【目的】探讨不同带型垄沟集雨种植系统水分入渗特性，为农田垄沟集雨种植的垄沟带型优化设计提供依据。【方法】采用土槽和人工降雨模拟试验，在相同的初始含水率（10%）和降雨条件（降雨强度为16 mm/h，降雨量24 mm，试验历时81 min）下，在土槽内分别设计宽带型垄沟（垄宽和沟宽均为60 cm）和窄带型垄沟（垄宽和沟宽均为45 cm），2种垄沟均为1∶1带型，垄高15 cm，借助数码相机记录垄沟断面土壤湿润锋动态，利用时域反射仪（TDR）测定沟中心、垄沟交界、垄腰、垄顶及垄中心05，510，1015，15

【目的】垄沟覆膜种植紫花苜蓿(Medicago sativa L.),为年降水量250-350mm的中国西北黄土高原区旱作紫花苜蓿的种植提供理论依据。【方法】试验设置膜垄和土垄集雨处理,垄为集雨区,沟为种植区,研究不同沟垄宽比和覆盖方式对旱作紫花苜蓿生长及其品质的影响,并确定最优的集雨处理。【结果】各指标值反映出,膜垄处理明显优于土垄处理;所有处理中以MR60(覆膜处理,沟垄宽比为60cm﹕60cm)表现最优,出苗率、成苗率和越冬率分别较对照(平作,CK)提高16.01%、16.03%和18.25%,生长速度和再生速度分别较CK提高65.30%、56.41%,生长高度、分枝数和干草产量分别较C...

【目的】探究垄沟集雨种植模式下谷子的生长、产量对氮肥的响应，以期为黄土高原半干旱区谷子高产高效生产提供理论依据。【方法】于2022—2023年选用陕豫谷3号谷子品种进行大田试验，采用裂区设计，主因素为种植模式（垄沟集雨种植模式，R；传统平作种植模式，T），副因素为施氮量（0 kg·hm~(-2),N0;60 kg·hm~(-2),N1;135 kg·hm~(-2),N2;210 kg·hm~(-2),N3），在不同种植模式下测定谷子旗叶净光合速率、叶绿素相对含量、各生育时期地上部群体干物质积累量、氮素积累量，以及成熟期农艺性状和产量，并计算氮素利用率。【结果】同一施氮量下，与传统平作种植模式相比，垄沟集雨种植模式下谷子旗叶的净光合速率、叶绿素相对含量在降雨较多的2022年仅灌浆期有所提高，在降雨较少的2023年抽穗期、开花期、灌浆期则均有提高，两年间垄沟集雨种植模式均增强了谷子生育中后期的光合能力，延缓叶片衰老；谷子地上部群体干物质积累量、氮素积累量在2022年的拔节期、灌浆期、成熟期有所提高，在2023年各生育时期均有增加，且N1、N2、N3间均无显著性差异，地上部干物质积累量、氮素积累量分别提高了0.6%—39.5%、0.9%—51.1%；籽粒氮素积累量、花后氮素积累量、花后氮素对籽粒贡献率在两年间均有显著增加，满足了谷子全生育期的养分需求，改善了传统平作种植模式下谷子生育后期氮肥供应不足问题；氮肥偏生产力在两年间均有增加，分别提高了3.7%—14.3%、2.8%—27.6%，氮肥农学利用效率在2022年于210 kg·hm~(-2)施氮量下略有降低，氮肥农学利用效率、氮肥利用效率在2023年施氮量超过135 kg·hm~(-2)时均有所降低，三者均随施氮量的增加而降低；谷子穗粗、单穗重在两年间均有提高，穗长则有所下降；产量在两年间均有显著性提高，分别增加了3.7%—14.3%、2.8%—27.6%，在降雨较少的2023年增产效果更为显著，且当施氮量超过60 kg·hm~(-2)时，产量无显著性增加。【结论】在黄土高原半干旱区，垄沟集雨种植模式配施60—135 kg·hm~(-2)氮肥更有利于谷子氮素利用和产量形成。

【目的】探明沟垄微型集雨种植(垄体覆膜沟内种植)适宜的降雨量范围,为确定合理的微型集雨种植模式提供科学依据。【方法】在夏玉米生长期,人工模拟大、中、小3种降雨量(440、340和230mm),定期测定传统平作(T1)和沟垄微型集雨种植(T2)条件下土壤水分和耕层地温,并分析了农田水分利用效率(water use efficiency,WUE)。【结果】在玉米全生育期230、340和440mm降雨量下,沟垄微型集雨种植农田200cm土层平均储水量分别较平作(平作不起垄不覆膜)增加了2.3%、5.2%和4.5%,耕层0～5cm平均地温分别增加了1.2、1.1和1.0℃。在全生育期230mm和340...

针对阴山北麓旱作区雨水蓄积利用效率低的问题，探讨本地区主要种植方式对降水的蓄积效应及降水后土壤水分变化动态。本研究采用模拟降水试验方法，对降水后农田土层水分含量的变化情况进行监测和分析，结果表明：１）在４ｍｍ降水下，粘壤土不同处理土壤贮水量显著高于对照；在１２ｍｍ降水下，沙壤土不同处理土壤贮水量显著高于对照。不同降雨量粘壤土和沙壤土贮水量增量表现一致，大小顺序均为垄作全膜＞垄作半膜＞平作全膜＞平作半膜＞平作（ＣＫ）。以８ｍｍ降水为例，粘壤土各处理中，垄作全膜处理下土壤贮水增量为６．５ｍｍ，是对照的１．７６倍，沙壤土各处理中，垄作全膜种植方式贮水增量是对照的３．２倍。２）垄作全膜能够将１２ｍｍ以．．．

以谷子为供试材料,在半干旱偏旱区研究了不同垄沟集水带型对土壤有效蓄水量、不同生育阶段生长量、生长速率和植株光合系统各特征值的影响。结果表明,垄沟集水种植方式蓄水作用效果明显,其中以垄沟比60∶60带型效果最好;谷子垄沟集水种植主要经济性状指标值均较露地种植对照(CK)高,平均穗长、小穗数和穗粒重分别较对照增加3.9~5.4 cm、9.8~16.8个和5.20~5.25 g;垄沟集水种植谷子的叶片光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Rs)和水分生产效率(WUE)值分别较露地种植(CK)提高31.83%,42.62%,24.50%和9.6%。

由达西定理和能量守恒原理推导了土壤水分入渗的数学模型，水平土柱法实测了模型中的基本运动参数：土壤水分扩散率Ｄ（θ），推求了土壤水分非饱和导水率Ｋ（，经过计算机用有限差分法模拟了六块不同林地的土壤水分入渗过程，实地试验检验了模拟结果。结果表明计算的累积入渗量和入渗率与实测值非常一致。经过模拟结果绘制的入渗时水分随时间变化的剖面图，形象地反映了不同林地的土壤水分入渗的全过程。

论文基于田间坡地人工模拟降雨实验,分析了料浆石覆盖及嵌入对入渗过程的影响,对比了其入渗速率及拟合参数的变化趋势。其结果表明,随料浆石覆盖度及料浆石嵌入含量的增加,入渗补给系数逐渐减小,且后者对其影响显著;料浆石嵌入小区的平均入渗速率及稳定入渗速率随料浆石含量的增加而缓慢减小。Kostiakov入渗经验公式和Ph ilip方程均可以对降雨入渗过程进行描述。

为研究旱地玉米全膜双垄沟垄体结构对其水热效应的影响程度,采用数值模拟方法对垄体结构和保温保水性能之间的关系进行研究。参考现有的全膜双垄沟种床构建农艺要求建立4种垄体模型,分别为T1、T2、T3和T4模型,对其雨水入渗和热平衡过程进行数值模拟,结合模拟结果对玉米全膜双垄沟垄体结构和相应的配套机具进行了优化。入渗模拟结果表明:在相同降雨边界条件下T2模型垄沟内土壤平均含水率最高(含水率为18.0%),其次为T4模型(16.9%)。热平衡模拟结果表明:在相同的温度边界条件下T4模型垄沟内土壤平均温度最高(温度值为23.5℃),T2模型最低(22.8℃),兼顾保温性和保水性2个因素,T4模型为最优模型。在T4模型的基础上对现有的全膜双垄沟垄体结构进行优化,优化后的垄体呈拱型结构,大垄拱顶弧半径为48 cm,大垄宽70 cm,垄高15 cm;小垄拱顶弧半径为22 cm,小垄宽40 cm,垄高20 cm;垄沟为梯形结构,沟底宽8～10 cm,沟底与大垄宽度比约1∶7,与小垄宽度比约1∶4。同时配套的起垄铺膜机具需要安装垄体整形装置,其形状和结构要与优化后的垄体相匹配,配套的直插式穴播机行走轮宽度应小于垄沟沟底宽度(8～10 cm),播种后膜孔半径保持在4～5 cm。

为解决降雨偏少且季节分布不均和施肥偏多但方式不合理等我国旱地小麦生产面临的主要问题,并探讨旱地小麦增产增收的栽培模式。设置常规平作(平作+均匀施肥)、垄沟种植(起垄沟播+均匀施肥)、垄沟种植减肥(起垄沟播+减肥25%+均匀施肥)、垄沟种植定位施肥(起垄沟播+减肥25%+播种行侧下定位条施)4种栽培模式,比较了小麦主要生育时期的茎蘖数和干物质积累量,播前和收获期0～200 cm土壤水分以及产量、水分利用效率和肥料偏生产力。与常规平作相比,垄沟种植促进了休闲季土壤蓄水,从而使播前土壤蓄水量提高5.4%～5.5%,主要生育时期的群体茎蘖数和干物质积累量显著增加,进而使小麦产量、水分利用效率和肥料偏生产力分别提高10.1%～11.2%,7.2%～8.6%,10.3%～11.4%。垄沟种植减肥较垄沟种植,肥料偏生产力显著增加,增幅为22.9%～34.6%,产量和水分利用效率在第1年无显著差异,后2 a显著降低,但上述指标均优于常规平作。与其他3个处理相比,垄沟种植定位施肥的产量和水肥利用效率均最优,虽然产量和水分利用效率较垄沟种植的增幅不显著,但肥料偏生产力显著提高35.2%～37.8%。可见,在豫西旱地,垄沟种植有利于提高小麦产量和水分利用效率,垄沟种植+减肥25%会在一定程度上降低小麦产量,但有利于提高肥料偏生产力。垄沟种植定位施肥协同提高了产量、水分利用效率和肥料偏生产力,是适宜于旱区推广的冬小麦栽培措施。

在黄土高原北部,采用起垄覆膜(垄上覆膜种植马铃薯,垄沟种植谷子)的垄沟间作田间集雨补灌栽培并结合增施氮、磷、钾化肥,具有显著的增产、增收效果。该技术可大大提高化肥的增产效果和肥料利用率,有明显的集雨增墒效果,同时采用起垄覆膜种植马铃薯与垄沟种植谷子能够合理利用有限的工程集雨,有利于充分利用有限的降水资源,进行节约化农业经营。

采用田间小区试验研究了旱地玉米全膜双垄沟播技术不同覆膜模式的水分高效利用机理。结果表明,玉米播前至拔节期,秋季全膜双垄、顶凌全膜双垄和播前全膜双垄0-20cm土壤含水量较传统播前半膜平铺分别提高5.5-5.8%、4.5-4.7%和0-3.2%,1m土壤贮水量较播前半膜平铺分别增加48.4-51.7mm、36.4-38.8mm和0-25.6mm,正是由于秋季全膜双垄和顶凌全膜双垄前期较高的土壤含水量,从而有效解决了玉米4-5月份因春旱无法播种、出苗的瓶颈。全膜双垄沟播技术大幅度提高了农田降水利用率和玉米水分利用效率,使降水利用率最高达到76.8%、平均达到70.2%,使玉米水分利用效率最高达到3...

研究目的:结合干旱半干旱雨养农业区已形成的旱作玉米双垄全膜覆盖集雨沟播技术,围绕土地整治特点和要求,完善并形成适宜陇东台塬区的区域性土地整治工程技术模式。研究方法:基于区域农业气候背景与当地农业生产技术条件,提出由降水供需分析、集雨设施设计、土地平整规划、农业生产措施等构成的陇东黄土台塬区双垄全膜集雨沟播土地整治模式,通过典型项目加以验证。研究结果:该模式可显著提高水土资源的利用率,试验区玉米增产约20%,净增产值超过4000元/hm2,并有利于保持水土和改善土壤环境,具有较好的经济、生态和社会效益。研究结论:该模式具有一定的实用性和有效性,适用于年平均降雨大于250 mm、有集中降雨期、光热...

在半湿润易旱地区的关中红油土上, 研究了垄上覆膜集雨保墒和沟内种植栽培方法对冬小麦(Triticumaestivum )水分利用效率及产量影响。结果表明,冬小麦返青时各处理100～200 cm深土层的水分与播前相比无变化。0～100 cm土层覆膜较未覆膜多保蓄水6.5 mm,有一定集水保水作用。收获时各土层的水分都明显减少。在低氮(75 kg·ha-1)、低密(230万株·ha-1)和高氮(225 kg·ha-1)、高密(280万株·ha-1)2种条件下,覆膜较未覆膜处理平均多耗水34.8 mm,表明小麦明显增强了对深层水分的利用。覆膜集水和施用氮肥有显著增产效果。覆膜后,高氮处理的生物产量与...

【目的】探究不同垄沟种植模式对旱地玉-麦轮作体系作物生产力、土壤性状及土壤硝态氮累积量的影响，为改善旱地土壤肥力，提高作物产量和效率，降低环境风险提供科学依据。【方法】基于中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2004年的长期定位试验，设置6行固定道垄沟种植（6RPRF）、6行每年起垄垄沟种植（6REYRF）、4行固定道垄沟种植（4RPRF）、4行每年起垄垄沟种植（4REYRF）和传统平作（CF）5个处理，分析了2015—2021年度玉米、小麦及其周年的产量、水分利用效率，2020年玉米收获期0—40 cm不同土层的容重、养分含量和酶活性，以及2019—2020年度小麦收获期0—380 cm土层土壤硝态氮累积量。【结果】与CF相比，4种垄沟种植下玉米、小麦、周年的6年平均产量分别显著提高8.6%—32.1%、12.5%—25.6%、11.3%—29.6%，水分利用效率分别显著提高8.6%—31.4%、12.5%—31.1%、12.8%—30.3%;0—5 cm和20—40cm土层的容重分别显著降低7.3%—11.3%和4.9%—11.5%;0—40 cm土层平均有机质、全氮、有效磷和速效钾含量及脲酶活性分别提高6.0%—19.8%、80.8%—100.0%、28.5%—80.9%、58.5%—141.2%和24.0%—46.9%,0—100 cm土层的硝态氮累积量显著提高38.8%—116.0%，其中，总体以4RPRF处理效果最优，其还可以在硝态氮累积量总量维持在CF水平的同时使0—100cm土层显著提高38.8%、200—380 cm土层显著降低15.0%，具有提高根层、降低深层土壤硝态氮累积量的作用。固定道垄作模式（PRF）与每年起垄模式（EYRF）相比，玉米和周年的6年平均产量分别显著提高10.6%和9.1%，垄面种植6行模式（6R）下玉米、垄面种植4行模式（4R）下小麦和周年的6年平均水分利用效率分别显著提高21.1%、15.2%和8.2%，土壤养分含量表层提高、下层降低，0—380 cm土层的硝态氮累积量显著降低4.9%—30.2%。4行模式较6行模式，玉米和周年的6年平均产量分别显著提高9.9%和6.8%,EYRF下玉米、PRE下小麦和周年的6年平均水分利用效率分别显著提高7.4%、16.5%和6.7%，土壤特性有改善趋势，但其效应因指标而异，且在不同起垄模式和不同土层表现不同。【结论】4行固定道垄沟种植（4RPRF）既可降低土壤容重，提高土壤有机质、全氮和速效钾含量，又可使玉米、小麦、周年的产量和水分利用效率在多数条件下表现最优，还可以有效降低200—380 cm土层的硝态氮累积量，是协同实现旱地雨养玉-麦轮作区作物高产高效和环境友好生产的种植模式。