【目的】为旱区不同降水年型冬小麦蓄墒增产耕作方式的选择提供科学依据。【方法】于2007—2018年在陕西黄土旱塬实施免耕与深松轮耕长期定位试验,设置免耕/免耕/深松(NNS)、免耕/深松(NS)和连续免耕(N)3种耕作处理,分析不同降水年型轮耕模式下冬小麦休闲期和生育期蓄墒效果及ET、WUE、产量和经济效益。【结果】降水年型对冬小麦休闲期及生育期土壤蓄墒、ET、WUE、产量和经济效益影响显著。丰水年型较干旱和平水年型分别提高冬小麦休闲期(23.9%和31.9%)和生育期(6.5%和16.6%)0—200 cm土层土壤蓄墒量,并在冬小麦水分急剧消耗的拔节期至灌浆期,分别增加耗水量1倍和3倍以上,且较干旱和平水年型WUE分别提高21.1%和16.3%,增产70.0%和25.8%,增效2倍和1/2倍以上。干旱、丰水和平水年型分别以免耕/深松(NS)(106.1 mm)、连续免耕(N)(192.0 mm)和连续免耕(N)(91.5 mm)处理休闲期0—200 cm土壤蓄墒量最高;生育期0—100 cm土壤蓄墒效果受降雨和冬小麦生长发育影响波动较大,但120—200 cm深层土壤蓄水量基本呈"先增后减"的稳定变化趋势,并以免耕和深松轮耕措施蓄墒效果较好;免耕/免耕/深松(NNS)处理在干旱和丰水年型WUE及增产增效优势显著,在平水年型,连续免耕(N)处理产量和经济效益最高,分别为4 297 kg·hm-2和4 773元/hm2。受深松作业及其频次影响,免耕/免耕/深松(NNS)和免耕/深松(NS)轮耕处理分别增加生产成本172和227元/hm2,但生产投入的高低并非是影响经济效益的关键因素。较免耕/深松(NS)处理,免耕/免耕/深松(NNS)能以较少的深松频次节省生产成本,以较高的籽粒产量实现经济效益的最大化,具有减耗节水、提高冬小麦WUE和节本增效的优势,并在多数试验年份下保持节水减耗、经济高效的生产正效应,更具生产普适性。【结论】从可持续农业生产及绿色低耗高效的发展目标综合分析,推荐免耕/免耕/深松(NNS)轮耕措施为黄土旱区冬小麦蓄墒增产增收的最适耕作方式。

【目的】中国旱地小麦常年降水量少且分配不均,如何蓄水保墒尤其是蓄积休闲期降水提高生育期土层水分含量,以供作物生长发育需要成为当前研究的热点。论文旨在探讨不同降水年型,休闲期耕作方式对土壤水分贮备水平、小麦籽粒产量和品质指标的影响,进而为有效利用一年一作旱地小麦休闲期降水,提高小麦籽粒产量,优化籽粒品质提供理论依据。【方法】于2009—2012年连续3年在山西闻喜县开展大田试验,以运旱20410为供试品种,设置休闲期深翻(深度25—30 cm,DT)、休闲期深松(深度30—40 cm,SS)、对照(休闲期不进行任何耕作处理,CK)3个水平,随机区组设计,研究休闲期深翻、深松对旱地冬小麦0—300...

【目的】探索渭北旱塬春玉米田不同保护性耕作措施对土壤蓄水保墒效果及其与不同施肥处理组合的增产增收效应。【方法】在2007—2009年通过大田试验,测定冬闲期和玉米生育期秸秆还田免耕、深松和翻耕处理土壤湿度,分析各耕作处理在平衡施肥、无肥和常规施肥处理下春玉米产量和经济收益。【结果】2年冬闲期免耕和深松处理0—200cm土层平均土壤贮水量分别较翻耕处理高33.4和31.1mm,2年玉米生育期免耕和深松处理平均土壤贮水量分别较翻耕处理高36.3和37.3mm;平衡施肥深松处理组合春玉米产量和水分利用效率最高,2年平均产量和水分利用效率分别达到10341.0kg.hm-2和24.89kg.hm-2....

【目的】探究不同降水年型及夏闲期降水量下磷肥对旱地小麦产量及磷素吸收利用的影响，为优化管理旱地冬小麦磷肥施用及稳产增产提供理论依据和实践指导。【方法】基于陕西渭北旱塬2018年7月开始的冬小麦磷肥定位试验，设置优化施磷（+P）和不施磷处理（-P），在不同降水年型下分析磷肥施用对冬小麦产量、降水利用效率、土壤贮水量、磷肥利用效率、冬小麦磷素吸收和土壤磷盈余的影响。【结果】干旱年和平水年小麦产量分别为3 432和4 549 kg·hm^-2，而丰水年冬小麦产量可达7 634 kg·hm^-2。与-P处理相比，+P处理显著提高小麦产量5.8%。冬小麦产量与年降水量、夏闲期降水量均呈线性加平台相关关系。干旱年，+P处理年降水利用效率和夏闲期降水利用效率显著低于-P处理，分别降低9.5%和8.0%，但在丰水年，+P处理年降水利用效率和夏闲期降水利用效率显著高于-P处理，分别提高13.1%和12.9%。平水年，1 m土层贮水量显著低于干旱年和丰水年，分别降低了10.8%和10.5%；在丰水年，磷肥施用对0—3 m土层贮水量无显著影响；在干旱年和平水年，+P处理表层土壤速效磷含量较-P处理显著增加了29.1%和17.8%；磷肥利用效率随着年降水量和夏闲期降水量的增加而增大，其中丰水年磷肥偏生产力和磷肥农学效率较干旱年分别显著提高74.0%和176.3%。此外，丰水年，+P处理土壤磷盈余最少，与干旱年和平水年相比，分别显著降低了67.9%和62.9%。-P处理土壤磷均亏缺，且丰水年的土壤磷亏缺量显著高于干旱年和平水年。【结论】冬小麦产量及磷素吸收利用在不同降水年型有不同效应，故旱地冬小麦生产中施用磷肥时需要考虑降水量变化。夏闲期降水量和年降水量对小麦产量的影响有相似的规律，因此应当更关注夏闲期降水量，以此来预测目标产量和优化磷肥施用量，保证合理施用磷肥和作物稳产增产。

【目的】探索免耕/深松隔年轮耕模式对冬小麦花后光合性能及产量的影响。【方法】采用免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松、传统翻耕3种耕作处理,在宁南旱区进行连续4年定位试验,2010年测定小麦花后土壤水分、旗叶面积、叶绿素相对含量、光合特性和产量的变化。【结果】与传统耕作相比(对照),小麦开花期和灌浆期免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松处理的0—200 cm土壤贮水量平均分别增加15.24%、23.45%(P<0.05);旗叶面积和相对叶绿素含量平均分别提高12.78%、8.89%和25.20%(P<0.05)、11.19%;旗叶日均净光合速率(Pn)平均分别提高1.55和1.68μmol.m-2...

【目的】研究由秸秆覆盖免耕、秸秆覆盖深松和秸秆还田翻耕组成的不同保护性轮耕模式对渭北旱塬连作麦田土壤肥力的影响。【方法】2007—2014年在陕西合阳实施夏闲期免耕/深松轮耕(NT/ST)、深松/翻耕轮耕(ST/CT)、翻耕/免耕轮耕(CT/NT)、连续免耕(NT/NT)和连续翻耕(CT/CT)5种不同耕作模式定位试验,测定并分析2011—2014年小麦收获后不同耕作处理下土壤有机质和全氮变化规律及产量差异。【结果】与连续翻耕相比,连续免耕有利于表层土壤有机质和全氮积累,而免耕、深松和翻耕组成的3种轮耕处理更有利于提高20—40和40—60 cm土层土壤有机质和全氮含量,其中随着耕作年限延长,...

【目的】渭北旱塬是中国北方典型雨养旱作农区,干旱缺水是当地粮食生产主要限制因素,降水偏少且季节分布不均,制约着旱地冬小麦生长及发育,导致其产量低而不稳。研究旨在探索长周期下渭北旱塬连作冬小麦区在不同轮耕措施下麦田的土壤蓄水保墒和作物增产效应。【方法】在模拟精度验证基础上,应用Win EPIC模型长周期定量模拟研究了1980—2009年渭北旱塬连作麦田连续翻耕、免耕/深松轮耕、翻耕/深松轮耕、免耕/免耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕不同保护性轮耕方式下冬小麦产量和土壤水分效应。【结果】在30年模拟研究期间,随着降水量的逐年趋势性减少,不同轮耕方式下渭北旱塬冬小麦产量、年度耗水量以及水分利用效率...

【目的】陕西渭北旱塬属于暖温带半湿润易旱气候区,干旱对旱地农作物生产威胁严重,降水短缺及其季节分布不均制约着旱地冬小麦和春玉米生长发育,是导致作物产量低而不稳的主要因素。论文旨在探索渭北旱塬冬小麦—春玉米轮作区在不同轮耕措施下土壤蓄水保墒效果和作物增产增收效应。【方法】于2007—2013年在陕西合阳实施了免耕/深松、深松/翻耕、翻耕/免耕、连续翻耕等不同耕作处理田间定位试验,测定休闲期和作物生育期土壤水分及作物收获期土壤理化性状,分析各耕作处理作物产量和水分利用效率的变化规律。【结果】(1)3种耕作处理均能降低土壤容重,提高土壤孔隙度,增加田间持水量和土壤有机质,且以免耕/深松轮耕处理效果最...

目的针对黄淮海地区长期采用单一土壤旋耕作业存在的弊端,研究由秸秆覆盖深松、秸秆还田旋耕和秸秆还田深耕组成的不同轮耕模式对黄淮海两熟区农田的土壤改良效应。【方法】连续6年定位实施5种轮耕模式:连年旋耕(CRT,CK)、连年深松(CST)、连年深耕(CDT)、深耕/旋耕(DT/RT)和深耕/旋耕/旋耕(DT/RT/RT),研究各轮耕模式对冬小麦-夏玉米农田土壤三相比R值、土壤有机碳储量、全氮储量、土壤酶活性、土壤呼吸速率和作物经济效益的影响。【结果】轮耕模式、耕层深度、年份对土壤三相比R值、土壤有机碳储量、全

[目的]探讨保护性耕作技术的增收效应对促进农业可持续发展与乡村振兴具有重要意义。[方法]以少免耕技术为例，基于黑龙江、河南、山东和山西4省614户种粮农户的问卷调查数据，采用普通最小二乘法、倾向得分匹配法和中介效应模型探讨少免耕技术的增收效应。[结果]少免耕技术采用对农户增收具有显著促进作用，这一结论经过稳健性检验后依然成立；在克服样本自选择问题带来的“选择偏差”后，通过近邻匹配、半径匹配和核匹配进一步证实了少免耕技术的增收效应；作用机制分析表明，少免耕技术主要通过提高作物产量进而增加农户收入，产量效应发挥了完全的中介效应，而转移效应的中介效应不显著；异质性分析发现，少免耕技术的增收效应呈现出明显的代际差异和规模差异，在新生代农户和规模户中表现更为显著；家庭特征、生产经营特征和认知特征是农户采用少免耕技术的重要影响因素。[结论]为发挥少免耕技术的增收效应，需要采取多种途径加大少免耕技术的推广力度，切实发挥技术的增产增收效果、降低技术实施成本，并积极培育新型农业经营主体、推进规模经营发展。

【目的】研究免耕、深松和翻耕两两组合而成的3种不同轮耕模式对黄土高原旱作麦田土壤物理结构与稳定性影响。【方法】于2007—2012年在陕西渭北旱塬麦田开展夏闲期免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3种隔年交替的轮耕试验,测定土壤容重,并应用干筛和湿筛法分析土壤团聚体不同粒级含量、大小和分形维数。【结果】与耕作试验前相比,5年免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理在收获期0—60 cm土层土壤容重与孔隙度差异均不显著。3种轮耕处理的耕层团聚体性状变化差异显著,0—10 cm土层大于0.25 mm水稳性团聚体含量(R0.25)及稳定率表现为免耕/深松>深松/翻耕>翻耕/免耕;0—30 cm土层水稳性...

明确黄土高原地区降水和气温变化对冬小麦田土壤水分和产量的影响,对探索适应气候变化的冬小麦田间管理措施具有重要的现实意义。论文在验证EPIC模型对冬小麦田土壤水分模拟精度的基础上,以历史气象数据为基础,设置TR1、TR2和TR3三个气候情景,采用作物模型模拟的方法,研究黄土高原冬小麦田土壤水分和冬小麦产量对降水和气温变化的响应。结果显示:1)1961—2010年黄土高原降水呈降低趋势,其年际间变化幅度和频率均有所增加。与1961—1970年相比,洛川、长武、运城和延安的年均降水量在2001—2010年间分别

明确黄土高原地区降水和气温变化对冬小麦田土壤水分和产量的影响,对探索适应气候变化的冬小麦田间管理措施具有重要的现实意义。论文在验证EPIC模型对冬小麦田土壤水分模拟精度的基础上,以历史气象数据为基础,设置TR1、TR2和TR3三个气候情景,采用作物模型模拟的方法,研究黄土高原冬小麦田土壤水分和冬小麦产量对降水和气温变化的响应。结果显示:1)1961—2010年黄土高原降水呈降低趋势,其年际间变化幅度和频率均有所增加。与1961—1970年相比,洛川、长武、运城和延安的年均降水量在2001—2010年间分别降低了18.1%、13.6%、18.8%和24.9%,其变差系数分别增加了0.029、0.087、0.02和0.057。1961—2010年黄土高原气温呈波动性增加趋势,其中日最低气温增加幅度大于日最高气温增加幅度。与1961—1970年相比,日最高气温在2001—2010年间增加了0.30~0.84℃,而日最低气温增加了1.00~1.55℃。2)EPIC模型能够较好地模拟黄土高原冬小麦田土壤水分动态变化规律,0~2.0 m土层土壤湿度观测值与模拟值间的相对均方根误差RRMSE值为6.0%~14.0%,R2和模型效率ME值分别为0.824和0.815。3)黄土高原地区降水的减少和最高气温的增加均不利于冬小麦生产,而最低气温的提高对冬小麦生产较为有利。洛川、长武、运城和延安冬小麦产量因年降水量的降低而分别减产了8.5%、7.6%、11.7%和12.3%;因日最高气温的升高分别减产了6.4%、6.8%、7.2%和-3.0%;因日最低气温的提高而分别增加了8.8%、10.2%、1.5%和12.0%。因此,为适应降水减少和日最低气温升高的趋势,黄土高原冬小麦生产区应适当调整冬小麦播期,研究并推广保水节水技术措施,充分利用气候变化对冬小麦生产的有利因素,克服不利因素,确保冬小麦的可持续生产。

【目的】明确旱地麦田休闲期覆盖的蓄水增产效果和生育期覆盖播种的节水增产效果,探索旱地小麦不同降水年型休闲期覆盖和生育期覆盖的保水技术新途径。【方法】于2011—2014年在山西闻喜县开展大田试验,以休闲期覆盖渗水地膜与不覆盖为主区,以生育期膜际条播、条播为副区,研究覆盖对旱地麦田3 m内土壤水分、小麦产量构成、水分利用效率和节水增产效率的影响。【结果】休闲期覆盖较不覆盖处理提高了播种期0—300 cm土层土壤蓄水量,丰水年达40—41 mm,平水年达55—58 mm,欠水年达70 mm,且欠水年更有利于蓄积土壤水分于深层,显著提高了不同降水年型休闲期土壤蓄水效率,达到20%以上,其覆盖的蓄水效...

【目的】探讨不同降水年型下,耕作方式对冬小麦-休闲-春玉米轮作田土壤水分和作物产量的影响,为旱区粮田降雨高效利用与耕作制度创新提供理论支撑。【方法】于2007—2019年在渭北旱塬进行长期定位保护性耕作试验,以传统翻耕(CT)为对照,设置免耕(NT)和深松(ST)2种少耕耕作方式,分析不同降水年型下耕作方式对小麦-玉米轮作田休闲期土壤蓄墒、作物产量和水分利用效率的影响。【结果】(1)降水年型、耕作方式及其互作均显著影响休闲期末期土壤贮水量和休闲期蓄墒率,其中降水年型是休闲末期土壤贮水量和休闲期蓄墒率变化的主导因素。休闲末期0—200 cm土层土壤贮水量(mm)表现为丰水年型(430.6)>欠水年型(405.9)>平水年型(381.5);NT(417.4)>ST(402.3)>CT(398.2);丰水年型NT处理休闲末期0—200 cm土层土壤贮水量最高(438.5),平水年型ST处理最低(370.2);休闲期蓄墒率(%)表现为丰水年型(27.1)>欠水年型(26.6)>平水年型(25.1);NT(27.6)>ST(26.4)>CT(25.8);欠水年型NT处理土壤蓄墒率最高(29.1),平水年型CT处理土壤蓄墒率最低(25.0)。(2)降水年型、耕作方式及其互作均显著影响冬小麦产量和水分利用效率(WUE),其中耕作方式是冬小麦产量(kg·hm~(-2))和WUE(kg·hm~(-2)·mm~(-1))变化的主导因素。冬小麦产量表现为丰水年型(4985)>欠水年型(3984);NT(4522)>ST(4468)>CT(4465);丰水年型NT处理产量最高(5033),欠水年型ST处理最低(3957);冬小麦WUE表现为丰水年型(15.4)>欠水年型(14.9);NT(16.2)>ST(15.4)>CT(14.0);丰水年型NT处理WUE最高(16.5),欠水年型CT处理最低(13.9)。(3)降水年型、耕作方式及其互作均显著影响春玉米产量和水分利用效率(WUE),其中降水年型是春玉米产量(kg·hm~(-2))和WUE(kg·hm~(-2)·mm~(-1))变化的主导因素。春玉米产量表现为丰水年型(7677)>欠水年型(6999)>平水年型(5887);NT(6900)>ST(6879)>CT(6785);丰水年型ST处理产量最高(8003),平水年型ST处理最低(5723);春玉米WUE表现为丰水年型(18.7)>欠水年型(17.5)>平水年型(14.8);NT(17.8)>ST(17.0)>CT(16.2);丰水年型ST处理WUE最高(19.3),平水年型CT处理最低(13.9)。(4)在冬小麦-休闲-春玉米轮作周期中,耕作方式显著影响作物产量和WUE。其中NT处理多年平均产量和WUE分别较CT处理提高1.6%和9.5%,ST处理多年平均产量和WUE分别较CT处理提高1.2%和3.9%。【结论】综合各降水年型下土壤水分与作物产量得出,保护性耕作可以相对高效地实现保水增产目的,其中以免耕处理蓄水与增产效应最佳。从旱作农田高产高效及长期可持续发展的角度综合考虑,推荐免耕作为黄土高原地区实现蓄水保墒及增产增收目的的耕作方式。