山西晋中盆地紫花苜蓿生产对水分和气温的响应

为验证农业生产系统模型(Agricultural Production Systems sIMulator, APSIM)—苜蓿模型对山西晋中盆地地区的适应性,本研究基于晋中市太谷区6个紫花苜蓿(Medicago sativa)品种的田间观测数据和同期气象资料对模型进行校准,并设置不同水分处理与降水/气温梯度进行情景模拟,分析各品种的生产力及适应性。结果表明：APSIM模拟各茬紫花苜蓿干草产量的决定系数(Correlation coefficient,R²)为0.82～0.98,均方根误差(Root mean square error,RMSE)为440～633 kg·hm^-2,均一化均方根误差(Normalized root mean square error,NRMSE)为10.57%～14.98%,D指数(Index of agreement)为0.90～0.96,拟合度较高;情景模拟中,不同水分处理和降水梯度对紫花苜蓿产草量的效应极显著(P<0.01),但气温梯度间紫花苜蓿产草量的差异不显著;各紫花苜蓿品种的产量损失率(Yiel...     

宁夏地区地下滴灌水肥耦合对紫花苜蓿种子产量及构成因素的影响

为了研究宁夏地区滴灌条件下紫花苜蓿种子生产的最适合的灌水及施肥量，以‘甘农4号’为试验材料，采用双因素裂区试验设计，主区为4个灌水梯度（900、1350、1800和2250 m³·hm^-2），副区为5个肥料梯度（N-P₂O₅-K₂O：0-0-0、9-45-60、18-90-120、27-135-180和36-180-240 kg·hm^-2），分别对不同处理的苜蓿种子产量构成因素及种子产量进行测定。研究结果表明适当的灌水和施肥可以提高苜蓿种子产量，随着灌水量和施肥量的增加，苜蓿种子产量呈先增高后降低的趋势。灌水对苜蓿的小花数、花序数、结荚数、种子数、结荚率和千粒重有显著影响，经通径分析得出，花序数、生殖枝数、千粒重和结荚率对苜蓿种子产量的影响起主导作用。在灌水量为900 m³·hm^-2、施肥量为27-135-180 kg·hm^-2时，苜蓿种子产量、灌溉水分利用效率最高。通过回归寻优模型，得出在宁夏引黄灌区苜蓿种子生产中滴灌的最佳灌水量为2250 m³·hm^-2，在当地的土壤条件下最佳施肥量为：氮肥34.44 kg·hm^-2，磷肥172.68 kg·hm^-2，钾肥230.28 kg·hm^-2。     

北疆平原荒漠区粮草轮作模式经济效益分析

为分析北疆平原荒漠区苜蓿（Medicago sativa）（1年）+小麦（Triticum aestivum）（3年）+苜蓿（1年）和小麦（1年）+苜蓿（4年）2种粮草轮作模式的经济效益,本研究在呼图壁核心试验区开展连续5年的实地调查,比较了两种模式下粮草产量、投入成本、利润和产投比。结果表明：小麦（1年）+苜蓿（4年）种植模式下年均总利润较苜蓿（1年）+小麦（3年）+苜蓿（1年）模式提高18.71%;老苜蓿地倒茬种植小麦的前两年籽粒产量较小麦连作增产25%;小麦倒茬轮作苜蓿后,苜蓿的干草产量呈逐年下降趋势,种植3~4年苜蓿的年均粮草利润为9 050 元·hm^-2,是小麦的3.26倍。综上所述,在粮食耕作系统中引入低成本苜蓿,可提高作物产量,增加轮作的利润,解决蛋白质饲料短缺的问题。     

施氮量对饲用高粱干物质积累、分配及水分利用效率的影响

为探明陇东旱塬区饲用高粱的适宜氮肥用量,于2019-2020年研究了不同施氮水平（0、80、160、240、320 kg·hm^-2,分别用N₀、N₈₀、N₁₆₀、N₂₄₀、N₃₂₀表示）对饲用高粱‘F10’干物质积累、分配、耗水量及水分利用效率的影响。结果表明,随着施氮量的增加,饲用高粱拔节、抽穗、开花和灌浆期的干物质积累量均表现为增加趋势,至乳熟收获期,饲用高粱干物质积累量表现为先增后降的特点,其中N₁₆₀处理下干物质积累量最大,2019和2020年分别为22.3和18.0 t·hm^-2。随着生育时期的推进,饲用高粱叶片干物质分配比例逐渐降低,茎的干物质分配比例先增加后降低。乳熟收获期,茎的干物质分配比例最高,2019和2020年平均分配比例分别为70.8%和73.8%。2019年收获期,与N₀处理相比,施氮处理下穗的干物质分配比例显著增加,茎的干物质分配比例显著降低,但2020年整体差异不显著。2019年,不同施氮水平下饲用高粱耗水量和耗水强度均无显著差异。2020年,不同处理饲用高粱耗水量为483.4~505.8 mm,耗水强度为3.1~3.3 mm·d^-1,其中,N₈₀和N₃₂₀处理下饲用高粱耗水量较N₀处理分别显著增加4.6%和3.9%,耗水强度较N₀处理均显著增加6.5%。2019和2020年,N₁₆₀处理下饲用高粱水分利用效率均最高,分别为42.9和36.4 kg·hm^-2·mm^-1。回归分析显示,当施氮量为166.7 kg·hm^-2时（接近于160.0 kg·hm^-2）,饲用高粱收获期可获得最大干物质积累量（19.2 t·hm^-2）;当施氮量为150.0 kg·hm^-2时,饲用高粱可达最大水分利用效率（37.8 kg·hm^-2·mm^-1）。因此,综合干物质积累与水分利用效率,初步推荐陇东旱塬区饲用高粱适宜施氮量为150~160 kg·hm^-2。     

基于Landsat 8和随机森林的青海门源天然草地地上生物量遥感估算

草地地上生物量（above-ground biomass, AGB）的遥感监测可快速且客观地对草地生长现状进行评估,对生态环境评价和草地资源利用有重要意义。为了提高遥感估算草地AGB的准确性,基于青海省门源县的地面实测数据,利用Landsat-8 OLI遥感数据计算出的植被指数分别构建了单因素回归模型和随机森林模型（random forest, RF）,确定了AGB遥感估测最佳模型,并反演得到了研究区2019-2021年草地AGB空间分布。结果表明：1）在29个植被指数构建的单因素回归模型中,与草地AGB相关性较高的5个植被指数为NDVI、RBNDVI、TVI、GNDVI、MSR,R²均达0.49以上。其中,NDVI模型的精度最高,验证集R²为0.50,均方根误差（root mean square error, RMSE）为702.89 kg·hm^-2。2）在RF模型中,变量筛选前R²=0.61,RMSE=621.14 kg·hm^-2;经过变量筛选后模型精度有小幅度提升,R²达0.62,RMSE基本不变;二者精度均优于单因素模型,相比传统单因素最优回归模型,R²提高0.12,RMSE降低了80.95 kg·hm^-2。3）门源县AGB空间分布特征为西北部较高,东南部相对较低;大体呈中部高,四周低的分布状况。2019-2021年全县天然草地总产草量介于4.2827万~8.9776 万t,平均单产介于1063.49~1484.82 kg·hm^-2;草地类型以高寒草甸为主,2019-2021年产草量为4.0825万~5.6653 万t,平均地上AGB介于1060.38~1471.94 kg·hm^-2;山地草甸平均AGB为1036.81~1637.43 kg·hm^-2;温性草原平均AGB介于1198.72~1786.63 kg·hm^-2。     

密度对三种豆科牧草生产力和水分利用率的影响

研究播种密度对3种豆科牧草生产力和水分利用效率的影响,以探讨其在草地农业系统中的合理优化模式。结果表明:沙打旺(Astragelus adsurgens)在高密区第2年生产力最高(18321 kg·hm^-2),第3年开始下滑;苜蓿(Medicago sativa)在中、高密区生产力的增幅和增量差别不显著,以第3年最高(22563和22108kg·hm^-2);胡枝子(Lespedeza daurica)在中密区第3年最高(7856 kg·hm^-2);加大密度使沙打旺提早进入生长盛期,第2年即达到高生产力和较高水分利用效率;苜蓿以中密区(20~30株/m²)效果最好;达乌里胡枝子的生产力和水分利用率偏低,在黄土塬区草地农业中没有优势。     

灌溉、施磷量及AM真菌对紫花苜蓿产量和水磷利用效率的影响

为探究灌溉、施磷量和丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizal,AM）真菌对紫花苜蓿（Medicago sativa.L）产量和水分及磷素利用效率的影响,本研究设置调亏灌溉（RDI）和定额灌溉（QI）2个灌溉处理,施磷肥0（P₀）,60（P₁）,120（P₂）和180 kg·hm^-2（P₃）4个肥力梯度,以及AM （土壤不灭AM真菌）和-AM （土壤灭AM真菌）2种处理。对紫花苜蓿产量、磷含量、磷吸收量和水分利用效率指标测定,并进行相关性分析和差异比较。结果表明：紫花苜蓿平均总产量在QI和RDI下分别为14 487.08 kg·hm^-2,13 395.23 kg·hm^-2,QI与RDI相比产量高出8.1%,但其水分利用效率降低了24.3%。与不施磷处理相比,施磷处理下紫花苜蓿总产量提高15.40%～39.96%。平均总产量在AM处理和-AM处理下分别为14 938.47 kg·hm^-2,13 450.22 kg·hm^-2,AM处理与-AM处理相比产量高出11.1%。综合来讲,QI+P₂+AM处理下（即灌溉量14 000 m³·hm^-2、施磷量120 kg·hm^-2和土壤不灭AM真菌）,紫花苜蓿总干草产量最高17 343.69 kg·hm^-2,总吸磷量最高为51.46 kg·hm^-2,RDI+P₂+AM处理组的水分利用效率最高为1.64 kg·m^-3。     

绿洲区滴灌施磷对苜蓿地肥力和磷素利用率的影响

为探讨绿洲区滴灌施磷对苜蓿磷素利用效率的影响及其土壤肥力变化规律,在石河子绿洲区滴灌苜蓿田设不同的施磷处理,即1次性施180 kg·hm^-2磷肥（L₁）、1次性施360 kg·hm^-2磷肥（H₁）、均分3次施180 kg·hm^-2磷肥（L₂）、均分3次施360 kg·hm^-2磷肥（H₂）及不施肥（CK）,对各处理下苜蓿田土壤肥力和磷素利用效率进行测定和分析。结果表明,较CK相比,L₂处理可显著提高耕作层平均有机质含量（P<0.05）,H₁和H₂处理可显著提高耕作层平均全磷含量（P<0.05）。各处理均可显著提高耕作层平均速效磷含量（P<0.05）。各处理对平均碱解氮含量及pH值无显著影响。‘新牧2号’苜蓿（Medicago sativa ‘Xingmu No.2’）磷素利用效率最高的为L₁和L₂处理（F=17.02）,‘三得利’（Medicago sativa ‘Sanditi’）为L₂处理（F=14.33）。因此,建议绿洲区苜蓿栽培滴灌施磷的最佳模式为均分3次施用180 kg·hm^-2磷肥。     

绿洲灌区水肥耦合对连作饲用型高粱‘近甜1号’生长的调控效应

以荒漠绿洲沙荒地饲用型‘近甜1号’(BJ0601)高粱(Sorghum bicolor)头茬种植的最佳水肥需求(灌溉量7 800t·hm^-2；施肥量600 kg·hm^-2)和栽培模式(株距×行距：23 cm×40 cm)为依据，以头茬和轮作为对照，对连作3年的‘BJ0601’生长适应性(生长发育、茎秆鲜重、种子产量和质量等)、茎秆糖含量及土壤地力(有机碳、矿质养分)变化等进行分析。结果表明：与头茬相比，‘BJ0601’轮作茎秆鲜重无显著差异(P> 0.05)，但种子产量(925.1 kg·hm^-2)显著低于头茬(2 029.5 kg·hm^-2)(P <0.05)连作3年后‘BJ0601’生长适应性受到明显抑制；与头茬相比，‘BJ0601’连作3年后出苗数、成苗率及株高分别降低了11.5%、11.4%和43.7%，茎秆鲜重(57.8 t·hm^-2)和种子产量(677.2 kg·hm^-2)分别降低了26.4%和71.5%；各处理茎秆可溶性糖含量无显...     

不同苜蓿品种混播和播种量对牧草产量及品质的影响

以紫花苜蓿品种‘巨能7’、‘三得利’为供试材料,采用混播方式（‘巨能7’单播,‘巨能7’与‘三得利’同行混播,‘巨能7’与‘三得利’间行混播）和播种量（13.5、18.0、22.5 kg·hm^-2）二因素随机区组设计,探究了干旱地区滴灌条件下混播方式和播种量对2017-2019年紫花苜蓿产量及品质的影响,并利用主成分分析方法（principal component analysis, PCA）进行综合评价,以期得到紫花苜蓿适宜混播方式和播种量。结果表明,混播方式和播种量对2017-2019年苜蓿平均株高、一级分枝数、干草产量、粗灰分、中性洗涤纤维含量和相对饲喂价值影响显著（P<0.05）,而对鲜干比、叶茎比、酸性洗涤纤维和粗蛋白含量影响不显著。其中,‘巨能7’与‘三得利’同行混播、播种量为18.0 kg·hm^-2时苜蓿干草产量显著高于间行混播、播种量为22.5 kg·hm^-2组合,高达16.79 t·hm^-2;‘巨能7’与‘三得利’同行混播、播种量为18.0 kg·hm^-2时苜蓿相对饲喂价值为156.87,仅次于同行混播、播种量为13.5 kg·hm^-2组合。经PCA综合分析,‘巨能7’与‘三得利’同行混播、播种量为18.0 kg·hm^-2时苜蓿综合表现最好,可在宁夏引黄灌区推广应用。     

增水和施肥对苜蓿—小麦轮作系统冬小麦生物量的影响

为探究水肥对草田轮作系统作物生物量的影响，本研究利用山西农业大学动物科技学院试验站紫花苜蓿（Medicago sativa L.）-小麦（Triticum aestivum L.）轮作系统，开展增水（适量补水）和施肥（N 225 kg·hm^-2和P₂O₅ 150 kg·hm^-2）处理的控制试验，动态监测冬小麦生物量和土壤含水量等指标。结果表明：增水处理下，2018年冬小麦生物量提高41.0%（P<0.001），但在2017年不显著；施肥处理下，2017年和2018年冬小麦生物量分别提高62.0%和50.4%（P<0.001）。本研究显示增水和施肥通过调控土壤含水量、叶片叶绿素含量和光合作用速率来改变冬小麦对碳的积累，从而影响冬小麦生物量；冬小麦返青后，随着时间的推进施肥作用减弱。本研究结果说明将紫花苜蓿引入冬小麦的轮作系统有减肥增效以及改善生态环境的作用。     

磷肥对滴灌苜蓿根际土壤微环境及干草产量的影响

为探究不同施磷量对滴灌紫花苜蓿根际土壤微环境及干草产量的影响,试验设置4个施磷(P2O5)梯度:0(P0),50(P1),100(P2)和150 kg·hm-2(P3),采用滴灌模式随水滴施,测定紫花苜蓿根际土壤微生物数量、酶活性、土壤理化性质及干草产量,并进行综合分析.结果表明,紫花苜蓿根际土壤真菌、放线菌数量及脲酶...     

宁夏东部荒漠草原猪毛蒿光合特征和水分利用效率对降水变化的响应

荒漠草原植物的生长和生存受降水影响很大,本研究以宁夏东部荒漠草原猪毛蒿种群为研究对象,2017-2020年连续4年监测了降水改变条件下土壤水分特征,测定了猪毛蒿净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO₂浓度等光合特征,并对其内禀水分利用效率和瞬时水分利用效率进行了分析。研究表明：4年中无效降水事件（<5 mm）发生次数较多,占当年降水频次的60.00%~82.54%;大雨（≥25 mm且≤49.9 mm）和暴雨等级（≥50 mm）降水事件较少,平均单次降水事件的降水量仅为3.3~6.5 mm·次^-1。不同处理各土层的土壤含水量存在较大差异,表层（10 cm）土壤含水量较次表层（20 cm）和深层（60 cm）的变幅大;次表层（20 cm）土壤平均含水量低于表层,与小降水事件发生频次较高无法入渗补给以及植物吸收消耗有关;深层（60 cm）土壤含水量变化小,较稳定。净光合速率随着光合有效辐射的增加而增大,当光合有效辐射在400~1600 μmol·m^-2·s^-1时,增雨处理提高了猪毛蒿的净光合速率;在光合有效辐射>1600 μmol·m^-2·s^-1时,猪毛蒿净光合速率有下降趋势,且增雨处理下降幅度最大。光合有效辐射在>400 μmol·m^-2·s^-1时,胞间CO₂浓度呈直线下降,达到1600 μmol·m^-2·s^-1时,胞间CO₂浓度最小。蒸腾速率和气孔导度随着光照强度的增加未有显著变化,但增雨处理下猪毛蒿的蒸腾速率和气孔导度均大于其他处理。气孔限制值随着光合有效辐射的增加呈上升趋势,同时降水的增加减小了气孔限制值。猪毛蒿的内禀水分利用效率和瞬时水分利用效率均在较低的光照强度时（<400 μmol·m^-2·s^-1）随着光强的增加而迅速增大,之后增速减缓。各处理中猪毛蒿最大内禀水分利用效率和最大瞬时水分利用效率在1600~2000 μmol·m^-2·s^-1时达到最大。随着干旱程度的增加,猪毛蒿最大水分利用效率对应的光照强度由2000减小至1600 μmol·m^-2·s^-1。在荒漠草原,当光照强度>400 μmol·m^-2·s^-1时,适度干旱提高了猪毛蒿的水分利用效率。     

调亏灌溉对高寒荒漠区人工混播草地土壤环境与牧草生长的影响

针对中国高寒荒漠草原区牧草种植模式单一、产量水平低下的草业畜牧业生产现状，探究更为有效的灌水模式以提高牧草产量，以实现区域水土资源高效利用。以燕麦和箭筈豌豆混播草地为研究对象，采用大田试验对比分析了7种调亏灌溉模式（拔节期轻度亏水BW₁：65%~75%，拔节期中度亏水BW₂：55%~65%，拔节期重度亏水BW₃：45%~55%，开花期轻度亏水KW₁：65%~75%，开花期中度亏水KW₂：55%~65%，开花期重度亏水KW₃：45%~55%，以全生育期充分灌水QW₀：75%~85%为对照）对混播草地土壤水分、土壤温度和土壤养分及牧草株高、茎叶比、产量和水氮利用效率的影响。结果表明：1）平均土壤贮水量随灌水亏缺程度的提高呈降低趋势，同一亏缺度条件下，拔节期亏水与开花期亏水间无显著差异。2）水分亏缺处理的平均土壤温度显著高于充分灌水处理，且水分亏缺度一定时，拔节期亏水处理的平均土壤温度显著高于开花期亏水处理。3）收获后各处理的土壤养分含量较播种前呈降低趋势。与充分灌水相比，开花期轻度亏水可显著提高土壤速效氮含量，而中度或重度水分亏缺不利于牧草对土壤速效磷和钾的吸收。4）同一灌水模式下，燕麦株高、茎叶比和产量均显著高于箭筈豌豆。7种灌水模式的草地耗水量为386.1~502.6 mm，与处理QW₀相比，处理KW₂的灌水量减少20.6%，牧草总产量无显著差异，可获得较高的水分利用效率（31.5 kg·hm^-2·mm^-1）、灌水利用效率（81.0 kg·hm^-2·mm^-1）、氮素吸收效率（0.99 kg·kg^-1）和氮肥偏生产力（191.1 kg·kg^-1），是高寒荒漠区燕麦与箭筈豌豆混播人工草地节水、增产和高效的水分管理模式。     

黄土高原半干旱区紫花苜蓿覆膜垄沟和施肥效应研究

本研究设置了露地平播、全地面覆膜平播、半覆盖平播、覆膜垄沟播和土垄沟播5个处理，研究了不同覆膜和垄沟技术对土壤水热状况、紫花苜蓿产量和品质的影响；并在覆膜垄沟处理条件下，参照“3414”施肥试验，研究了不同氮、磷、钾肥料配比对紫花苜蓿产量、品质和土壤肥力的影响。结果表明：覆膜垄沟处理较露地处理在生长前期提高了土壤温度，在返青期、第一次和第二次刈割后提高了0～80 cm土壤含水量，并提高了苜蓿的干草产量、粗蛋白和粗脂肪含量。施肥试验中，P₂K₂N₃处理干草产量最高，为6 366 kg·hm^-2，并提高了土壤肥力；粗蛋白、粗脂肪含量最高的处理分别是P₂K₁N₂、P₂K₂N₃；P₂K₁N₂处理的中性洗涤和酸性洗涤纤维含量最低。综上，覆膜垄沟可以改善土壤水热状况，提高苜蓿的产量和品质；施肥处理P₂K₂N₃，即P₅O₂60 kg·hm^-2，K₂O 45 kg·hm^-2，N 92 kg·hm^-2，综合效果较好，是垄沟覆膜条件下的最佳施肥处理。     

APSIM苜蓿模型在宁夏半干旱地区的适应性

基于宁夏3个试验点的数据和同期气象资料,对APSIM模型在宁夏半干旱地区的适应性进行研究。根据试验条件建立相应模型,通过“试错法”对模型相关参数进行校准,实现参数的本地化;并运用多个检验统计指标验证紫花苜蓿（Medicago sativa）土壤含水量及其分别在同心和银川试验点的生育期和干草产量。结果表明：各生育期模拟值和实测值显著相关,决定系数R²分别为0.99和1.00,D值均为0.99,NRMSE分别为2.4%和7.8%;干草产量表现出良好的相关性和一致性,决定系数R²分别为0.82和0.98,D值均为0.99,NRMSE分别为7.1%和9.3%。模拟值比实测值平均高估了7.1%;土壤含水量整体表现出较好的相关性和一致性,决定系数R²为0.82,D为0.85,NRMSE为10%,模拟值比实测值平均高估了10.1%。产量的高估很有可能与水分的高估相关,需要更详细的测量田间试验数据,改善模型土壤参数描述,提高模型预测准确度。校准后的APSIM模型在宁夏半干旱地区具有较好的适应性,可以用于指导该区半干旱区苜蓿生产及栽培措施优化管理。     

刈割后追肥对建植当年紫花苜蓿生长和生产性能的影响

施肥是苜蓿生产的重要管理措施之一,但苜蓿刈割后的追肥效应以及最佳追肥管理方案尚不明确。本研究旨在探讨追肥时间和不同氮、磷追施配比对苜蓿刈割后再生长的影响。以建植当年陇东苜蓿为试验材料,设置两个追肥时间（刈割当日和刈割后7 d,分别表示为T₀和T₁）、3个氮肥水平（0、25和50 kg·hm^-2 N,分别表示为N₀、N₂₅和N₅₀）和3个磷肥水平（0、30、60 kg·hm^-2 P₂O₅,分别表示为P₀、P₃₀和P₆₀）,并设3个重复,共54个小区。研究发现：1）建植当年苜蓿刈割后追肥促进了后茬苜蓿的生长,其中刈割后立即施用少量磷肥（T₀N₀P₃₀）处理下株高最高,比对照（T₀N₀P₀）增加了20.53%。刈割后追肥提高了苜蓿的叶茎比,在T₁时进行高氮低磷配施（N₅₀P₀和N₅₀P₃₀）中最为明显。2）第2茬苜蓿产量在不同处理间差异显著（P<0.05）,其中刈割后立即高磷高氮追施（T₀N₅₀P₆₀）下干物质和粗蛋白产量最高,分别为3.58和0.94 t·hm^-2,与T₁处理下的结果有显著差异。刈割后追肥对苜蓿酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量和相对饲用价值均无显著影响（P>0.05）。3）氮磷肥配比追施对单位体积土壤中后茬苜蓿的根长、根表面积、根体积和根生物量影响显著（P<0.05）。最大根长密度（2.66 mm·cm^-3）和根表面积密度（7.75 mm²·cm^-3）出现在无肥（N₀P₀）、T₀N₂₅P₃₀处理中,根体积密度在T₁N₂₅P₃₀条件下最大。不同处理的根系生物量差异较大,但均高于不施肥处理（N₀P₀）。综上所述,在陇东黄土高原雨养农区,刈割后追施氮、磷肥促进了建植当年苜蓿的再生。在当地的生产实践中,建议在苜蓿刈割后立即追施少量磷肥（30 kg·hm^-2 P₂O₅）或每公顷配合追施50 kg N和60 kg P₂O₅。