不同降雨年型下种植密度对旱作马铃薯生长、水分利用效率及产量的影响

为探索宁南半干旱偏旱区覆膜垄作马铃薯合理的种植密度, 于2015和2016年设置37 500、45 000、52 500、60 000、67 500株 hm ^-2 5个种植密度, 以当地传统种植密度37 500株 hm ^-2为对照, 研究不同种植密度对土壤水分、马铃薯生长、水分利用效率及产量的影响。结果表明, 不同种植密度可显著影响马铃薯生育前期和中期0~100 cm层土壤水分状况, 以45 000和52 500株 hm ^-2处理土壤贮水量最高, 均显著高于37 500和67 500株 hm ^-2处理。45 000和52 500株 hm ^-2处理较其他处理均显著提高马铃薯出苗率, 促进马铃薯生育前期和中期的生长, 而在马铃薯生育后期各处理间差异不显著。马铃薯产量和商品率均随种植密度的增加呈先增加后下降的变化趋势, 45 000和52 500株 hm ^-2处理两年平均降水利用效率分别较37 500株 hm ^-2处理显著提高15.3%和17.6%, 作物水分利用效率分别提高11.1%和15.0%。通过两年数据拟合函数发现, 在宁南半干旱偏旱区2015年平水年和2016年枯水年, 旱作覆膜垄作马铃薯种植密度为51 187~51 302株 hm ^-2时, 其水分利用效率和块茎产量最高。     

覆膜方式对旱作马铃薯产量和土壤水分的影响

为探讨适合内蒙古武川县旱作马铃薯栽培的覆膜方式,采用田间试验和室内分析相结合的方法,研究了露地平播、平作行上覆膜、双垄全膜覆盖、起垄行上覆膜及起垄覆膜膜侧播种5种不同覆膜方式对旱作马铃薯产量及其构成因素、水分利用效率和土壤含水量变化的影响。结果表明,覆膜有利于提高旱作马铃薯的产量和单株结薯数。与露地平播相比,4种覆膜方式均有利于提高旱作马铃薯的产量和水分利用效率,提高幅度分别变化在6.71%~83.57%、12.04%~135.36%。同种覆膜方式下,施用抗旱剂较未施抗旱剂的产量和水分利用效率高,其提高幅度分别变化在4.24%~37.11%、0.59%~23.24%。由0~ 80 cm土层土壤含水量变化看出,覆膜具有明显的集雨效果,双垄全膜覆盖能有效增加表层0~10 cm土壤含水量,起垄覆膜膜侧播种能使20~40 cm土层的土壤含水量处于较高水平;施用抗旱剂具有明显的保水效果,能够减少土壤水分的下渗,使水分更多的保存在0~40 cm土层内。     

氮磷钾肥配施对宁南旱区马铃薯产量和水分利用效率的影响

针对宁南旱地马铃薯水分利用效率较低的问题,采用养分丰缺指标法,研究氮、磷、钾肥缺素配施条件下土壤剖面水分动态分布、马铃薯产量构成、产量以及水分利用效率变化特征。以‘庄薯3 号’（一级种薯）为材料,在宁夏南部旱地上研究CK、NP、NP、PK、NPK施肥处理对土壤剖面储水动态、马铃薯产量及水分利用效率的影响。结果表明：2012—2013 年马铃薯生育后期施肥处理土壤剖面含水量均低于对照,NK、NPK处理提高了盛花期—块茎生长期1 m土体储水量,同时提高了马铃薯耗水量,NK处理提高了1.1%~1.8%,NPK提高了3.2%和4.4%。与对照相比,NK和NPK处理提高了结薯个数和单株产量,进而提高马铃薯产量,其中NPK处理最高,增产率为11.7%和15.9%,其次为NK处理;施肥处理较CK水分利用效率增幅为2.9%~13.2%、2.8%~8.0%,均以NPK处理最高,其次为NK处理。宁南旱地马铃薯缺氮和缺钾对马铃薯产量和水分利用效率影响较大,氮钾以及氮磷钾肥合理配施,可提高马铃薯对土壤水分的利用能力实现马铃薯增产和水分增效。     

降解地膜覆盖对土壤环境和旱地马铃薯生育的影响

为减轻农田白色污染,提高旱作区农作物水分利用效率,在内蒙古阴山北麓进行了地膜覆盖模拟试验。研究不同覆膜处理对土壤温度、水分和旱地马铃薯生长发育的影响。不同覆膜处理土壤温度无显著差异。2008与2009年降解膜C水分利用效率分别为73.25与63.05,均高于其他2种降解膜。从马铃薯生长发育来看,3种降解膜处理出苗率均显著高于普通膜,株高和叶片数降解膜处理要显著低于普通膜,商品薯产量和数量不同膜处理无显著差异。降解膜保温效果良好,但保水性能相对较差;多年生产实践表明当地农作物生长发育主要限制因子为水分,所以降解膜在该干旱区的推广还有待考虑。     

施肥和覆膜对旱地垄沟种植红芸豆耗水特征及产量效应的研究

为探明在高寒冷凉区芸豆生长的水肥耦合效应,笔者采用田间试验法,研究了施肥和覆膜对旱地垄沟种植芸豆耗水特征、水分利用效率及产量的影响。结果表明:在底墒较好、降水丰富的年份,施肥和覆膜垄沟种植的产量与农户模式相比,均有显著提高,单株荚数是其产量提高的关键因素;高肥具有明显的增产和提高水分利用效率的作用,在此基础上的覆膜垄沟种植可有效地减少土壤水分损耗,而显著提高水分利用效率。在高寒冷凉区,水分和养分都是作物生长的限制因子,在施肥和覆膜垄沟种植方式下,水肥互作效应显著,能够极大地提高产量和水分利用效率。     

免耕轮作对内蒙古地区农田贮水特性和作物产量的影响

2005—2011年,在内蒙古清水河县进行了免耕留高茬覆盖(NHS)、免耕留低茬覆盖(NLS)、免耕留高茬(NH)、免耕留低茬(NL)和常规耕作(T)5种耕作方式与3种轮作模式(燕麦-大豆-玉米、大豆-玉米-燕麦和玉米-燕麦-大豆)对土壤贮水特性和作物产量影响的研究。结果表明,不同免耕轮作处理中以免耕留茬覆盖结合燕麦-大豆-玉米轮作模式对土壤贮水量的提高程度最大,增幅为常规耕作的35.66%~41.63%。不同免耕轮作模式均能提高作物水分利用效率和作物产量,且作物产量高低与降雨量的变化趋势一致。第一个轮作周期后NHS、NLS、NH和NL分别较T作物水分利用效率增加43.77%、31.45%、26.74%和13.91%,作物产量增加29.68%、27.69%、18.05%和15.66%。第二个轮作周期内由于干旱比较严重,免耕方式结合燕麦-大豆-玉米模式效果较轮作第一个周期有所下降,但NHS、NLS、NH和NL仍分别较T作物水分利用效率增加29.83%、20.51%、6.18%和3.15%,作物产量增加17.52%、13.60%、4.33%和1.95%。因此,在土壤水分基本来源于自然降水的内蒙古旱作区,免耕轮作能够提高土壤蓄水保墒能力,增加作物产量,尤其以免耕秸秆覆盖结合燕麦-大豆-玉米模式效果最佳。     

秸秆带状沟覆垄播对旱地马铃薯产量和水分利用效率的影响

为探明西北半干旱雨养农业区马铃薯(SolanumtuberosumL.)生产中沟垄不同覆盖种植方式的增产效果和水分利用特点,在2016年和2017年设置了大田试验,包括秸秆带状沟覆宽垄种植、秸秆带状沟覆微垄种植、全覆膜沟垄种植和露地平作4个处理。结果表明,在干旱年份(2016年),沟垄覆盖种植可显著降低马铃薯全生育期耗水量6.1%～13.2%,平均提高块茎形成期1.2～1.8 m土层含水量7.6%,全覆膜沟垄作可显著提高淀粉积累期0～0.2 m土壤含水量30.3%。在平水年份(2017年),除全覆膜沟垄种植显著降低马铃薯全生育期耗水量22.2%外,其余处理与露地平作无显著差异;沟垄覆盖种植0～2m土壤含水量在马铃薯块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期分别平均比露地平作高8.7%、13.0%和13.1%。与露地平作相比, 2个生长季沟垄覆盖种植可使马铃薯全生育期0～2 m土壤平均贮水量提高5.4%～15.5%,单株生物量增加12.8%～147.4%,成熟期株高增加21.1～39.7cm,进而马铃薯增产51.6%～88.2%,水分利用效率提高68.2%～111.7%。以玉米秸秆带状沟覆微垄种植增产增效最显著,2年平均产量、水分利用效率和纯经济收益分别较露地平作提高87.8%、97.5%和254.2%。因此,玉米秸秆带状沟覆微垄种植能显著提高马铃薯产量和水分利用效率。此外,与全覆膜沟垄种植相比,秸秆带状沟覆微垄种植具有操作简单、无污染、投入产出比高等优点,适宜在西北半干旱区马铃薯生产中应用。     

覆膜、沟垄作对旱作农田玉米产量和水分利用的叠加效应

为了揭示黄土高原半干旱区玉米(Zea mays L.)种植中覆膜、沟垄作的增产作用和水分利用特征, 布设大田定位试验, 包括全覆膜沟垄作、全覆膜平作、半覆膜平作和不覆膜平作4个处理。结果发现, 连续3个平水年中, 全膜沟垄作集成了全覆膜与沟垄作的优点, 产生明显的叠加效应, 较半膜平作分别增产2282.9、2460.2和2765.5 kg hm^-2, 增产率为32.3%、49.8%和46.5%。其中, 全覆膜的贡献分别为59.3%、90.3%和20.9%, 沟垄作的贡献分别为40.7%、9.7%和79.1%。叠加效应中全覆膜与沟垄作对产量的贡献呈此消彼长态势, 连作前两年, 全覆膜的作用大于沟垄作, 连作第3年, 沟垄作的作用大于全覆膜。玉米的水分利用效率, 全膜沟垄作较半膜平作的增幅为10.6%~25.2%。在同等降水条件下, 全覆膜沟垄作、全覆膜平作处理播前土壤贮水量较不覆膜平作增幅分别达6.3%~15.1%和3.5%~11.5%。收获期土壤贮水量明显低于不覆膜平作, 降幅达6.0%~12.9%和4.7%~7.5%。随着连作年限的增长, 土壤贮水量呈递减趋势, 连作第2、第3年收获期全覆膜沟垄作、全覆膜平作较连作开始土壤贮水量分别降低37.1%、44.0%和35.5%、40.9%, 连作第2年全覆膜沟垄作在50~200 cm出现干燥化现象, 第3年各处理30~200 cm土层均出现干燥化现象。综上所述, 全覆膜沟垄作具有明显的增产和提高水分利用效率的作用, 但其较高的产量以高耗水为代价, 在连续低降水条件下, 3年玉米连作会导致土壤干燥化, 存在生态安全风险。     

施肥和覆膜垄沟种植对旱地红芸豆耗水特征及产量效应的研究

[目的]为了探明在高寒冷凉区芸豆生长的水肥耦合效应,[方法]采用田间试验法,研究了施肥和覆膜垄沟种植对旱地芸豆耗水特征、水分利用效率及产量的影响。[结果]结果表明,在底墒较好,降水丰富的年份,施肥和覆膜垄沟种植的产量与农户模式相比,均有显著提高,单株荚数是其产量提高的关键因素;高肥具有明显的增产和提高水分利用效率的作用,在此基础上的覆膜垄沟种植可有效的减少土壤水分损耗,而显著的提高水分利用效率。[结论]在高寒冷凉区,水分和养分都是作物生长的限制因子,在施肥和覆膜垄沟种植方式下,水肥互作效应显著,能够大大的提高产量和水分利用效率。     

旱作向日葵垄膜种植降水蓄集效应及增产作用

针对旱作区气候条件恶劣、抗旱减灾能力差和粮食低产不稳等突出问题,在阴山北麓典型旗县武川县以播种面积逐年扩大的向日葵为研究材料,通过3年试验监测对全覆膜双垄沟种植方式(FPM)的降水蓄集效应及增产作用进行了研究,并与垄作半覆膜(HPM)和平作不覆膜(NPM)2种种植方式比较,总结分析了垄膜种植技术的水分蓄积效应和增产作用机理。结果表明:FPM在株间和行间的年均土壤含水率分别较HPM和NPM提高了1.69、3.06和1.70、2.89个百分点;在不同强度的降雨条件下,FPM的土壤贮水量始终高于HPM和NPM,且在小雨条件下,蓄水保水能力效果最佳;在小雨、中雨和大雨时FPM与HPM、NPM比较分别能增加0.1～2.3倍和0.21～1.21倍的产流效果;FPM、HPM和NPM年均产量分别为3862.2、3326.9、2976.1 kg/hm~2,FPM较HPM和NPM分别增产16.09%和29.77%,不同处理水分利用效率均呈现FPMHPMNPM的规律,而耗水量与水分利用效率趋势相反,呈现NPMHPMFPM的规律。     

阴山北麓旱作区垄沟集雨种植增产机理研究

为改善旱作农田水分状况,提高作物水分利用效率(WUE),达到高产稳产的目的,在内蒙古阴山北麓地区对垄沟集雨栽培措施下食用向日葵和马铃薯的土壤水热及作物生长状况进行了研究。结果表明：马铃薯试验不同处理距地表10 cm地温变化基本上在整个生育期一直表现为：垄膜沟植>起垄沟植>垄作>平作;向日葵试验在6月中旬前不同处理距地表10 cm地温表现为：垄膜沟植>垄作>起垄沟植>平作,而到6月下旬至8月上旬起垄沟植处理温度高于垄作,表现为：垄膜沟植>起垄沟植>垄作>平作,8月中旬至9月上旬起垄沟植温度最高,表现为：起垄沟植>垄膜沟植>垄作>平作,9月中下旬又表现为：垄膜沟植>起垄沟植>垄作>平作。整个生育期,向日葵采用垄膜沟植、垄作和起垄沟植较平作积温分别增加了162.6℃?d、35.8℃?d和80.6℃?d,而马铃薯分别增加了228.7℃?d、48.6℃?d和58.7℃?d。不同作物叶面积指数呈现先增加后降低趋势,向日葵叶面积指数最高值出现在播种后100天左右,马铃薯出现在播种后90天左右,整个生育期向日葵叶面积指数大小顺序基本表现为：垄膜沟植>起垄沟植>垄作>平作,而马铃薯在播种后90天之前,叶面积指数大小顺序基本表现为：垄膜沟植>起垄沟植>平作>垄作,之后垄膜沟植叶面积指数下降明显,在收获前15天左右不同处理叶面积指数大小顺序基本表现为：起垄沟植>垄作>平作>垄膜沟植。向日葵和马铃薯增产趋势表现为：垄膜沟植>起垄沟植>垄作>平作。向日葵和马铃薯生育期耗水量均表现为：垄膜沟植<起垄沟植<垄作<平作,WUE变化趋势相同,均表现为：垄膜沟植>起垄沟植>垄作>平作。     

覆膜方式对坡耕地春玉米产量、土壤水分和养分的影响

为了探讨覆膜对宁南山区坡耕地春玉米栽培的可行性,寻求合适的覆膜方式。在宁南山区坡耕地条件下,通过田间小区试验研究了裸地平作(CK)、垄沟不覆膜(NM)、垄沟全覆膜(WM)和垄沟半覆膜(HM)4个不同覆膜方式对春玉米产量、土壤水分和养分含量的影响。结果表明,相对于CK处理,WM和HM处理能显著提高春玉米产量,分别提高了65.4%和62.5%。WM和HM处理也能增加0~80 cm土壤含水量和储水能力,提高土壤氮磷钾速效养分含量,较好地维持土地生产力。综合考虑春玉米产量、土壤储水保水能力和土壤肥力维持等因素,在宁南山区坡耕地春玉米植种中,垄沟全覆膜和垄沟半覆膜都是较好的覆膜栽培措施。     

降解地膜覆盖对土壤环境和旱地向日葵生长发育的影响

为了减轻农田白色污染,提高旱作区农作物温度和水分利用效率,在阴山北麓进行了地膜覆盖模拟试验。研究不同覆膜处理对土壤温度、水分和旱地向日葵生长发育的影响。结果表明：覆膜处理较露地处理地温平均提高了3℃左右,日本降解膜增温作用最为明显。2009年与2010年,日本降解膜处理的向日葵水分利用效率分别为8.19、7.23 kg/(hm2?mm),表现均高于其他试验处理。从生长发育结果来看,日本膜处理的向日葵生育期较露地处理和广东膜处理有所提前,籽实产量等性状指标值与普通地膜无显著差异,但均显著高于露地处理。从地膜降解结果来看,广东膜裂解早,增温保墒作用不足;日本膜约90天分解为碎块,此时向日葵已渡过低温期,日本膜增温保墒作用良好,对向日葵增产作用显著,同时生态环保,适宜在该干旱半干旱地区推广。     

山东棉花覆盖栽培的节水增产效应研究

通过普通地膜覆盖、小麦秸秆覆盖、地膜+秸秆覆盖及露地对照4种处理对山东棉区棉田土壤物理性状、棉花产量影响的分析。结果表明:覆盖栽培能改善土壤物理性状;表现在降低土壤容重、调节土壤温、湿度、提高土壤水分利用率(秸秆覆盖处理较对照增加18.1％～21.4％);秸秆覆盖能增加土壤养分含量,特别是速效钾含量;在棉花生长后期,提高叶面积指数,延长叶片功能期,保持棉株的光合能力从而防止棉花早衰,增加铃重,提高棉花产量(覆盖处理较对照增产7.6％～20.9％)。     

旱地全膜双垄沟播秋覆膜对玉米产量和水分利用率的影响

在推广应用旱地玉米全膜双垄沟播栽培技术基础上,从进一步减少冬春季土壤水分的无效蒸发、提高土壤含水量、改善玉米经济性状、提高玉米产量入手,进行了全膜双垄沟播秋覆膜对旱地玉米产量和降水利用率影响的试验研究。结果表明,全膜双垄秋覆膜沟播栽培可明显减少冬春季土壤水分的无效蒸发、增加土壤水分含量、玉米的经济性状明显改善,玉米产量比全膜双垄沟播栽培播种前覆膜和半膜覆盖栽培分别增产16.13%和46.08%,增产效果明显;水分生产率比全膜双垄沟播栽培播种前覆膜和半膜覆盖栽培分别提高34.5%和57.8%。     

垄作覆膜对冷浸田的改良效果研究

评价垄作和垄作覆膜对冷浸田的改良效果,为提升冷浸田肥力水平提供科学依据。利用田间定位试验研究垄作覆膜对冷浸田土壤温度、水稳性团聚体数量、还原性物质含量、有机质氧化稳定性及水稻产量的影响。相比习惯耕作,垄作和垄作覆膜均能显著提高水稻产量,3 年平均产量提高4.9%~16.8%,垄作覆膜对水稻增产的效果更佳;能提高水稻生育前期土壤温度,垄作覆膜增温效果较好;能显著提高土壤＞0.25 mm水稳性大团聚体含量,单一垄作能显著提高土壤＞1 mm团聚体含量,而覆膜则能显著提高土壤0.5~1 mm团聚体含量;单一垄作能降低还原性物质含量,田间水分管理及水稻生育时期影响垄作覆膜对还原性物质含量的削减效果;能降低土壤氧化稳定系数,提高土壤易氧化有机质含量,促进有机质矿化分解。单一垄作或垄作覆膜均能改善冷浸田土壤性质,提高冷浸田水稻产量,垄作覆膜的效果优于单一垄作。     

覆膜方式对土壤环境及玉米产量的影响

为了避免低温冷凉与干旱对冷凉区春玉米产量形成的影响, 探求适宜冷凉区春玉米种植的覆膜方式, 于2012—2013年研究了8种不同覆膜方式对春玉米苗期土壤水分、 土壤温度及产量的影响。结果表明： 玉米苗期, 起垄高度 5~10 cm、 外露 50~70 cm的覆膜方式能提高耕层土壤水分, 起到良好的保墒作用, 0~5 cm土壤日平均温度较不覆膜提高1.5~2.3℃, 玉米抽雄期提前6~7天; 起垄5~10 cm、 外露50~70 cm的覆膜方式玉米产量显著高于不覆膜处理, 与全膜双垄沟播、 膜上种植处理没有差异; 2012年, 起垄外露 70、 50 cm、 起垄高度 10 cm的玉米产量分别较不覆膜提高 17.9%、 17.1%、 15.6%; 2013年, 起垄外露 70、50 cm、 起垄高度 10 cm的玉米产量分别较不覆膜提高 15.5%、 6.4%、 18.2%。综合 2012、 2013年的水热条件、 玉米生长及产量情况, 起垄高度5~10 cm、 起垄外露50~70 cm为适宜该地区的覆膜方式。