第2章
材料与方法

2.1 试验区概况

试验于2009年和2010年在中国气象局兰州干旱气象研究所定西干旱气象与生态环境试验基地（35°35'N，104°37'E）。该试验地海拔为1896.17m，地处欧亚大陆腹地，属半干旱区，大陆性季风气候明显，其特点是光照较多，雨热同季，降水少且变率大，气候干燥；年日照时间为2433h；年平均气温为6.7℃；多年平均降水量为381.7mm，且降水主要集中在7—10月，占年降水量的86.9%；平均无霜期140天，为典型的黄土高原雨养农业区；试验地表层土壤为重壤土，1m深土壤剖面平均容重为1.38g/cm ³ ，田间持水率为25.6%，凋萎系数为6.7%。

2.2 试验区降雨情况

2009年和2010年年降雨量分别为284.6mm和327.8mm，年降雨量显著地低于多年平均值（381.7mm），均为枯水年。从表 2.1 可以看出，2009 年生育期降雨量为196.4mm（实际在5月上半月降雨量为12.5mm，造成作物出苗困难，故与多年该时段平均值相比，通过喷灌模拟降雨约 30mm），2010 年为 206.6mm，多年平均值为 240mm。2009年生育期前期的降雨量只占全生育期降雨量的33.1%，后期占66.9%，与多年值相似；而2010年前期所占比例为46.4%，后期为53.6%，显著呈现“前多后少”型，可以认为2009年与2010年在生育期内降雨分布总体呈现出两种变律，试验地多年降雨量和气温值年变化如图2.1所示。

注： 表中所指的比率是累计比率，%；为该时段降雨量与全生育期降雨总量之比。

从表2.2可以看出，在两种降雨总量相似的年型下，总降雨中的有效降雨（≥5mm）对两种降雨年型各微集雨模式同样非常重要，如2009年生育期前期有效降雨量为42.1mm而2010年同期为78mm，2009年生育期后期为110.2mm而2010年同期则为88.6mm，两年的降雨变律在2009年为“前少后多”而2010年为“前多后少”。

2.3 材料和试验设计

供试燕麦品种为坝莜3号，燕麦于每年的4月中旬播种，约8月中旬收获；各处理小区面积为36m ² ，播种量为135kg/hm ² ，播前将试验小区进行20~30cm的翻耕，同时施入底肥量尿素为270kg/hm ² ，硫酸钾为105kg/hm ² ，过磷酸钙为750kg/hm ² 。试验共设8个处理，共设3次重复，随机区组排列，各处理代码、垄沟宽度比和覆膜状况见表2.3。

2.3.1 土壤容重

土壤容重采用Roberston等（1999）的方法进行，用环刀取不同深度的未扰动土样，在108℃烘箱中烘8h至恒重，干土的质量和环刀的体积之比就是容重即

2.3.2 土壤田间持水率

田间持水量的测定多采用田间小区灌水法，当土壤排除重力水约3天后测定不同剖面深度的含水率，逐层计算同一层次前、后两次测定的土壤湿度差值，若某层差值小于等于2%，则第二次测定值即为该层土壤的田间持水量，下次测定时该层土壤湿度可不测定。若同一层次前、后两次测定值大于2%，则继续测定，直到出现前、后两次测定值小于等于2%为止。此时各剖面段的水分就是该段的田间持水量。

2.4 采样和测定

2.4.1 产量及其构成因子测定

燕麦成熟时各小区单独收获，脱粒、晒干并计产量，各处理的实际产量以3个重复小区产量的平均值获得。

在燕麦收获时，在各小区中间种植沟内取长势一致的一行燕麦进行考种，包括穗长、穗铃数、单株粒数、单株粒重和千粒重。

2.4.2 土壤水分

土壤水分采用烘干法测定，播种前和收获后取样深度为130cm，其中0~10cm为一层，10~130cm以20cm为梯度进行采样测定。生育期间取样深度为100cm，0~10cm为一层，10~100cm以20cm为梯度进行采样测定。

每个垄沟小区以沟中间位置为水分测定取样的采样点。

2.4.3 出苗率

当各处理作物处于“三叶一心”时，认为作物已达到苗期，可在各集雨模式中选取一行作物进行统计，数出一行中实际出苗的个数，随后计算3次重复的平均值。出苗率为

2.4.4 土壤温度

土壤温度的测定深度为5cm，测定点为在垄沟处地理中沟的中间部位，而平地和裸地为距离小区边界一定位置的任意点，每天观测的时间为8:00—20:00之间，每2h测定一次，其中在播种后的一个月测定次数相对较多，而在6月以后则为每月中旬连续测定3天，各月的土壤温度为每月中旬3天土壤温度数据的平均值。

2.4.5 叶面积指数

在分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期采用LAI-2000叶面积仪测定，而苗期叶面积指数和单叶叶面积为

2.4.6 株高

在作物几个主要生育期，苗期、分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期采用卷尺从地表量取至作物最高处，每个小区随机抽取10株，取其平均值。

2.4.7 地上部生物量

分别在苗期、分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期在各小区中随机抽取 5 株，108℃杀青1h，80℃烘48h至恒重。

2.4.8 有效分蘖

在成熟期，在每个集雨模式中各选取一沟作物进行统计，数出该行的有效分蘖总数，3次重复为各处理最终的平均值。有效分蘖率为

2.4.9 水分利用效率

采用土壤贮水量、土壤贮水量变化和耗水量3个重要指标对土壤水分状况进行计量分析，其具体计算公式为

水分利用效率（WUE）为作物消耗单位水量所产出的经济产量或生物产量，其单位为kg/（hm ² ·mm），表达式为

2.5 数据统计分析

试验数据采用Excel 2003做图，用SPSS 18.0软件中的LSD多重比较法比较数据差异的显著性，各图表中数据均为平均值。

降雨量分布变异系数为

2.6 半干旱雨养区一年生作物面临的降雨和土壤水之间的供需不匹配性

图2.2表明，半干旱区雨养农业区作物种植存在着一个普遍现象：土壤水和作物需水之间的供需错位，对于春播夏收作物来说，作物的需水高峰期和土壤贮水量呈现极大的供需不平衡性，这一现象可以描述为“需水勺和低水槽”之间的矛盾。

本研究主要通过采用不同垄沟覆膜微集雨模式，论述了两种降雨变律年型对“需水勺和低水槽”水分供需矛盾的响应，以期为西北雨养农业区作物种植提出一个缩小水分“勺和槽”之间差距的理论基础。 RWxuM72/74/r4A5j1hnQcYnJem7abhQWDOf1HmvqAGyvEKnQqwLsOazJYbeBzBO4