【正文】 渭北旱作麥田保護性輪耕作蓄水保墑效應與經濟效益研究目 錄1 文獻綜述 1 黃土高原區(qū)旱地農業(yè)發(fā)展前景 1 旱地農業(yè)發(fā)展?jié)摿?1 旱地農業(yè)可持續(xù)發(fā)展對策 2 保護性耕作在旱地農業(yè)中的應用 3 傳統(tǒng)耕作 3 保護性耕作發(fā)展與應用 3 保護性耕作技術研究進展 4 保護性耕作對土壤物理性質的影響 4 保護性耕作對土壤化學性質的影響 5 保護性耕作對作物生長發(fā)育的影響 5 保護性耕作的產量、效益 5 保護性耕作技術研究展望 62 實驗概況和方法 8 研究背景和意義 8 研究目標 9 研究內容 9 技術路線 9 材料和方法 9 研究區(qū)概況 9 試驗方法 11 測定指標與方法 11 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計方法 123 不同耕作模式對土壤蓄水保墑效應的影響 13 結果與分析 13 13 夏閑期不同耕作方式對土壤蓄水作用的影響 14 不同耕作方式下冬小麥種植期間0200cm土壤水分動態(tài)變化 16 討論 20 不同降雨年型夏閑期土壤水分特征 20 輪耕對夏閑期土壤蓄水效應的影響 20 輪耕對生育期0200cm土壤水分動態(tài)變化的影響 21 小結 224 不同耕作模式對產量及經濟效益的影響 23 結果與分析 23 不同輪耕模式對冬小麥產量及其構成因素的影響 23 不同輪耕模式對冬小麥水分生產效率的影響 24 不同耕作和施肥方式對麥田經濟效益的影響 26 討論 27 小結 285 主要結論、創(chuàng)新點和研究展望 30 主要結論 30 研究特色與創(chuàng)新點 30 研究展望與建議 30參考文獻： 32附錄英文文獻： 35致 謝 4135 / 40渭北旱作麥田保護性輪耕作蓄水保墑效應與經濟效益研究 作者:李登 指導教師:李軍摘要:旱作農業(yè)是我國傳統(tǒng)農業(yè)的重要方式，而免耕、深松耕和翻耕等耕作措施輪換形成土壤輪耕技術體系是解決旱地農業(yè)長期連續(xù)單一耕作弊端的有效途徑。目前，國內外對不同耕作技術組成的保護性輪耕模式研究較少，因此需要開展旱作農田保護性輪耕長周期定位試驗，探討休閑期不同輪耕模式的蓄水保墑效應，以明確不同的輪耕模式對土壤水分及作物產量的影響，選擇高產高效輪耕模式。于20072012年在渭北旱塬實施了夏閑期免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3種隔年交替的輪耕試驗，以連續(xù)翻耕、連續(xù)深松和連續(xù)免耕的單一耕作處理作對比，探討了不同輪耕模式對土壤水分狀況及產量的影響。主要研究結果如下：不同輪耕方式的夏閑期蓄水效率和生育期土壤墑情表現(xiàn)受不同降水年型影響：干旱年型免耕/深松輪耕處理土壤水分狀況較好，豐水年型翻耕/免耕輪耕蓄水效果較好。免耕/深松輪耕處理在豐水年不降低產量且干旱年增產的情況下，提高了生產收益。所以，在渭北農業(yè)生產常年受干旱脅迫的情況下，免耕/深松輪耕模式相比傳統(tǒng)翻耕，能夠增加夏閑期土壤蓄水量，改善生育期土壤墑情，有利于旱作麥田穩(wěn)產增產，同時減少了機械投入，提高了生產效益，是旱地農業(yè)生產的明智選擇。關鍵詞：渭北；麥田；保護性耕作；蓄水保墑；產量；經濟效益EFFECTS OF ROTATIONAL CONSERVATION TILLAGES ON SOIL WATER CONSERVATION AND CROP PRODUCTION OF WHEAT FIELD IN WEIBEI DRYLAND Student: Li Deng Advisor: Li JunABSTRACT：Soil rotational tillage systems which posed of notillage (N), subsoiling (S) and conventional tillage (C) is the effective measures to solve the drawbacks caused by longterm continuous singletillage mode in dryland. But recently there are few studies about conservation rotational tillage patterns, hence it is necessary to conduct the longperiod experiment of rotational tillage, in order to clarify the effects of rotational tillage on soil moisture and crop yield in rainfed farmland. The experiments of N/S (notillage in the first year, subsoiling in the second year, again notillage followed by alternating the next year), S/C (subsoiling in the first year, conventional tillage in the second year, again subsoiling followed by alternating the next year) and C/N (conventional tillage in the first year, notillage in the second year, again conventional tillage followed by alternating the next year) rotational tillage were conducted in rainfed wheat fields of Weibei highland in summer fallow period from 2007 to 2012, pared with continuous conventional tillage, continuous subsoiling and continuous notillage treatments. Soil moisture conditions in summer fallow period and growth period, wheat agronomic traits and yield response were studied. The main results are as follows: soil water storage efficiency in summer fallow period and dynamics of soil moisture in growing period under different tillage patterns were affected by type of precipitation. In drought years, water moisture condition of N/S treatment is better。 In rainy years, water storage efficiency of C/N treatment is better. N/S treatments did not reduce the yield in rainy years and increased the yield in drought years, so it improved economic benefits pared with conventional tillage. Therefore, Weibei dryland where agricultural production was in frequent drought stress, pared with conventional tillage, N/S rotational tillage increased soil water storage in the summer fallow period, improved the soil moisture conditions in growing period, and was conducive to ensure stable yield, and also improved the economic benefits. KEY WORDS: Weibei dryland；wheat fields；conservation tillage；water conservation ；rotational tillage； yield；economic efficiency1 文獻綜述我國耕地資源少、水資源短缺，％[1]，再加上半干旱向半濕潤地區(qū)的過渡地帶，旱地農業(yè)區(qū)范圍就更大。旱農地區(qū)是我國農業(yè)生產的重要基地，從過去到現(xiàn)在，旱地農業(yè)對我國農業(yè)生產有著重大貢獻[2]。由于旱地生態(tài)環(huán)境十分脆弱，不合理開發(fā)利用已經對其造成了嚴重的破壞，因此旱地農業(yè)的發(fā)展需要在保護和改善生態(tài)環(huán)境基礎上提高作物生產力。 保護性耕作是20世紀中葉逐步發(fā)展起來的一項先進的旱地農業(yè)耕作技術體系，它以增加農田地表覆蓋和少免耕為主體，在保護環(huán)境、改善環(huán)境質量的前提下，有效地對可利用的土壤、水分及生物資源進行綜合管理，實現(xiàn)農業(yè)上的可持續(xù)發(fā)展[3]。在旱農地區(qū)生態(tài)環(huán)境日益脆弱的情況下，保護性耕作的重要性在我國北方旱區(qū)逐漸顯現(xiàn)。90年代以來，我國在山西黃土高原部分地區(qū)開展保護性耕作適應性研究，經過10年持續(xù)的試驗，證明保護性耕作在我國是可行的，適宜大面積推廣，是解決生態(tài)環(huán)境問題、實現(xiàn)增產增效、促進旱區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的先進耕作技術[4]。隨著保護性耕作技術體系在我國研究的逐漸深入，試驗應用中保護性耕作不增產或減產的現(xiàn)象也是客觀存在的[3]。連續(xù)少免耕后出現(xiàn)耕層土壤變硬，表層養(yǎng)分富化，肥料利用率低，氮素損失加重，雜草蟲害增多等問題[5]。針對連續(xù)傳統(tǒng)翻耕和連續(xù)少免耕造成的土壤耕性惡化的問題，建立免耕、深松和翻耕等合理組配的輪耕技術體系對農田健康發(fā)展具有重要意義[6]。本文以渭北旱塬區(qū)保護性耕作輪耕長期定位試驗為依托，探討了不同輪耕方式下旱地農田的土壤水分變化和作物生產響應。 黃土高原區(qū)旱地農業(yè)發(fā)展前景 旱地農業(yè)發(fā)展?jié)摿? 旱地農業(yè)主要是指在半干旱和半濕潤地區(qū)無灌溉條件下，依靠天然降水進行的農業(yè)生產。半干旱及半濕潤區(qū)域降水較少，由降水滋養(yǎng)的地面水和地下水資源也相應短缺，局部地區(qū)雖可灌溉，但無灌溉是主要特征，這就構成了旱地農業(yè)的基本條件。旱地農業(yè)曾在農業(yè)發(fā)展歷史中發(fā)揮過重要作用，做出過重大貢獻?，F(xiàn)在世界上所需要的小麥、高粱和小米主要由旱地生產和供應，其中特別是小麥，由旱地(包括有灌溉條件的旱地)生產的約占世界小麥總產量的3/4以上[2]。黃土高原大部分半干旱和半濕潤地區(qū)，依靠天然降水進行農業(yè)生產，是我國典型的旱地農業(yè)生產區(qū)，這些地區(qū)雖然水資源短缺，干旱頻繁，生態(tài)環(huán)境問題突出，但是：①該區(qū)太陽輻射強，日照時間長，氣溫日較差大，雨熱同季，極有利于秋熟作物種群的光合作用和干物質積累。②該區(qū)人口密度較小，相對耕地較多。據(jù)調查，是全國人均耕地的3倍；③黃土高原地區(qū)黃土深厚，降水入滲存儲能力強，2m土層蓄水可達450—600mm，其入滲能力較紅壤高，為植物生長發(fā)育創(chuàng)造了優(yōu)越的條件[2]。限制旱地農業(yè)生產的主要問題是水資源短缺、風蝕和水蝕。只要充分開發(fā)和利用降水資源，旱地仍有著發(fā)展高效農業(yè)的潛力?，F(xiàn)代科學技術的應用已使旱地生產面貌改觀：保水集水措施的實施減輕了旱農區(qū)域內年和年、月和月、生長季節(jié)內不可避免的降雨變動所造成的絕產風險；適應當?shù)貤l件作物品種的選育、推廣和應用，提高了旱地農業(yè)生產的穩(wěn)定性；先進耕作和土地利用制度的建立，減輕了一些地區(qū)風蝕和水蝕的危害；因地制宜、農林牧有機結合已使一些旱農地區(qū)成為社會、生態(tài)、經濟“三效益”顯著的典范。過去50年中，這方面的成就特別突出[2]。 旱地農業(yè)可持續(xù)發(fā)展對策黃土高原旱地農業(yè)自然生產力潛力很大，但這一地區(qū)千百年來陷入了“越窮越墾， 越墾越窮”的惡性循環(huán)。旱農地區(qū)自然降水有限，季節(jié)分配不均，年際變化大，土壤水分蒸發(fā)量大，蓄水保墑困難，作物水分虧缺量嚴重，干旱經常發(fā)生。此外，農業(yè)基本生產條件差，土壤肥力水平低．栽培管理粗放，這些都嚴重制約有限水分資源生產潛力的充分發(fā)揮。因此，開發(fā)我國旱農地區(qū)的水分生產潛力，必須采用先進的旱地蓄水保墑、土壤培肥、作物栽培和田間管理技術，加強農田基本建設、實現(xiàn)農業(yè)與生態(tài)的協(xié)調和持續(xù)發(fā)展[2]。張沁文認為，在旱地農業(yè)生態(tài)經濟系統(tǒng)中存在兩種類型的因素，一是在當今科技發(fā)展水平下認為不可控制的因素，如大氣降水，以至由這些因素直接導致的“天旱”；一是可控制因素，如土地形狀、土壤水的形成與儲存、土地肥力，乃至“地旱”程度等。人類只能通過對可控因素的積極調控，來改變農業(yè)生態(tài)經濟系統(tǒng)的總體結構序列，從而提高環(huán)境質量，達到提高系統(tǒng)組合功能、實現(xiàn)旱地高產穩(wěn)產的目的。張義豐等認為，旱地農業(yè)最主要的特征是供水量接近于作物需水的底限，這種臨界狀態(tài)既表明北方旱農地區(qū)生產潛力較大，說明水分脅迫造成其發(fā)展難度很大[8]。北方旱農地區(qū)之所以迄今生產力較低，一個主要原因就是我們對這種臨界性質農業(yè)的水分問題及區(qū)域水土資源優(yōu)化配置認識不足，因而對臨界農業(yè)的復雜性和它特有的規(guī)律沒能很好地把握。 提高旱地農業(yè)降水利用率的農作技術體系。首先加強基本農田建設， 改變立地條件， 增加降水就地入滲。如坡地改為梯田，明顯降低了徑流速度，增加降水就地入滲量。采用地膜或秸稈等材料覆蓋地面，在地面形成一保護層，降低水分無效蒸發(fā)，減少水土流失，促進作物生長。通過水土保持耕作、耙耱中耕、培肥改土、合理輪作等措施，使土壤理化性質得以改善， 改良土壤增加貯水[7]。保護性耕作是能夠同時改善生態(tài)環(huán)境和提高土地生產力的關鍵技術[9]。少免耕和覆蓋由于不翻動土層，盡量減少耕作次數(shù)，從而減少土壤水分蒸發(fā)和水土流失，提高蓄水和保墑能