陇中半干旱区不同覆盖种植方式对土壤水热效应和玉米产量的影响

【目的】探讨黄土高原半干旱区不同覆盖种植方式对土壤水热效应及春玉米产量和水分利用效率的影响,为优化陇中旱作农业区春玉米农田土壤水热环境,提高作物产量提供依据。【方法】于2015—2016年在甘肃省榆中县石头沟省级旱作农业示范点开展田间定位试验,设平地全膜覆盖(WM)、平地半膜覆盖(HM)、隔沟覆膜垄播(MRM)、全膜双垄沟播(WRF)、秸秆覆盖(SM)和露地平播(CK)6种种植方式,测定分析春玉米各生育时期土层剖面水热状况、物候特征、不同生长阶段耗水特性和水分利用效率,以及收获后春玉米产量与水分利用效率。【结果】与露地平作(CK)相比,地膜覆盖处理较CK具有增温效应,全生育期土壤平均增温2.42℃,而SM处理表现为降温效应,平均降温0.36℃,且该调节效应主要表现在苗期,随后温度调节效应逐渐减弱;MRM、WRF、HM和SM处理在春玉米整个生育期内保墒效果显著,而WM处理不利于降水收集,仅在春玉米生长前期具有保墒效果,而在中后期随作物耗水增加,土壤含水率低于CK;春玉米在生长中期(拔节至吐丝)耗水最多,生长后期(吐丝至成熟)次之,生长前期(出苗至拔节)耗水最少,其中地膜覆盖耗水量大于秸秆覆盖,全膜覆盖耗水量大于半膜覆盖;地膜覆盖能显著提高春玉米中前期水分利用效率,其中生育前期和中期分别以HM和WRF处理提高幅度最大,2年平均较CK分别提高250.68%和61.30%;地膜覆盖种植方式在增温、促进耗水作用下使春玉米各生育期提前并增加单株干重,最终表现为产量和水分利用效率的提高,其中以WRF和MRM处理增产和提高水分利用效率效果最为显著,产量较CK分别平均增加171.40%和155.05%,水分利用效率分别平均增加142.80%和125.44%。【结论】垄沟集雨种植方式可明显改善黄土高原半干旱地区土壤水热环境,增加玉米物质积累量,其中全膜双垄沟播种植方式的玉米产量和水分利用效率最佳。     

西北黄土高原旱地全膜双垄沟播种植对玉米 季节性耗水和产量的调节机制

【目的】从玉米季节性耗水调节产量和水分利用效率的角度,揭示旱地全膜双垄沟播的增产机制。【方法】通过测定土壤温度、含水量、玉米地上干物质和产量及其构成因子,以及计算土壤温度梯度等,探讨旱地全膜双垄沟播对玉米季节性耗水和产量的调节机制。【结果】全膜双垄沟播（PMF）和全沙覆盖平作（SM）对玉米生长期的水分环境有显著的调节作用。与裸地平作（CK）相比,PMF和SM能提高地温最低点玉米全生育期土壤温度梯度和地温最高点玉米拔节前土壤温度梯度,在显著高于CK和地温最高、最低点反方向温度梯度驱动下实现了对土壤水分的调节,使玉米在需水较少阶段保蓄更多的水分以供需水盛期利用;各处理玉米耗水高峰出现的时期与当年降雨分布密切相关,PMF和SM可以促进玉米拔节后耗水,其中灌浆期增加最为显著,该时期PMF和SM的耗水量分别较CK增加237.7%和83.1%,差异显著（P＜0.05）;其次是拔节-抽雄期,分别较CK增加31.8%和27.4%,差异显著（P＜0.05）;玉米收获指数分别提高132.5%和116.1%。【结论】PMF能够增大土壤温度梯度,减少前期地表蒸发为主的水分耗散,保蓄更多水分供后期使用;在后期雨季能够充分利用降水,促进籽粒形成和灌浆,表现较高的穗粒数和百粒重,显著提高产量和水分利用效率。     

覆膜时期和方式对黄土高原春玉米耗水特性和产量的影响

黄土高原中南部水资源匮乏和降雨时空错位限制了该区春玉米产量潜力的提升,通过分析不同的覆膜时期和覆膜方式对休闲期土壤蓄水、保墒和春玉米生育期耗水特性、产量的影响,旨在提出适宜于黄土高原雨养农业区春玉米高效用水的栽培模式。以‘先玉335'作为供试品种,采用覆膜时期和覆膜方式的双因素设计,随机区组排列,通过设置平地无覆盖(CK)、秋季全膜双垄沟覆盖(AFF)、播前全膜双垄沟覆盖(SFF)、秋季半膜平铺覆盖(ASF)、播前半膜平铺覆盖(SSF)5种处理的对比研究,分析不同覆膜时期和覆膜方式相结合下春玉米耗水规律,以及互作模式下耗水特性与产量之间的关系。AFF和SFF集雨、蓄水、保水能力显著高于半膜平铺和平地无覆盖,整个生育期内耗水强度和玉米生长吻合。秋季全膜双垄沟覆盖(AFF)休闲期土壤贮水消耗量较露地减少53.82%,较秋季半膜平铺减少33.89%,最大程度保证春玉米苗期土壤含水量,为出苗提供了充足的水资源,提高出苗率,为后期生长奠定基础。秋季全膜双垄沟覆盖虽然生育期耗水量相比其他处理增加,但有较高的水分利用效率和降水生产效率。2016年玉米收获季,秋季全膜双垄沟播模式0~200cm各土层水分含量较低,但是,经过下一个休闲期处理,土壤含水量从总量上得到完全恢复,2017年播前,秋季全膜双垄沟播模式0~200cm大多数土层水分含量显著高于平地处理。秋季全膜双垄沟覆盖(AFF)产量相比CK、SSF、ASF、SFF分别增产81.88%、34.01%、42.55%、20.60%,达到显著差异。在黄土高原中南部推广秋季全膜双垄沟播栽培模式可以显著提高玉米产量、水分利用效率和降水生产效率,同时可以实现土壤水分的可持续利用。     

覆膜对半干旱区谷子生长发育·产量及水分利用效率的影响

[目的]筛选出半干旱区谷子（Italian millet）覆膜种植最佳模式.[方法]供试谷子品种为晋谷43号.共设4个处理和1个对照（CK）,分别为：T1全膜覆盖平作穴播（使用1.2m膜）,T2全膜覆盖垄沟种植,T3膜侧沟播（0.4 m膜）,T4起垄不覆膜,T5露地条播（CK）.[结果]谷子覆膜栽培比露地早熟,其中全膜覆盖垄沟种植谷子产量最高为10 335.15 kg/hm2,比CK增产35.00％,水分利用效率为22.68 kg/（mm·hm2）,比CK增加41.75％.全膜覆盖垄沟种植较其他处理明显提高集雨效果和保墒,有利于提高谷子水分利用效率及产量.[结论]该研究可为半干旱地区谷子地膜覆盖种植提供理论依据.     

不同覆膜方式对玉米产量和水分利用效率的影响

干旱缺水影响玉米产量,提高燕山丘陵区春玉米子粒产量及水分利用效率具有重要意义。覆膜可减少土壤水分蒸发、改善水分条件。于2017—2018年开展玉米田间试验,设置不覆膜（CK）、行上覆膜、行间覆膜和全膜双垄沟播4个处理,测定土壤含水率、玉米生育期、土壤容重、玉米产量及产量影响因素,计算土壤贮水量、耗水量和水分利用效率。结果表明,各处理间0～20 cm和20～40 cm土层土壤含水率变化趋势一致,最高均为全膜双垄沟播处理。全膜双垄沟播的玉米子粒产量和穗长、穗粗、穗粒数和千粒重等产量构成因素最高。全膜双垄沟播种植模式可延长玉米生育期,提高水分利用效率,显著增加玉米子粒产量,适宜在干旱少雨地区应用。     

旱区集雨种植方式对土壤水分、温度的时空变化及春玉米产量的影响

【目的】探索不同集雨种植方式春玉米旱作田土壤水分转运、分配、土壤温度的时空变化特征及其对玉米产量和水分利用效率的影响,为试区玉米高产、水分高效持续利用型种植模式提供理论依据。【方法】2013-2014年在宁夏彭阳区设置传统露地平作（CK）为对照,分析4种不同集雨覆膜种植方式下春玉米各生育期的土壤水分、土壤温度、水分利用效率及产量变化。4种集雨覆膜种植方式分别为双垄沟全覆膜种植（D）、半膜平铺种植（F）、沟播垄膜双行种植（R1）、沟播垄膜单行种植（R2）。沟播垄膜双行处理和半膜平铺处理覆膜宽度均为60 cm,沟播垄膜单行处理垄宽50 cm、沟宽10 cm,双垄沟全覆膜大垄宽70 cm,垄高15 cm、小垄宽50 cm,垄高10 cm。播种密度均为75 000株/hm²。播前基施化肥102 kg N·hm^-2和90 kg P₂O₅·hm^-2,拔节期追施153 kg N·hm^-2,试验为随机区组设计,3次重复。【结果】各覆膜处理较CK可明显改善土壤水温条件,在玉米苗期（0-30 d）,D、F、R1、R2处理0-200 cm土层的贮水量比CK分别增加了10%、8.9%、10.9%和14.4%。在玉米生长中后期（90-120 d）,受降雨量与不同覆膜种植方式下玉米耗水量不同,各覆膜处理0-200 cm土层贮水量表现出差异,2013年（前期降水为309.4 mm）各覆膜处理显著低于CK,覆膜处理间无显著差异,2014年（前期降水为104.9 mm）R1、R2处理贮水量均显著高于其他覆膜处理。2年试验中,R1处理0-40 cm土层贮水量显著高于其他处理,平均增加了5%;D、F、R1、R2 处理0-25 cm土层土壤温度在玉米苗期较CK分别增加了3.5、2.3、0.9和1.1 ℃;玉米全生育期总干物质积累量呈“S”型曲线,在0-60 d,积累量较小,各处理仅占整个生育期的4.3%-15.4%,各处理大小顺序为：D＞R2＞F＞R1＞CK;在60-120 d（大喇叭口期至灌浆期）,积累了玉米干物质的74.5%,此期D、R2的干物质积累速率达309.3和324.1 kg·hm^-2·d^-1;2013年（玉米全生育期降雨量为594.1 mm）D、F、R2的水分利用效率和玉米产量较CK分别提高13.4%、21.2%、13.3%和18.0%、11.2%、20.3%;2014年D、R1、R2（玉米全生育期降雨量为341.9 mm）的水分利用效率和玉米产量比CK分别显著提高了31.1%、33.8%、35.1%和42.5%、39.9%、40.8%,D、R1、R2处理间产量无明显差异。各覆膜处理在降水较少的年份水分利用效率和产量增加幅度较大,且R1效果明显。【结论】沟垄集雨种植方式可明显改善宁南半干旱地区土壤浅层水分状况,提高土壤温度,增加物质积累量;沟播垄膜种植在降水较少的年份集雨优势明显,双垄沟全覆膜、沟播垄膜单行种植的水分利用效率和产量最佳。该项研究丰富了宁南半干旱地区旱作集水种植模式,对进一步完善和筛选适合半干旱地区玉米高产稳产的可持续发展种植模式提供了理论依据。     

地膜覆盖种植方式的土壤水效应及对春油菜生长的影响

[目的]了解春油菜地膜覆盖种植方式对土壤水效应、生长和产量的影响。[方法]以甘蓝型春油菜青杂5号为试材,采用田间随机区组试验方法,研究了白膜平铺穴播(BPX)、黑膜平铺穴播(HPX)、白膜微垄沟播(BWG)、黑膜微垄沟播(HWG)、黑膜膜侧沟播(HCG)和裸地条播(CK)6种不同种植方式对土壤水效应和油菜生长特性的影响。[结果](1)地膜覆盖后,油菜各生育期土壤含水量均较裸地条播(CK)有增加,尤其现蕾期和初花期的增幅较大,较CK分别增加2.51%和3.37%。地膜覆盖能提高不同土层的土壤含水量,黑膜覆盖在全生育期的保墒效果优于白膜覆盖。(2)地膜覆盖种植使春油菜出苗期和生殖期提前,成熟期推迟,全生育期延长6~8d;种植方式对油菜的经济性状和产量产生较大的影响,与裸地条播(CK)相比,白膜平铺穴播(BPX)的油菜分枝部位提高,有效分枝数、全株有效角果数、角果长度、千粒重和单株产量增加,公顷产量增加21.27%;黑膜平铺穴播(HPX)后油菜的产量较CK明显增加16.25%,但黑膜微垄沟播(HWG)、黑膜膜侧沟播(HCG)和白膜微垄沟播(BWG)的油菜产量较CK下降,分别减产15.53%、3.82%和2.87%。(3)相关性分析表明,地膜覆盖的春油菜通过增加全株有效角果数和降低角果粒数来提高产量。聚类分析表明以欧氏距离31.10来划分地膜覆盖种植方式的春油菜可采用白膜平铺穴播(BPX)和黑膜平铺穴播(HPX)。[结论]甘肃河西走廊中部冷凉区春油菜栽培可采用白膜平铺穴播(BPX),增产20%以上。     

半干旱区全覆膜双垄沟播技术对玉米产量和水分利用效率的影响

在黄土高原旱农耕作地上以春玉米为试验作物进行大田试验,研究不同覆膜模式即全膜双垄沟播(SL)、条膜起垄覆盖(TL)、条膜平铺覆盖(TP)全膜平铺覆盖(QP)和不覆膜的大田(CK)对土壤含水量、春玉米经济性状及产量和水分利用效率的影响.结果表明:地膜覆盖能够增加播种行的土壤含水量,改善作物的经济性状,提高水分利用效率,显著增加籽粒及地上部分的生物量,其中SL集雨保墒效果最好.地膜覆盖播种的玉米产量均高于不覆膜播种,其中SL产量最高,达6 129.0kg.hm-2,籽粒产量从高到低依次为SLQPTLTPCK.全膜双垄沟播技术大幅度提高了玉米的水分利用效率,使玉米的水分利用效率达到28.95kg.hm-2.mm-1(以籽粒计算)和135.00kg.hm-2.mm-1(以地上生物量计算),比CK各增加915.8%和156.4%,比QP各增加44.03%和42.41%,比TL各增加73.87%和24.48%,比TP各增加42.96%和22.45%.覆膜(尤其是SL)改变了作物生长中后期的能量分配情况,使其将更多的能量用于生殖生长,从而获得较高的籽粒产量,籽粒相对产量(Gn/Bs)从高到低依次是SLQPTPTLCK,其中SL比CK高288.2%.     

黄土高原半干旱区不同覆膜连作玉米产量的水分承载时限研究

【目的】以黄土高原半干旱区有限降水持续高效利用为目标,研究不同覆膜方式下连作玉米（Zea May L.）的产量表现和水分利用特征,揭示其增产机理,明确不同覆膜方式下有利于土壤水分持续高效利用的连作年限,为试区高产、水分高效持续利用型玉米连作技术提供理论依据。【方法】以田间定位试验为基础,量化连作玉米农田土壤水分的年际平衡关系、产量稳定性;以持续高产和收获期不发生土壤干燥化为依据,确定适用于不同覆膜方式的玉米连作年限。【结果】3年试验结果表明,全膜双垄沟播具有良好的保墒、提高土壤水分有效性,利于协调关键生育时期土壤-作物的水分供需关系,提高产量和水分利用效率的作用。与半膜平作处理相比,全膜双垄沟播玉米的籽粒产量、水分利用效率分别提高了41.8%和33.4%,生物产量、单位耗水的干物质累积量、总产值、净产值、毫米水产值和产投比分别提高了21.8%、12.3%、31.2%、27.8%、21.1%和-3.2%;与露地栽培处理相比生物产量、单位耗水的干物质累积量、总产值、净产值、毫米水产值和产投比分别提高了24.9%、39.1%、225.5%、1 423.9%、212.4%和93.5%。地膜覆盖增大了玉米全生育时期的耗水量,全膜双垄沟播、全膜平作和半膜平作耗水量较露地栽培增幅分别为15.5%-29.2%、10.0%-20.8%和4.2%-12.6%。单季较高的耗水量导致3种覆盖处理在连作第二年收获期土壤贮水量较连作开始期分别降低了37.3%、33.5%和30.9%,第三年降低了29.6%、27.5%和23.9%,造成土壤水分亏缺;随着连作年限的延长,土壤水分亏缺累计,出现土壤干化现象,引起产量波动,不利于土壤水分的持续利用。【结论】黄土高原半干旱区,在同等降雨条件下,全膜双垄沟播具有明显的增产增效和提高水分利用效率的作用,是理想的玉米种植模式;当年降雨量在320 mm左右时,全膜双垄沟播玉米连作不宜超过2年,全膜平作、半膜平作玉米的连作时间不宜超过3年。     

河西灌区不同覆盖对土壤水温和玉米增产效应的影响

在河西灌区研究地膜覆盖春玉米栽培技术,探求不同覆盖方式对当地旱地春玉米土壤水温变化规律和玉米生长的影响。结果表明,玉米生育期内全膜覆盖的水分利用效率最高,膜上覆土次之;覆盖处理对土壤温度的影响主要集中在玉米生长前期。不同的覆盖处理均能够有效起到提高玉米产量的效果,砂田覆盖的推广潜力存在但推广难度较大,综合膜上覆土处理的水分利用效率和增温保温效果仅次于全膜覆盖,产量仅次于砂田覆盖。因此,膜上覆土能够为河西灌区春玉米高产高效提供保障,为大面积种植提供推广依据。     

黄土高原半干旱区不同覆膜方式对土壤水热环境及糜子耗水特性的影响

【目的】探明黄土高原旱作区不同覆膜方式中的土壤水温效应及糜子增产机制。【方法】 2015-2016年,以陇糜10号为试验材料,设置全膜双垄沟留膜免耕穴播（A1）、全膜双垄沟穴播（A2）、全膜平铺膜上覆土穴播（A3）、全膜平铺穴播（A4）、露地等行距条播（CK）5个处理,研究土壤水热效应及其对糜子耗水特性、水分利用效率及产量的影响。【结果】与露地条播（CK）相比,两年间在糜子生育期内,A1、A2、A3、A4处理5-25 cm土层平均温度变化及土壤平均温度日变化均表现出不同程度的增温效果。糜子生育期内,丰水年份（2015年）A1、A2、A3、A4处理较CK贮水量分别提高94.7、67.9、58.0、21.0 mm,而耗水量表现为CK＞A1＞A4＞A2＞A3,且各处理在不同土层、不同生育阶段耗水均衡;严重干旱年份（2016年）A1、A2处理较CK贮水量提高83.9、57.4 mm,而A3、A4较CK降低27.1、25.3 mm,耗水量表现为A3＞A4＞A1＞A2＞CK,其中,A3、A4、A1、A2较CK依次加强了对80-100 cm土层水分的利用,且播种至苗期4种覆膜方式较CK耗水量降低,均衡调控了拔节至成熟期的耗水强度;基于4种覆膜方式间土壤水热环境的不同和对糜子生育期内耗水特性的差异,A1、A2、A3、A4处理较CK水分利用效率分别提高1.3-3.9、5.2-5.5、3.4-3.5、4.1-4.2 kg·hm^-2·mm^-1,增产9.0%-43.3%、34.8%-58.2%、20.8%-49.4%、29.0%-52.9%,且干旱年份的增产幅度更高。【结论】4种覆膜栽培均改善了糜子生育期内的土壤水热环境,调节了其不同生育阶段的耗水强度,显著提高作物水分利用效率、产量及其相关性状,增产潜力依次为A2＞A4＞A3＞A1。     

黄土高原旱地秋覆膜及氮肥秋基春追比例对春玉米产量和品质的影响

【目的】研究玉米秋冬闲期地膜覆盖保墒及优化氮肥秋基春追比例,为抗旱保苗及合理施肥提供理论依据。【方法】采用秋季与春季地膜覆盖对比试验（1999-2010年）,监测0-200 cm土层土壤蓄水效率及不同降水年型产量变化。开展氮肥管理试验（2001-2003年）,分析氮肥不同基、追肥比例的玉米籽粒产量和关键营养品质。【结果】 秋覆膜春播玉米播前1 m土层多贮水36.7 mm,土壤蓄水效率为78.4%,产量和水分利用效率（WUE）达到11 149.8 kg•hm-2、33.1 kg•hm-2•mm-1,较春季地膜覆盖分别提高16.7%、14.9%。秋覆膜且氮总量（180 kg•hm-2）一定时,即秋季基施72 kg N•hm-2、春季追施108 kg N•hm-2 ,玉米WUE和籽粒蛋白质含量最高。【结论】旱地玉米采用秋覆膜栽培可显著提高土壤蓄水效率和作物水分利用效率。兼顾玉米产量和目标品质的最佳氮肥施肥比例为秋季基施氮占总量的40%-60%,剩余量春季追施可以达到品质与产量同步提高,抗逆增产保优。     

西北干旱灌区不同地膜覆盖利用方式对玉米水分利用的影响

【目的】资源型缺水严重制约干旱灌区的农业生产,传统玉米生产模式地膜投入量大。在极端高温和生态环境污染的挑战日益加剧的情境下,探讨通过免耕地膜重复利用维持较高水分利用的可行性,以期为构建试区地膜减量玉米高效生产技术提供理论支撑。【方法】2017—2018年,在甘肃河西绿洲灌区,设置免耕地膜重复利用（免耕覆膜,NM）、秋免耕春覆膜（少耕覆膜,RM）与传统耕作每年覆盖新膜（传统覆膜,对照,CM）3种地膜覆盖利用方式,研究其对玉米田土壤水分利用的影响,以期为优化试区玉米高产高效栽培管理技术提供理论依据。【结果】NM与RM处理较CM处理提高玉米播种时0—120 cm土层平均土壤重量含水量,分别为7.8%与5.1%,这为玉米播种创造良好的土壤水分环境。玉米播种—拔节期及吐丝—灌浆初期,NM处理较CM处理提高0—120 cm土层平均土壤重量含水量,分别为5.0%与4.7%,弥补了灌浆期玉米植株旺盛生长对土壤水分的大量需求。与CM处理相比,NM处理增加了玉米播种—大喇叭口期的耗水量,降低了玉米吐丝—灌浆初期的耗水量,增大了玉米灌浆初期—收获期的耗水量,有效协调玉米各生育阶段的水分需求关系。虽然NM处理较RM与CM处理提高了玉米吐丝期之前的棵间蒸发量,分别为11.7%与26.0%,提高棵间蒸发量占耗水量的比例（E/ET）,分别为13.4%与19.9%,但是NM处理较RM与CM处理降低了玉米吐丝期之后的棵间蒸发量,分别为9.2%与19.4%,降低E/ET,分别为9.7%与20.7%,说明NM处理有利于增强玉米吐丝期之后土壤水分的有效利用。因而,在地膜减投与免耕措施下,NM处理获得与RM及CM处理相当的籽粒产量与水分利用效率。【结论】在西北干旱灌区,应用免耕地膜重复利用并没有导致玉米产量和水分利用效率的降低,具有稳定产量及水分利用效率的作用,是玉米生产中地膜减投的可行措施。     

不同颜色地膜和种植密度对春玉米田间地温、耗水及产量的影响

【目的】 探求不同颜色地膜和种植密度对东北雨养区春玉米田间地温、耗水量、产量和降水利用效率的影响,进一步挖掘旱作雨养玉米水分生产潜力。【方法】 2016—2018年开展了3种覆盖处理（裸地、透明地膜覆盖和黑色地膜覆盖）和3种种植密度（60 000、75 000和90 000株/hm ²）的栽培试验,定位监测0—25 cm土壤耕层温度和0—120 cm土壤水分动态变化,结合作物产量分析农田水分利用效率。【结果】 在生育前期,透明地膜覆盖处理土壤耕层积温显著高于黑色地膜覆盖处理,黑色地膜覆盖处理土壤耕层积温显著高于裸地处理;种植密度的增加使得玉米拔节期以后的土壤耕层积温下降;从全生育期耗水量看,黑色地膜和透明地膜覆盖处理间无显著差异,但均显著低于裸地处理;无论在平水年还是枯水年,玉米耗水量均随种植密度的增加而增加;黑色地膜覆盖玉米产量和水分利用效率显著提高,平均较透明地膜分别高4.3%和4.6%,较裸地分别高9.2%和13.3%;在相同覆盖处理下,产量和水分利用效率随着种植密度的增加而增加;在高密度处理下,地膜覆盖明显提高经济效益,黑色地膜覆盖平均比透明地膜覆盖获得的利润多807.82元/hm ²。【结论】 黑色地膜覆盖结合高密度（90 000株/hm ²）栽培模式,在保证玉米高产的基础上,水分利用效率达到最高,本研究可为东北雨养旱作玉米进一步挖掘降水生产潜力及增产增效提供参考。     

黄土旱塬几种农田水分管理模式下春玉米氮素吸收及分配的差异

【目的】以高原沟壑区典型代表性土壤黑垆土为供试土壤,以紧凑型玉米品种先玉335为供试作物,根据目标产量,在高密栽培及优化施氮量和施氮时期基础上,研究4种农田水分管理模式下春玉米氮素吸收、分配及转移规律,以期为黄土高原南部半干旱区春玉米高产高效栽培提供依据。【方法】田间试验以补充灌溉、雨养、地膜覆盖和秸秆覆盖等为农田水分管理模式,通过在玉米苗期、大喇叭口期、抽雄吐丝期、灌浆期、蜡熟期和生理成熟期等关键生育时期采集地上部植株样品,研究春玉米各生育时期不同器官氮素累积、分配和转移规律与产量及水分养分效率的关系。【结果】随生育阶段推进,春玉米生长速度加快,氮素吸收累积逐渐增加,进入生殖阶段后,各器官氮素分配随生长中心转移而发生变化。不同农田水分管理模式明显影响春玉米氮素累积、分配及转移,在各个测定时期,补充灌溉处理氮素累积量均高于其它3个处理,地膜覆盖处理在玉米成熟期氮素累积量仅次于补充灌溉处理,成熟期雨养和覆秸秆处理氮素累积量相对较低。在补充灌溉条件下,各器官氮素向籽粒转移量最多,完熟期籽粒氮素累积量最大,为235.5kg·hm-2,其次是覆膜处理为225.3kg·hm-2,二者差异不显著;秸秆覆盖处理籽粒氮素累积量与雨养处理差异也不显著,但补充灌溉处理和地膜覆盖处理显著高于雨养和秸秆覆盖处理,与产量及氮素利用效率高低具有一致性。【结论】有利于提高产量及水分利用效率的农田水分管理模式可提高氮素吸收及籽粒氮素累积。从玉米氮素累积、分配及与产量和水分养分效率关系看,补充灌溉和地膜覆盖为本试验条件下的较优农田水分管理模式,从节约水资源及充分利用天然降雨角度考虑,应首选地膜覆盖管理模式。     

沟垄集雨种植模式下灌溉量对关中地区冬小麦产量和水分利用效率的影响

为探讨在灌溉区沟垄集雨模式对冬小麦产量和水分利用效率及土壤水热特征的影响设置田间试验。试验设置沟垄集雨种植(R)和传统平作(F)2种种植方式,每种种植方式下设置0 m3/hm~2(N)、400m3/hm~2(L)、1 200m3/hm~2(M)和2 000m3/hm~2(H)4种灌水量。结果表明:同一灌溉量下沟垄集雨种植0~10cm土层的土壤温度在小麦生长前期较平作高,同时沟垄集雨种植模式0~100cm土层的平均含水量在拔节期、开花期较平作种植高,其具有较好的蓄水保墒作用。各处理的总耗水量随灌溉量增加而增加,表现为RHFHRMFMRLFLRNFN。沟垄集雨种植能促进小麦对土壤水分的利用,显著提高小麦产量,在小麦全生育季不灌溉、灌溉量为400、1 200和2 000m~3/hm~2的情况下,沟垄集雨种植处理产量分别较平作相同灌溉量处理高41.52%、70.00%、27.54%和14.35%。同时在8个处理中RM、RL处理的水分利用效率最高。因此,通过发挥沟垄集雨种植蓄水保墒以及改善水分分配的作用能够在灌溉农区小麦生产上达到节水增产增效的效果。     

不同覆膜方式对旱地大豆农田土壤水热特征及产量的影响

为探求不同覆膜方式对旱地农田土壤水温变化规律、降水利用特征和作物产量的影响。在甘肃中部半干旱地区,通过田间小区试验,研究全膜微垄沟播(PMRF)、全膜双垄沟播(PDRF)、全膜覆土穴播(PSH)、全膜平铺穴播(PH)和传统露地条播(CK)对大豆农田土壤水热特征及产量的影响。结果表明,与CK相比,PMRF'、PSH使播前至苗期0~100cm土壤含水量分别提高5.2%、12.2%;分枝期分别高13.6%、21.8%;PMRF'、PH提高开花至结荚期的土壤含水量分别为12.5%、7.7%。4种地膜覆盖处理有效提高大豆农田全生育期的土壤温度,其中,PMRF‘、PDRF处理大豆分枝期之前增温幅度较大、开花期之后温度变化幅度较小。与CK相比,地膜覆盖使籽粒增产36.9%~77.2%,其中PMRF籽粒产量达到2 500kg·hm~(-2),较PDRF、PSH、PH分别高7.2%、23.1%、29.4%。PMRF、PDRF'较CK耗水量分别降低5.2%和12.8%,水分利用效率分别提高86.8%、89.6%。全膜垄作沟播能够调控土壤的水温条件,提高大豆产量与水分利用效率,特别是全膜微垄沟播增产、增效效应较好,是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产大豆创建的有效途径。