测墒补灌条件下深松和耙压对冬小麦耗水特性和产量的影响

为探索适于冬小麦高产节水的耕作模式,通过裂区试验,在小麦全生育期不灌溉、拔节期和开花期测墒补灌两种水分管理方式下,设置旋耕、深松+旋耕、深松+旋耕+耙压2遍共3种耕作方式,研究了测墒补灌条件下深松和耙压对冬小麦耗水特性和籽粒产量的影响。结果表明,深松能明显促进小麦拔节后对0~200cm土层土壤贮水的吸收,显著提高产量和水分利用效率。与深松+旋耕处理相比,深松+旋耕+耙压2遍处理显著减少小麦播种至越冬前对土壤水分的消耗,在全生育期无灌水的条件下总耗水量减少,籽粒产量和水分利用效率明显提高;在小麦拔节期和开花期测墒补灌条件下,深松+旋耕+耙压2遍处理小麦在拔节至开花期和开花至成熟期的阶段耗水量和日耗水量明显提高,籽粒产量显著增加,水分利用效率无显著变化。     

秸秆还田量对旱地全膜覆土穴播春小麦水分利用及产量的影响

为了解半干旱区秸秆还田量对全膜覆土穴播春小麦水分利用和产量的影响,2018年在甘肃中部半干旱旱作区(35°35′N, 104°36′E)开展大田试验,以陇春35号为供试品种,设置1 500 kg·hm~(-2)秸秆还田(SRL)、3 000 kg·hm~(-2)秸秆还田(SRM)、4 500 kg·hm~(-2)秸秆还田(SRH)和无秸秆还田(CK)4个处理,测定和分析了不同处理下全膜覆土穴播春小麦不同生育时期0～300 cm土壤贮水量、0～300 cm土层阶段耗水量和WUE的特点。结果表明,与CK相比,不同量的秸秆还田均可提高春小麦播种到抽穗期0～300 cm土层土壤贮水量和拔节到灌浆期春小麦对0～300 cm土层的耗水量,降低拔节到成熟期冠层温度,显著增加春小麦叶片SPAD值、叶面积指数、生物量、产量和水分利用效率。SRM处理的产量较SRH和SRL处理分别增加4.0%和17.4%,WUE分别提高4.8%和16.0%。因此,在甘肃中东部半干旱旱作区,全膜覆土穴播春小麦的适宜秸秆还田量为3 000 kg·hm~(-2);秸秆还田能够改善春小麦生育前中期土壤墒情,有利于中后期水分利用,促进春小麦叶片光合物质生产,最终实现增产和水分高效利用。     

耕作方式与秸秆还田对砂姜黑土土壤酶活性及冬小麦产量的影响

为探究耕作方式及秸秆还田处理对砂姜黑土土壤酶活性的影响,在河南省商水县砂姜黑土地区设置深耕秸秆不还田、深耕秸秆还田、旋耕秸秆还田和旋耕秸秆不还田4个处理,以超高产小麦品种周麦27为材料进行大田试验,对不同处理的土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性及冬小麦籽粒产量进行测定分析。结果表明,20~40cm土层土壤过氧化氢酶的活性在不同处理间差异大多不显著,小麦拔节期、开花期和成熟期0~20cm土层深耕秸秆不还田处理与其他处理间差异显著。0~20cm土层土壤蔗糖酶活性在小麦生育期内不同处理间有显著差异,秸秆还田处理下土壤蔗糖酶活性高于秸秆不还田处理,而在20~40cm土层小麦拔节期和成熟期不同处理间没有显著差异。在小麦生育期内秸秆还田处理下0~20cm和20~40cm土层土壤脲酶活性显著高于其他处理,深耕秸秆不还田处理在拔节期和成熟期高于旋耕秸秆不还田处理。不同处理间土壤碱性磷酸酶活性在小麦生育期内差异显著,总体表现为深耕秸秆还田旋耕秸秆还田深耕秸秆不还田旋耕秸秆不还田。深耕秸秆还田处理对比其他处理能够显著增加冬小麦籽粒产量及千粒重,但其有效穗数显著低于其他处理。     

不同播种方案下补灌对冬小麦水分利用和产量的影响

为明确不同的群体结构下冬小麦的合理补灌水时间和数量,于2018-2019年冬小麦生长季,通过裂裂区试验,以品种为主区,选用大穗型品种山农23和中多穗型品种山农29;以播种方案(播期+种植密度)为副区,设10月5日播种+基本苗120×10~4株·hm~(-2)(适期精播,A1)和10月12日播种+基本苗240×10~4株·hm~(-2)(晚播增密,A2)两个水平;以补灌方案为副副区,设拔节期和开花期补灌使0～20 cm土层土壤相对含水率达100%田间持水率(W1)和拔节期补灌使0～40 cm土层土壤相对含水率达100%田间持水率(W2)两个水平,分析了拔节期和开花期补灌对不同播期和种植密度下冬小麦水分利用和籽粒产量的影响。结果表明,在A1条件下,与W2处理相比,W1处理显著降低了小麦对土壤贮水的消耗,增加了对补灌水的利用,提高了自群体总茎蘖数量达到最大值至开花期的分蘖消亡速率,增加了成熟期群体干物质积累量,显著提高穗粒数、千粒重、水分利用效率和灌水生产效率;在A2条件下,与W2处理相比,W1处理提高了拔节至开花期间的分蘖消亡速率、成熟期群体干物质积累量、穗粒数、籽粒产量和灌水生产效率,显著增加小麦对土壤贮水的消耗量和农田耗水量。上述结果说明,拔节期和开花期补灌使麦田0～20 cm土层土壤相对含水率达100%田间持水率,提高了两种播种方案下大穗型和中多穗型小麦品种的穗粒数、千粒重和灌水生产效率,尤其提高了适期精播小麦的水分利用效率和晚播增密小麦的籽粒产量,是调控不同群体结构下冬小麦实现高产和高水分利用效率的最优补灌方案。     

拔节后补灌对不同穗型冬小麦耗水和籽粒产量的影响

为探究拔节期和开花期不同补灌方案对不同穗型冬小麦耗水特性、籽粒产量和水分利用效率的影响，于2017-2019年在山东省泰安市以大穗型品种山农23和中多穗型品种山农29为试验材料，以拔节后无灌水(T1)为对照，设置拔节期补灌目标为0~20 cm土层相对含水率达100%田间持水率(T2)、拔节期和开花期补灌目标为0~20 cm土层相对含水率达100%田间持水率(T3)和拔节期补灌目标为0~40 cm土层相对含水率达100%田间持水率(T4) 3种补灌方案。结果表明，拔节后不同补灌方案对大穗型和多穗型小麦品种影响基本一致。与T1处理相比，T4处理显著提高了0~100 cm土层土壤相对含水率，使60~100 cm土层土壤相对含水率在开花期仍保持较高水平；T3处理显著提高了拔节期0～60 cm和开花期0~40 cm土层土壤相对含水率。与T3处理相比，T4处理的拔节至开花阶段耗水量增加了28.9%，其中对上层土壤总供水的表观消耗量增加了66.4%；T4处理在开花至成熟阶段对深层土壤总供水的表观消耗量增加了68.0%，对上层土壤总供水的表观消耗量降低了37.4%。在开花至成熟期降水较多(121.2 mm)的年份，T4处理的开花至成熟阶段耗水量、开花后旗叶净光合速率和籽粒产量相对于T3处理均无显著变化，但总耗水量较高，水分利用效率显著降低；在开花至成熟期降水较少(45.2 mm)的年份，T4处理的开花至成熟期的阶段耗水量、开花后旗叶净光合速率、籽粒产量和水分利用效率较T3处理均显著降低。因此，在小麦全生育期降水量为111.6~220.2 mm、开花后降水量为45.2~121.2 mm的条件下，大穗型和中多穗型小麦品种均以在拔节期和开花期将0~20 cm土层补灌至100%田间持水率的补灌方案最优，可同时实现高产和高水分利用效率。     

非灌溉条件下播前深松对冬小麦水分利用和产量的影响

为了解华北地区深松土壤的蓄水保墒节水和增产效果,在中国农业大学吴桥实验站,对播前深松+旋耕(S)和旋耕(N)两种耕作方式下非灌溉冬小麦田的土壤容重和水分及小麦根条数、干物质生产和水分利用进行了评价。结果表明,与N处理相比,S处理下0~35cm土层的容重显著降低,越冬期、返青期、拔节期、开花期和成熟期的土壤蓄水量分别提高35.8、34.2、23、80和41.3mm,越冬期和拔节期根数显著增加,花前干物质积累量、生物产量和籽粒产量分别增加28.1%、16.3%和23.2%,花后干物质积累量变化不明显,同时耗水量降低28.7mm,籽粒产量-水分利用效率提高39.3%。因此,冬小麦播前深松在降水量稀少的华北地区应该大力推广。     

施肥和降水年型对土壤供水量和大豆水分利用效率的影响

基于中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站的长期定位试验,利用海伦站内气象数据和中子仪测定的土壤水分数据,分析了丰水年(2006)、平水年(2008)和枯水年(2001和2004)条件下的无肥(CK)、化肥(NP)和化肥+有机肥(NPM)处理对大豆耗水量、土壤供水量和大豆水分利用效率的影响。从4 a的平均值分析,大豆耗水强度最大时期为开花-鼓粒期。施肥增加了大豆的耗水量,与CK相比,NP和NPM的耗水量分别增加了0.92%和2.21%,其中施肥增加大豆耗水量的效应在枯水年表现得更为显著。大豆消耗的水分除了大气降水以外,还有土壤供水量,在降水最为缺乏的大豆鼓粒-成熟期,与CK相比,NP和NPM土壤供水量分别增加了11.72%和23.48%。在观测的4 a中,大豆水分利用效率均表现为CK相似文献   

秸秆还田方式对麦田土壤碳、氮、水动态及小麦产量的影响

为了解不同秸秆还田方式的效果,在田间定位试验的基础上,比较分析了玉米秸秆直接还田(J)、过腹即牛粪还田(F)和发酵后沼液还田(Z)后麦田土壤碳、氮、水和小麦产量的变化。结果表明,三种秸秆还田处理均提高了0~60cm土层土壤有机碳增量(即相对于播前土壤有机碳储量的增加量),在0~20和20~60cm土层三种秸秆还田处理土壤有机碳增量均分别以越冬期和拔节期最高。在越冬期,F和Z处理0~40cm土层的土壤氮含量显著增加,J处理土壤氮含量与不还田对照差异不显著;在拔节期和开花期,三种秸秆还田处理0~20cm土层以及F和J处理20~40cm土层的土壤氮含量均显著增加。秸秆还田提高了土壤保水能力,在开花期,三种秸秆还田处理0~80cm土层的土壤含水量均显著高于对照。在越冬期和拔节期,F和Z处理的干物质积累量和单茎干重与对照差异不显著,但J处理显著降低;三种秸秆还田处理的成熟期干物质积累量和单茎干重均显著增加,以J处理最高。三种秸秆还田处理均显著提高了小麦穗数和产量,其中Z处理增产23.0%。因此,三种秸秆还田方式均能改善土壤质量和提高小麦产量,其中沼液还田综合效应最好。     

灌水和非灌水条件下冬小麦水分的利用特点研究

为了探讨灌水和非灌水条件下冬小麦对水分的利用特点,在大田条件下研究了灌水与非灌水两种处理对冬小麦的耗水结构、土壤水分利用程度及水分与产量之间的关系。结果表明,在非灌溉条件下,冬小麦主要利用20~60 cm土层中的水分,冬小麦对土壤贮水的消耗量增加,平均多耗水96.84 mm;土壤水分利用程度提高,较灌水区提高26.8个百分点;耗水系数增加,水分利用效率增大;冬小麦的产量与0~100 cm土层的含水量有密切的关系,这些土层内的含水量变动对产量的影响最大。     

施氮对黄土高原半湿润区冬小麦产量和水分利用效率的影响

为探讨施氮对黄土高原半湿润地区冬小麦产量和水分利用的影响,通过田间长期定位试验,设置0 kg·hm~(-2)(N0)、100 kg·hm~(-2)(N100)、200 kg·hm~(-2)(N200)、300 kg·hm~(-2)(N300)和400 kg·hm~(-2)(N400)5个施氮水平,比较分析了不同处理间冬小麦不同生育时期0～200 cm土层土壤剖面水分动态变化及产量和水分利用效率的差异。结果表明,与未施氮(N0)处理相比较,施氮处理的冬小麦籽粒产量、籽粒产量水分利用效率、干物质量和干物质量水分利用效率均显著增加,而各生育时期土壤水分含量降低。两年的冬小麦耗水量和籽粒产量均表现为N100、N200N0N300、N400;籽粒产量水分利用效率和干物质量水分利用效率均呈增加趋势,但N200与N300及N300与N400处理间差异不显著。综合来看,在本试验条件下,施氮200 kg·hm~(-2)时冬小麦既能高产,也可高效利用土壤水分。     

长期秸秆全量还田对砂姜黑土区冬小麦幼苗生长质量的影响

为探讨安徽淮北平原砂姜黑土麦-玉两熟条件下秸秆全量还田对小麦出苗与幼苗生长质量的影响,基于长期秸秆还田定位试验点,比较分析了秸秆不还田（CK）、玉米单季秸秆全量粉碎翻埋还田（T1）、小麦-玉米周年秸秆全量粉碎还田（T2）和小麦单季秸秆全量粉碎覆盖还田（T3）4个秸秆全量还田方式间小麦出苗、分蘖、干物质积累及光合性状的差异。结果表明,长期秸秆全量还田影响小麦出苗速率,出苗速率表现为CK>T1、T3>T2;秸秆全量还田不同程度降低了小麦出苗率,但影响不显著;长期秸秆全量还田下六叶期小麦单株分蘖数、LAI、地上部与地下部干物重、根冠比、SPAD值、根表面积和根平均直径均增加,冬前群体生长率及光合势分别提高了8.33%~35.29%和4.33%~22.11%。 综合来看,在安徽淮北平原砂姜黑土区,长期小麦单季秸秆全量粉碎覆盖还田有利于壮苗的培育,是适合在当地进行推广的秸秆还田方式。     

玉米秸秆还田条件下冬灌时间与施氮方式对冬小麦生长发育及水肥利用效率的影响

为给玉米秸秆还田条件下冬小麦的水氮运筹提供依据,以小麦品种临优2069为材料,研究了山西省小麦-玉米一年两熟区玉米秸秆还田条件下冬灌时间和施氮方式对冬小麦生长发育及水氮利用效率的影响。结果表明,随着冬前灌水时间的推迟,小麦总茎数、单株分蘖数、成穗数、产量、籽粒水分生产率、氮肥表观利用率均呈先升高后降低趋势,以11月25日冬灌的最高。在施氮量相同条件下,氮肥一次性底施(N10∶0)的拔节期总茎数、成穗数、产量、籽粒水分生产率和氮素吸收量、表观利用率高于氮肥70%底施+30%拔节期追施(N7∶3)处理,冬前总茎数、单株分蘖数则相反。冬前灌水时间提前和氮肥一次性底施有利于提高小麦前期单株干重;冬前灌水时间推迟和后期追氮则有利于灌浆期穗部和总干物质的积累。因此,山西省小麦-玉米一年两熟区,秸秆还田条件下氮肥采取一次性底施,并于11月25日冬灌,可实现冬小麦的高产高效栽培。     

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。     

长期隔年施磷对陇东旱塬作物产量和土壤肥力的影响

为探讨不同施肥方式对旱地土壤的培肥作用及增产效果,以1979-2019年在甘肃省陇东旱塬黑垆上土进行的长期定位施肥试验为基础,研究了不施肥料(CK)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)、秸秆还田+氮磷肥配施(磷肥为隔年施用,施磷年份该处理记为SNP,不施磷年份记为SN)4种措施对作物产量、产量稳定性和可持续性以及土壤综合肥力的影响。结果表明,长期隔年施磷(SN)的春玉米和冬小麦产量分别较CK增加151.4%和159.2%,较长期施磷处理(SNP)增加8.6%和6.9%;SN的春玉米产量稳定性和可持续性均低于N和NP处理,而冬小麦产量稳定性和可持续性均优于N和NP处理;SN处理显著提高了耕层土壤综合肥力(IFI),其耕层土壤IFI值分别较CK、N和NP处理高25.5%、21.3%和6.1%,年际间变异强度高于CK和N处理。说明,在陇东旱塬黑垆土春玉米-冬小麦轮作体系下,采用秸秆还田+氮磷配施隔年施磷技术,既在减少50%化学磷肥投入的情况下仍能保证作物产量稳定和持续,并能有效提高耕层土壤综合肥力。     

秸秆不同还田方式对土壤物理性状、玉米产量的影响

采用大区对比试验,设玉米秸秆覆盖还田(SCR)、旋耕还田(SPR)、翻埋还田(SDPR)和不还田(CK)4种方式,对土壤容重、孔隙度、含水率、玉米根系活力、株高等指标进行测定和分析。结果表明,与CK相比,秸秆还田使土壤容重下降3.24%~5.76%,孔隙度增加4.08%~5.89%,土壤含水率增加6.43%~10.86%。秸秆还田对玉米植株生长发育起到促进作用,且SDPR处理效果最好。秸秆还田有利于玉米增产和提高水分利用效率(WUE),SDPR处理产量和WUE最高,其次为SPR和SCR处理,CK最低。SDPR、SPR和SCR处理较CK增产15.14%、9.41%和5.06%,WUE提高28.62%、22.67%和18.11%。     

土壤水分与覆盖对夏玉米生长及水分利用效率的影响

在防雨棚下的测坑中,采用裂区试验设计,研究土壤高水分(75%田间持水量,下同)、中水分(65%)和低水分(55%)条件下地膜覆盖、秸秆覆盖和不覆盖对夏玉米生长发育、产量性状和水分利用效率的影响。结果表明,在不同土壤水分条件下,地膜覆盖、秸秆覆盖处理的株高和叶面积指数均高于不覆盖的处理;在玉米生长前期地膜覆盖处理的株高和叶面积指数最高,在玉米生长的中后期秸秆覆盖处理的株高和叶面积指数最高。地膜和秸秆覆盖均具有显著的增产作用,与不覆盖相比,平均分别增产8.89%和22.26%。水分利用效率(WUE)随着土壤水分的降低而增加;在相同的土壤水分条件下,秸秆覆盖处理的WUE最高,地膜覆盖的次之,不覆盖的最低;当土壤水分控制下限为田间持水量的65%时,覆盖处理的节水增产效果最好,其中地膜和秸秆覆盖处理产量比不覆盖处理分别增加12.69%和28.47%,WUE分别提高21.78%和34.65%。     

Effects of Irrigation and Straw Mulching on Microclimate Characteristics and Water Use Efficiency of Winter Wheat in North Chinas

Abstract

In North China, irrigation is required to obtain a high yield from winter wheat; this results in rapid aquifer depletion. The primary objective of this study was to investigate the influencing mechanisms of irrigation and straw mulching in preserving the soil moisture. Maize straw (3?5 cm) was mulched immediately after sowing winter wheat, and irrigation water was supplied at 60 mm, controlled by using a flow meter, during the jointing, heading, or milking stages of the crop. The results revealed that irrigation decreased the eddy thermal diffusivity, sensible heat flux, and soil heat flux, but increased the latent heat flux. In contrast, straw mulching enhanced the eddy thermal diffusivity and sensible heat flux, but decreased the latent heat flux. Straw mulching increased the soil temperature at 5 cm depth form January to February, but decreased the soil temperature before January and after February. There were no significant differences in the total evapotranspiration between mulched and non-mulched treatments, however, there was a statistically significant difference in the evapotranspiration among the different growing seasons. Straw mulching reduced the evapotranspiration from the seeding stage to the regrowing stage, and the evapotranspiration with mulching was less than that non-mulching 47.4 mm. Further, straw mulching significantly reduced the number of spikes in the crop. Both irrigation and straw mulching increased the number of kernels, but had no visible effects on the thousand kernel weight. These results indicate that straw mulching may decrease the yield and water use efficiency (WUE) of winter wheat in North China.     

半干旱区不同秋覆盖方式对农田土壤水温效应及玉米水分利用效率的影响

2013～2015年在黄土高原半干旱区以传统平作不覆盖为对照(CK)、地膜全覆盖(PA)、可降解膜全覆盖(BA)、玉米秸秆全覆盖(SA)和沟垄集雨半膜覆盖(RH)4种覆盖方式,研究不同秋季覆盖方式的土壤水分保蓄效果及对春玉米生长的影响。结果表明,在冬春休闲期,PA、BA、SA、RH处理均能有效提高播种前土壤水分,SA和RH处理在整个生育期土壤蓄水量显著高于CK,PA和BA处理仅在生育前期有较高的土壤水分;PA、BA和RH处理均有增温效果。不同处理中,PA处理产量最高,2年平均较CK提高58.17%,RH与BA处理分别较CK提高34.16%和27.05%,SA处理低于CK;水分利用效率与产量规律一致,PA、BA和RH处理分别较CK提高36.89%、14.34%和29.51%。