秸秆还田条件下玉米-高粱（玉米）-大豆轮作的产量与效益分析

为明确不同轮作模式的籽粒产量与经济效益差异,推广合理的轮作种植模式,试验设置玉米-高梁-大豆、玉米-玉米-大豆、连作玉米、连作大豆4种种植模式。研究结果表明:玉米-高梁-大豆、玉米-玉米-大豆中大豆籽粒产量较连作大豆籽粒产量分别增加23.88%和17.55%,玉米-高梁-大豆和玉米-玉米-大豆轮作模式年净收益比连作玉米分别高1377元/hm^2和336元/hm^2,玉米-高梁-大豆和玉米-玉米-大豆轮作模式年净收益比连作大豆分别高2279元/hm^2和1237元/hm^2,玉米-高梁-大豆轮作年净收益比玉米-玉米-大豆轮作高1041元/hm^2。     

长期连作棉田不同恢复模式对土壤团聚体及酶活性的影响

选择干旱区玛纳斯河流域绿洲长期连作棉田(20年)为研究对象,研究连作棉田(CM),采用轮作玉米(YL)、轮作大豆(DL)、玉米-大豆间作(YDJ)和休闲免耕(XX)4种轮作模式对农田土壤团聚体及酶活性的影响。结果表明,不同轮作模式均以D53-250团聚体含量最高,团聚体含量分布范围为39%~53%;相比连作棉田,短期轮作玉米和轮作大豆模式土壤过氧化氢酶与脲酶酶活性增强。轮作大豆和轮作玉米模式中土壤过氧化氢酶活性在D250团聚体中最高;在不同轮作模式下,蔗糖酶活性表现为D250D53-250D53,随着团聚体粒级的减小,蔗糖酶的活性降低;磷酸酶活性顺序表现为D250D53D53-250。不同轮作模式均能影响土壤酶活性,团聚体酶活性均集中在大团聚体中。大豆轮作和玉米轮作有利于酶活性的增强,可作为长期连作棉田短期轮作倒茬的首选模式。     

长期轮作连作对不同作物土壤磷组分的影响

对长期轮作连作条件下的大豆、玉米、小麦土壤磷组分进行研究,试验结果表明,供试土壤在不施肥情况下,土壤全磷以轮作区降幅最大,而土壤有效磷以小麦连作区降幅最大,土壤磷组分以大豆连作区土壤中的Ca2-P降幅最大;在施有机肥的情况下,土壤全磷以大豆连作区增幅最大,而土壤有效磷以轮作区增幅最小,土壤磷组分以轮作土壤中的Ca2-P增幅最大。     

半干旱地区不同前作模式对后茬大豆产量和土壤水分的影响

土壤水分是限制旱作农业生产的重要因子。采用等值线法分析6种不同前作模式下后茬大豆田土壤水分的时空分布规律,并对其水分利用效率和产量进行比较,以期为筛选半干旱地区节水高效型种植模式提供理论依据。结果表明:不同前作模式下大豆种植季土壤水分的时空动态变化相似,土壤贮水量均先降低后增加;随着时间的推移和土层深度的变化,土壤水分动态变化有一定的差异。其中,谷子→甘蓝→马铃薯→大豆轮作模式等值线密集,耗水速率快;玉米→甘蓝→马铃薯→大豆轮作模式等值线最疏松,左部等值线边缘数值大,土壤贮水量变化较小。各种植模式之间大豆生育期的耗水量差异明显,且不同种植模式下大豆产量和水分利用效率差异显著。其中玉米→马铃薯→甘蓝→大豆轮作模式下大豆产量显著高于其他种植模式,达到3 767.39kg/hm~2,水分利用效率为12.83kg/(hm~2·mm)。因此,玉米→马铃薯→甘蓝→大豆的种植模式优于其他种植模式,是适宜半干旱地区的较好种植组合。     

轮作豆科植物对马铃薯连作田土壤速效养分及理化性质的影响

合理轮作天蓝苜蓿 (Medicago lupulina L.)、陇东苜蓿(Medicago sativa L.)和箭筈豌豆(Vicia sativa L.)3种豆科植物对马铃薯连作田土壤速效氮、速效磷及速效钾含量有不同程度的促进作用。对于马铃薯2年以上连作田,轮作3种豆科植物均能起到提高土壤氮素有效性的作用,速效氮含量最高提高476%,且可显著提高3年以上连作田速效磷含量,增幅最高可达207%。对于3~4年连作田,轮作天蓝苜蓿可提高土壤速效钾含量,其他连作年限及轮作箭筈豌豆和陇东苜蓿均没有提高土壤速效钾含量。轮作豆科植物后,不同连作年限马铃薯连作田土壤EC值均显著下降,与对照相比,土壤的EC值最大降低69.7%,说明实施马铃薯-豆科植物轮作对防止马铃薯连作田土壤盐渍化有显著效果。轮作豆科植物使连作田土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性均显著提高。从第2年连作开始,轮作豆科植物对后茬马铃薯产量产生明显影响,第3~4年连作期间,轮作天蓝苜蓿和箭筈豌豆对后茬马铃薯增产效果较明显。     

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。     

玉米-大豆轮作及氮肥施用对土壤细菌群落结构的影响

在大豆开花期分别对3个施氮水平下(0、50和100 kg hm^-2)大豆连作(大豆-大豆-大豆)、玉米-大豆轮作I (大豆-玉米-大豆)及玉米-大豆轮作II (玉米-玉米-大豆),应用PCR-DGGE技术研究了玉米-大豆轮作及施氮对土壤细菌群落结构变化的影响。结果表明,随着施氮水平的提高,3种种植方式土壤中细菌群落多样性、丰富度均呈减少趋势。高氮处理(100 kg hm^-2)明显降低了大豆连作、玉米-大豆轮作II根际土壤细菌群落多样性及丰富度,玉米-大豆轮作I根际土壤细菌群落多样性及丰富度略有降低。玉米-大豆轮作I种植方式可减轻氮肥对其根际细菌群落多样性和丰富度的影响,但施氮明显改变了其细菌群落结构。玉米-大豆轮作II中大豆根际土壤细菌群落结构较为稳定,受氮肥影响较小。在3种种植方式的土壤中,分布着酸杆菌门、变形菌门及厚壁菌门细菌,其中前两门菌群占主导地位。     

长期连作对马铃薯土传病害和产量的影响

为了研究干旱半干旱地区马铃薯连作减产原因,2010年在甘肃定西设置马铃薯长期连作定位试验。研究结果表明,随着连作年限的增加,马铃薯土传病害枯萎病的发病率成倍增加,连作7年马铃薯枯萎病发病率高达80%以上,已经成为影响马铃薯连作减产的主要病害;黑痣病的发病率和病情指数呈现增加趋势。收获时,马铃薯块茎烂薯率随着连作年限的增加也呈现增大趋势,马铃薯经济产量随着连作年限的增加而降低,与对照(CK)相比,连作1年的马铃薯经济产量比轮作(CK)降低6.71%;连作2、3、4、5、6和7年的马铃薯经济产量分别比对照(CK)极显著地降低17.95%、32.52%、37.26%、39.46%、40.17%和44.41%。     

不同施肥模式对菜稻轮作产量和菜田氮磷平衡的影响

通过马铃薯-毛豆-晚稻轮作制2 年定位田间试验,研究不同施肥模式对菜稻轮作产量和菜田氮磷浓度的影响。结果表明：经济施肥使三季作物获得显著增产效果,一个轮作周期下净增收比CK处理增加23.7%,比习惯施肥处理增加10.5%。一个轮作制中,氮磷肥表观利用率分别达到60.5%和16.0%,比习惯施肥提高了15.6 个百分点和7.3 个百分点。马铃薯-毛豆连作在经济施肥下,土柱渗漏水硝态氮和总磷浓度分别比基础土壤提高了63.3%和30.6%,但与晚稻轮作后,土柱渗漏水硝态氮和总磷浓度与基础土壤大致持平。因此,菜稻轮作结合经济施肥是菜田养分管理的有效技术模式。     

不同轮作模式对马铃薯干物质积累、病害发生及产量的影响

在内蒙古阴山北麓地区开展定点试验,对比分析不同轮作模式对马铃薯干物质积累、病害发生和产量的影响。结果表明,绿肥春翻→绿肥夏翻→马铃薯轮作模式（LcLxM）的马铃薯各器官干物质积累量、全株最大干物质积累速率、全株最大干物质积累量和产量最大,叶片、茎和块茎干物质积累量较向日葵→向日葵→马铃薯的轮作模式分别增加了22.57%、24.83%和23.42%,全株最大干物质积累速率增加28.09%,全株最大干物质积累量增加33.07%,产量增加15.46%。其次是绿肥春翻→绿肥春翻→马铃薯（LcLcM）的轮作模式较好;马铃薯几种病害病情指数和发病率以向日葵→向日葵→马铃薯的轮作模式最低,其中早疫病病情指数和植株枯萎病发病率较LcLxM轮作模式分别降低了39.99%和76.40%,块茎黑痣病和疮痂病病情指数较LcLcM的轮作模式分别降低了93.38%和87.98%。燕麦→向日葵→马铃薯轮作模式病害发生程度居中,LcLcM和LcLxM两种轮作模式的病害发生程度最高。综合分析各方面性状得出:在内蒙古阴山北麓的气候和土壤条件下,马铃薯生产中比较适宜的轮作模式是绿肥春翻→绿肥夏翻→马铃薯,其次是绿肥春翻→绿肥春翻→马铃薯。     

玉米连作效果分析

玉米连作4年,土壤有机质含量有不显著的增加,连作地块病虫害发生逐年严重,并由此影响产量,综合分析玉米连作4年的经济效益明显高于玉米-大豆-高梁-玉米4年轮作形式,故在生产上实行玉米多年(4年)连作是可行的。     

甘薯轮作与间作对根际土壤微生物群落的影响

为揭示土壤微生物群落对甘薯不同种植制度的响应机制,通过田间定位试验,设置甘薯连作、甘薯–小麦轮作、甘薯–玉米间作3个处理,采用磷脂脂肪酸（PLFA）和生态板（BIOLOG ECO）技术手段,研究了轮作与间作对甘薯根际土壤微生物群落结构、碳源利用能力的影响。结果表明,与甘薯连作处理相比,轮作与间作改变了土壤微生物主要类别的PLFA生物量,甘薯–小麦轮作与甘薯–玉米间作处理的细菌含量分别显著（P<0.05）增加21.82%和38.77%,放线菌含量分别显著增加6.98%和12.77%,革兰氏阳性菌生物量分别显著增加28.60%和63.44%,革兰氏阴性菌生物量分别显著增加18.21%和22.29%,真菌含量分别显著降低16.60%和13.03%;随着培养时间的延长,甘薯–玉米间作处理的平均颜色变化率（AWCD值）显著高于其他2个处理,甘薯–玉米间作处理对羧酸类化合物、多聚化合物、碳水化合物、氨基酸化合物和胺类化合物的利用能力较甘薯连作处理分别显著增加17.28%、14.67%、54.17%、36.62%和20.00%;冗余分析（RDA）结果表明,土壤微生物群落结构及功能多样性的变化受多种因素共同影响,土壤速效钾和全氮为主要驱动因子;甘薯–小麦轮作与甘薯–玉米间作在一定程度上均可优化土壤微生物群落结构,提升微生物功能多样性,其中甘薯–玉米间作处理效果较好。     

冬小麦–夏玉米与双季玉米种植模式产量及光温资源利用特征比较

优化传统冬小麦-夏玉米模式并探索新型种植模式是挖掘黄淮海区周年高产潜力,提高资源利用效率的重要途径。本研究以冬小麦-夏玉米传统种植模式为对照(CK),建立了冬小麦–夏玉米优化种植模式(T1)和双季玉米模式(T2),于2009—2012年在河南新乡进行田间试验,对其周年资源分配、产量及资源利用效率进行了比较。结果表明:(1)T1模式通过播/收期调整,协调了两季的光、温资源分配比例(0.7∶1.0和1.4∶1.0);T2模式两季积温基本为均等分配,光照资源分配比例为1.5∶1.0。(2)资源分配的变化引起了产量的变化。与CK比,T1模式周年产量平均增幅为7.8%,其产量的增加主要来自于夏玉米季,T1模式夏玉米季平均叶面积指数(MLAI)、生物量和产量均显著高于CK,且冬小麦晚播并未造成减产。双季玉米(T2)是"双C4作物"的新型种植模式,其第1季的MLAI、生物量和产量均显著高于CK和T1,第2季(除MLAI外)显著低于CK和T1。T2与T1周年产量差异不显著,但显著高于CK,平均增幅为9.2%。另外,T2模式周年日产量显著高于CK和T1,平均增幅分别为53.9%和46.2%。(3)T2模式周年光、温生产效率及籽粒光能利用效率显著高于CK和T1,平均增幅分别为30.5%和23.3%,15.5%和9.7%,30.3%和23.0%。综上所述,T1和T2高产高效模式建立的核心均是充分利用C4作物玉米高物质生产能力的优势,二者的建立为黄淮海区周年产量潜力的挖掘及种植结构调整提供了思路。     

寒地水旱轮作及秸秆还田对土壤相关酶活性的影响

以黑龙江省水稻→玉米轮作系统为研究对象,结合秸秆还田长期定位试验,研究了水稻→玉米轮作及秸秆还田对土壤酶活性的影响,为确定适宜的寒地水稻→玉米轮作技术模式提供理论支撑。试验结果表明,与水稻连作相比,水稻→水稻→玉米轮作提高了土壤碱性磷酸酶和乙酰基β-葡萄糖胺酶活性;与玉米连作相比,水稻→水稻→玉米轮作降低了木聚糖酶活性。秸秆还田条件下,玉米连作处理提高了过氧化氢酶（CAT）活性,而水稻→水稻→玉米轮作和水稻连作处理却降低了土壤CAT活性;秸秆还田条件下,玉米连作处理降低了乙酰基β-葡萄糖胺酶活性,水稻→水稻→玉米轮作处理提高了蔗糖酶活性。     

黄土高原旱作区马铃薯连作根际土壤微生物群落变化特征

本文探讨了土壤微生物对马铃薯连作的响应,旨在揭示连作土壤退化的微生物特征。采用盆栽试验和MiSeq高通量测序技术相结合的方法,以休耕(CK)和轮作(R_rh)为对照,研究了马铃薯连作1年(1_rh)、3年(3_rh)和5年(5_rh)根际土壤微生物群落特征。结果表明,与CK和轮作相比, 3_rh和5_rh土壤样品Ace指数、Chao指数、Shannon指数显著降低。与轮作相比,马铃薯连作土壤细菌中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度较高,土壤真菌中子囊菌门(Ascomycota)相对丰度较低。细菌群落中,较轮作,1_rh、3_rh、5_rh气微菌属(Aeromicrobium)的数量分别增加258.01%、625.93%、76.04%,节杆菌属(Arthrobacter)分别增加245.42%、1258.12%、58...     

地震灾区稻田水改旱种植模式对农产品服务价值及土壤肥力的影响

针对“5.12”地震灾区稻田干旱缺水问题,在大田条件下,设小麦/春玉米//甘薯、小麦/春玉米/大豆、小麦//绿肥-春玉米/大豆、小麦-夏玉米和冬马铃薯-夏玉米-秋马铃薯5个水改旱种植模式,研究水改旱不同种植模式对玉米生长、周年粮食产量、农产品服务价值与土壤肥力变化。结果表明：与稻田传统水稻-小麦模式相比,地震灾后实施水改旱新模式周年原粮产量增加1.55%~24.20%;水改旱2年后10~ 20 cm土层容重增加7.69%~13.85%,且水改旱间套作种模式大于轮作模式;0~20 cm土层土壤碱解氮含量提高1.48%~28.16%,有效磷含量提高181.72%~436.56%,速效钾含量提高42.47%~157.68%。种植模式和年际间农产品服务价值差异显著,其中,小麦-玉米模式增产潜力大、成本低、适宜规模化生产,可作为地震灾后稻田水改旱应急种植模式;但地震发生2年后,应全面恢复发展水稻-小麦水旱轮作。     

秸秆全量还田下施用过氧化钙对南方双季稻产量和稻田温室气体排放的影响

为探明秸秆全量还田条件下施用过氧化钙（CaO₂）对南方双季水稻产量和稻田温室气体排放的影响,设置不施CaO₂（CK）和早稻旋耕前一次性施用CaO₂ 2个处理,采用静态暗箱–气相色谱法监测稻田温室气体排放,以明确秸秆全量还田下施用CaO₂对双季稻产量、稻田温室气体排放、综合温室效应（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）的影响。结果表明,与CK相比,施用CaO₂显著增加了2018和2019年晚稻产量,增幅分别为3.44%和2.65%,但对早稻产量无显著影响。施用CaO₂显著降低了早稻季CH₄累积排放量、GWP和GHGI,降幅分别为14.73%、14.74%和15.09%,但是对N₂O累积排放量无显著影响。施用CaO₂对晚稻季CH₄和N₂O排放均无显著影响。与CK相比,施用CaO₂显著增加了2018和2019年的周年产量,增幅分别为1.93%和2.58%;但对CH₄和N₂O累积排放量、GWP及GHGI均无显著影响。因此,施用CaO₂有助于协同实现双季稻增产和稻田温室气体减排。     

覆膜和施肥对玉米大豆间作体系作物氮素吸收和产量的影响

探究间作下覆膜和施肥对作物产量和氮肥利用率的影响,为旱地栽培增产增效提供依据。本研究采用大田试验,设置4个处理：不覆膜不施肥(non-F+CK)、不覆膜施肥(non-F+NP)、覆膜不施肥(F+CK)和覆膜施肥(F+NP),研究覆膜和施肥对玉米、大豆地上部干物质积累、氮素吸收和产量的影响。结果表明：施肥条件下,覆膜处理玉米和大豆各时期干物质量增加了3.5%～20.3%和24.4%～132.8%,氮素吸收量增加了4.9%～51.7%和10.6%～123.9%,不覆膜条件下玉米和大豆产量分别为9785.8 kg/hm²和1087.5 kg/hm²,覆膜后显著增产10.4%和28.6%(P<0.05);不施肥条件下,覆膜提升了播后66 d和95 d玉米和大豆的干物质量和氮素吸收量,但收获时玉米显著降低了19.3%和25.1%(P<0.05),大豆稍有降低但差异不显著,玉米产量为3102.6 kg/hm²,较不覆膜显著减产30.4%,覆膜对大豆产量影响不显著。覆膜不同程度地提高了玉米和大豆的氮肥利用率,其中玉米的表观...     

浅埋滴灌下尿素减量配施UAN对春玉米干物质积累及氮效率的影响

为实现西辽河平原春玉米持续稳产和养分资源高效利用,探索春玉米减氮增效新途径。以常规追施尿素（CK1,570 kg/hm²）为对照,设置不同比例减施尿素梯度和相应配施尿素硝酸铵溶液（UAN）处理分别为N1U处理（225 kg/hm²尿素+75 kg/hm²UAN）、N2U处理（375 kg/hm²尿素+75 kg/hm²UAN）,研究浅埋滴灌减施尿素配施UAN对春玉米物质积累、氮效率和产量的影响。结果表明：与CK处理相比,N2U处理在总氮投入量减少25.12%的条件下春玉米产量不减少;N1U处理总氮投入量减少51.42%,产量显著下降。N2U处理总干物质积累量亦显著高于CK处理,吐丝期、完熟期分别增加12.84%～16.40%和6.05%～9.76%;完熟期总氮积累量相比CK增加20.55%～42.29%。N2U处理适量减少总氮投入量25.12%的条件下春玉米产量不降低,具有较好的高产高效优势,是西辽河平原同等地力条件下春玉米浅埋滴灌模式较合理的施肥方式。     

玉米沟塘覆膜模式间作马铃薯产量效益研究

针对云南省农业生产中玉米马铃薯间作面临的突发干旱危害和低产低效问题,在云南省宣威市农业技术示范基地,进行了玉米打塘开沟地膜覆盖间作马铃薯抗旱增产增效试验研究。结果表明：玉米开沟或打塘+地膜覆盖间作马铃薯复合技术可以提高土壤水分积蓄量,玉米开沟间作和打塘间作土壤含水量分别比玉米平垄和马铃薯单作最多增加28.32%和25.16%;在玉米生育前期,玉米开沟或打塘地膜覆盖间作马铃薯措施有利于促进玉米和马铃薯的生长发育,开沟和打塘模式玉米株高比平垄分别增加31.94%和26.33%,叶面积指数（LAI）分别增加49.56%和25.29%;开沟和打塘措施的玉米理论产量和经济系数均高于玉米平垄间作和单作,玉米产量、复合产量和土地当量比（LER）均显著增加,打塘种植的土地当量比最大（LER=1.20）,比平地处理增加10.52%,增产效益显著。所以,该措施能有效提高作物间作系统抗旱能力,增产增效,对稳定农业收益和保障粮食安全具有重要意义。