極端干旱條件下燕麥壟溝覆蓋系統水生態過程

周 宏，張恒嘉 ，莫 非，趙 鴻，，王潤元，吳 姍，鄧浩亮，Asfa Batool，Baoluo Ma，熊友才，*

(1.甘肅農業大學工學院，蘭州 730070;2.蘭州大學生命科學學院干旱農業生態研究所/草地農業生態系統國家重點實驗室，蘭州 730000;3.中國氣象局蘭州干旱氣象研究所，甘肅省氣候變化與減災重點(開放)實驗室，蘭州 730020;4.甘肅省干旱生境作物學重點實驗室，蘭州 730070;5.加拿大農業部ECORC研究中心，渥太華K1A 0C6 加拿大)

極端氣候事件是區域范圍內某一特定時期發生頻率較低，但作用強度大、并對自然過程和人類生產活動產生重要影響的天氣氣候事件［1］，包括極端氣溫、極限降雨、干熱風和冰雹等事件［2-3］。其中，極端氣溫和降雨具有高度的不可預測性，已成為影響旱區糧食安全和生態系統管理的主要生態因子［4］。自20世紀80年代以來，我國北方極端氣候頻發，表現為短期內連續暴雨或者長期極少降雨兩種特征，其中后者對農業生產影響面更大［5-6］。極端氣候事件增多加劇了農業生產的波動性，使農田生產系統的光、溫、水、土、氣等要素發生劇烈變化，對作物生長、水分利用和籽粒產量帶來重大影響。在全球變化背景下，主糧作物包括小麥、玉米和水稻在內的產量受極端氣候事件影響顯著，造成糧食安全危機。在生態脆弱的黃土高原，上述危害更趨嚴重，探尋減緩和適應氣候變化的策略已成為農業生態學領域的核心內容［7-8］。

水資源短缺、降雨少且波動性大是限制雨養農業區糧食產量提高和可持續性管理的瓶頸［9］，“卡脖子旱”問題十分突出。地膜覆蓋自從1978年引入中國以來，經歷了多次更新換代，并得到大面積推廣和應用［10-11］。最近10年，壟溝覆膜微集雨栽培技術得到長足發展，因其集雨、保墑、抑蒸、增溫、減少水土流失等優點，被廣泛地應用于沒有灌溉條件和春季土壤積溫不足的半干旱和半濕潤偏旱地區［12-18］。較傳統平作耕作技術，壟溝覆膜技術能更加有效地抑制無效蒸發、提高降雨向土壤水和作物水的轉化效率，解決作物水溫供需錯位矛盾，尤其是卡脖子旱問題，顯著提高作物產量和水分利用效率［19-24］，為旱區農田水分生產力提升和農戶生計改善提供了強大的技術支撐［25-26］。

然而，有報道指出壟溝覆膜在獲得顯著的增產效應同時，也會帶來負面影響，包括生長后期的土壤干層問題，通常在土壤1 m深度以下出現干燥化現象［26，27-29］。那么，土壤干層問題究竟是壟溝覆膜引起的，還是作物本身在生長后期對土壤深處的水分過度利用所致?前期研究主要集中在豐水或者次豐水年份，在極端干旱條件下的田間試驗還未見報道。更進一步地，壟溝覆膜條件下的水生產力和對天然降雨的利用效率如何?它們與極端干旱條件下土壤干層現象有正協同還是負協同效應?對上述問題的回答具有很重要的理論意義和實踐價值。另一方面，在正常年份壟溝覆膜技術能夠增加干物質積累，相應地提高籽粒產量，通常與單位面積上成穗數、穗粒數和粒重顯著相關［30-32］。但是在極端干旱氣候下，生物量的積累與產量如何分配?產量構成因子將如何變異?相關研究的報道較少，因此通過開展于大田試驗，研究極端氣候條件下的作物產量與生物量積累，產量構成要素的變化特性等關系，對提高旱區產量具有重要的意義。

燕麥(Avena sativa L.)是目前最具潛力的成為新一代主糧的栽培作物，可在多種土壤條件下種植［33］。它具有抗旱、耐寒、耐脊的特性［34］，特別適宜于西北干旱、高寒、貧瘠的黃土丘陵溝壑區［35］。在黃土高原半干旱冷涼地區，晝夜溫差大、土壤質地偏砂，非常適合于燕麥生產。裸燕麥的蛋白質和脂肪含量分別高達15%和8.5%，分別是面粉和大米的2倍和4—7倍。由于燕麥脂肪中的主要成份是不飽和脂肪酸，其中具有降脂功效的亞油酸又占38.1%—52%，高居九種主要糧食作物之首［36-37］，因此它又是不可多得的功能保健食品［38-40］，具有廣闊的市場潛力。另一方面，它既有野生性又有栽培性，糧草兼顧，有利于退耕還草，改善種植結構和生態環境，促進農牧業可持續發展。在全球氣候變化下，黃土高原生態問題和糧食問題日趨突出，燕麥作物具有重要的應用價值。

目前極端氣候對農業生態系統的影響研究主要集中在氣候變暖導致高溫天氣［41-42］、暴雨事件［43］、洪澇、低溫霜凍等方面［44-45］，且主要在大的時間和區域尺度上，對農田尺度上降雨格局發生改變導致極端干旱情景下的相關研究比較少見。壟溝覆蓋技術作為一項重要的應對全球變化的耕作技術和應對措施，那么在應對極端氣候情景有何種效果?降水、土壤水和作物水的轉化效率如何?對土壤干層現象是正協同還是負協同效應?田間水分生產力和作物產量形成規律如何?對這些問題的回答首先必須建立在壟溝覆膜系統土壤水文過程和水生產力的基礎研究上。本研究以燕麥為材料，以平地栽培充分供水為對照組，設置平地旱作栽培、壟溝無覆膜栽培、壟溝覆膜栽培和平地無栽培等4個處理組，通過探索極端氣候背景下作物生長和水生態過程，探尋壟溝覆膜微集雨栽培技術區域適應性特征，為旱區農業和水資源可持續管理提供科學依據和技術支撐。

1 材料和方法

1.1 研究區概況

大田試驗在中國氣象局蘭州干旱氣象研究所定西干旱氣象與生態環境試驗站(104°37'E，35°35'N)進行。試驗站海拔為1896.7 m，地處歐亞大陸腹地，是我國干旱氣候區和半濕潤氣候區的重要氣候過渡帶。它既是氣候變化的敏感區，又是生態環境比較脆弱的地帶。其特點是光能較多，但雨熱不同季，降水少且主要集中在 7—10月，占年降水量的86.9%。該地區氣候干燥，年日照時間為2433 h，年平均氣溫6.7℃，多年平均降水量為381.7 mm，年蒸發量1531 mm，平均無霜期140 d，氣候特點在黃土高原雨養農業區具有廣泛的代表性和典型性。另外，該地區水土流失嚴重，生產力水平較低，土壤肥力中等，表層土壤為重壤土，地下水埋深大于40 m，1 m深土壤剖面平均容重為1.38 g/cm3。pH值8.36，表層0—40 cm平均土壤有機質11.01 g/kg，全氮0.73 g/kg，全磷1.77 g/kg，田間持水量的質量含水量為25.6%，凋萎系數為6.7%。

1.2 試驗設計

試驗共設5個處理組，其中種植處理4個，1個裸地無種植:

1)對照組(CK)，平地種植充分供水。

2)壟溝無覆膜種植(RF)，壟溝比40 cm∶40 cm，無灌溉處理。

3)壟溝覆膜種植(RFM)，壟溝比40 cm∶40 cm，無灌溉處理。

4)傳統平地種植(FP)，無灌溉處理。

5)裸地(BF)，無種植無灌溉處理。

充分供水具體方法是在燕麥的苗期、分蘗期、拔節期、孕穗期、灌漿期分別進行充分灌溉，灌水的下線指標為田間持水量的65%，這個值一般是高于凋萎系數，便于被植物所吸收。為降低大氣蒸發而產生的水分損失，灌水選擇在傍晚進行均勻的噴灌。在每次灌水前通過土鉆取土、烘箱烘干法測定灌水前的土壤質量含水量，然后根據以下表達式確定具體灌水量

式中，M為灌水量(m3);r為以20 cm梯度，100 cm內不同剖面土壤容(g/m3);H為計劃濕潤層深度(cm)，依據作物的根系生長繁殖，每個生育期采取不同的濕潤層(苗期20 cm;分蘗期40 cm，拔節期60 cm，抽穗期80 cm，灌漿期80 cm);θmax為灌水量下線(%);θ0灌水前土壤含水量(%);r水為水容重(kg/m3)。試驗區域不考慮地下水補給對灌溉的影響。

所有壟溝栽培模式的設計壟寬40 cm，壟高20 cm，具體如圖1和圖2所表示。

圖1 壟溝無覆蓋種植Fig.1 The ridge and furrow without mulching planting

圖2 壟溝地膜覆蓋種植Fig.2 The ridge and furrow with film mulching planting

以燕麥“壩莜3號”為材料，地膜材質為白色聚乙烯，小區面積為22 m2，且每個小區的播種密度相同。播前將試驗小區耕作層土壤進行30 cm深翻耕，同時施入底肥尿素270 kg/hm2，硫酸鉀105 kg/hm2，過磷酸鈣750 kg/hm2，每個處理設置3個重復，按隨機因子裂區排列。

1.3 測定的項目與方法

1.3.1 土壤水分

土壤水分采用烘干法測定。播種前和收獲后取樣深度為140 cm，以20 cm為梯度進行采樣測定。生育期間取樣深度為100 cm，同樣采用20 cm為梯度進行采樣，用土鉆取樣鋁盒封裝帶回實驗室測定，用烘箱在105℃溫度下烘至恒重(約8 h)，然后計算土壤重量含水量。其中，土壤貯水量、土壤貯水量變化及耗水量的計算公式為:

式中，土層厚度為(mm);土壤含水率為(%);土壤容重為(g/m3);降雨量與土壤貯水量單位一致，均為(mm)。

式中，WUE為土壤水生產力(kg·hm-2·mm-1);Y為籽粒產量(kg/hm2);SWC為土壤耗水量(mm)。

式中，WP為大氣降水生產力(kg·hm-2·mm-1);P為生育期的有效降雨量(mm)。

1.3.2 出苗率

播種后定期觀察出苗并記錄，出苗以第1片葉伸出葉鞘2 cm為準，直至燕麥達到生物學性狀“三葉一心”前，以最后一次觀察結果為準，統計出實際出苗數，最后根據3次重復計算實際出苗率。

出苗率(%)=實際出苗數/實際播種數量×100%

1.3.3 干物質

分別在燕麥的苗期、拔節期、分蘗期、孕穗期、灌漿期、每個小區隨機選取10株，帶回室內晾干除去根部，包裝后放在105℃的恒溫箱內烘30 min殺青，然后將溫度調至到80℃，繼續烘干至恒重測定干重。對于成熟期地上干物質的測定，人工在每個小區隨機收取1 m2，除去地下根部，保留完整的地上部分。首先在自然條件下風干除去一定的水分，然后用烘箱在80℃恒溫烘干至恒重。各小區單獨稱取重量，依據小區的面積折合為公頃數。

1.3.4 產量及構成因子

在燕麥成熟期，每個小區隨機選取3 m2，人工收割，曬干至恒重后脫粒，然后將脫粒后的籽粒在自然條件下風干除去雜物，考種辦法同生物量測定方法一致。計算3次重復產量的平均值，最后折合為公頃數。對于產量構成要素測定，每個小區隨機取10株帶回室內進行考種，測定分蘗數、穗粒數、穗粒重和千粒重等指標。

1.4 數據的統計與分析

實驗數據采用Excel 2010進行數據的基礎整理，并用Origin 8.0軟件作圖，所有數據的顯著性、誤差分析由SPSS 17.0軟件處理得到，而處理之間的各項指標均由單因素SLD分析、比較，顯著性水平設定為α=0.05，各圖表中的數據均為平均值。

2 結果與分析

2.1 研究地點降雨分析及極端氣候界定

按聯合國環境規劃署對極端氣候界定標準，某一時段降水量距平百分量-20%—-39%定為干旱，-40%—-59%為大旱，≤-60%為重早［46］。因此本文將60%定義為極值點來判斷干旱作為極端氣候的標準。在本研究的試驗點，2010年和2011年的降雨量均顯著低于過去30a的平均值，尤其是2011年，總降雨量僅為多年均值的22.58%，且在作物的3個生長繁殖階段:建苗期、生殖繁育、營養繁殖都發生了嚴重的干旱，在拔節期更為凸顯，降雨量僅僅為2.6 mm，而多年的均值為55.6 mm。2010年降雨量盡管比2011年高，但是在生殖繁殖后期和營養繁殖前期，發生了極端干旱現象，降雨量僅為16.0 mm，僅占全生育期的7.62%，與多年均值83.6 mm相比，具有顯著性的差異(表1)。雖然兩年發生極端干旱的時間段有所不同，且以小于距平值的60%為判斷標準，將2011年界定為全生育期持續極端干旱，簡稱為全生育期極端干旱年份;2010年界定為生育中后期階段性極端干旱，簡稱為階段性極端干旱。

表1 2010—2011年全生育期降雨量分布極其極端干旱的發生時段Table 1 Rainfall distribution in growing season and the time during extreme droughts in the 2010 and 2011

2.2 壟溝栽培模式對出苗的影響

種子出苗率低、出苗均勻度差，最終都會直接導致作物產量下降。通過分析發現2010年和2011兩年各處理之間出苗率出現顯著(P＜0.05)的差異。極端性極端干旱的2010年，處理RFM較CK提高了17.03%，RF、FP較 CK分別降低了11.28%、3.71%。全生育期極端干旱的2011年，各處理的出苗率受到了嚴重的影響，但總體趨勢仍然和2010年相似，表現為RFM＞RF＞FP，與CK 相比，處理RFM、RF，FP 的出苗率分別降低了76.46%、89.52%、89.67%(圖3)。在兩個極端氣候年份下，2010年由于其極端干旱發生在生育后期，出苗率并沒有受到太大影響，而2011年全生育期的極端干旱使播前土壤儲水和建苗階段土壤的供水量受到了嚴重的虧缺，導致出苗率嚴重降低。但是壟溝覆膜栽培其特有的集雨、增溫效應，出苗率仍達到了15%，較 RF，FP相比，其提高了55.4%、56.1%，RF與FP之間沒有顯著差異。

圖3 不同處理燕麥出苗率Fig.3 The germination rate of oat under different treatments

2.3 壟溝栽培對全生育期生物量變化的影響

兩個極端氣候類型下，地上生物量積累隨生育期動態變化規律出現了較大差異。生育后期極端干旱的2010年各處理變化表明:處理FP、RF從分蘗期干重一直處于上升階段，隨后逐漸開始下降，到播種后90 d左右停止變化，趨于穩定，呈現單峰型變化。處理RFM達到穩定的時間相對于滯后幾天。收獲期 RFM、RF、FP 單株干物質分別為 3.61、2.65 g、2.82 g，比對照依次降低了 21.22%、42.01%、38.29%，但是處理 RFM顯著高于 RF、FP，分別比其提高了26.59%、21.88%。且從全生育期地上干物質變化可以看到，處理RFM達到峰值所需要時間較長，為后期光合有效物質積累從莖向籽粒的轉移提供了可能(圖4)。對照CK由于后期土壤水分充足，生物量沒有出現明顯的拐點。全生育期極端干旱的2011年，處理RFM生物量收獲期其單株地上干物質達到了28.36 g，較處理 CK、RF、FP分別提高了 83.83%、64.17%、68.97%，且干重出現峰值的時間都滯后于2010年各處理，而處理RF、FP由于水分虧缺導致的干旱脅迫，沒有出現峰值(圖4)。2011年全生育期水分虧缺也導致了繁殖分配盡可能向單株生物量積累轉移，提高光合積累向營養器官分配的比例，獲取較高的籽粒產量。從兩年生物量的變化可以看到，在生育前期，充分灌溉處理的生物量積累均高于其它處理，且處理FP、RF在95 d之前2010年生長優勢優于2011年，但2011年生育后期各處理表現出了較好的補償效應，而較處理RF、FP，RFM對生物量補償較提前了10 d左右時間。

2.4 壟溝栽培對燕麥產量構成因子的影響

產量高低最終決定于各個產量構成因子表現和貢獻率，階段性干旱的2010年，各處理除去分蘗數外，總體表現出如下趨勢:處理RFM較處理組FP、RF有顯著性差異，較對照CK無顯著性有差異。而RFM、RF、CK的穗鈴數、單株粒數、單株粒重、千粒重均比 FP提高了 23.5%、1.7%、27.2%、-4.7%;-5.3%、-23.6%、0、-4.1%;25.5%、1.5%、36.3%、4.1%。處理 RF比對照 CK依次降低了 5.3%、23.6%、0、4.1%。分蘗數各處理之間沒有顯著性差異，這可能與播前土壤貯水相對較好，而處理CK由于全生育期進行了充分灌溉，有效分蘗數較其它處理之間表現出了差異。2011年全生育期極端干旱的背景下，處理RFM的優勢進一步凸顯，以上4項產量構成因子分別比 FP提高了 58.9%、130.6%、475%、5.1%;比 RF分別提高了-9.4%、6.4%、50.0%、2.6%。而2011年處理RFM的分蘗數和有效分蘗數較CK、RF、FP有顯著性差異，而處理RF、FP與CK之間同樣存在顯著性差異(表2)。就兩年處理RFM表現出現的優勢而言，2011年在水分限制因子極端的調控下，尤其是單株粒數、單株粒重兩項產量構成因子較2010年分別提高了0.6倍、5.1倍。這也可能是2011年出苗率極低的情況下，處理RFM產量與對照組相比沒有受到太大影響的原因。

圖4 不同處理燕麥單株地上生物量隨生育期的動態變化Fig.4 The dynamic of biomass per plant under different treatments during oat different growing season

在階段性干旱的2010年，所有處理的產量和生物量均高于全生育期極端干旱2011年，CK地上生物量積累均顯著高于2010、2011年各處理，這得益于它全生育期土壤水分的充足供應。產量除2010年處理RFM外，兩年其它各處理均低于CK(表2)，且處理 RFM產量為 1833.5 kg/hm2，較 CK提高4.6%。階段性干旱的2010年RFM處理較CK收獲指數并沒有顯著提高，而全生育期極端干旱的2011較CK顯著提高了55.6%。全生育期極端干旱的2011年，處理RFM的產量依然達到了1360 kg/hm2，而RF這種栽培模式在極端干旱年份相對于傳統的耕作模式了反倒是限制了產量構成要素的增長。收獲期地上生物量CK均顯著高于兩年各處理，2011年各處理生物量均顯著低于2010年各處理，但是在全生育期極端干的2011年處理RFM顯著的高于處理RF、FP。盡管生物量降低了，但產量并沒有相應的大幅降低，這可能是覆膜壟溝栽培將有限的土壤水分用于增加產量構成因子。

表2 不同處理對燕麥產量及產量構成因子的影響Table 2 The effect of different treatments on oat yield and yield components

2.5 壟溝栽培對收獲期土壤水分變化影響

收獲期土壤含水量反映了作物在全生育期對土壤各剖面水分攝取狀況，在兩個極端干旱類型年份，剖面含水量基本以40—60 cm為拐點，從0—140 cm土壤水分的變化呈“V”形變化趨勢，2010、2011年處理組RFM、RF、FP、BF 0—60 cm耕作層土壤含水量分別為21.8%、16.7%、11.5%、16.3%;14.1%、14.9%、14.7%、16.4%;CK為14.65%。且土壤水分最低值發生在40—60 cm剖面內，通過試驗也發現該層形成了土壤干層，而處理BF表層含水量基本一致。60 cm以下土壤含水量逐漸回升，兩年 80—140 cm RFM、RF、FP、BF處理組的含水量分別為13.5%、15.2%、14.4%、16.8%;13.2%、14.4%、13.5%、14.0%，CK為14.3%，可以發現，處理RFM含水量最低，這可能是覆膜處理作物生長優勢通過蒸騰作用對表層

水分消耗的同時，發達的根系會進一步將深層土壤水向上運輸，以供給作物各個階段對水分的需求。處理BF水分消耗主要是蒸發損失，因此含水量相對高于其它處理，2010年整個0—140 cm剖面基本維持在15%左右(圖5)，幾乎成直線型變化，2011年BF下層含水量低于RF、CK，高于RFM、FP，仍然遵循V型趨勢，但拐點發生在80 cm左右處。且兩年的研究表明，120 cm以下剖面土壤水分，幾乎不受耕作的影響，兩年處理RFM、RF、FP、BF的含水量分別為16.3%、17.1%、17.5%、17.1%;14.7%、15.1%、14.7%、15.1%，且階段性極端干旱的2010年要高于全生育期極端干旱的2011年。

圖5 不同處理收獲期0—140cm各剖面的土壤水分含量變化Fig.5 The dynamic of soil water content with soil depth changes under different treatments during mature stage

2.6 壟溝栽培對全生育期土壤貯水量變化影響

在階段性極端干旱的2010年，土壤貯水量在全生育期的變化經歷了3個主要的過程，前40 d略有增加，后面持續降低，但并非直線下降，而在70 d左右水分又一次短暫的回升，這可能是在這個生育階段降水的補給超過作物的耗水需求，再從灌漿期到成熟期貯水量回升階段。在開始階段，處理RFM要略高于RF和CK，隨后開始下降，這與其作物生長旺盛，對水分的高消耗有關，而在后期的恢復階段，處理RFM可以更有效的將降雨轉化為土壤水，貯水量明顯高于其它處理，且表現出BF＞RFM＞RF＞CK＞FP(圖5)，進一步凸顯了處理RFM種耕作栽培方式對土壤水分利用的優勢。裸地由于無種植，除表層在開始階段受到蒸發影響外，此后水分相對穩定，基本維持在210 mm左右，不受作物生長對水分的主動調控。全生育期極端干旱的2011年各，各處理經歷了兩個變化階段，從開始到90 d左右下降階段，隨后到收獲期的回升階段，而處理RFM的下降一直持續到了100 d左右，在前80 d要高于BF和FP，而在隨后的90—100 d左右處理FP水分開始緩慢回升，而處理RF、RFM在短暫時間內再次出現了急劇下降階段，從開始200 mm左右直降到135 mm(圖5)，盡管收獲期水分逐步的開始恢復，但由于前一階段對水分的過度消耗，加之沒有降雨及時的補給，導致收獲后土壤貯水量低于其它處理，有如下趨勢:BF＞FP＞RF＞CK＞RFM。在兩個極端氣候類型背景下，降雨相對較好的2010年，各處理生育期的平均貯水量均高于2011年，而壟溝處理RF、RFM在生育后期貯水開始明顯回升，2010年處理RFM 100 d以后貯水量達到了171.4 mm，較 RF、FP分別提高了4.3 mm、30.5 mm，2011年RF貯水量為195.4 mm，較其它處理最高。

圖6 不同處理下1m內土壤剖面貯水量變化Fig.6 The dynamic of stored water amount within one-meter soil depth under different treatments

2.7 壟溝栽培對作物生育期、耗水量、水分利用效率、水生產力的影響

在階段性極端干旱的2010年，處理FP生育期要短于處理RFM約一周的時間，而充分灌溉處理CK的生育期最長，達到了119 d。這與水分充足拓寬了灌漿期長度有關，而全生育期極端干旱的2011年各處理的生育期相對于2010年平均延后了25 d左右(表3)。2010年各處理土壤耗水量為FP＞CK＞RF＞RFM，處理RFM低于其它處理，而在全生育期極端干旱2011年恰好相反，處理RFM由于其在生物量繁殖優勢，導致了對土壤水過度消耗和利用，耗水量最高。2010年處理RFM水分利用效率較對照提高了22.4%;全生育期極端干旱的2011年，處理RFM水分利用效率達到了14.1 kg·mm-1·hm-2，較對照CK提高了85.5%，且比2010年提高了34.2%，而兩年處理RF和FP水分利用效率分別為5.3、5.0;5.7、5.0 kg·mm-1·hm-2均 顯 著 低 于 CK 值7.6 kg·mm-1·hm-2。極端性極端干旱的2010年，覆膜處理RFM大田的水生產力顯著性高于CK，而處理RF、FP顯著低于CK。全生育期極端干旱的2011年，處理RFM的水分利用效率，水生產力均顯著高于其它處理，尤其水生產力達到了18.3 kg·mm-1·hm-2，比對照CK提高了53.6%(表3)，但處理組RF和FP顯著低于對照組。

表3 不同處理下燕麥大田土壤耗水量、水分利用效率、水生產力比較Table 3 Comparisons of water consumption，yield and water use efficiency under different treatments in an oat field

3 討論

壟溝覆膜集雨栽培技術大幅度提高生物量的積累和提升作物產量，已經成為雨養農業區生產力躍升和穩定的主要強動力［47-53］。壟溝與地膜相結合耕作模式，首先是通過增加雨水收集效率和土壤容納降雨的空間，進而提高作物水分利用效率，形成較好的水分補償效應，有效地彌補了裸露栽培水分蒸發快、不保墑的缺陷，顯著地改變了作物對極端干旱氣候的適應對策，最終影響作物的出苗、成苗和產量形成［53-55］。該技術能明顯減除玉米“卡脖子旱”現象，通過增加穗粒數和千粒重等穗部相關系數、以及單位面積的分蘗數而達到增產目標［56-61］。

土壤深層干燥化在旱作農業區是一種特殊水文現象，其后果是形成土壤干層。研究指出，黃土高原旱作糧田深層土壤干燥化現象日益凸顯，受植被覆蓋類型、作物種類、土壤類型和播種年限的影響，土壤干層的變動范圍存在較大的差異，且隨著播種年限增加和連續干旱的發生，土壤干燥程度會加深［62-64］。已有研究表明，以土壤水分含量低于11%的土層全部看作土壤干層［65］。本研究發現兩年收獲期不同剖面的水分變化主要發生在1 m以上的土層，除去充分灌溉，其它3個處理組FP、RF和RFM對60 cm處水分的消耗最為嚴重，兩年平均含水量分別為9.9%、11.0%、11.1%，低于其它各剖面，出現了土壤干層。在2011年處理RFM含水量最低，僅為9.5%，推測是由于在極端干旱與水勢梯度雙重作用下，土壤水分強烈蒸發形成［66］。但覆膜處理由于其高效的集雨性和抑蒸性，能夠快速促進表面水分的回升，表層土壤水分高于其它處理，因此能夠囤積更多有效水分向下運輸，也提高了土壤水分潛在的恢復能力，這對連年播種可能加劇的土壤干層現象具有一定的緩解效應。而壟溝無覆膜處理1 m以下水分受作物的生長而發生的遷移和交換影響較小，能維持較為穩定的含水值。平種和裸地由于其表層蒸發高，導致了較大的下層水分波動［59］，既不利于各個土壤剖面維持水分動態平衡，也不利于極端氣候下作物的持久抗旱性。

兩個極端干旱類型年份，生育期土壤貯水量呈現出以孕穗期為分界點，前期一直降低，隨后逐漸恢復。2010年前期壟溝覆膜處理低于其它處理，這與生育期降雨分布均勻正常年份壟溝地膜覆蓋能夠提高土壤貯水量有差異［67-68］，這可能是壟溝覆膜系統增加了燕麥建苗期水分的供應，為燕麥出苗和前期生長提供了充足水分的儲備，尤其消耗了耕作層土壤蓄水。由于處理RFM產流快，減少了徑流量，兩年前期土壤貯水量較高，而后期含水量低是由于作物生物量的積累和籽粒灌漿的形成加速了水分的消耗，實現了前期蓄水后期供水，解決了降雨導致的作物水分供需矛盾，整個生育期1 m內平均貯水量比壟溝無覆蓋、平地分別提高4.1、12.1 mm。已有研究表明，裸燕麥普通膜壟、可降解膜壟和土壟的土壤貯水量比平作分別提高102、83 mm和61 mm，盡管受到干旱抑制，提高幅度較小，但是膜壟集雨優勢依然明顯，與本研究結果一致［69］。而在全生育極端干旱2011年孕穗期以后壟溝覆膜處理1 m內平均貯水量僅為158.9 mm，較壟溝無覆蓋和平種減少了24.3、14.3 mm，首先由于壟溝覆膜栽培體系根據群體生長的需求對土壤水分進行了時間上的再分配，其次是極端干旱氣候條件下，壟溝覆膜在抑蒸、集雨和膜下毛細管提“墑”的共同作用下，以消耗深層土壤貯水量為代價維持作物生長［70-72］。壟溝覆膜處理的高耗水也加大了后期土壤水分恢復的難度和周期。盡管對照組在兩個極端干旱年份從苗期到灌漿期土壤貯水量相對較高，但收獲期土壤水分沒有表現出回升的趨勢，因此在旱地雨養農業可持續的背景下，此種耕作方式不利于下茬作物的生產。

土壤-植物-大氣連續體是實現農田水循環的關鍵［73］，而土壤水是降雨轉化為作物水的中間樞紐。當極端干旱導致的水分虧缺出現在苗期時，會發生作物物候的改變，尤其拉長出苗所需的時間，這從2011年的苗期來看，比2010年平均晚了25 d左右，最終導致了整個燕麥物候期的滯后。這與研究表明水分缺失常常使植物物候延遲，推遲時間與干旱程度有關一致［74］。研究指出，在生育期 230，340 mm和440 mm不同的降雨條件下，通過壟溝覆膜方式播種，玉米水分利用效率和產量分別較傳統平種提高了 77.4%，43.1%，9.5%;82.8%，43.4%，11.2%［75］，證明在降雨量為230 mm的最低年份，各項指標提升的潛力最大。本研究表明，在極端干旱環境下，壟溝覆膜覆蓋能夠進一步提高土壤水的利用效率和大田水生產力，尤其在2011年生育期降雨量僅為74.2 mm，兩項指標較對照分別提高了85.5%、115.3%，產量較平種提高了209.1%，與以上研究相一致。因此壟溝覆蓋栽培系統在極端干旱年份，最大程度的滿足了作物對水分的供需分配，實現了雨水、土壤水、作物水“三水”的優化配置利用，從空間上拉攏了該區降水資源與作物需水之間的錯位，是應對極端干旱條件，維持產量穩定的優勢選擇。

4 結論與展望

燕麥作為寒旱地區的優勢作物，對自然環境具有較強的適應能力，不僅有利于調節當地的農事活動，而且由于其抗旱、耐寒的優良特性，其未來必將有廣闊的應用和推廣空間［76-77］。而壟溝覆膜栽培也極大地彌補了燕麥在極端氣候下的產量虧缺，尤其在全球氣候變化的背景下，其作為第三主糧的生產潛力為解決我國高寒草地草畜供求矛盾，保護草地資源可持續性發展和世界糧食安全做出貢獻［78-79］。

在極端氣候事件發生情況下，壟溝覆膜栽培技術作為重要抗旱技術具有較好的適應性，盡管產量輸出和地上生物量積累受到了抑制，但可通過積極提升生育后期土壤水分以緩解土壤干層，并采取不同的生物量補償和穗部優化策略來緩解極端干旱帶來的產量下降。從時間和空間尺度上優化了作物對水資源的供需匹配，從而提高了作物水分利用效率和大田水生產力，提高了極端干旱背景下燕麥的抗旱性和大田產量的穩定性，是應對極端氣候變化和提高旱區糧食安全的重要生態策略。我們的研究旨在為干旱區雨養農業應付極端氣候提供一定的借鑒，也拓展了壟溝覆蓋栽培作為重要的抗旱技術在更復雜環境下推廣可能。然而在極端氣候的影響下，作物地下根系的分布和分配，以及土壤養分的輸入和輸出變化尚需進一步的探究，力求從土壤水分、養分、以及作物株型指標綜合解釋其應對極端天氣的生產、生態過程。

［1］Zhai P M，Pan X H.Change in extreme temperature and precipitation over northern China during the second half of the 20th century.Acta Geographical Sinica，2003，58(S1):1-10.

［2］Easterling D R，Meehl G A，Parmesan C.Climate extremes:Observations， modeling and impacts.Science， 2000， 289(5487):2068-2074.

［3］Easterling D R，Evans J L，Groisman P Y，Karl T R，Kunkel K E，Ambenje P.Observed variability and trends in extreme climate events:A brief review.Bulletin of the American Meteorological Society，2000，81(3):417-426.

［4］Jiang Z H，Song J，Li L，Chen W L，Wang Z F，Wang J.Extreme climate events in China:IPCC-AR4 model evaluation and projection.Climatic Change，2012，110:(1/2):385-401.

［5］Zhai P M，Ren F M，Zhang Q.Detection of trends in China's precipitation extremes.Acta Meteorologica Sinica，1999，57(2):208-216.

［6］Zhai P M，Wang C C，Li W.A review on study of change in precipitation extremes.Advances in Climate Change Research，2007，3(3):144-148.

［7］Qin D H，Ding Y H，Su J L，Ren J W，Wang S W，Wu R S，Yang X Q，Wang S M，Liu S Y，Dong G R，Lu Q，Huang Z G，Du B L，Luo Y.Assessment of climate and environment changes in China(I):Climate and environment changes in China and their projection.Advances in Climate Change Research，2005，1(1):4-9.

［8］Liu Y S，Liu Y，Guo L Y.Impact of climatic change on agricultural production and response strategies in China.Chinese Journal of Eco-Agriculture，2010，18(4):905-910.

［9］Li X Y，Gong J D，Gao Q Z，Li F R.Incorporation of ridge and furrow method of rainfall harvesting with mulching for crop production under semiarid conditions. Agricultural Water Management，2001，50(3):173-183.

［10］Dong H Z，Li W J，Tang W，Zhang D M.Early plastic mulching increases and establishment and lint yield of cotton in saline fields.Field Crops Research，2009，111(3):269-275.

［11］Wang J，Li F M，Song Q H，Li S Q.Effects of plastic film mulching on soil temperature and moisture and on yield formation of spring wheat.Chinese Journal of Applied Ecology，2003，14(2):205-210.

［12］Li X Y，Shi P J，Sun Y L，Tang J，Yang Z P.Influence of various in situ rainwater harvesting methods on soil moisture and growth of Tamarix ramosissima in the semi-arid loess region of China.Forest Ecology and Management， 2006， 233(1):143-148.

［13］Li Z Q，Guo W D，Yang T E.Analysis of soil moisture redistribution in farmland under bed-irrigating sowing.Journal of Anhui Agricultural Sciences，2006，34(1):108-109.

［14］Li Y P，Jia Z K，Liu S X，Han Q F.Characteristics of runoff generation water storage and rainwater distribution under microcatchment planting in dry-land.Agricultural Research in the Arid Areas，2006，24(2):86-90.

［15］Tian Y D，Su R，Li F M，Li X L.Effect of rainwater harvesting with ridge and furrow on yield of potato in semiarid areas.Field Crops Research，2003，84(3):385-391.

［16］Xiao G J，Zhang Q，Xiong Y C，Lin M Z，Wang J.Integrating rainwater harvesting with supplemental irrigation into rain-fed spring wheat farming.Soil and Tillage Research，2007，93(2):429-437.

［17］Wang Y J，Xie Z K，Malhi S S，Vera C L，Zhang Y B，Wang J N.Effects of rainfall harvesting and mulching technologies on water use efficiency and crop yield in the semi-arid Loess Plateau，China.Agricultural Water Management，2009，96(3):374-382.

［18］Zhang D Q，Liao Y C，Jia Z K.Research advances and prospects of film mulching in arid and semi-arid areas.Agricultural Research in the Arid Areas，2005，23(1):208-213.

［19］Carter D C，Miller S.Three years'experience with an on-farm macro-catchment water harvesting system in Botswana.Agricultural Water Management，1991，19(3):191-203.

［20］Li X Y，Gong J D，Wei X H.In-situ rainwater harvesting and gravel mulch combination for corn production in the dry semi-arid region of China.Journal of Arid Environments，2000，46(4):371-382.

［21］Xie Z K，Wang Y J，Li F M.Effect of plastic mulching on soil water use and spring wheat yield in arid region of northwest China.Agricultural Water Management，2005，75(1):71-83.

［22］Zhang J Y，Sun J S，Duan A W，Wang J L，Shen X J，Liu X F.Effects of different planting patterns on water use and yield performance of winter wheat in the Huang-Huai-Hai Plain of China.Agricultural Water Management，2007，92(1/2):41-47.

［23］Wang Y Q，Shao M A，Zhu Y J，Liu Z P.Impacts of land use and plant characteristics on dried soil layers in different climatic regions on the Loess Plateau of China.Agricultural and Forest Meteorology，2011，151(4):437-448.

［24］Ren M X，Jiang X H，Zhang D Y.Some important questions in plant reproductive ecology.Biodiversity Science，2012，20(3):241-249.

［25］Jin Y H，Zhou D W，Jiang S C.Comparison of soil water content and corn yield in furrow and conventional ridge sown systems in a semiarid region of China.Agricultural Water Management，2010，97(2):326-332.

［26］Li J，Jiang B，Hu W，Ci R Y J，Zhao Y J，Li X F，Chen B.Characteristics of deep soil desiccation on rainfed grain croplands in different rainfall areas of the Loess Plateau of China.Journal of Natural Resources，2009，24(12):2124-2134.

［27］Li Y S.Fluctuation of yield on high-yield field and desiccation of the soil on dryland.Acta Pedologica Sinica，2001，38(3):353-356.

［28］Hu W，Chen Y.Research on soil desiccation on dry farmland in semi-arid area of Loess Plateau.Journal of He'nan Agricultural Sciences，2013，42(4):75-79.

［29］Chakraborty D，Nagarajan S，Aggarwal P，Gupta V K，Tamar R K，Garg R N，Sahoo R N，Sarkar A，Chopra U K，SundaraSarma K S，Kalra N.Effect of mulching on soil and plant water status，and the growth and yield of wheat(Triticumawstivum L.)in a Semiarid environment.Agricultural Water Management，2008，95(12):1323-1334.

［30］Anikwe M A N，Mbah C N，Ezeaku P I，Onyia V N.Tillage and plastic mulch effects on soil properties and growth and yield of cocoyam(Colocasiaesculenta)on an ultimo in southeastern Nigeria.Soil and Tillage Research，2007，93(2):264-272.

［31］Zhou L M，Jin S L，Liu C A，Xiong Y C，Si J T，Li X G，Gan Y T，Li F M.Ridge-furrow and plastic-mulching tillage enhances maize-soil interaction:opportunities and challenges in a semiarid agro-ecosystem.Field Crops Research，2012，126:181-188.

［32］Liu C A，Jin S L，Zhou L M，Jia Y，Li F M，Xiong Y C，Li X G.Effects of plastic film mulch and tillage on maize productivity and soil parameters.European Journal of Agronomy，2009，31(4):241-249.

［33］Lu X，Wang Q，Zhao H P，Zhang X L，Han Y L.Effects of salt stress on seed germination and emergence of different oats varieties.Pratacultural Science，2009，26(7):77-81.

［34］Qiao Y M，Effects of seeding density on quantitative characters of oat.Pratacultural Science，2002，19(1):31-32.

［35］Jia Z F，Zhou Q P，Han Z L，Yan H B.Effect of nitrogen and phosphorus fertilization on the naked oat production performance.Pratacultural Science，2007，24(6):19-22.

［36］Liu Y，Dong L.Nutrition components of oats and its health function.Food and Nutrition in China，2009，(3):55-57.

［37］Hu X Z.Food processing and functional character of oats.Journal of Triticale Crops，2005，25(5):122-124.

［38］Moreira N.The effect of seed rate and nitrogen fertilizer on the yield nutritive value of oat-vetch mixture.Journal of Agricultural Science，1989，112(1):57-66.

［39］Liu J H，Qiu A Y，Zhu X J.Oat lipid and its applications.Journal of Cereals and Oils，2003，(5):19-20.

［40］Wei J，Guo Y R，Jin X P，Liu C，Zhao M.Study on quality of physical and chemic and analysis on composition of fatty acid from oat oil.Food Science and Technology，2006，31(7):204-206.

［41］Liu D X，Dong A X，Deng Z Y.Impact of climate warming on agriculture in northwest China.Journal of Natural Resources，2005，20(1):119-125.

［42］Zhao H，Xiao G J，Wang R Y，Deng Z Y，Wang H L，Yang Q G.Impact of climate change on spring wheat growth in semi-arid rain feed region.Advances in Earth Science，2002，22(3):322-327.

［43］Ren Z X，Yang D Y.Impacts of climate change on agriculture in the arid region of northwest China in recent 50 years.Journal of Arid Land Resources and Environment，2007，21(8):48-53.

［44］Ma J Y，Xu Y L，Pan J.Analysis of agro-meteorological disasters tendency variation and the impacts on grain yield over northeast China.Chinese Journal of Agrometeorology，2012，33(2):283-288.

［45］Zhao X L.Influence of climate change on agriculture in northeast China in recent 50 year.Journal of NortheastAgricultural University，2010，41(9):144-149.

［46］Qu W，Liu D X，Yang S H.A study of extreme arid climate in Gansu Province from 1994 to 2000.Gansu Meteorology，2003，21(1):11-15.

［47］Zhong L P，Shao M A，Li Y S.Changes of ecosystem productivity responding to driving forces in semiarid region.Scientia Agricultura Sinica，2004，7(4):510-515.

［48］Qin S H，Zhang J L，Wang D，Pu Y L，Du Q Z.Effects of different film mulch and ridge-furrow cropping patterns on yield formation and water translocation of rainfed potato.Chinese Journal of Applied Ecology，2011，22(2):389-394.

［49］Zhang H，Li J，Jia Z K，Zhang T，Hou X Q，Zhang P.Effect of different mulching materials on arid-field soil moisture and spring maize yield in Weibei arid fields.Agriculture Research in the Arid Areas，2012，30(2):93-100.

［50］Shi R P，Shang G Y X，Ma Q R，Wang Q L.Effects of sowing density and N rate on biomass accumulation and yield of winter wheat in furrow and ridge film mulching.Plant Nutrition and Fertilizer Science，2011，17(4):823-830.

［51］Gao Y H，Niu J Y，Yan Z L，Guo L Z，Jiang H Y，Ma P L，Ma J H.Effects of different plastic-film mulching techniques on maize(Zea mays L.)dry matter accumulation and yield.Chinese Journal of Eco-Agriculture，2012，20(4):440-446.

［52］Zhao H，Xiong Y C，Li F M，Wang R Y，Qiang S C，Yao T F，Mo F.Plastic film mulch for half growing-season maximized WUE and yield of potato via moisture-temperature improvement in a semi-arid agro-ecosystem.Agricultural Water Management，2012，104:68-78.

［53］Mu Z X， Liang Z S， Zhang S Q.Physiological basis of compensation growth of crops under soil alternate drying wetting and its application in agricultural produce.Plant Physiology Communications，2002，38(5):511-516.

［55］Li X Y，Gong J D.Effects of different ridge:Furrow ratios and supplemental irrigation on crop production in ridge and furrow rainfallharvesting system with mulches.Agriculture Water Management，2002，54(3):243-254.

［56］Fang Y J，Huang G B，Li L L，Wang J.Yield and growth dynamics of rainfed maize in the system of completely mulched alternating narrow and wide ridges with furrow planting.Agricultural Research in the Arid Areas，2010，28(4):128-134.

［57］Li Q Z，Li Y Z，Guo J X，Liu X Y，Xu C Y.Effects of field rainwater harvesting by plastic mulch and complement irrigation on soil water and yield of winter wheat.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2010，26(2):25-30.

［58］Du Y J，Li Z Z，Li W L.Effect of different water supply regimes on growth and size hierarchy in spring wheat populations under mulched with clear plastic film.Agriculture Water Management，2006，79(3):265-279.

［59］Donald C M，Hamblin J.The convergent evolution of annual seed crops in agriculture.Advances in Agronomy，1983，36:97-143.

［60］Wang H L，Zhang X C，Song S Y，Ma Y F，Yu X F.Regulation of whole field surface plastic mulching and double ridge-furrow planting on seasonal soil water loss and maize yield in rain-fed area of northwest Loess Plateau.Scientia Agricultura Sinica，2013，46(5):917-926.

［61］Cong J O，Li N，Xu Y J，Gu W，Le Z Y，Huang S Q，Xi B，Lei Y.Relationship between indicesofgrowth physiology and reflectivity and yield of winter wheat under water stress.Chinese Journal of Eco-Agriculture，2010，18(1):67-71.

［62］Cao Y，Li J，Zhang S H，Wang Y L，Cheng K，Wang X C，Wang Y L，Naveed Tahir M..Characteristics of deep soil desiccation of apple orchards in different weather and landform zones on the Loess Plateau in China.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2012，28(15):72-79.

［63］Fan J，Shao M A，Wang Q J，Jones S B，Reichardt K，Cheng X R，Fu X L.Toward sustainable soil and water resources use in China's highly erodible semi-arid Loess Plateau.Geoderma，2010，155(1/2):93-100.

［64］Wang Y Q，Shao M A，Liu Z P.Large-scale spatial variability of dried soil layers and related factors across the entire Loess Plateau of China.Geoderma，2010，159(1/2):99-108.

［65］Fu M S，Qian W D，Niu P，Ma G L.Impact of the continuous drought on the depth of dry soil layer and on the existence of plants.Arid Zone Research，2002，19(2):71-74.

［66］Wang L，Shao M A，Hou Q C.The primary research on dried soil layer in the Loess Plateau.Journal of Northwest Sci-Tec University of Agriculture and Forestry，2001，29(4):34-38.

［67］Wang Q，Zhang E H，Li F M.Runoff efficiency and soil water comparison of plastic covered ridge and ridge with compacted soil at different rainfall harvesting stages in semiarid area.Acta Ecologica Sinica，2004，24(8):1816-1819.

［68］Wang F X，Feng S Y，Hou X Y，Kang S Z，Han J J.Potato growth with and without plastic mulch in two typical regions of Northern China.Field Crops Research，2009，110(2):123-129.

［69］Huo H L，Wang Q，Zhang E H，Shi S L，Ren X，Wang T T，Liu Q L.Effects of rainwater harvesting planting with ridges and furrow on number of plant and soil water storage of alfalfa and naked oat.Grassland and Turf，2012，32(6):1-6.

［70］Huang M B，Dang T H，Li Y S.Effect of advanced productivity in dryland farming of the Loess Plateau on soil water cycle.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2002，18(6):50-54.

［71］Li F M，Guo A H，Wei H.Effects of clear plastic film mulch on yield of spring wheat.Field Crops Research，1999，63(1):79-86.

［72］Li F M，Yan X，Wang J，Li S Q，Wang T C.The mechanism of yield decrease of spring wheat resulted from plastic film mulching.Scientia Agricultura Sinica，2001，34(3):330-333.

［83］Manzoni S，Vico G，Porporato A，Katul G.Biological constraints on water transport in soil-plant-atmosphere system.Advances in Water Resource，2013，51:292-304.

［74］Tsuda M.Effects of water deficit on panicle exertion is rice(Oryza sativa L.)and sorghum(Sorghum bicolor(L.)moench).Japanese Journal of Crop Science，1986，55(2):196-200.

［75］Li R，Hou X Q，Jia Z K，Han Q F，Ren X L，Yang B P.Effects on soil temperature，moisture，and maize yield of cultivation with ridge and furrow mulching in the rainfed area of the Loess Plateau，China.Agricultural Water Management，2013，116:101-109.

［76］Liu L L，Cui L，Liu G K，Han M S，Chang Z Y.Current status of Shanxi oat industry and its technology development needs.Journal of Shanxi Agricultural Sciences，2010，38(8):12-12.

［77］Meng F Y，Li S Y.Study on the leading industries after abandoned in northwest of Hubei province.Hubei Agricultural Sciences，2011，50(12):2578-2581.

［78］Wang T，Xu C L，Zhou Z Y，Wang N，Jiang W Q.The gray comprehensiveevaluation on production performance of36 cultivated Oat(Avena sativa)varieties in alpine meadow region.Journal of Forage and Feed，2010，4(1):16-24.

［79］Marshall A S，Cowan S，Edwards S，Griffiths I，Howarth C，Langdon T，White E.Crops that feed the world 9.Oats-a cereal crop for human and livestock feed with industrial applications.Food Security，2013，5(1):13-33.

參考文獻:

［1］翟盤茂，潘曉華.中國北方近50年溫度和降水極端事件變化.地理學報，2003，58(增刊):1-10.

［5］翟盤茂，任福民，張強.中國降水極值變化趨勢檢測.氣象學報，1999，57(2):208-216.

［6］翟盤茂，王萃萃，李威.極端降水事件變化的觀測研究.氣候變化研究進展，2007，3(3):144-148.

［7］秦大河，丁一匯，蘇紀蘭，任賈文，王紹武，伍榮生，楊修群，王蘇民，劉時銀，董光榮，盧琦，黃鎮國，杜碧蘭，羅勇.中國氣候與環境演變評估(I):中國氣候與環境變化及未來趨勢.氣候變化研究進展，2005，1(1):4-9.

［8］劉彥隨，劉玉，郭麗英.氣候變化對中國農業生產的影響及應對策略.中國生態農業學報，2010，18(4):905-910.

［13］李子強，郭維東，楊天恩.坐水播種時耕層土壤水分再分布的數值分.安徽農業科學，2006，34(1):108-109.

［14］李永平，賈志寬，劉世新，韓清芳.旱作農田微集水種植產流蓄墑擴滲特征研究.干旱地區農業研究，2006，24(2):86-90.

［24］任明迅，姜新華，張大勇.植物繁殖生態學的若干重要問題.生物多樣性，2012，20(3):241-249.

［26］李軍，蔣斌，胡偉，次仁央金，趙玉娟，李曉芳，陳兵.黃土高原不同類型旱區旱作糧田深層土壤干燥化特征.自然資源學報，2009，24(12):2124-2134.

［27］李玉山.旱作高產田產量波動性和土壤干燥化.土壤學報，2001，38(3):353-356.

［28］胡偉，陳豫.黃土高原半干旱區旱作農田土壤干燥化研究.河南農業科學，2013，42(4):75-79.

［33］蘆翔，汪強，趙惠萍，張曉亮，韓燕來.鹽脅迫對不同燕麥品種種子萌發和出苗影響的研究.草業科學，2009，26(7):77-81.

［34］喬有明.不同播種密度對燕麥幾個數量性狀的影響.草業科學，2002，19(1):31-32.

［35］賈志鋒，周青平，韓志林，顏紅波.N、P肥對裸燕麥生產性能的影響.草業科學，2007，24(6):19-22.

［36］劉影，董利.燕麥的營養成分與保健作用.中國食物與營養，2009，(3):55-57.

［37］胡新中.燕麥食品加工及功能特性研究進展.麥類作物學報，2005，25(5):122-124.

［39］劉軍海，襲愛泳，朱向菊.燕麥脂質及其應用.糧食與油脂，2003，(5):19-20.

［40］魏決，郭玉蓉，金小培，劉晨，趙敏.燕麥油脂的理化性質研究及脂肪酸組成分析.食品科技，2006，31(7):204-206.

［41］劉德祥，董安祥，鄧振鏞.中國西北地區氣候變暖對農業的影響.自然資源學報，2005，20(1):119-125.

［42］趙 鴻，肖國舉，王潤元，鄧振鏞，王鶴齡，楊啟國.氣候變化對半干旱雨養農業區春小麥生長的影響.地球科學進展，2007，22(3):322-327.

［43］任朝霞，楊達源.近50a西北干旱區氣候變化對農業的影響.干旱區資源與環境，2007，21(8):48-53.

［44］馬建勇，許吟隆，潘婕.東北地區農業氣象災害的趨勢變化及其對糧食產量的影響.中國農業氣象，2012，33(2):283-288.

［45］趙秀蘭.近50年中國東北地區氣候變化對農業的影響.東北農業大學學報，2010，41(9):144-149.

［46］瞿汶，劉德祥，楊蘇華.甘肅省1994—2001年極端干旱氣候特征研究.甘肅氣象，2003，21(1):11-15.

［47］鐘良平，邵明安，李玉山.農田生態系統生產力演變及驅動力.中國農業科學，2004，37(4):510-515.

［48］秦舒浩，張俊蓮，王蒂，蒲育林，杜全中.覆膜與溝壟種植模式對旱作馬鈴薯產量形成及水分運移的影響.應用生態學報，2011，22(2):389-394.

［49］張惠，李娟，賈志寬，張濤，侯賢清，張鵬.渭北旱塬不同覆蓋材料對旱作農田土壤水分及春玉米產量的影響.干旱地區農業研究，2012，30(2):93-100.

［50］師日鵬，上官宇先，馬巧榮，王林權.密度與氮肥配合對壟溝覆膜栽培冬小麥干物質累積及產量的影響.植物營養與肥料學報，2011，17(4):823-830.

［51］高玉紅，牛俊義，閆志利，郭麗琢，姜寒玉，馬朋麗，馬菊紅.不同覆膜栽培方式對玉米干物質積累及產量的影響.中國生態農業學報，2012，20(4):440-446.

［53］慕自新，梁宗鎖，張歲岐.土壤干濕交替下作物補償生長的生理基礎及其在農業中的應用.植物生理學通訊，2002，38(5):511-516.

［54］李屹，黃高峰，孫雪梅.干旱脅迫對菊芋苗期生長的影響.江蘇農業科學，2012，40(10):75-77.

［56］方彥杰，黃高寶，李玲玲，汪佳.旱地全膜雙壟溝播玉米生長發育動態及產量形成規律研究.干旱地區農業研究，2010，28(4):128-134.

［57］李巧珍，李玉中，郭家選，劉曉英，徐春英.覆膜集雨與限量補灌對土壤水分及冬小麥產量的影響.農業工程學報，2010，26(2):25-30.

［60］王紅麗，張緒成，宋尚有，馬一凡，于顯楓.西北黃土高原旱地全膜雙壟溝播種植對玉米季節性耗水和產量的調節機制.中國農業科學，2013，46(5):917-926.

［61］叢建鷗，李寧，許映軍，顧衛，樂章燕，黃樹青，席賓，雷飏.干旱脅迫下冬小麥產量結構與生長、生理、光譜指標的關系.中國生態農業學報，2010，18(1):67-71.

［62］曹裕，李軍，張社紅，王亞莉，程科，王學春，王玉玲，Naveed Tahir M.黃土高原蘋果園深層土壤干燥化特征.農業工程學報，2012，28(15):72-79.

［65］付明勝，錢衛東，牛萍，馬光亮.連續干旱對土壤干層深度及植物生存的影響.干旱區研究，2002，19(2):71-74.

［66］王力，邵明安，侯慶春.黃土高原土壤干層初步研究.西北農林科技大學學報:自然科學版，2001，29(4):34-38.

［67］王琦，張恩和，李鳳民.半干旱地區膜壟和土壟的集雨效率和不同集雨時期土壤水分比較.生態學報，2004，24(8):1816-1819.

［69］霍海麗，王琦，張恩和，師尚禮，任祥，王田濤，劉青林.溝壟集雨對紫花苜蓿和裸燕麥出苗及土壤貯水量的影響.草原與草坪，2012，32(6):1-6.

［70］黃明斌，黨廷輝，李玉山.黃土區旱塬農田生產力提高對土壤水分循環的影響.農業工程學報，2002，18(6):50-54.

［72］李鳳民，鄢珣，王俊，李世清，王同朝.地膜覆蓋導致春小麥產量下降的機理.中國農業科學，2001，34(3):330-333.

［76］劉龍龍，崔林，劉根科，韓美善，常志勇.山西省燕麥產業現狀及技術發展需求.山西農業科學，2010，38(8):12-12.

［77］孟凡艷，李淑源.冀西北地區退耕后主導產業選擇的實證分析.湖北農業科學，2011，50(12):2578-2581.

［78］王桃，徐長林，周志宇，王楠，姜文清.高寒草甸區36種栽培燕麥生產性能的灰色綜合評價.牧草與飼料，2010，4(1):16-24.