【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】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。

【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,...

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。

在EPIC模型介绍和模拟精度验证的基础上,利用EPIC模型对黄土高原旱塬地冬小麦水分生产潜力和土壤水分动态进行了中期(12a)和长期(30a)评价定量模拟研究。结果表明:(1)在12a实时气象条件下的模拟时段内,旱塬地小麦水分生产潜力随降水量变化呈现波动性降低趋势,3m土层土壤有效含水量也表现为剧烈波动性和逐渐下降趋势,土壤干燥化趋势明显;(2)在30a模拟气象条件下的模拟时段内,旱塬地小麦水分生产潜力呈现波动性轻微降低趋势,3m土层土壤有效含水量季节性和年际间波动性显著,但土壤干燥化趋势并不明显;(3)综合分析认为,在降水量减少幅度不显著的情况下,旱塬地麦田土壤干燥化只是一种短期现象,不会导...

为了探求夏休闲不同耕作方式对旱地麦田土壤水分变化、水肥高效利用、麦田生产力及杂草发生规律的影响,以期高效利用和开发有限的自然降水资源。本研究通过对4种夏休闲耕作方式下麦田0cm-200cm土层土壤水分动态、杂草生长量、有机物质和养分归还量进行定位监测,结合籽粒和生物产量分析农田水分利用效率。结果表明,冬小麦播前,夏闲期高留茬翻耕播种油菜(深翻绿盖)比对照(传统耕作)0cm-200cm土层土壤少蓄降水仅为2.4mm;深翻绿盖处理冬小麦籽粒产量比对照增加3.0%,周年产量和水分利用效率较对照分别提高35.2%和96.7%;深翻绿盖处理杂草生长量为对照的41.4%,翻压归还农田的有机物质、全氮、全磷...

【目的】研究不同施肥和覆盖栽培模式对渭北旱塬旱地冬小麦产量和水分利用的影响。【方法】通过田间试验,研究测土推荐施氮、顶凌追肥、垄覆沟播、秸秆还田覆盖等措施对冬小麦产量、生物量、收获指数、水分利用效率及土壤水分周年变化的影响。【结果】旱地早春追肥使冬小麦增产6%—14%,水分利用效率提高7%—10%,达到12.2—13.6 kg.hm-2.mm-1;"减氮+垄覆沟播"增产达15%—41%,水分利用率提高10%—30%,达到12.2—16.5 kg.hm-2.mm-1。主要原因是,通过测土优化氮肥用量,采用基肥﹕追肥(3﹕1)方式,并与起垄覆膜栽培措施相结合可促进冬小麦利用深层土壤水分,提高冬小麦...

为了探明施氮量对黄土旱塬区冬小麦(Triticum aestivum L.)籽粒产量和麦田土壤水分动态的影响规律,以抗旱性冬小麦品种长武58为供试材料,于2006～2008年连续两个年度在陕西省长武县对不同施氮量条件下麦田土壤贮水量动态、耗水规律、小麦产量和夏闲期降水补给率等特征进行研究。结果表明,麦田土壤贮水量随季节和降水明显变化,同一生育时期2.7m土层的土壤贮水量基本随施氮量的增加而减少。偏旱年每公顷施氮300kg和平水年每公顷施氮225kg均能够获得当年最大的籽粒产量和水分利用效率。每公顷施氮75kg和225kg均能在夏闲期获得较大的降水补给率。每公顷施氮225kg更有利于黄土旱塬区冬...

在2年初步试验的基础上，通过对山西寿阳县年雨量、气温与蒸散量的分析，建立了保护性耕作土壤水分模型及其相关子模型。用此模型能预测特定地区作物各生长阶段的土壤含水量、任意年的降水量、任一天的平均气温和年蒸散量与径流量。试验验证结果表明，此模型能较好地反映各种耕作处理下土壤水分的变化情况。

应用非饱和土壤水分运动原理 ,对塑料暗管排水条件下分层土壤的水分运动进行了数值模拟 ,建立了数学模型。结果表明 ,模型计算的土壤水分分布结果和田间实测的土壤剖面水分数据一致 ,应用该模型可以确定出试验区在一定外界气象条件下不同地下水降落速度时农田的受渍情况

根据多年农田试验和定位观测的结果,在分析旱塬农田土壤水分曲线特征的基础上,从耕层土壤和深层土壤两个层次研究了覆盖耕作对农田土壤水分有效性的影响,包括有效水含量、速动易效水与缓动易效水。结果表明:免耕覆盖量10500kg/hm2的处理耕层土壤总有效水含量最高,免耕覆盖量7500kg/hm2的处理次之,常规耕作最低;深层土壤有效水量的变化趋势也随秸秆覆盖量的增加而增加,常规耕作和免耕无覆盖差异不大,免耕覆盖量10500kg/hm2比常规耕作高34.5mm;耕层和深层土壤速动易效水与缓动易效水整体上均随秸秆覆盖量增加而增加,速动易效水较缓动易效水含量低。

【目的】研究渭北旱塬免耕和传统耕作条件下不同覆盖方式对春玉米产量和水分利用效率的影响,为渭北旱塬春玉米的高产栽培提供参考。【方法】在渭北旱塬以春玉米"沈单10号"为供试材料,以传统耕作不覆盖为对照,研究了传统耕作+秸秆覆盖、传统耕作+地膜覆盖、传统耕作+秸秆地膜双覆盖、免耕不覆盖、免耕+秸秆覆盖、免耕+地膜覆盖、免耕+秸秆地膜双覆盖时春玉米产量和水分利用效率的变化。【结果】免耕秸秆地膜双覆盖对春玉米的农艺性状有明显改善作用,与传统耕作不覆盖相比,其株高增长19.82%,穗位高增长47.55%;免耕和覆盖均可提高春玉米的产量,其中免耕秸秆地膜双覆盖的产量最高,达9 219kg/hm2,比传统耕作...

本文通过对冬小麦田间土壤水分动态的连续监测,得到了土壤含水率变化率的相关模型,其相关变量有:平均温度、平均相对湿度、叶面积指数和降雨量(包括浇水)。以土壤含水率16％为影响小麦正常生长的阈值,将该模型耦合到麦田生态系统的整体模型中,能较好地逐日模拟土壤水分动态变化以及土壤水分对小麦生长和产量形成的影响作用。