为探究冬小麦-夏玉米田蒸散量变化规律,利用大型称重式蒸渗仪系统研究了冬小麦-夏玉米田蒸散量周年、不同阶段和日变化,对蒸散量与净辐射等气象要素进行了回归分析。结果表明:年蒸散量四季分布不均,春、夏、秋、冬四季分别占1年的44%,32%,17%,7%,总体呈"M"型变化;冬小麦拔节-抽穗期和夏玉米拔节-抽雄期是1周年的2个蒸散高峰期,也是作物生长水分临界期和补充灌溉的关键期;农田日蒸散量呈抛物线型;气象要素对蒸散量的影响顺序为:太阳净辐射量>气温>降雨量,太阳净辐射量和气温对蒸散量有显著的影响。

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】优化冬小麦-夏玉米一年两熟模式周年气候资源配置,探索两季最佳的资源搭配模式,进一步挖掘当前气候和生产条件下黄淮海地区周年产量潜力和资源利用效率。【方法】本研究通过10月上旬至12月上旬设置冬小麦不同播期和夏玉米不同收获期,建立了5种冬小麦-夏玉米一年两熟模式周年气候资源分配方式,于2015—2017年在中国农业科学院河南新乡试验站进行田间试验,对其产量、光温水等气候资源分配及利用特征进行研究。【结果】随冬小麦播期及夏玉米收获期推迟,两作物生长季光温水资源分配比例分别由处理Ⅰ的46%﹕54%、60%﹕40%、42%﹕58%调整至处理V的34%﹕66%、49%﹕51%、34%﹕66%范围内,小麦季生长天数及其分配的光温水资源量逐渐减少,将更多的资源分配到玉米季,从而导致小麦产量降低,但由于处理V的ZM66小麦品种维持了较高的穗数和穗粒数,因此与处理Ⅰ比产量降低不显著。然而,处理V玉米季生理生长时间较处理Ⅰ延长约15 d,2016和2017年光温水资源分配量分别增加143.8和120.7 MJ·m(-2)、290.5和281.6℃、12.4和25.7 mm,粒重分别增加13.1%和15.5%,周年产量两年分别提高7.9%和6.7%;籽粒脱水时间增加约45 d,光温水资源分配量两年分别增加322.5和336.3 MJ·m(-2)、509.6和497.8℃、56.7和14.1 mm,籽粒含水量降至14.4%—17.3%,达到机械直接收获标准。同时,由于处理V小麦季光温水资源分配量显著降低,特别是减少底墒水和越冬水灌溉约150 mm,2016和2017年其光能、温度和水分生产效率较处理Ⅰ分别提高12.5%和15.8%、10.9%和7.7%、39.6%和59.3%,玉米季虽然光能、温度生产效率有所降低,但水分生产效率显著提高,因此周年光能、温度和水分生产效率两年分别提高7.3%和9.1%、5.6%和5.1%、17.3%和29.3%。【结论】在不增加任何投入的前提下通过播/收期的调整(小麦12月上旬播种,玉米11月中旬收获)优化冬小麦-夏玉米一年两熟模式周年气候资源配置,可进一步提升其周年产量和光温水资源利用效率,对于促进黄淮海冬小麦-夏玉米种植模式可持续发展具有重要意义。

为探究华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制周年优化灌溉制度的节水潜力，基于文献计量学方法，系统梳理了1995—2020年有关华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制周年优化灌溉制度的文献发文量、被引量、高影响力期刊、作者、研究单位、高频词、试验站点，以分析其研究态势，并利用CiteSpace进行了可视化与关联分析。在此基础上，进一步整理了该模式中高灌溉需水量作物冬小麦的关键节水技术，包括了工程节水技术（喷灌、滴灌、微喷灌）、生物节水技术（品种选育）与典型农艺节水技术（优化灌溉制度）等，系统分析了各节水技术对冬小麦产量、耗水量、水分利用效率的影响。结果表明：1）华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制周年优化灌溉制度研究的相关发文量在近年来呈明显增加趋势，发展态势良好，但同时缺乏高被引论文。中国农业大学、中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心、河南农业大学发文数量排在前三位，分别占总发文数的27%、10%和10%，在该领域具有较高的活跃度；2）从高频词来看，该领域主要聚焦于水分利用效率、产量、光合特性、生长特性、模型模拟等。但相关领域也存在问题，如主要作者、一些研究机构间合作不够密切，田间实验站点分布不均匀且缺少长期稳定的定位观测试验等；3）对于高灌溉需水量作物冬小麦的文献计量研究表明，喷灌、滴灌、微喷灌、选用抗旱节水品种等技术，可降低田间耗水量7%～13%、产量不同程度增加2%～10%，水分利用效率提高约5%～28%。优化灌溉制度，减少灌溉次数，且根据不同降水年型保证冬小麦关键生育期的需水，可降低田间耗水9%～25%，产量降低2%～18%，水分利用效率提高约6%～9%。综上，为进一步保证粮食生产与水资源安全，应将冬小麦-夏玉米一年两茬作为一个整体来充分考虑周年的水分利用，合理优化周年的灌溉制度，构建整合配套的农艺节水技术体系和灌溉设备与技术。

【目的】保护性耕作有利于水土保持和提高土壤有机碳库,而对氮素氨挥发的影响并不是很清楚。研究长期定位试验下华北农田施肥后氨挥发发生规律,探索保护性耕作条件下的氮素利用率。【方法】采用间歇动态箱式法对翻耕、旋耕和免耕3种耕作方式下冬小麦-夏玉米农田氨挥发通量及其影响因素进行比较研究。【结果】相对于翻耕和旋耕处理,免耕显著促进了小麦季和玉米季地表追肥的氨挥发,但显著降低了小麦基肥期的氨挥发速率。翻耕、旋耕和免耕下小麦-玉米全生育期氨挥发损失量为15.8、18.4和28.6 kg hm-2 a-1,分别占施肥量的4.9%、5.7%和8.8%。实验室培养分析表明,免耕和旋耕显著提高了表层(0—5 cm)...

报道了利用微气象学法 (梯度扩散法 )测定大面积农田土壤氨挥发的试验结果。在华北平原种植冬小麦夏玉米的生产实际中 ,施肥后土壤氨挥发的损失量 (N)在 18 9～ 6 3 5kg·hm- 2 之间 ,占施N量的 9 9%～ 37 0 %。氨挥发过程主要发生在日间 ,日内挥发高峰多出现在 12 :0 0～ 16 :0 0 ,并与季节有关 ,土壤施尿素或碳铵后氨挥发日间变化方式基本一致。当表层 1cm土壤的NH4 (N)下降到 2 0～ 30mg·kg- 1时 ,施肥引起的氨挥发基本结束。

【目的】定量研究华北地区冬小麦-夏玉米轮作节水体系的水分周年利用特征。【方法】在大田条件下,通过在小麦季设不灌水(W0)、拔节水(W1)、拔节水+扬花水(W2)和起身水+孕穗水+扬花水+灌浆水(W4)4个水分处理,进行了两个周期的研究。【结果】(1)小麦产量和周年最高产量两年分别在节水灌溉处理W1和W2获得,玉米产量在不同处理间无显著差异。小麦水分利用效率(WUE)与产量的表现相似,玉米WUE显著高于小麦,并随灌水量的增加显著降低;周年WUE则在W0或W1处理最高,而后随灌水量的增加显著降低。(2)W4处理的2 m土体土壤水分含量在各个阶段没有明显变化,其它处理则随小麦生育进程而不断降低(即土...

生态系统呼吸在陆地生态系统碳循环中占有重要地位,是碳循环中仅次于生态系统总初级生产力的第二大通量组分。除温度和水分外,生物因子对生态系统呼吸也有着重要的影响。生物因子往往与温度、水分有着相似的季节变化,并且温度还对这些因子有重要的影响,这加深了探讨生物因子对生态系统呼吸影响的难度。复种农田生态系统中生物因子与气象因子季节变化的非同步性为探讨生物因素对生态系统呼吸时间变异的影响提供了有利条件。利用华北平原冬小麦-夏玉米复种农田LAI的季节动态与温度的季节动态存在非同步性这一天然试验条件,本研究通过该农田生态系统连续两年的涡度相关通量观测数据,分析了温度和生物因子对该农田生态系统呼吸季节及年际变化...

在河北省无极县壤土地上连续五年的不同施氮量定位试验研究的结果表明,在小麦玉米一体化生产中,土壤作物系统中作物对氮素的吸收和积累,土壤对氮素的积累以及氮素损失与施肥之间有密切关系。低水平施氮虽然氮的利用率高,但作物产量低,土壤养分被掠夺吸收;高水平施氮会造成作物对氮素的奢侈吸收而导致减产,土壤氮积累增加,淋溶损失增加,氮素利用率降低。按常年最高产量施氮量施入氮素,既能保持作物的持续高产,又不会造成作物对氮素养分的奢侈吸收和作物对土壤氮素养分的掠夺吸收,而且不会引起氮素在土壤中的大量积累或损失。五年试验结果显示,氮肥(包括有机氮)总利用率达76％,尿素氮总利用率达72％,土壤积累率小于5％,氮损失...

在大田试验条件下,研究了在冬小麦-夏玉米复种连作体系下氮肥周年运筹对其产量以及关键构成要素的影响,分别对两季作物中各产量构成要素。穗部性状和关键农艺性状进行了相关以及通径分析。结果显示,在冬小麦-夏玉米复种连作体系下,中高氮肥水平对冬小麦产量关键性构成要素穗粒数、穗粒质量和每穗结实小穗数的影响均较对照和低氮肥水平有所提高,千粒质量下降;对夏玉米百粒质量、果穗粗、果穗长的影响具有显著提高,但中高氮肥之间差异不显著。本研究认为,华北地区冬小麦-夏玉米复种连作模式下,对冬小麦季灌拔节水和开花水,氮肥施用量为210～270 kg/hm2,采用基施和拔节施,对夏玉米季氮肥施用量为240～300 kg/h...

模拟蒸散的物理过程,计算农田蒸散量是进行生态系统水资源评价和管理的重要手段,同时也是气象部门进行土壤湿度预报的首要条件。本研究以玉米农田为研究对象,基于涡度相关法观测的蒸散实测资料,比较分析了基于常规气象数据的蒸散模型(Hargreaves法、Priestley-Taylor法、FAO-Penman-Monteith法)和基于气象梯度数据的蒸散模型(波文比法、梯度法、生态系统过程模型模拟)的模拟精度。结果表明:①Hargreaves法、Priestley-Taylor法和FAO-Penman-Monteith法日蒸散的模拟结果较为一致,总体上高估20%~26%,其中Priestley-Tayl...

为明确华北平原主导作物冬小麦-夏玉米耗水量的变化趋势,为水资源配置提供科学依据,论文搜集文献资料,结合中国科学院禹城综合试验站长期观测数据,采用Mann-Kendall检验法分析了华北平原近50 a冬小麦和夏玉米的耗水量变化趋势,阐明其耗水特性和作物水分利用效率变化,最后通过对蒸发能力和气象要素的变化趋势分析明确了冬小麦-夏玉米耗水量变化的主导原因。研究表明:①近50 a华北平原主导作物冬小麦-夏玉米耗水量呈下降趋势,冬小麦耗水量从501.2 mm降低到456.3 mm,夏玉米耗水量大体变化在300～400 mm,平均为350 mm左右;②冬小麦和夏玉米水分利用效率大幅度提高,冬小麦水分利用效...

为了准确模拟冬小麦-夏玉米种植制度下的农田土壤墒情,本研究改进通用陆面模型CLM3.0的参数化方案,包括灌溉措施及作物种植制度参数化的加入、土壤厚度及土壤层的剖分修改、作物水文及土壤水文过程的一些参数化修改、考虑作物的株高变化等,在海河平原的3个农业观测试验站(东北旺、栾城、洪门)验证改进后的模型的适用性。结果表明:改进后的CLM3.0模型在冬小麦和夏玉米种植制度下的农田具有较好的适用性,可以抓住各层土壤湿度的变化,与改进前的模型相比,其土壤墒情模拟精度明显提高,2m土体土壤湿度的均方根误差在东北旺、栾城和洪门试验站分别减少了45.2%、47.1%和51.5%。

【目的】探讨不同品种冬小麦秸秆、秸秆覆盖量和覆盖方式对夏玉米生长发育和产量的影响。【方法】于2012年在陕西关中一年两熟典型地区,采用随机区组设计,选用小偃22和小偃216 2个冬小麦品种秸秆,设秸秆混入耕层、秸秆带状覆盖、秸秆全面覆盖3种秸秆还田方式,以及4 500,7 500和10 500kg/hm2 3个秸秆还田量,以秸秆不还田为对照,于夏玉米幼苗期和发育中期测定株高、茎粗、次生根数、叶片颜色、单株干质量,并于成熟期测定株高、穗位高及产量构成因素,研究各处理对夏玉米生长发育及产量的影响。【结果】2012年夏玉米播种后由于较长时期干旱少雨,冬小麦秸秆覆盖的保墒作用大于其化感作用,各秸秆还田...

将冬小麦、夏玉米作为整体,研究耕作定位试验(10种不同耕作措施)对山东省半湿润易旱区夏玉米季土壤物理性状的影响。耕作试验(第2年)结果表明:与玉米吐丝期和灌浆中期相比,收获期土壤含水量受耕作方式影响更显著,其中土壤表层0～20 cm土层土壤含水量最高,耕作处理为A2B2R(小麦季免耕+玉米季免耕+秸秆还田),20～40 cm、40～60 cm均为A1B2R(小麦季旋耕+玉米季免耕+秸秆还田)最高。玉米吐丝期和收获期各土层温度均值(上午8时)为A3B2R(小麦季深松+玉米季免耕+秸秆还田)和A1B1R(小麦季旋耕+玉米季隔年旋耕+秸秆还田)耕作方式土壤温度最高,比对照(小麦季旋耕+玉米季免耕+秸...