保护性耕作下棉花-春玉米轮作对玉米田土壤性状及水分利用效率的影响北大核心

为探索棉花-春玉米轮作下,棉花秸秆还田配合耕作措施对土壤性状和玉米水分利用效率的影响,通过4 a大田定位试验,以试验处理前土壤理化性质为参照,研究了翻耕秸秆还田(PT+SR)、旋耕秸秆还田(RT+SR)、翻耕秸秆不还田(PT+NSR)、旋耕秸秆不还田(RT+NSR)、免耕秸秆还田(NT+SR)、免耕秸秆不还田(NT+NSR)对土壤容重、水分、养分、微生物等的影响;不同处理方式对玉米产量、产量构成因素、水分利用效率的影响。结果表明,秸秆还田配合耕作措施可有效降低0~20 cm和20~40 cm土层土壤容重,以PT+SR处理效果最优,与处理前相比,降幅达9.87%和7%。PT+SR处理在玉米生长中后期具有较好的蓄水保墒效应,玉米产量和水分利用效率最高,2 a平均玉米籽粒产量和水分利用效率分别达到了1.29万kg/hm~2和2.42 kg/m~3。秸秆还田配合耕作措施可有效提高耕层土壤有机碳、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量以及真菌、细菌和放线菌数量,其中以PT+SR处理效果最优,分别较试验处理前提高了11.9%、40.5%、32.8%、23.1%、24.6%、74.3%、72.1%和41.9%。通过多年试验证实,在棉花-春玉米轮作区,棉花秸秆还田配合翻耕,可以有效改善土壤物理特性,增加土壤养分含量和有益微生物数量,增强土壤蓄水保墒能力,进而显著提高玉米籽粒产量和水分利用效率。     

保护性耕作对寒地黑土土壤水热效应与玉米产量的影响

为探明保护性耕作对东北寒地黑土土壤水热状况和玉米产量的影响,基于秸秆全量还田和免耕播种为核心的黑土地保护性耕作方式,设置宽窄行秸秆全覆盖还田（FM）、均匀行秸秆全覆盖还田（LM）、秸秆旋耕全量还田（LX）和常规垄作秸秆离田（LN）4种模式,探究保护性耕作对寒地黑土土壤水热效应、玉米干物质量、产量构成及水氮利用效率的影响。结果表明：在玉米生育期内,保护性耕作能够显著提高土壤含水率,调节土壤温度,针对不同的气温变化,进行“增降温”。保护性耕作处理较LN处理0~60cm土层平均土壤体积含水率增加27.28%~63.86%,气温最高时使平均土壤温度降低3.20%~7.63%,成熟期气温低时使平均土壤温度增加2.32%~5.37%。保护性耕作显著提高了水分利用效率（WUE）以及作物对氮素的吸收与利用,其中WUE较LN处理提高7.26%~12.90%,同时氮素吸收效率、氮素收获指数分别提高14.29%~42.86%、4.00%~12.00%。保护性耕作能够提高玉米产量,促进玉米干物质积累,玉米产量、干物质量分别较LN处理提高37.7~431.0kg/hm2和2322.3~5451.7kg/hm2,LM处理产量变异系数最小,产量最稳定。     

辽西地区秸秆覆盖试验研究

秸秆覆盖可以减少土壤表面水分蒸发,提高降水利用率和水分利用效率.以不覆盖的处理为对照.研究了在玉米生育期间,秸秆覆盖对土壤水分动态变化及产量的影响.结果表明,秸秆覆盖增产效果明显,通过连续2年的秸秆覆盖试验,以覆盖量7 500 kg/hm2增产效果显著,增产幅度为14.8%～19.6%.     

秋耕覆盖对马铃薯生长及水分利用效率的影响

在宁南旱区,采用免耕、深松、翻耕结合秸秆、地膜等覆盖耕作措施,以翻耕不覆盖为对照,研究覆盖耕作模式下休闲期土壤的蓄水保墒效果、马铃薯生育期土壤水分的变化特征及对作物生长、产量及水分利用效率的影响.结果表明:在休闲末期,不同覆盖耕作处理下0~200 cm土层土壤蓄水量均比休闲初期明显提高.与翻耕不覆盖处理相比,免耕覆盖地膜、深松覆盖地膜和翻耕覆盖地膜处理0~200 cm土层土壤蓄水量分别比对照处理提高7.6%,9.3%和8.0%.马铃薯生育前期,覆盖地膜结合不同耕作措施下0~200 cm土层土壤蓄水量最高,生育中后期覆盖秸秆结合不同耕作处理对0~200 cm土层土壤保水效果最佳.覆盖地膜结合不同耕作处理能促进马铃薯生育前期的生长,生育中后期以覆盖秸秆结合不同耕作处理促进作用最为显著.不同覆盖耕作处理均能提高马铃薯的产量和水分利用效率,增产效果以免耕覆盖秸秆、深松覆盖秸秆和翻耕覆盖秸秆处理最为显著,分别较对照组增产51.2%,42.8%和35.3%,水分利用效率分别比对照组提高50.0%,42.3%和32.3%.可见,覆盖秸秆结合不同耕作处理的增产效果和提高水分利用效率最高.     

不同水分和覆盖处理对土壤水热和夏玉米生长的影响

基于大田对比试验,研究了3种水分条件和覆盖处理对土壤水分、温度以及夏玉米地上部生长、产量、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明,地膜和秸秆覆盖通过调节土壤水分和温度变化改善了夏玉米根区水热状况;3种水分条件下,地膜和秸秆覆盖增加了夏玉米地上部干质量和产量,提高了水分利用效率;中、低水分下2种覆盖方式的节水增产作用大于高水分;同一水分条件下,秸秆覆盖对土壤水热状况及夏玉米生长的影响效应随秸秆覆盖量的增加而增大。试验区土壤水分下限控制在65%FC、地膜覆盖或秸秆覆盖量7 500kg/hm2为宜。     

秸秆覆盖对沟灌夏玉米根系分布及产量影响

【目的】探究夏玉米根系分布、水分利用效率及产量对沟灌种植下不同秸秆覆盖方式的动态响应。【方法】在河套灌区开展不同耕作模式的小区试验,试验设常规垄覆膜沟灌(FM)、垄覆秸秆沟灌(FLJ)、沟覆秸秆沟灌(FGJ)、垄沟覆秸秆沟灌(FLGJ)4个处理。研究了夏玉米各土层的根长密度、作物耗水量、产量及其相关指标,【结果】沟灌种植模式下不同秸秆覆盖方式显著(P<0.05)影响夏玉米根系分布、产量和水分利用效率,通过沟覆秸秆沟灌可改善夏玉米根系分布,提高水分利用效率,达到高产。沟覆秸秆促进了垄上大于40 cm土层根系发育,根长密度较FM处理增加128.1%,显著提高沟里大于20 cm土层根长密度,促进对深层土壤水分养分吸收利用,提高产量。与FM处理相比,FGJ和FLGJ处理的水分利用效率显著提高了51.9%和54.3%,增产9.3%和9.0%,但FGJ处理的收获指数显著高于其他处理(P<0.05),为0.48。【结论】沟灌种植模式下沟覆秸秆FGJ处理改善深层根系分布效果较好,显著提高夏玉米水分利用效率及产量。     

不同种植模式对冬小麦土壤养分及水肥利用效率的影响

为缓解关中地区水资源短缺与小麦生产高耗水的特征性矛盾,通过田间试验,设置垄沟覆膜还田(FMSR)、垄沟不覆膜还田(FNSR)、垄沟覆膜不还田(FMSN)、垄沟不覆膜不还田(CK)4种不同种植模式,分析了不同处理对小麦土壤养分及水肥利用效率的变化影响.结果表明,较于对照处理,覆膜秸秆还田各指标均显著提高(p<0.05),其中土壤含水率提升了2.73％～29.01％,土壤养分提升了38.41％～40.23％,作物茎干物质量提高了30.6％,水分利用效率提高了24.49％,氮肥偏生产力显著(p<0.05)增加了21.7％.综合土壤养分和水肥利用效率考虑,秸秆还田垄沟覆膜种植方式能够有效促进冬小麦的生长,综合考虑节水、增产的目的,在关中地区推荐垄沟覆膜秸秆还田种植模式为较优的种植模式.     

秸秆氨化还田对农田水分与夏玉米产量的影响

寻求秸秆资源的有效还田方式对干旱半干旱区农业的可持续发展具有重要意义。本文于2014年和2015年在夏玉米全生育期设置2个秸秆氨化水平（A0:未氨化冬小麦秸秆,A1:氨化冬小麦秸秆）和2个秸秆长度水平（L0:粉碎为短秸秆,L1:大于50mm冬小麦长秸秆）翻压还田,分析不同预处理秸秆还田条件下夏玉米全生育期株高、叶面积指数、地上部生物量、冠层覆盖度等生长指标以及土壤贮水量、耗水量、产量和水分利用效率的变化。结果表明,2年夏玉米氨化短秸秆翻压还田处理（A1L0）平均土壤体积含水率较未氨化长秸秆处理（A0L1）分别提高了10.7%和6.4%;氨化处理土壤体积含水率明显高于未氨化处理,但不同处理间耗水量差异较小;夏玉米灌浆期氨化短秸秆翻压还田处理（A1L0）的平均冠层覆盖度（CC）比其他处理高3.7%~10.7%;成熟期氨化短秸秆翻压还田处理（A1L0）的平均地上部干物质量比其他处理高 2.1%~9.5%,平均产量比其他处理增加2.8%~9.1%,平均水分利用效率比其他处理增加1.7%~7.4%;氨化短秸秆翻压还田处理（A1L0）能显著提高夏玉米地上部生物量与籽粒产量。因此,氨化短秸秆翻压还田能有效促进夏玉米生长,保持较好的土壤水分条件,有助于提高夏玉米产量和水分利用效率。     

秸秆覆盖和水分控制条件对垄作沟灌夏玉米生长和产量的影响

为探究垄作沟灌方式下秸秆覆盖对夏玉米节水效应的影响,通过设置4种秸秆覆盖量(M0:0、M1:1500 kg/hm2、M2:4500 kg/hm2、M3:7500 kg/hm2)和4种水分控制下限(I1:55％FC、I2:60％FC、I3:70％FC和I4:80％FC)进行垄作沟灌夏玉米种植试验,研究了不同秸秆覆盖量和水分控制下限条件对垄作沟灌夏玉米生长发育、水分利用效率和产量的影响.结果表明:各处理下夏玉米株高随水分控制下限的增大呈现先增大后减小的趋势,水分下限相同时,秸秆覆盖为4500 kg/hm2和7500 kg/hm2能显著提高夏玉米株高.水分控制下限60％FC～80％FC时,秸秆覆盖量为4500 kg/km2时夏玉米叶面积达到最大,其叶面积的促进作用最为显著.在一定水分下限范围内,秸秆覆盖量越大,越有利于夏玉米干物质积累量的提高;秸秆覆盖量相同时,夏玉米地上干物质积累量随水分控制下限的提高而增大.由水分控制下限55％FC到60％FC、70％FC以及80％FC,夏玉米全生育期内耗水量平均涨幅分别为5.06％、11.45％及23.48％.水分、秸秆覆盖以及其耦合处理对夏玉米产量、WUE和PUE的影响均达到极显著水平(p<0.01),水分控制下限为70％FC处理、秸秆覆盖量4500 kg/hm2时,夏玉米的产量(6922.54 kg/hm2)、WUE(2.09 kg/m3)和PUE(5.48 kg/m3)均最高,即I3M3为最佳处理.     

玉米秸秆覆盖下宽幅精播冬小麦产量损失补偿效应及水分利用效率

为了探索不同种植模式对秸秆覆盖的麦田产量及水分利用效率的影响,设置宽幅精播和常规种植2种种植模式,每种种植模式设0和0.6 kg/m² 2种秸秆覆盖方式,以研究种植模式和玉米秸秆覆盖对冬小麦群体动态变化、阶段耗水量、产量以及水分利用效率等的影响.结果表明,玉米秸秆覆盖虽然显著减少了冬小麦耗水量,但是也显著降低了冬小麦穗数和千粒质量,从而显著降低了冬小麦产量.玉米秸秆覆盖条件下,宽幅精播种植模式通过显著增加穗数而对产量损失起补偿作用,且宽幅精播种植模式的耗水量显著低于常规种植模式,故其水分利用效率显著高于常规种植模式.在山东地区,为了提高冬小麦的水分利用效率,宽幅精播种植与玉米秸秆覆盖相结合是一种值得推广的节水种植模式.     

东北稻区不同秸秆还田模式机具作业效果研究

水稻秸秆还田是培肥地力、增产增效的重要方式。东北稻区存在秸秆量大、收获时秸秆含水率低、切碎抛撒难等问题,既影响秸秆还田质量,又进一步影响后期耕整地和插秧作业质量,亟需研究适用于东北稻区的机械化秸秆还田模式,改善秸秆还田和耕整地作业质量,支撑水稻秸秆还田技术的应用。本研究在黑龙江省七星农场开展机械化秸秆还田试验,共设4种模式,即：对照CK（秸秆不还田,秋翻+春搅浆）、还田处理1（秸秆还田,秋翻+春搅浆）、还田处理2（秸秆还田,秋翻、秋旋+春平地）、还田处理3（秸秆还田,秋旋埋+春平地）。试验选取不同模式各作业环节的配套机具,并监测不同模式的秸秆还田和耕整地机具作业效果。2年的试验检测表明,3种秸秆还田模式均能实现秸秆全量还田,并满足水稻插秧前的地表作业要求,能够保证正常的插秧作业和水稻返青。其中,还田处理3的综合还田效果相对最优,能实现较好的地表平整度、泥浆度和植被覆盖率;还田处理2与还田处理1相比,增加秋季旋耕作业,春季改用无动力平地作业,2年的数据尚未显示能显著改善插秧前地表状况。     

少免耕与秸秆还田对极端土壤水分及冬小麦产量的影响

为了高效利用天然降雨,缓和农业水资源短缺,该试验在小麦、玉米一年两熟条件下,设置耕作措施和秸秆2个因素,其中耕作措施分为常规耕作、深松耕、耙耕、旋耕、免耕5种,秸秆因素分为玉米秸秆全量还田与不还田,共10个处理,研究了耕作措施与秸秆因素对极端土壤水分和冬小麦产量的效应。结果表明,无论秸秆还田与否,相对于常规耕作,深松耕能提高土壤水分充足期的土壤含水率,增加冬小麦产量,尤其是深松耕秸秆还田,比常规耕作无秸秆还田分别高25.74%和11.45%。秸秆因素在土壤水分充足时影响土壤含水率方面占主导地位,秸秆因素与耕作措施在土壤水分亏缺时影响土壤含水率和冬小麦产量方面均起着重要的作用。免耕、深松耕、耙耕与秸秆还田的交互效应能够增加集雨,提高冬小麦产量。研究结果还表明,冬小麦产量与土壤水分亏缺时土壤含水率相关不显著,而与土壤水分充足期土壤含水率相关显著。     

秸秆还田配施稳定性氮肥对麦玉轮作水氮利用的影响

为探究秸秆还田配施稳定性氮肥对关中地区麦玉轮作体系作物生长及水氮利用的综合影响,并确定合理的高产高效施肥管理措施,设置两种秸秆还田模式(秸秆不还田、秸秆全量还田)和两种施氮措施(常规尿素和减量施用稳定性氮肥),以无秸秆还田且不施肥作为对照,共5个处理,研究分析作物产量、地上部生物量、土壤氨挥发累积量、土壤含水率、土壤硝态氮残留量及水氮利用效率。结果表明：秸秆还田配施氮肥会分别显著提高夏玉米和冬小麦产量28.03%～39.63%和90.10%～112.52%、地上部生物量27.88%～34.00%和78.96%～107.64%;施用稳定性氮肥较施用常规尿素分别降低夏玉米季和冬小麦季全生育期土壤氨挥发累积量50.18%～59.32%和68.21%～73.43%;秸秆还田会显著提高夏玉米季0～10 cm土壤含水率6.29%～21.38%,显著提高冬小麦季0～10 cm土壤含水率6.80%～25.06%;相同施肥措施下,秸秆还田会显著降低夏玉米与冬小麦收获期0～100 cm土壤NO^-₃-N残留量7.34%～10.78%和6.57%～11.24%,在相...     

秸秆还田条件水肥耦合对水稻产量与品质的影响

为了研究秸秆还田条件水肥耦合对水稻产量与品质的影响,采用盆栽试验对土壤水分、施氮量、秸秆还田量采用正交处理,同时设置重复3组,其中对照1组.试验结果表明:水分与肥料的投入量对水稻产量影响较大,在适宜的用量范围内,水稻产量与灌水量、氮肥施用量、秸秆还田量呈正相关关系;当超出适宜用量范围后,随着氮肥施用量及秸秆还田量的持续增加,水稻产量并没有提高,而是出现一定程度的降低;水稻产量在氮肥施用量270 kg/hm²、正常灌溉处理、秸秆还田量4 200 kg/hm²情况下达到最高.水稻籽粒蛋白质受氮肥施用量及灌溉水量影响也相对较大,在氮肥施用量324 kg/hm²、分蘖后期水分胁迫、秸秆还田量为4 200 kg/hm²情况下,水稻籽粒蛋白质含量达到最高.     

秸秆还田与氮肥运筹对水稻产量及氮素利用的影响

【目的】明确秸秆还田条件下水稻生产合理的氮肥运筹模式,为实现水稻可持续生产提供技术支撑。【方法】以水稻品种吉粳88为试验材料,采用裂区试验设计,主区为秸秆还田(S)和秸秆不还田(S0);副区为氮肥运筹处理,在总施纯氮量为200 kg/hm~2下,设置基肥、分蘖肥、穗肥质量比分别为7∶2∶1(N1)、6∶3∶1(N2)、5∶3∶2(N3)、4∶3∶3(N4)4种氮肥运筹比例,以不施氮肥为对照(CK),研究了秸秆还田与氮肥运筹对群体干物质积累量、水稻产量及产量构成因素及氮素利用效率的影响。【结果】秸秆还田结合适宜的氮肥运筹能够有效增加水稻产量。在秸秆还田条件下,随着基肥占总施氮量比例的降低,水稻产量呈现逐渐降低趋势,N1处理下水稻每穗粒数显著提高,增加有效穗数和结实率,提高水稻产量,且其产量最高比秸秆不还田条件下产量最高的N3处理高7.50%。在同一氮肥运筹模式下,秸秆还田处理水稻分蘖至拔节阶段的群体干物质积累量均低于不还田处理,拔节至抽穗阶段的群体干物质积累量均高于不还田处理,而在抽穗至成熟阶段,只有高基肥处理(N1、N2)的阶段干物质积累量高于不还田处理。在秸秆还田条件下,不同氮肥运筹间表现为随基肥占总施氮质量比例的降低,拔节至抽穗、抽穗至成熟阶段的群体干物质积累量呈逐渐降低趋势,N1处理水稻群体干物质积累量最高。秸秆还田处理的平均氮素积累总量高于秸秆不还田处理。在秸秆还田条件下,不同氮肥运筹间表现为随着基肥所占总施氮量比例的降低,氮肥利用效率呈逐渐降低趋势,N1处理氮肥表观利用率、农学利用率和偏生产力最高。【结论】在秸秆还田为8.0 t/hm~2条件下,氮肥运筹以基肥、蘖肥、穗肥质量比为7∶2∶1时能够有效增加各时期的干物质积累量,提高氮肥利用率及水稻产量,为最佳氮肥运筹比例。     

秸秆混肥还田机设计与试验

东北地区玉米秸秆产量大,秋季玉米收获后可还田作业时间短、秸秆腐烂慢,为秸秆还田带来困难。为满足东北地区秸秆快速还田和腐烂要求,研制了一种秸秆混肥还田机,可将粉碎秸秆或站立秸秆切碎收集,并与N肥混合后被输送到还田机的一侧,或成条堆放在田间,或喂入到由铧式犁开出垄沟内。利用三维软件SolidWorks对秸秆粉碎捡拾和输送装置进行了参数设计和实体建模,利用有限元ANSYS Workbench对所设计的粉碎刀进行静力学分析验证了其结构的合理性,并通过分析粉碎刀的秸秆粉碎过程和运动轨迹确定了当粉碎刀受力最小时的最佳排列方式。试验结果表明:当秸秆粉碎捡拾装置转速为2250r/min、还田机前进速度为1.27m/s时,秸秆还田率为95%,秸秆剪切长度合格率为95.5%,秸秆混肥不均匀度为20.5%,作业性能达到了设计要求,可为秸秆混肥还田机的改进设计提供参考。     

不同时期水分亏缺对冬小麦根系效率及后期抗旱性的影响

采用盆栽试验方法研究了不同生育期水分亏缺对冬小麦根系效率、后期抗旱性和水分利用效率的影响。试验设3个水分亏缺处理时期：越冬—拔节期、返青—拔节期、拔节—抽穗期;每个时期水分亏缺程度均为田间持水率的45%～50%。设置对照（CK）土壤含水率为田间持水率的70%～75%。结果表明,返青—拔节期水分亏缺提高了小麦的根系效率和...     

冬小麦节水增产灌溉模式试验研究

针对华北高产粮区进行了冬小麦节水增产试验研究 ,随着灌水次数和灌溉水量的增加 ,冬小麦总耗水量也增加 ,冬小麦消耗土壤水的份额逐渐减少 ,主要以消耗灌溉水为主。 2 0 0～ 30 0 cm土层的土壤水随着灌溉水量的增加 ,利用率逐渐减小 ,最佳灌水模式为春季 2水 (试验年份为偏旱年型 )。冬小麦产量为 771 6.7kg/hm2 ,水分利用效率为 1 5 .92 kg/hm2·mm,灌溉水利用效率为 34 .3kg/hm2·mm。     

加气灌溉对麦秸秆还田后土壤还原性与水稻生长的影响

为揭示添加微纳米气泡的加气灌溉对秸秆还田条件下稻麦轮作区水稻生长的影响,并提出合理进气量的加气灌溉方式,设置6个处理（无秸秆还田不加气灌溉（CK）、小麦秸秆还田不加气灌溉（ST）、小麦秸秆还田+进气量0.3L/min加气灌溉（SO1）、小麦秸秆还田+进气量0.5L/min加气灌溉（SO2）、小麦秸秆还田+进气量0.7L/min加气灌溉（SO3）和小麦秸秆还田+进气量0.9L/min加气灌溉（SO4））开展水稻盆栽试验,观测不同处理下的土壤还原性状况以及水稻生长规律。结果表明：秸秆还田会显著增强土壤的还原性状况,微纳米加气灌溉可以改善土壤还原性,且随着进气量的增加改善效果逐渐增强,当进气量为0.9L/min时,土壤活性还原性物质含量、Fe2+含量、Mn2+含量最高可降低48.66%、56.11%和42.76%;进气量在0.5~0.7L/min时的加气灌溉能够促进水稻的生长发育,缓解秸秆还田带来的水稻生长前期生长受到抑制的问题,促进水稻根系良好生长,利于水稻光合作用的有效性,促进干物质积累,从而提高水稻产量,微纳米加气灌溉处理较无秸秆还田以及秸秆还田不加气灌溉处理最高可增产19.7%。综合考虑添加微纳米气泡的加气灌溉对于改善秸秆还田后土壤的还原性以及对水稻生长发育的影响,推荐使用溶解氧质量浓度为8.06mg/L的微纳米气泡水（SO3处理）对稻麦轮作区秸秆还田后的水稻进行灌溉。