周年降雨土壤水分转化调控过程及其利用机理研究

The inconsistency of rainwater resources and crop water demand is one of the most important limited factors in dryland agricultural production. By using some technical measures that can improve the regulation ability of soil moisture, the rainwater distribuion in soil profile can be regulated to supply sufficent water for crops and alleviate the water stress when water shortage occurs. However, the mechanism of rainwater regulation in soil is not very clear. Therefore, the key points of this study is that: to improve annual rainfall use efficiency of the wheat-maize, the impact of soil structure on rainfall transformation process, the growth and physiology of crops response mechanism will be researched by the combanaiton of soil column, long-term located and field experiments. The mechanism of soil structure improvement on increasing soil water storage, water supply in critical stage of crops, and increae of yield under the condition of different soil water conservation measures in the wheat-maize anniversary will be verified. In addition, the relationship among soil structure, precipitation transport, crop physiological response and water use will be clarified. . In general, the study could improve the rainwater resources high efficent use in dry farming area of western in Henan Province, and alliviate the disparity between the precipitation and crop water requirement in the critical period. Moveover, this project could provide scientific support for the development of water-saving agriculture in dry farming area.

降雨分布与作物水分需求的错位，一直以来都是限制旱地农业发展的重要因素。通过一定的技术措施可以调控降水在土壤中的分配，在水分亏缺时可供给作物水分以缓解因干旱胁迫带来的伤害，但其中存在的机理还不清楚。因此，本项目通过室内土柱模拟、长期定位监测和田间试验相结合，以提高小麦-玉米周年降水利用率为核心目标，研究土壤结构对降雨水分转化过程以及作物生长和生理响应机制，探明不同措施条件下土壤结构改良对豫西小麦-玉米周年土壤水分储量的增加及其对作物需水关键期的水分供应和产量提高的作用机理，阐明土壤结构-降雨水分运移-作物生理响应-水分利用的有机关系。. 本研究的完成，可为豫西褐土旱作区周年降雨资源的合理和充分利用，缓解旱作区降水资源与作物需水关键期错位的矛盾，及旱作节水农业的发展提供科学依据和理论支撑。

降雨分布与作物水分需求的错位，是限制旱地农业发展的重要因素。本项目以豫西周年小麦-玉米为研究对象，研究了不同措施对土壤水库库容的影响，以及作物需水关键期的水分供应和产量提高的作用机理，阐明了土壤结构-降雨水分运移-作物生理响应-水分利用的有机关系。结果如下：.（1）不同措施改善了土壤结构和土壤孔隙状况，显著提高了土壤的降雨入渗能力、持水能力、供水能力及抗蒸发能力。深松利于提高20-50cm土层的持水能力、供水能力及土壤有效水含量；而免耕更利提高0-10cm土层的土壤供水能力和土壤有效水含量。在0-10cm土层，深松+秸秆覆盖处理>0.25mm水稳性团聚体含量最高；而在20-40cm和80-100cm土层，均以深松处理最高。土壤中>0.25mm水稳性团聚体含量越高，其结构越稳定。 .（2）土壤结构的稳定性与土壤有机碳及其组分密不可分，总有机碳含量对土壤结构稳定性的影响>非活性有机碳含量>活性有机碳含量。免耕更利于提高0-50cm土体土壤总有机碳和非活性有机碳含量。随的增大，其土壤总有机碳和活性有机碳逐渐提高。不同措施中深松+秸秆覆盖和保水剂处理各粒级土壤团聚体均高于其他处理，尤其是>2mm粒级的团聚体。在>2mm粒级土壤团聚体含量中，以秸秆还田处理的非活性有机碳含量最高，其次为深松+秸秆覆盖处理和深松处理。在<2mm粒级土壤团聚体中，深松处理的非活性有机碳含量最高。.（3）不同土壤结构改良与耕作措施均可通过改善土壤物理特性，调节作物不同生育期的水分环境和生理特征，促进作物生长和干物质的积累，降低水分的无效损耗，实现节水增产。不同措施中，以采用深松和进行适当免耕，结合秸秆覆盖更利于促进周年作物节水增产。以不同措施的土壤储水增加量为补灌量发现，适当补灌均显著提高了小麦、玉米周年总产量和水分利用率，实现增产增效。.综上，可通过合理的措施调控水分在土壤中的分配，缓解旱作区降水资源与作物需水关键期错位的矛盾，改善作物生理特征，促进节水增产。可为豫西褐土旱作区周年降雨资源的合理和充分利用，及旱作节水农业的发展提供科学依据和理论支撑。