模拟降雨量条件下沟垄集雨种植对土壤养分分布及夏玉米根系生长的影响

为了探索沟垄集雨种植的增产机理及其适宜的雨量范围，在人工模拟降雨条件下研究了不同降雨量沟垄集雨种植对夏玉米（ZeaMaysL．）根系性状及土壤速效养分含量的影响。结果表明，沟垄集雨种植处理后，耕层（0~40cm）土壤速效N、P、K和有机质的含量明显增加（P〈0．05）。夏玉米根长、根表面积、根体积和根干重在230mm和340mm降雨量下明显增加，440mm雨量下，分别有所减小（P〈0．05）；籽粒产量增加幅度在230~440mm雨量下随雨量增大而减小（P〈0．05），440mm时增产效果已不明显。可见，沟垄集雨种植协调了土壤水分和养分的关系，在一定雨量下可促进植株根系的发育，其种植玉米适宜的雨量上限可能在全生育期降雨量440mm左右。     

半干旱区模拟降雨下沟垄集雨种植对夏玉米生产影响

在人工模拟降雨条件下研究了不同降雨量沟垄集雨种植对夏玉米(Zea Mays L.)个体发育、生物量积累及产量的影响。结果表明，沟垄集雨种植处理后，夏玉米生育期提前，株高和叶面积显著增加(p<0.05)，在230、340和440 mm降雨量下玉米总生物量比平作分别提高44.71％、28.51％和7.58％；230 mm和340 mm降雨量下，单株籽粒产量比平作分别提高了75.40％和36.70％，穗长分别增加了25.30％和16.00％，穗粒数分别增加了59.30％和29.20％，230 mm降雨量下，玉米穗粗和千粒重比平作分别增加了11.40％和10.30％；440 mm降雨量下籽粒产量与平作相比差异不明显。     

秸秆还田结合秋覆膜对半干旱区春玉米的影响*1

2013-2015年在农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站,设置秸秆还田(S)和秸秆还田结合秋覆膜（AM+S）两个春玉米种植处理,其中秸秆还田仅在2013年秋季进行,以裸地种植春玉米为对照(CK)。采用EcH2O土壤水温数据采集器实时观测不同处理的土壤水分和温度动态,结合玉米生长特性,研究秸秆还田结合秋覆膜对春玉米生长和水分利用效率的影响。结果表明,AM+S处理极显著增加了0-50cm土层的地积温和土壤体积含水量,增加了春玉米的耗水量,2014年和2015年春玉米播前1m土层分别较CK多贮水83.92mm和92.68mm。但2014年各处理籽粒产量差异不显著,AM+S处理春玉米水分利用效率显著低于CK和S处理;而在2015年,AM+S处理显著促进了玉米干物质积累,增加春玉米产量,春玉米产量和降水利用效率分别达到13560kg·hm-2、58.52kg·hm-2·mm-1,较CK和S处理分别同时提高97.96%和62.83%,籽粒产量水分利用效率(WUE)达到47.09kg·hm-2·mm-1,较CK和S处理处理分别提高90.34%和65.58%。本研究表明,在雨养农田较干旱的年份,采用秸秆一次性还田结合秋季覆膜技术,是解决半干旱区秸秆过剩,提高半干旱地区春玉米翌年产量和农田水分利用效率的较优方案。     

秸秆还田结合秋覆膜对半干旱区春玉米的影响

2013-2015年在农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站,设置秸秆还田(S)和秸秆还田结合秋覆膜（AM+S）两个春玉米种植处理,其中秸秆还田仅在2013年秋季进行,以裸地种植春玉米为对照(CK)。采用EcH2O土壤水温数据采集器实时观测不同处理的土壤水分和温度动态,结合玉米生长特性,研究秸秆还田结合秋覆膜对春玉米生长和水分利用效率的影响。结果表明,AM+S处理极显著增加了0-50cm土层的地积温和土壤体积含水量,增加了春玉米的耗水量,2014年和2015年春玉米播前1m土层分别较CK多贮水83.92mm和92.68mm。但2014年各处理籽粒产量差异不显著,AM+S处理春玉米水分利用效率显著低于CK和S处理;而在2015年,AM+S处理显著促进了玉米干物质积累,增加春玉米产量,春玉米产量和降水利用效率分别达到13560kg·hm-2、58.52kg·hm-2·mm-1,较CK和S处理分别同时提高97.96%和62.83%,籽粒产量水分利用效率(WUE)达到47.09kg·hm-2·mm-1,较CK和S处理处理分别提高90.34%和65.58%。本研究表明,在雨养农田较干旱的年份,采用秸秆一次性还田结合秋季覆膜技术,是解决半干旱区秸秆过剩,提高半干旱地区春玉米翌年产量和农田水分利用效率的较优方案。     

土壤改良剂节水增产效应的田间试验研究

采用田间试验,探讨了施用土壤改良剂对冬小麦的产量及水肥利用效率的影响.结果表明,施加土壤改良剂能降低作物生育期耗水量,提高冬小麦的产量,增加水肥利用效率.在不灌水条件下,施加土壤改良剂1 500 kg/hm~2,能够使冬小麦较对照增产15%,水分利用效率(WUE)提高了21.65%,磷肥利用效率(PUE)较单施磷肥增加2.92%.在灌水33.3 mm的条件下,施加土壤改良剂较对照可增产28.57%,将土壤改良剂与磷肥混施增产可达到42.86%.而且,PUE较单施磷肥增加了11.11%,WUE达到25.06kg/(hm~2·mm).     

荒漠绿洲区交替灌溉小麦/玉米间作水分利用特征研究

大田试验研究了小麦/玉米间作田小麦、玉米带交替供水对作物耗水特性、产量和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明: 在同等供水水平下, 交替灌溉小麦/玉米间作全生育期的棵间蒸发量比传统灌水处理减少44.0 mm, 总耗水量增加15.4 mm, 产量和WUE分别提高13.92%和9.21%, 说明交替灌溉是提高间作产量和WUE的可行措施之一。交替灌溉条件下, 小麦/玉米间作全生育期的棵间蒸发量、耗水量随供水水平的提高而增加, 但WUE随供水量的增加而降低。     

不同微集水方式对玉米田耗水规律的影响

针对辽西地区水资源严重缺乏的突出问题,以传统种植模式为对照,研究了垄覆膜沟种植(T1)、垄覆膜沟覆膜种植(T2)和垄覆膜沟覆秸秆种植(T3)3种一元或二元覆盖微集水模式的效果。本试验条件下T2的保水效果最好,其次为T3,再次为T1,玉米生育期内分别比对照少耗水49.87,43.06,29.39 mm。同时,微集水模式可以降低作物的需水量,T2、T3和T1分别较对照生育期内需水量减少81.66,69.20,48.45 mm,生育期平均作物系数分别较传统模式降低0.12,0.16,0.09。集水种植各种栽培模式与传统种植相比都不同程度地增加玉米产量和水分利用效率,尤以T3和T2提高幅度最大。     

不同种植制度与土下微膜覆盖的小麦玉米水分利用效果

针对华北平原北部水资源极度稀缺与小麦-玉米一年两熟生产水资源高耗的矛盾,在河北省平原代表性区域采用大田试验方法,在常规露地(-PM)和土下微膜覆盖(+PM)条件下设置冬小麦-夏玉米一年两熟(W-M)、冬小麦-夏玉米-春玉米两年三熟(W-M-M)2种种植制度,分析了不同种植模式的产量、水资源利用效果与土壤水分的时空变化动态。结果表明:土下微膜覆盖的冬小麦平均产量较露地降低3.9%~4.8%,夏玉米产量提高5.1%~6.0%,覆盖与露地的周年产量无显著差异;春玉米较夏玉米产量提高16.9%~24.6%,但两年三熟较一年两熟产量在2年周期内平均降低了13.4%。常规一年两熟平均年耗水量859.9mm,两年三熟周年比一年两熟平均减少耗水15.5%,因产量降低水分利用效率(WUE)未能显著提高;土下微膜覆盖可减少周年耗水200mm,WUE提高28.4%~36.0%,覆盖的节水效果冬小麦季好于夏玉米季,两年三熟下减少非生育期(上年夏玉米收获至翌年春玉米播种)耗水是节水的关键所在。常规露地条件下一年两熟农田水分亏损两年累计616.6~799.0mm,两年三熟比一年两熟可减少农田水分亏损38.6%~55.8%,覆盖比露地减少56.8%~73.5%,在年均降水560mm条件下土下微膜覆盖结合两年三熟基本可实现地下水和农田水分的平衡。土下微膜覆盖和减少熟制可有效平衡土体水分垂直分布、减少土壤表层水分损失。实施周年农田土下微膜覆盖结合小麦玉米两年三熟种植,是有效缓解华北水资源危机与稳定粮食生产的新型实践方法。     

覆盖方式对玉米农田土壤水分、作物产量及水分利用效率的影响

为了加深对地面覆盖措施保墒增产机理的认识,通过大田试验,对黄土高原南部旱塬区秸秆和地膜两种覆盖方式下玉米农田土壤水分动态、作物产量形成和水分利用效率进行了分析。结果表明:在试验年份,与不覆盖相比,秸秆覆盖后玉米生育期内土壤储水量提高了5.2%～8.4%(P<0.05),籽粒产量和水分利用效率分别降低了7.8%和3.5%;而地膜覆盖下土壤储水量的差异不显著,但显著提高了产量构成指标,其籽粒产量和水分利用效率分别较对照提高了14.1%和10.6%(P<0.05),显示后者抑制土表蒸发所增加的土壤水分更多地、更有效地被作物根系吸收利用了。从产量形成和水分利用效率角度分析,本地区旱作玉米农田使用地膜覆盖有较好的保墒增产效果。     

不同整地方式下施肥对夏玉米产量及水氮利用效率的影响

通过连续两年田间试验研究了平作、垄沟及成垄压实等不同整地方式条件下施肥对夏玉米产量、氮肥利用率(NUE)及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明，不同整地方式因影响田间土壤水分、养分的运动和分布，从而进一步影响到施肥效果，故不同整地方式条件下施肥可影响玉米产量及主要产量构成因素，如穗重、穗粒数、500粒重等。平地条件下玉米生物学产量及籽粒产量及其主要构成因素最小，成垄压实与垄沟条件下分别较平地条件下提高玉米籽粒产量9.5%～10.3%和4.2%～6.3%。成垄压实与垄沟条件下玉米产量构成因素差异不大。不同     

夏玉米污水灌溉时水分与氮素利用效率的研究

用田间实验研究污水灌溉条件下夏玉米水分与氮素的利用效率。试验设置了高、中、低3个不同灌水水平下的9个对比处理，结果表明：灌水量、灌溉水质、施肥量对夏玉米叶面积指数、株高和产量的影响很小；不同灌溉水量条件下，污水灌溉夏玉米的耗水规律与清水灌溉的耗水规律十分接近，且累积耗水量随灌溉水量的增大而增加；水分利用效率与灌溉水质和施肥无关，仅随灌溉水量的增加而减少。清水灌溉处理玉米的吸氮量高于污水灌溉处理玉米的吸氮量；氮的利用效率与灌水量和施肥无关，仅与灌溉水质有关，且污水灌溉氮的利用效率高于清水灌溉氮的利用效率。     

不同水分条件下冬小麦的水分利用效率、产量和可溶性糖含量

以我国北方12个冬小麦品种(系)和美国德州3个冬小麦品种(系)为材料,在甘肃陇东黄土高原旱作和拔节期有限补灌条件下,研究了不同基因型小麦之间产量、水分利用效率(WUE)和灌浆期穗下节可溶性糖含量的差异。结果表明:不论旱作还是有限补灌,不同基因型冬小麦之间产量、WUE、穗下节可溶性糖含量均存在明显差异,随着灌浆过程的进行穗下节可溶性糖含量呈先升高后降低的变化趋势,灌浆中后期达到最大。小麦穗下节可溶性糖含量在旱作条件下高于有限补灌。在2008年9月至2009年6月生育期降雨较常年减少1/3,属于严重干旱年份,小麦灌浆初期和中期穗下节可溶性糖含量与籽粒产量和水分利用效率无明显相关性,但到灌浆中后期和后期却达到显著相关;小麦拔节期补灌100mm水分后,不同基因型小麦表现出明显的水分补偿或超补偿效应,并且灌浆期穗下节可溶性糖含量与产量、WUE均呈显著正相关,并在灌浆中后期和后期达到极显著相关。因此,旱地冬小麦灌浆中后期和后期穗下节可溶性糖含量可作为筛选高效用水品种的参考指标之一。     

耕作与施肥对旱地玉米田土壤耗水量和水分利用效率的影响

为探究保护性耕作与施肥对渭北旱地春玉米田土壤耗水量和水分利用效率的影响,达到高效生产的目的。于2013—2015年在渭北旱塬实施了春玉米耕作与施肥田间试验,共设置6种耕作与施肥处理:翻耕+低肥(A1)、免耕+高肥(A2)、深松+平衡施肥(A3)、翻耕+无肥(B1)、免耕+无肥(B2)和深松+无肥(B3),测定了春玉米休闲期与生育时期0~200 cm土层土壤蓄水量和收获时籽粒产量。结果表明:1)保护性耕作能显著提高旱地玉米田土壤蓄水保墒能力。与传统翻耕处理B1相比,休闲期,B2和B3播前土壤蓄水量分别提高23.39 mm和27.73 mm(P0.05);耕作处理区,B2和B3全生育期土壤蓄水量平均提高13.41 mm和15.70 mm;耕作施肥处理区,A2、A3土壤蓄水量较A1分别提高13.15 mm、19.54 mm。2)平衡施肥能有效提高玉米全生育期平均土壤蓄水量,与不施肥处理相比,全生育期土壤蓄水量平均提高6.79 mm(P0.05)。3)保护性耕作与施肥能提高玉米籽粒产量与水分利用效率。耕作无肥处理区,与B1比较,B3处理产量提高212~576 kg×hm~(-2),水分利用效率提高0.83~2.21 kg×hm~(-2)×mm~(-1);耕作施肥处理区,A3产量与水分利用效率提高最为显著,产量较A1提高659~1 495 kg×hm~(-2),水分利用效率提高0.65~3.82 kg×hm~(-2)×mm~(-1)(P0.05)。3种施肥方式下以氮、磷、钾平衡施肥产量与水分利用效率提高幅度最大。4)对耗水量与产量进行相关性分析发现,抽雄—灌浆生育阶段土壤耗水量与产量呈显著正相关,保护性耕作提高玉米生长初期土壤蓄水保墒能力,提高春玉米抽雄—灌浆期土壤水分,增加作物生长关键时期对水分的利用效率,利于玉米籽粒产量的提高。因此在渭北旱地春玉米田,深松与平衡施肥组合能提高春玉米产量与水分利用效率,是该地区玉米高效生产较为适宜的种植模式。     

秸秆覆盖条件下夏玉米田蒸散、水分利用效率和作物系数研究

Maize （Zea mays L.）, a staple crop grown from June to September during the rainy season on the North China Plain, is usually inter-planted in winter wheat （Triticum aestivum L.） fields about one week before harvesting of the winter wheat. In order to improve irrigation efficiency in this region of serious water shortage, field studies in 1999 and 2001, two dry seasons with less than average seasonal rainfall, were conducted with up to five irrigation applications to determine evapotranspiration, calculate the crop coefficient, and optimize the irrigation schedule with maize under mulch, as well as to establish the effects of irrigation timing and the number of applications on grain yield and water use efficiency （WUE） of maize. Results showed that with grain production at about 8 000 kg ha^-1 the total evapotranspiration and WUE of irrigated maize under mulch were about 380-400 mm and 2.0-2.2 kg m^-3, respectively. Also in 2001 WUE of maize with mulch for the treatment with three irrigations was 11.8% better than that without mulch. In the 1999 and 2001 seasons, maize yield significantly improved （P = 0.05） with four irrigation applications, however, further increases were not significant. At the same time there were no significant differences for WUE with two to four irrigation applications. In the 2001 season mulch lead to a decrease of 50 mm in the total soil evaporation, and the maize crop coefficient under mulch varied between 0.3-1.3 with a seasonal average of 1.0.     

Differential responses of grain yield,grain protein,and their associated traits to nitrogen supply in soft red winter wheat

Increased application of nitrogen fertilizers has significantly raised grain yield and protein concentration in wheat. However, only 30–50% of applied fertilizer nitrogen are usually utilized by the plant. In this study, four soft red winter wheat genotypes (Triticum aestivum L., IL07‐4415, MD05W10208‐11‐8, OH06‐150‐57 and Sisson) were grown under three different nitrogen regimes (high, medium, and low) in a greenhouse, and grain yield, grain protein concentration, nitrogen use efficiency (NUE) and their associated traits were evaluated. Among the four genotypes, a high‐yielding cultivar, Sisson, exhibited superior performance in terms of grain weight plant⁻¹ and NUE for yield (NUEY) at low nitrogen due to maintained grain number spike⁻¹ and harvest index. Significant yield losses due to nitrogen limitation were attributable to reduced spike number plant⁻¹ and grain number spike⁻¹ in the other genotypes. Interestingly, a linear relationship between NUEY and NUE for grain protein (NUEP) was detected at high (R ² = 0.67) and low (R ² = 0.42) nitrogen; both of these traits were positively correlated with grain number spike⁻¹, 1000‐seed weight, and harvest index under nitrogen‐limited conditions (R ² = 0.35–0.48). These results suggest that simultaneous improvement of NUEY and NUEP could be achieved through the selection of the three yield components (grain number spike⁻¹, 1000‐seed weight, and harvest index) at low nitrogen.     

栽培方式对冬小麦耗水量、产量及水分利用效率的影响

为探究不同栽培方式对冬小麦生长发育、产量形成及水分利用的影响。通过田间试验,设置传统畦田种植(TC)、垄作种植(RC)和高低畦田种植(HLC)3种栽培方式,其中RC和HLC种植模式分别设置3种灌溉处理(900,720,540 m^3/hm^2),以TC的常规灌溉(900 m^3/hm^2)作为对照,研究3种栽培方式下冬小麦生育期内的土壤水分变化与耗水规律,分析栽培方式对产量构成要素和水分利用效率的影响。结果表明:不同栽培方式下冬小麦各生育期的土壤含水量变化具有显著差异,RC处理的集雨储水能力相对较强;栽培方式对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响也达到显著水平。冬小麦产量和耗水量间呈现极显著的正相关关系(R^2=0.86,P<0.01);栽培方式对冬小麦亩成穗数和穗粒数具有显著差异;与RC和TC栽培方式相比,HLC栽培方式下群体及个体的发育相对更好,亩成穗数和穗粒数显著提高;相比TC和RC,HLC栽培方式下冬小麦耗水总量分别提高14.16%和19.90%,产量分别提升22.63%和27.37%,水分利用效率(WUE)分别提升7.69%和6.87%。综合来看,HLC栽培方式可显著提高冬小麦的产量和水分利用效率,是研究区域较为理想的节水高产栽培模式。