黄土高原农田保护性耕作技术降水量阈值及模式研究

黄土高原是中国旱地农业的中心地带，是我国重要的粮食生产基地。但该区自然降水中70～80%以径流形式流失掉，仅有20～30%被作物利用，作物的水分生产潜力由于水分的限制衰减了67～75%，同时该区的降雨形式以小雨或暴雨为主，这不仅不利于作物对水分的有效吸收，而且会造成大面积水土流失，导致干旱频繁发生。目前水资源短缺及水土流失已严重制约着该区经济发展和农业生产力的提高。为此，迫切需要推行适合当地降雨特征的保护性耕作措施。本课题立足于黄土高原农业生产实际和降雨特征，以黄土高原地区不同的降雨特征为主线，系统研究对比各保护性耕作技术在不同降雨量下的土壤水分效应及养分效应，确定各保护性耕作措施的适宜降水量范围；构建各降水类型区的新型保护性耕作技术模式，实现土壤水分生态环境的有效保护和土壤水分资源的持续利用，为黄土高原旱区农业的高效持续发展提供技术支撑。

黄土高原是中国旱地农业的中心地带，是我国重要的粮食生产基地。但该区自然降水中70～80%以径流形式流失掉，仅有20～30%被作物利用，作物的水分生产潜力由于水分的限制衰减了67～75%，同时该区的降雨形式以小雨或暴雨为主，这不仅不利于作物对水分的有效吸收，而且会造成大面积水土流失，导致干旱频繁发生。目前水资源短缺及水土流失已严重制约着该区经济发展和农业生产力的提高。为此，迫切需要推行适合当地降雨特征的保护性耕作措施。本课题立足于黄土高原农业生产实际和降雨特征，以黄土高原地区不同的降雨特征为主线，系统研究对比各保护性耕作技术在不同降雨量下的土壤水分效应及养分效应，确定各保护性耕作措施的适宜降水量范围；构建各降水类型区的新型保护性耕作技术模式，实现土壤水分生态环境的有效保护和土壤水分资源的持续利用，为黄土高原旱区农业的高效持续发展提供技术支撑。连续3年研究了不同降雨量下不同保护性耕作方式对土壤水分、温度、养分及玉米、小麦作物生长发育的影响。结果表明：免耕秸秆覆盖可有效抑制土壤水分的蒸发，增加土壤水分含量，提高土壤有机质；不同耕作处理对于叶面积指数和株高影响表现为免耕覆盖>翻耕>免耕；同时免耕覆盖可以提高玉米和小麦的净物质转化效率；免耕覆盖、免耕及翻耕处理的玉米田，在降雨较小250mm时，采用免耕可以起到增产作用，在350mm降雨量下，免耕与翻耕之间产量差异不显著；而在450mm降雨量下，免耕不但不增产，反而减产；因此在黄土高原地区玉米实行免耕措施适宜降水量在330-350mm左右，在降雨量超过400mm的地区，不但不增产，反而减产，而免耕秸秆覆盖保水蓄水效果较好，各降雨量下其增产效应明显，适用范围较广；免耕覆盖及翻耕处理的小麦田，在相同降雨量下，小麦产量和水分利用效率均表现为免耕覆盖>免耕>翻耕。各处理中以260mm降雨条件下免耕覆盖水分利用效率最高，达到20.4 kg.mm.hm-2，因此可以看出免耕覆盖对于水分利用效率提高具有明显作用，且降水量越小，其水分利用效率提高幅度越大。