河南省是我國重要糧食生產(chǎn)省份和小麥主產(chǎn)區(qū)，以僅占全國6%的耕地生產(chǎn)了全國10%以上的糧食，為保障國家糧食安全做出重要貢獻(xiàn)。但因降水量分布不均，作物階段性水分虧缺嚴(yán)重，影響作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。針對(duì)這一問題，項(xiàng)目組在十二五國家科技支撐計(jì)劃、國家“863”和國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持下，進(jìn)行了近十年的土壤耕作保墑、土壤結(jié)構(gòu)改良與水資源高效利用技術(shù)方面的研究工作，并將研究技術(shù)成果在河南省褐土和潮土區(qū)進(jìn)行了大面積示范應(yīng)用，取得如下創(chuàng)新：
  1、針對(duì)河南褐土和潮土區(qū)不同年型降雨特征與小麥-玉米周年需水錯(cuò)位問題，明確了兩個(gè)典型區(qū)域農(nóng)田土壤水分變化特征和作物需水調(diào)控關(guān)鍵期。
   在褐土區(qū)，小麥返青-拔節(jié)、孕穗-抽穗、抽穗-灌漿，玉米小喇叭口-吐絲、灌漿-收獲期為作物需水調(diào)控關(guān)鍵期；在潮土區(qū)，小麥孕穗-揚(yáng)花，揚(yáng)花-收獲，玉米小喇叭口-吐絲、灌漿-收獲期為作物需水調(diào)控關(guān)鍵期。因此，在作物關(guān)鍵期進(jìn)行適時(shí)補(bǔ)灌或提高土壤自身的儲(chǔ)水能力儲(chǔ)存更多的水分才能滿足作物對(duì)水分的需求，促進(jìn)作物產(chǎn)量的提高。
  2、明確了褐土和潮土兩種土壤土體結(jié)構(gòu)特征、土壤水分入滲過程及土壤水庫功能之間的關(guān)系，構(gòu)建了提升土壤水庫功能的技術(shù)體系，破解了土壤水分供應(yīng)與作物關(guān)鍵期的需水矛盾。
   經(jīng)多年研究，探明了降雨的時(shí)空分布與作物需水關(guān)鍵期的耦合關(guān)系及基于土壤結(jié)構(gòu)的水分調(diào)控機(jī)理。采用合理的土壤結(jié)構(gòu)改良措施（有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑或保水劑），同時(shí)結(jié)合深耕深松與免耕等耕作措施，改善了土體剖面土壤有機(jī)碳分布和提高了土體結(jié)構(gòu)功能，打破了阻礙降雨水分入滲、蓄存及供應(yīng)的瓶頸，提升了土壤水庫庫容與功能，提高了水分在土壤中的存留時(shí)間，構(gòu)建了褐土區(qū)抗旱、保墑、增蓄、減蒸和潮土區(qū)增蓄、減蒸的土壤水庫功能提升技術(shù)體系。通過土壤水庫功能的提升，協(xié)調(diào)了土壤水分供應(yīng)與作物需水過程的同步，確保了作物正常生長發(fā)育和高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)與水分高效利用。
  3、基于作物需水關(guān)鍵期，構(gòu)建了河南省褐土與潮土區(qū)小麥-玉米種植模式下周年水資源協(xié)調(diào)高效利用技術(shù)模式，應(yīng)用作物生長模型（RZWQM2和DSSAT）驗(yàn)證了相關(guān)技術(shù)的合理性。
   在褐土區(qū)構(gòu)建了保水增效技術(shù)體系：選用適宜優(yōu)良品種+小麥播種前深松（30cm以下），播種前施用有機(jī)肥或保水劑+合理氮肥用量（180-210kg/hm2）或出苗后進(jìn)行秸稈覆蓋，玉米實(shí)行免耕種肥同播+適時(shí)測墑補(bǔ)灌；在潮土區(qū)構(gòu)建了節(jié)水高效生產(chǎn)技術(shù)體系：選用水分高效利用作物品種，采用小麥秸稈粉碎直接還田、玉米秸稈粉碎翻壓還田，小麥播種前采用深松深耕、同時(shí)施用保水劑或有機(jī)肥+合理氮肥用量（210-240kg/hm2），玉米免耕種肥同播+分期節(jié)水灌溉與施肥技術(shù)。同時(shí)，利用作物生長模型驗(yàn)證了相關(guān)技術(shù)的合理性。
   項(xiàng)目組歷經(jīng)10余年研究，取得授權(quán)實(shí)用新型專利5件，軟件著作權(quán)4件。在Soil and Tillage Research等國內(nèi)外權(quán)威學(xué)術(shù)期刊發(fā)表文章25篇，出版著作1部。針對(duì)褐土和潮土區(qū)的降雨與作物需水特征，集成應(yīng)用了土壤增蓄、保墑、地力提升的保墑增效與節(jié)水增效技術(shù)，并進(jìn)行了大面積推廣。近3年累計(jì)推廣面積1026.1萬畝，經(jīng)濟(jì)效益達(dá)21.7億元。水分利用效率提高0.10-0.15kg/mm，肥料利用率提高10%以上。取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。