】探讨不同覆盖方式对西北旱作区农田土壤水热和马铃薯生长的影响。【方法】2015—2016年连续2年设置沟垄地膜全覆盖(DD)、沟垄地膜半覆盖(DB)和沟垄二元覆盖(DJ)3种覆盖方式大田试验,以平作不覆盖为对照(CK),研究不同覆盖方式下土壤水温变异特征及对马铃薯生长及块茎形成的影响。【结果】覆盖处理全生育期0—200 cm土层土壤含水量均高于CK,DJ处理在播后70—90 d土壤保水效果最佳。覆盖能降低0—200 cm土层土壤水分变异系数,以DJ处理的土壤水分垂直稳定性最强。与CK相比,DD处理在播后30—50 d的0—15 cm土层土壤增温效果显著,而DJ处理在全生育期0—25 cm土层土壤温度表现"降温和增温双重效应"。各覆盖处理能降低0—25 cm土层土壤温度变异系数,以DJ处理最小,其土壤温度垂直稳定性最强。覆盖能提高马铃薯出苗率和影响出苗天数,其中DD处理平均出苗天数较CK提前4.5 d,而DJ处理推迟3.5 d。马铃薯生育期生物量累积动态变化符合Logistic生长模型,以DJ处理生物量理论值和生长速率最大,快速生长持续期最长。通过主成分分析发现,除马铃薯生物量、单株薯数及亩株数等因素外,土壤水分对马铃薯生长的影响高于土壤温度,是限制马铃薯高产的重要因子。【结论】沟垄二元覆盖(DJ)能改善土壤水温状况,维持相对稳定的土壤水热环境,利于马铃薯生长和块茎产量的提高。

基于1999-2010年SPOT-VEGETATION旬值NDVI数据,通过经改进的时滞偏相关等方法,并结合该地区降水量和气温数据,解释植被覆盖年内变化对气候要素的响应。结果表明:①年内植被覆盖变化与气温的变化较为一致,气温较降水对年内植被生长影响强烈;②植被覆盖低、降水量小、气温低的地区与降水量的年内相关强,滞后时间集中于0旬~3旬;③植被覆盖与气温的年内相关程度不受降水量与气温空间分布的影响,滞后时间集中于2~3旬与8~9旬;④水热组合较好的植被覆盖高的地区,植被覆盖均对降水量与气温的年内响应敏感,相反则敏感程度降低,气温对黄土高原植被覆盖的年内影响占主导地位,农业生态区与山地森林生态区植...

【目的】研究不同覆盖方式对黄土高原地区苹果园土壤有机碳各组分及微生物群落活性的影响。【方法】通过野外果园定位试验,分层采集0—100 cm土层的土样,对麦草覆盖、起垄黑地膜覆盖及清耕3个不同处理方式下,土壤有机碳各组分及微生物群落功能多样性进行研究。【结果】麦草覆盖可显著增加0—60 cm土壤总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)、轻质有机碳(LFOC)、易氧化有机碳(ROC)和可溶性有机碳(DOC)含量,在1—3年内随着覆盖年限的增加而增加,其中在0—20 cm土层中TOC含量每年约增加1.9 g.kg-1,而微生物量碳(MBC)的含量表现出逐年降低的趋势。起垄黑地膜覆盖的土壤TOC含量低...

为解决冷凉区旱地玉米生产中存在的干旱缺水、低温冷凉和土壤肥力下降等问题,于2011—2014年采用裂区设计,在山西省旱作节水农业示范基地——阳曲县河村,设置4种不同耕作覆盖处理,研究旱地玉米不同耕作覆盖处理的土壤水、肥、热及产量效应,结果表明:1)秋深耕+秸秆还田较春旋耕+无秸秆还田明显提高苗期5 cm日平均地温和日最低平均地温,3年平均分别提高1.1和1.3℃。覆膜处理3年平均较不覆膜处理增加苗期5 cm日平均地温和日最低平均地温1.7和1.2℃;2)秋深耕+秸秆还田苗期0～10 cm土壤含水量较春旋耕+无秸秆还田平均增加1.9个百分点。3)玉米苗期秋深耕+秸秆还田0～12.5 cm土壤紧实度平均为春旋耕+无秸秆还田的3.0倍,从15.0 cm开始2个处理土壤紧实度基本一致。4)连续3年耕作覆盖处理后,秋深耕+秸秆还田土壤肥力明显得到改善,其中0～20 cm土壤有机质含量、土壤全磷和全钾都较春旋耕+无秸秆还田有显著(P<0.01)增加,增幅分别为5.8%、6.4%和6.1%,覆膜土壤全氮含量显著高于不覆膜,增幅为8.6%。5)秋深耕+秸秆还田有显著(P<0.01)增产作用,4年平均增加经济产量12.2%,4年覆膜处理较不覆膜处理经济产量平均增加25.3%。所有处理中,秋深耕+秸秆还田+覆膜产量最高。6)覆膜处理中,秋深耕+秸秆还田WUE平均较春旋耕+无秸秆还田增加5.4%;而不覆膜处理中,秋深耕+秸秆还田WUE平均较春旋耕+无秸秆还田增加12.0%。因此,目前适宜该区域的蓄水保墒、增温稳温、培肥地力和高产高效的土壤耕作覆盖措施为秋深耕+秸秆还田+覆膜。

[目的]研究不同耕作和覆盖方式对甘蔗种植地土壤水热状况的影响,探究适宜的耕作管理方式,为广西地区甘蔗种植和农业发展提供理论依据。[方法]在广西农业科学院里建科学研究基地典型甘蔗种植区内,设置粉垄耕作+无秸秆覆盖处理(T0)、免耕+无秸秆覆盖处理(NT0)、粉垄耕作+秸秆覆盖处理(TS)和免耕+秸秆覆盖处理(NTS)等4个处理,原位监测其5、20和40 cm土层土壤温度和土壤含水量,分析其在不同时期内的土壤水热状况的变化及原因。[结果]秸秆覆盖处理(TS和NTS)相比于无覆盖处理(T0和NT0)显著降低了土壤温度(P