【目的】针对河西绿洲灌区资源型缺水严重，作物生产中地膜和水氮投入量大且利用率低等问题，探讨水氮减量条件下免耕一膜两年用对后茬作物水分利用特征的影响，为构建试区水氮减量和水分高效利用技术提供实践依据。【方法】2019—2021年，开展三因素裂区试验，设传统翻耕（CT）和免耕一膜两年用（NT)2种耕作方式，减量20%灌水量（I1,1 920 m~3·hm~(-2)）和传统灌水量（I2,2 400 m~3·hm~(-2))2个灌水水平，减量40%施氮（N1,135 kg·hm~(-2)）、减量20%施氮（N2,180 kg·hm~(-2)）和传统施氮（N3,225 kg·hm~(-2))3个施氮水平，研究不同处理的耗水量、棵间蒸发量和水分利用效率。【结果】一膜两年用可优化小麦播前土壤水分环境、减少小麦生育期内无效耗水。与CT相比，NT有利于提高小麦播前土壤含水量和贮水量，分别提高了16.9%—23.0%和14.5%—16.5%；可降低小麦全生育期总耗水量（ET）、总棵间蒸发量（E）和蒸散比（E/ET），降低幅度分别为3.5%—4.2%、19.0%—20.2%和16.8%—19.3%。随着灌水和施氮量减少，耗水量、棵间蒸发量、E/ET 3个指标随之降低，与I2相比，I1的3个指标分别降低了6.1%—6.4%、10.8%—11.1%和5.5%—6.0%；与N3相比，N2、N1的3个指标分别降低了2.2%—3.9%、4.2%—10.9%和1.7%—7.2%；耕作方式、灌水交互作用下，NTI1较CTI1耗水量、E/ET分别降低了0.6%—6.6%和17.4%—17.6%；免耕一膜两年用集成水氮减量进一步优化耗水结构，与CTI2N3相比，NTI1N2的3个指标分别降低了11.0%—12.9%、28.3%—47.6%和22.5%—26.4%。与CT相比，NT显著提高小麦籽粒产量和水分利用效率，分别提高了4.8%—6.3%和9.0%—9.5%。在NT和CT条件下，I1N2与I2N3、I2N2小麦籽粒产量和水分利用效率（WUE）差异不显著；比较不同处理下的小麦籽粒产量和水分利用效率，以NTI1N2最高，与对照CTI2N3相比，籽粒产量和WUE分别提高了5.1%—6.6%和5.7%—6.2%。【结论】在河西灌区，免耕一膜两年用玉米轮作小麦，在全生育期灌水1 920 m~3·hm~(-2)、施氮180 kg·hm~(-2)，是适用于该区的水氮节约小麦高产和水分高效利用的生产技术。

【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...

【目的】利用间作和保护性耕作对土壤碳减排及水分高效利用的潜力，将二者集成于同一系统中以发挥各自的优势并催生彼此间的协同效应，从而建立减排与节水双赢的间作高效种植模式。【方法】以河西绿洲灌区长期规模化种植的小麦间作玉米为研究对象，集成应用保护性耕作的理论与技术，利用带状耕作和秸秆覆盖建立免耕立茬（ＮＴＳＳＩ）、免耕秸秆覆盖（ＮＴＳＩ）、少耕秸秆翻压（ＴＩＳＩ）和传统收割（ＣＴＩ）４种处理，并以传统收割单作小麦（ＳＷ）和单作玉米（ＳＭ）作为对照，系统研究了不同处理土壤呼吸与作物耗水状况。应用土壤呼吸测定系统ＥＧＭ－４（ＥＮｖＩｒｏＮＭＥＮＴａｌ ＧａＳ ＭｏＮＩＴｏｒ－４，ＵＫ，ＰＰ ＳｙＳＴＥＭ．．．

为探明土壤结构改良与保墒耕作措施对小麦、玉米周年水分利用的作用机制。采用田间试验,研究了常规耕作、秸秆还田、保水剂、有机肥、免耕、深松、深松+秸秆覆盖等措施对小麦、玉米生长过程中的耗水特征、光合特征及周年水分利用的影响。结果表明:深松+秸秆覆盖在小麦生育期内储水量较高。从小麦播种-返青期,深松+秸秆覆盖处理的耗水量最低。而在返青-拔节期,该处理最大,而其在孕穗-抽穗期的耗水量却最低。在拔节-孕穗期,保水剂处理的耗水量最大,而在抽穗-灌浆期,其耗水量最小。在灌浆-收获期,秸秆还田和保水剂处理的耗水量较其他处

为研究免耕条件下秸秆还田与施肥对小麦-玉米轮作系统土壤养分和酶活性的影响,于西北农林科技大学校内试验地进行试验,设3个秸秆还田水平:秸秆全量还田、秸秆半量还田、秸秆不还田,施肥和不施肥2个施肥水平,共6个处理,以秸秆不还田+不施肥作为对照,研究秸秆还田与施肥对小麦-玉米轮作系统一年内两季不同作物收获期040 cm土层土壤养分含量和土壤酶活性的影响。结果表明,冬小麦和夏玉米收获期土壤不论是020 cm还是2040 cm土层,秸秆全量还田+施肥和秸秆半量还田+施肥处理相比秸秆不还田+不施肥均能增加土壤有机碳、

【目的】研究免耕条件下秸秆还田对旱地冬小麦－夏玉米轮作系统土壤呼吸及土壤水热状况的影响。【方法】２０１１年１０月至２０１４年９月，在陕西杨凌设置秸秆全量还田＋施肥（Ｓ１Ｆ１）、秸秆全量还田＋不施肥（Ｓ１Ｆ０）、秸秆半量还田＋施肥（Ｓ１／２Ｆ１）、秸秆半量还田＋不施肥（Ｓ１／２Ｆ０）、秸秆不还田＋施肥（Ｓ０Ｆ１）、秸秆不还田＋不施肥（Ｓ０Ｆ０）６种不同耕作处理的３年定位试验，测定并分析不同耕作处理下土壤呼吸、土壤水热状况、作物产量、土壤耕作层有机碳含量的差异。【结果】在冬小麦生育期内，各处理土壤呼吸速率均呈先下降后升高再下降的趋势；在夏玉米生育期内，各处理土壤呼吸速率均表现为先升高后下降的趋势。．．．

【目的】为摸清氮肥与作物产量之间的关系,明确冬小麦/夏玉米轮作体系氮肥投入阈值范围,从污染源头控制氮肥的迁移、流失,提高氮肥吸收利用效率和减少环境污染提供理论依据。【方法】采用大田小区试验,设置不施肥对照、优化减氮25%、优化施肥、优化增氮125%、优化增氮150%、优化增氮200%等6个处理,研究黄壤坡耕地土壤中硝态氮、铵态氮及可溶性氮累积、迁移规律及作物产量的影响。【结果】施氮均能提高土壤硝态氮、铵态氮和可溶性氮的含量及其累积量;各处理硝态氮、铵态氮的垂直迁移趋势不同,且土壤硝态氮、铵态氮主要集中在0～40 cm土层,分别占总硝态氮含量的37.3%～55.1%、29.3%～45.1%,2种作物可溶性氮的垂直迁移趋势基本一致;与优化施肥相比,优化增氮处理对硝态氮、铵态氮向土壤深层迁移趋势影响作用明显,但对土壤可溶性氮向土壤深层迁移趋势影响不明显;施肥各处理的硝态氮、铵态氮和可溶性氮含量及小麦和玉米产量较不施肥处理均有显著增加。【结论】合理施用氮肥可降低土壤硝态氮、铵态氮和可溶性氮及提高作物产量。优化减氮(OPT-N)措施较其他施肥处理的经济效益和环境效益有显著提高,是值得推荐的施氮措施。

【目的】针对西北灌区春小麦生产中氮肥投入过高、水分利用效率低等问题，探讨复种绿肥及减量施氮对春小麦水分利用特征的影响，以期为优化春小麦生产的水资源高效利用提供理论依据。【方法】采用裂区设计，主区设麦后复种绿肥毛叶苕子（W-G）和麦后休闲（W）两种种植模式，副区设传统施氮（N3,180 kg·hm~(-2)）、减施氮肥15%(N2,153 kg·hm~(-2)）和减施氮肥30%(N1,126 kg·hm~(-2))3个施氮水平，于2020—2021年研究复种绿肥及减氮对春小麦产量、耗水量及水分利用效率的影响。【结果】麦后复种绿肥结合适量减施氮肥可提高春小麦播前土壤贮水量，W-G较W模式春小麦播前土壤贮水量增加11.5%—13.5%，麦后复种绿肥结合氮肥减施15%(W-GN2）与麦后复种绿肥结合减氮30%(W-GN1）较对照麦后休闲结合传统施氮量（W-N3）春小麦播前土壤贮水量分别提高12.1%—20.2%与15.2%—16.6%,W-GN2与W-GN1处理间无显著差异。W-G较W春小麦耗水量降低12.6%—13.7%，复种绿肥模式中以W-GN2降低春小麦耗水量幅度最大，较麦后休闲结合减氮15%(W-N2）、W-N3分别降低21.8%—25.8%、21.3%—26.3%;W-G通过降低春小麦拔节期至灌浆初期的耗水模系数，增大播种前期至拔节期与灌浆初期至成熟期的耗水模系数（两阶段耗水量占全生育期总耗水量的比例为60.5%—64.1%），有效协调春小麦前后生育时期的水分需求特征，增强了春小麦生长发育过程中水分供需同步性。相比W-GN1、W-GN3,W-GN2处理的调控效应更突出。W-G具有增产优势，较W增产13.5%—14.1%;W-GN2较W-N2与W-N3分别增产16.7%—18.4%与13.6%—14.6%。因而，W-G较W模式提高水分利用效率为29.4%—31.0%，麦后复种绿肥模式中，以W-GN2提高水分利用效率的幅度较大，较W-N2、W-N3分别提高44.2%—46.8%、39.1%—43.5%，较W-GN1、W-GN3分别提高36.2%—50.7%、9.1%—17.0%。【结论】麦后复种绿肥结合减施氮肥15%（即施氮153 kg·hm~(-2)）较传统水氮管理提高春小麦产量及水分利用效率，可推荐为西北灌区春小麦水分高效利用的生产模式。

【目的】黄淮海地区是中国粮食主产区之一,但农业生产中旱涝频繁发生,同时还存在土壤紧实、耕层变浅和土壤蓄水保墒能力低等问题,严重影响了该区的粮食生产。耕作方式和秸秆还田作为农业生产中两项重要的技术措施,对改善土壤结构、提高土壤蓄水能力和水分利用效率有显著作用。本文旨在探索耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响,为优化黄淮海地区的土壤耕作方式提供依据。【方法】采用土壤耕作方式与秸秆还田相结合的方法,设置常规耕作+秸秆还田、常规耕作+无秸秆还田、深耕+秸秆还田、深耕+无秸秆还田、深松+秸秆还田、深松+无秸秆还田6个处理,研究耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米一年两...

【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】研究冬小麦-夏玉米轮作区土壤养分的时间和空间变化规律以及多年轮作对土壤养分的影响。【方法】以国家精准农业示范研究基地为例,利用GIS技术和地统计学方法,结合《北京土壤养分分等定级标准》,分析冬小麦-夏玉米轮作区土壤养分时空变异特征。【结果】从2000—2007年,研究区严重缺乏磷、钾养分,且含量等级呈下降趋势;土壤全氮含量虽在部分区域偏高,但盈亏等级也呈下降趋势;有机质含量略微增加,处于平衡状态。不同年度的各土壤养分的变异系数范围为11.00%—51.71%,属于中等程度的变异。随着时间的推移,有效磷、有机质、全氮和碱解氮空间分布稳定。速效钾在2001年空间分布规律与2000年和200...

针对过量施用氮肥和地下水硝酸盐超标的现状，探索减量施氮、秸秆替代过量氮肥下土壤氮素的淋失风险，以期为降低氮素淋失风险提供科学依据。通过在河北省徐水县进行连续４年的冬小麦—夏玉米轮作体系田间定位试验，分析耕作（少耕和常规耕作）、施氮量（无机氮０、２００和３００ ｋｇ／ｈｍ～２）和秸秆（还田、不还田）等措施对作物收获后土壤无机氮累积、土壤—作物体系氮平衡状况以及冬小麦和夏玉米产量的影响。结果表明，小麦收获后，过量施氮处理０～１００ ｃｍ土壤硝态氮累积量显著高于其它处理，高达２２１ ｋｇ／ｈｍ～２，过高的土壤残留硝态氮增加玉米高温多雨季氮素淋洗风险。３年氮平衡累积量比较显示，过量施氮、少耕／常规耕作．．．

【目的】针对环渤海区域冬小麦/夏玉米轮作系统氮肥施用量过大,环境效应逐渐增大的实际情况,研究不同氮肥施用量下长期和区域环境效应,明确冬小麦/夏玉米的减氮潜力和区域。【方法】利用定位试验和生物地球化学模型相结合的研究方法。【结果】冬小麦/夏玉米不同氮素施用量15年的模拟结果表明,随着氮肥施用量的增加,作物产量逐渐增加,到两季作物施氮量达到240—300 kg N.hm-2以上时,作物产量增加能力有限,而氮淋溶损失量则逐渐加大,土壤中残留的无机氮素也逐渐增加。与当前区域氮肥施用量364×104t相比,区域氮肥总量减少30%和优化施肥两种调控方案下环渤海地区总氮素平衡的各个输出项都有不同程度的降低,...

【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。

当前在作物生产中氮磷资源的不合理利用严重威胁环境,为了探讨华北山前平原冬小麦-夏玉米轮作体系合理的氮磷配合措施,在几年水氮(水磷)定位试验基础上对氮磷吸收与利用状况进行了分析。试验为小麦-玉米周年轮作种植,设水氮和水磷试验,水分为主区,施氮(磷)量为副区,裂区试验设计。水分设置限水和适水2个处理,周年设置6个施氮水平,小麦+玉米氮肥用量分别为0+0,60+60,120+120,180+180,240+240,300+300 kg/hm2;3个施磷水平,小麦季磷肥用量分别为75,150,225 kg/hm2,玉米季不施磷。结果表明,施氮(磷)可提高作物地上部分吸氮(磷)量,小麦和玉米全年施氮量2...