耕作方式对玉米生长发育、根分布及产量形成的影响

以郑单958为试验材料,大田条件下通过传统耕作（CK）、隔行深松（T1）和行行深松（T2）研究耕作方式对春玉米根系空间分布与地上部生长发育和产量的影响。与CK相比,T1、T2处理根总量较大,根系空间分布合理,利于根系吸收深层土壤的水分及养分;叶面积在前期T1、T2处理优势不明显,生长中后期叶面积指数均高于CK;深松处理（T1、T2）的单株干物质积累量增加,最大干物质积累速率加快,达到最大干物质积累速率的日期（T_max）推迟,干物质积累速率最大时的生长量（W_max）增大,生长活跃天数（p）延长,单株干物质积累潜力（Dwp）明显升高。深松处理明显增加玉米产量,T1、T2处理较CK产量分别提高4.72%和5.46%。深松增产的主要因素在于千粒重的提高,两个深松处理（T1、T2）之间产量未达到显著差异;相对于T2处理,T1处理节约动力、经济效益较高。     

生物炭还田方式对冬小麦籽粒灌浆特性及产量的影响

为探明生物炭不同还田方式对冬小麦产量形成的影响,选用扬麦13为材料,研究了旋耕生物炭不还田（CK）、生物炭旋耕还田（XG）、常规翻耕还田（FG）和深翻还田（SFG）对冬小麦产量、干物质转运和籽粒灌浆特征的影响。结果表明,与CK相比,XG、FG和SFG处理显著增加冬小麦开花期、成熟期地上干物质积累量,促进花后干物质向籽粒转运,其中XG处理花后干物质对籽粒产量的贡献率比CK提高4.97%,二者间差异显著,而FG、SFG处理与CK间无显著差异;XG、FG和SFG处理对冬小麦强、弱势粒灌浆起始势和灌浆活跃期无显著影响,但可提高冬小麦强、弱势粒快增期灌浆速率和最大灌浆速率（V_max）,缩短到达最大灌浆速率的时间（T_max）,以XG处理效果最明显,其强、弱势粒V_max分别比CK提高16.41%、6.49%, T_max减少6.69%、12.97%,差异均显著;XG、FG和SFG处理能优化产量构成,其中XG处理有效穗数、千粒重、穗粒数、产量最高,分别比CK提高3.63%、8.19%、17.01%、14.27%,差异均显著。因此,在小麦-玉米轮作雨养无灌溉条件下,玉米秸秆生物炭旋耕还田可促进小麦干物质积累及花后干物质向籽粒的转运,提高强、弱势粒灌浆速率,增加冬小麦产量。     

坡耕地嵌入覆盖作物条件下不同秸秆还田方式对玉米农艺性状及产量的影响

2016年,在吉林省东部坡耕地玉米生产上设计秸秆覆盖还田+覆盖作物(T1)、秸秆深翻还田+覆盖作物(T2)、秸秆粉耙还田+覆盖作物(T3)、秸秆离田(CK)4种种植方式的定位试验,通过玉米秸秆还田结合种植覆盖作物解决冬季土壤裸露、培肥地力、改善玉米生产等问题。2019～2020年,分析不同处理方式对玉米农艺性状及产量的影响。结果表明,与CK处理相比,T1、T2和T3处理对株高、叶数、SPAD值、干物质积累均有提高。在拔节期和开花期,T3处理的叶面积指数对比CK显著提高。在成熟期,T1、T2和T3处理比CK显著增加千粒重,增幅均在5%以上(P<0.05)。各秸秆处理的产量对比CK均有显著增加,其中,T3处理为最佳处理。利用秸秆还田结合覆盖作物的种植方式有利于地上部生物量和养分的积累,进而提高产量。     

不同覆盖模式对玉米叶片水分利用效率的影响

采用常规耕作（T1）、秸秆覆盖（T2）、起垄覆膜膜侧种植（T3）、起垄无膜（T4）、无垄覆膜（T5）对玉米叶片光合作用和叶片水平上的水分利用效率以及产量和产量构成因素方面进行分析研究。结果表明,玉米叶片的净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（Cond）、胞间二氧化碳浓度（C_i）和水分利用效率（WUE）在不同覆盖模式下均存在显著差异,且起垄覆膜膜侧种植模式下的P_n、Cond和WUE为最大,T_r和 C_i较低。叶片水分利用效率与净光合速率和气孔导度呈极显著正相关,相关系数分别为0.94、0.98;与蒸腾速率和胞间二氧化碳浓度呈显著负相关,相关系数分别为0.92、0.96。 2018 年 T3 处理产量最高,达 10 095 kg/hm²,较 T1、T2、T4、T5 处理分别高 23.18%、0.55%、19.32 %、3.71%;2019年T3处理产量最高,达10 248 kg/hm²,较T1、T2、T4、T5处理分别高21.84 %、12.47%、15.69%、6.03%。     

苗带重镇压对土壤环境、玉米生长及产量的影响

采用自主研制的1ZY-6六行可折叠式苗带重镇压器，单体幅宽20cm，滚动压力650g/cm²，对秸秆深翻还田平播和秸秆覆盖还田免耕播种两种耕作方式播后苗带进行重镇压处理，分析玉米播种后苗带重镇压对土壤温湿环境、土壤紧实度、出苗率和产量等影响。结果表明，秸秆深翻还田平播后苗带重镇压与未重镇压作业相比较，土壤含水率、土壤紧实度和玉米产量显著提高(P<0.05)，土壤含水率增加11.42%，土壤紧实度提高127.90%，玉米产量提高4.31%。秸秆覆盖还田免耕播种后苗带重镇压与未重镇压作业相比较，土壤含水率、土壤紧实度和玉米产量显著提高(P<0.05)，土壤含水率增加23.59%，土壤紧实度提高58.88%，玉米产量提高3.39%。苗带重镇压明显提高土壤紧实度、土壤含水率，为玉米生长创造有利的土壤环境，保墒增产作用显著。     

不同水肥管理配施腐解剂对小麦秸秆腐解及养分释放的影响

为探寻促进还田秸秆腐解的有效管理措施,以农民常规水肥管理+秸秆还田为对照（CK）,设置常规水肥管理+秸秆还田+腐解剂（CKD）、滴灌+缓控释肥+秸秆还田（SS）、滴灌+缓控释肥+秸秆还田+腐解剂（SSD）、水肥一体+秸秆还田（SF）、水肥一体+秸秆还田+腐解剂（SFD）共5个处理,分析不同水肥管理配施秸秆腐解剂对小麦秸秆腐解率以及养分释放规律的影响。结果表明,（1）各处理秸秆腐解率均表现为前期快后期慢的变化趋势,CKD、SSD、SFD处理的秸秆腐解率在玉米收获期分别比对应的CK、SS、SF处理高2.1、4.4和4.2个百分点,其中SSD与SS处理间、SFD与SF处理间差异均达到显著水平;（2）各处理秸秆养分释放表现为钾>磷>氮,小麦生育期内养分释放规律与秸秆腐解变化趋势一致;SFD处理下的全磷投入量最多,为48.2 kg·hm^-2,而CKD处理下全钾和全氮投入量最高,分别为163.8和67.2 kg·hm^-2;（3）不同处理间, CK在0~20 cm土层的土壤速效养分含量最高,SSD和SFD处理的速效氮含量较对应的SS和SF处理分别增加了27.9%和19.5%,速效磷含量分别提升了42.9%和25.8%;（4）CKD处理的玉米产量最高,为10 387.9 kg·hm^-2,其次为SFD、SF、SSD处理,较CK分别提升了41.5%、31.0%、30.5%和0.8%,除SSD处理外,其余处理均与CK差异显著。综上,添加腐解剂不仅能有效促进小麦秸秆腐解和氮磷钾养分释放,提高玉米产量,还显著增加了水肥优化管理下土壤速效养分的含量,其中以水肥一体+秸秆还田+腐解剂、常规水肥管理+秸秆还田+腐解剂两处理效果最佳。     

浅埋滴灌条件下优化施氮对春玉米田温室气体排放的影响

以传统漫灌常规常量追氮为对照（CK），采用静态暗箱-气相色谱法测定浅埋滴灌下常量追氮（T₁）和优化追氮（T₂：70%常量追氮）春玉米田生育期内CO₂、N₂O和CH₄排放特征，探究西辽河平原浅埋滴灌条件下优化施氮对春玉米田土壤温室气体排放的影响。结果表明，T₁和T₂处理玉米产量无显著差异，均显著高于CK（P<0.05）。相同施氮量下，浅埋滴灌相比传统漫灌N₂O排放量增加11.78%，CH₄吸收量降低34.78%；T₂较T₁处理CO₂和N₂O排放量分别减少13.15%和20.27%。相同施氮量下，与CK相比，T₁处理降低了温室气体排放强度（GHGI）（P<0.05），浅埋滴灌T₂处理GHGI较T₁处理降低10.46%；CK和T₁处理综合增温潜势（GWP）均显著高于T₂（P<0.05）；T₁和T₂处理净生态系统经济预算（NEEB）均显著高于CK（P<0.05）。综合来看，浅埋滴灌下T₂处理，既降低了GHGI和GWP，又保证了较高玉米产量和NEEB，是西辽河平原玉米兼顾高产、高效和生态的水氮管理模式。     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦土壤温度及产量的影响

为探明秸秆带状覆盖对西北半干旱雨养农业区冬小麦土壤温度和产量的影响,以露地不覆盖为对照（CK）,设置秸秆带状覆盖4行（SM₁）、秸秆带状覆盖5行（SM₂）、黑膜覆盖（PM₁）和白膜覆盖（PM₂）共5个处理,利用大田试验研究了不同覆盖处理冬小麦土壤温度及产量相关指标的异同。结果表明,与CK相比,秸秆覆盖处理（SM₁、SM₂）显著降低了冬小麦全生育期0~25 cm土层温度,返青期和灌浆期降温幅度最大,平均降温2.0 ℃;越冬期降温幅度最小,平均降温0.1 ℃;上层土壤(0~10 cm)的降温幅度大于下层土壤(15~25 cm),SM₁降温效应大于SM₂。地膜覆盖在不同生育时期存在增温和降温的双重效应,成熟期增温幅度最大,较CK增加2.4 ℃;灌浆期5 cm土层降温幅度最大,降低1.8 ℃;无论增温还是降温,PM₁效应均高于PM₂。覆盖处理一天中,表层土壤温度以中午14:00变化最大,晚19:00次之,早7:00变化最小,且中午14:00均表现为降温效应;秸秆覆盖降温效应(4.9 ℃)大于地膜覆盖(0.8 ℃)。覆盖降低土壤有效积温,地膜覆盖有效积温显著高于秸秆覆盖。秸秆覆盖平均增产9.6%,SM₂增产率高于SM₁;地膜覆盖显著增产（20.8%）,PM₂增产率高于PM₁。产量三要素中,穗粒数受温度影响最大,与各生育时期0~25 cm土层土壤温度、阶段土壤有效积温均呈显著或极显著正相关。综合考虑土壤温度、土壤有效积温、产量、千粒重和穗数等,SM₂处理更有利于旱地冬小麦产量的形成。     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦秸秆带状覆盖对旱地冬小麦旗叶水势及产量的影响

为探究黄土高原西部旱农区秸秆带状覆盖对冬小麦生产的效应,以地膜覆盖（PM）和露地（CK）为对照,设4种秸秆带状覆盖SM3（覆盖度59%）、SM4（覆盖度50%）、SM5（覆盖度42%）和SM6（覆盖度37%）,分析了不同处理对小麦花后旗叶水势、旗叶相对含水量、土壤含水量、产量及水分利用效率（WUE）的影响。结果表明,秸秆带状覆盖下冬小麦花后旗叶水势、旗叶相对含水量、旗叶含水量和0~40 cm土壤含水量较CK分别提高9.2%、6.6%、3.6%和30.0%;地膜覆盖下0~40 cm土壤含水量较CK提高15.1%,旗叶水势6.0%、旗叶相对含水量和旗叶含水量则分别降低6.0%、3.2%和4.1%。冬小麦花后7~28 d,旗叶水势日变化总体呈早、晚高、午间低的V型趋势;秸秆带状覆盖早、中、晚旗叶水势较CK分别提高10.6%、9.8%和7.7%,地膜覆盖分别降低4.6%、7.9%和4.8%,差异均显著。秸秆带状覆盖下冬小麦籽粒产量较CK增加3.0%~ 6.5%,WUE提高6.4%~17.5%,且差异达到显著水平。秸秆带状覆盖处理中,SM5具有最高的产量 （3 866.6 kg·hm^-2）和WUE（15.7 kg·hm^-2·mm^-1）。产量与穗数（r= 0.693^**）、WUE （r=0.615^**）均呈极显著正相关,穗数与WUE（r=0.690^**）和0~40 cm土壤含水量（r= 0.570^*）分别呈极显著和显著正相关。综上所述,在干旱年份土壤含水量低时,通过覆盖可增加土壤表层含水量,改善冬小麦旗叶供水情况,进而增加穗数和WUE;覆盖度为42%的秸秆带状覆盖在干旱年份增产效果最优,是适宜于西北旱作农业绿色可持续发展的种植方式。     

不同耕作措施对土壤质构和玉米产量的影响

通过4年定位试验,研究不同耕作措施对黑钙土区耕地土壤结构和质量以及玉米产量的影响。结果表明,播种前,和常规旋耕(CK)相比,深松旋耕(DP)、秸秆覆盖还田+深松(DSM)和秸秆深翻还田(PS)使土壤容重降低5.22%～11.19%,孔隙度增加5.09%～11.45%;DP、DSM处理土壤含水率分别提高14.99%和18.58%;DSM处理下>5 mm的团粒量与CK差异不显著,DP和PS处理使>5 mm的团粒比例降低,2～1 mm、1～0.5 mm和0.5～0.25 mm团粒比例升高。收获期,DSM、PS和DP处理的有机质含量较CK分别增加3.92、3.03和2.47 g/kg,DSM、PS和DP处理均能提高各时期土壤全量和速效养分含量,最终使玉米增产3.2%、6.8%和1.3%。从综合效应来看,秸秆覆盖还田+深松是黑钙土区更为适宜的耕作措施。     

真菌群落多样性及组成结构对不同耕作模式的响应机制

为揭示东北黑土玉米田土壤真菌群落对旋耕、深松、深翻和秸秆还田方式的响应机制,在长期定位种植区采集旋耕(RT)、深松(SU)、深松秸秆覆盖(SS)和深翻秸秆还田(DP)土壤样品,研究土壤真菌群落结构及其与土壤环境因子的相关关系。结果表明,子囊菌门和担子菌门为土壤中优势菌门, SU、 SS处理下子囊菌门粪壳菌纲(Sordariomycetes)的相对丰度最高, DP处理下担子菌门银耳纲(Tremellomycetes)的相对丰度最高。土壤中腐生菌群、与玉米共生的内生菌和外生菌根菌在 SS中相对较高。4个处理真菌群落多样性指数依次为 SS>RT>SU>DP。多元分析结果表明,土壤纤维素酶活性、速效钾、有机质、速效磷、土壤碱解氮与土壤真菌群落结构显著相关。在黑龙江西部玉米种植地区以深松秸秆覆盖的耕作模式有利于提高土壤真菌群落多样性。     

耕作模式对夏玉米产量及灌浆特性的影响

以玉米品种郑单958为试验材料,通过4年(2009～2012年)的定位试验,比较研究了深松40 cm+秸秆还田(SSS)、连续深耕+秸秆不还田(CT)、连续深耕(30～35 cm)+秸秆还田(CTS)、常规耕作(旋耕)+秸秆还田(CK) 4种处理对玉米产量及农艺性状的影响。结果表明:(1)与CK相比,SSS处理平均增产幅度达到16. 9%;与CT处理相比,CTS处理平均增产11. 6%;(2) SSS处理有利于提高玉米散粉中后期灌浆速率,增加平均灌浆速率和最大灌浆速率,最终增加千粒重;而与CTS处理比较,CT处理的中后期灌浆速率、平均灌浆速率和最大灌浆速率均较低,最大灌浆速率出现日较早,灌浆总天数较少,最终千粒重较低;(3)SSS处理能改善土壤物理状况,降低土壤R值,有利于玉米根系下扎;而CT处理则较CTS增加了0～10 cm和20～30 cm土层容重,不利于玉米根系生长。因此深松和覆盖有利于玉米后期生长和土壤物理性状的改良,改善籽粒灌浆特性,从而提高夏玉米产量。     

秸秆覆盖深松对夏玉米花后穗位叶衰老和产量的影响

采用4种保护性耕作模式(深松覆盖、深松不覆盖、免耕覆盖、免耕不覆盖)在河南西平进行了3年田间试验,研究不同处理对玉米花后不同时期穗位叶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,与其他3种处理相比,深松覆盖处理下玉米穗位叶一直保持着较高SOD、POD活性,在花后15d、30d显著高于其他处理;深松覆盖花后一直保持着较低的MDA含量,并且显著低于其他处理;深松覆盖处理产量比深松不覆盖、免耕覆盖、免耕不覆盖处理分别高2.17%、6.06%、14.13%,差异达到显著水平。研究表明,深松覆盖在降水较多的豫南雨养区能取得良好的增产效果。     

耕作方式对三江平原玉米生长发育及水分利用影响

2018～2019年三江平原云山农场设置旋耕（RT）、隔行深松（GS）、深松（ST）、浅翻（CT）、深翻（SF）5种耕作方式，以旋耕（RT）为对照，研究不同耕作处理对玉米各生育期土壤水分变化、耗水量及产量和水分利用率的影响。结果表明，各耕作处理较旋耕处理相比能够改善土壤水分条件，受降雨量影响各耕作处理表现不同，2018年（生育期降雨量505.3 mm），隔行深松、深松、浅翻和深翻4种耕作处理蓄水量分别提高3.67、2.87、2.23、2.68 mm；2019年（生育期降雨量833.6 mm），深松处理土壤含水量和蓄水量最低，表现为浅翻>深翻>旋耕>隔行深松>深松。玉米干物质积累量和叶面积指数（LAI）呈“S”型曲线，各处理表现为深松>隔行深松>深翻>浅翻>旋耕，在大喇叭口期至灌浆期干物质积累量最大，深松处理平均比旋耕提前5 d到达干物质最快积累时间。4种耕作方式与旋耕相比均能改善耕层土壤水分状况，增加玉米干物质积累量和LAI，显著提高产量和水分利用率。     

玉米秸秆深翻还田土壤氨氧化细菌amoA基因多样性分析

以常规旋耕无秸秆还田(对照)、1年秸秆深翻还田、2年秸秆深翻还田土壤总DNA为模板,采用氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)的氨单加氧酶α亚基(amo A)基因特异性引物扩增AOB amo A基因,构建amo A基因文库。运用BLAST程序进行序列比较发现,玉米秸秆深翻还田土壤中分布有亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)微生物菌群,秸秆深翻还田土壤AOB amo A基因序列主要与保护性耕作、长期施肥、间作、温室和植被恢复土壤中的amo A基因序列相似;常规旋耕无秸秆还田土壤AOB amo A基因序列主要与秸秆焚烧大田土壤和内蒙古草原土的amo A基因序列相似。玉米秸秆深翻还田2年处理(SF-Ⅱ)AOB amo A基因多样性指数最高,其次是玉米秸秆深翻还田1年处理(SF-I),常规旋耕无秸秆还田(CK)最低。     

基于秸秆还田条件下辽北地区适宜耕作方式及施肥量研究

通过两年田间小区试验,在秸秆还田条件下,设不同耕作方式(旋耕、翻压和免耕)和还田周期(连年和隔年),研究不同秸秆还田模式和施肥量对土壤理化性质和玉米产量的影响。结果表明,与常规种植不还田相比,翻压还田处理显著降低耕层土壤容重,免耕还田处理显著增加耕层土壤含水率,秸秆还田提高土壤有机质、氮、磷、钾养分含量。连年翻压还田处理玉米穗部性状最优,子粒产量最高;其次为免耕还田处理,旋耕还田处理不利于玉米产量的提高。在同等氮肥施用水平下,秸秆还田处理使玉米产量显著提高,在此基础上增加氮肥投入量并未带来显著增产效应。相同秸秆还田条件下,减施50%钾肥处理的玉米子粒产量无显著变化。在辽北地区,秸秆还田配合翻压、免耕耕作措施能够改善土壤理化形状,有利于玉米稳产高产,连年翻压还田对玉米增产效应最理想,且秸秆还田配合适宜的化肥减量措施不仅能保证作物产量,可降低养分流失污染环境的风险。     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦产量及土壤水分的影响

为探讨西北半干旱雨养条件下秸秆带状覆盖麦田水分利用特征和增产效果,通过田间试验,以露地条播为对照(CK),研究了3种不同覆盖处理[秸秆带状覆盖常规条播(SM1)、秸秆带状覆盖宽幅条播(SM2)和全膜覆土穴播(PM)]对旱地冬小麦田土壤含水量、小麦产量和水分利用效率的影响。结果表明,秸秆带状覆盖和全膜覆土穴播均可显著改善小麦全生育期0~20cm以及开花前20~90cm土壤墒情,但开花后20~90cm以及全生育期90~200cm土壤墒情普遍不如CK。3种覆盖处理均能促进冬小麦对土壤贮水的利用,显著提高开花至成熟阶段的耗水量及其占总耗水量的比例。秸秆带状覆盖和全膜覆土穴播生育期耗水量分别比CK增加4.6%和7.6%。秸秆带状覆盖在孕穗前0~200cm土壤墒情与全膜覆土穴播无显著差异,孕穗期开始则好于全膜覆土穴播;全膜覆土穴播0~200cm土壤贮水消耗量显著高于秸秆带状覆盖,而开花至成熟阶段的耗水量及其占总耗水量的比例则略低于秸秆带状覆盖。3种覆盖处理均显著提高产量和水分利用效率,PM、SM1和SM2较CK分别增产36.8%、29.7%和27.5%,水分利用效率分别提高27.3%、23.9%和22.7%。产量与生育期耗水量呈显著正相关(r=0.97*)。覆盖处理中,全膜覆土穴播产量虽最高,但从产量、水分利用效率和经济效益角度综合考虑,秸秆带状覆盖优于全膜覆土穴播。因此认为,秸秆带状覆盖是一种更加高产高效、适宜在西北半干旱雨养区推广的覆盖种植方式。