半干旱地区沟垄微型集雨种植马铃薯最优沟垄比的确定

采用沟垄微型集雨种植马铃薯，垄作为集水区，沟作为种植区，采用三种沟垄比和两种下垫面材料。在2001～2002年的试验中，膜垄种植马铃薯平均水分利用效率分别是对照的2.8倍(2001)和2.4倍(2002)，土垄种植马铃薯水分利用效率和对照相差不大；由于降雨量和降雨高峰期出现时段的不同，虽然使2001～2002年度沟垄微型集雨种植马铃薯产量有所差异，但在两年试验中，马铃薯增产趋势基本一致,膜垄种植马铃薯产量分别比对照平均提高231%(2001)和153%(2002)，土垄种植马铃薯产量分别比对照平均提高58%(2001)和23%(2002)。通过直线回归分析，在半干旱地区膜垄种植马铃薯最佳沟垄比为60 cm∶40 cm，当沟垄比为60 cm∶40 cm马铃薯产量的期望值可以达到最大，该技术是适合于半干旱地区的能较好提高降水利用率和产量的一种种植方式。     

覆盖材料和沟垄比对燕麦产量和水分利用效率的影响

为改善半干旱地区土壤水分状况和提高降雨资源利用率,在中国气象局兰州干旱气象研究所定西干旱气象与生态环境试验基地布置田间试验,采用完全随机设计,以无覆盖平作为对照,研究不同覆盖材料垄作(普通地膜、生物可降解地膜和无覆盖土垄)及垄作不同沟垄比(60 cm∶30 cm、60 cm∶45 cm和60 cm∶60 cm)对燕麦土壤贮水量、干草产量、籽粒产量、水分利用效率和经济效益等的影响。结果表明,就同一覆盖处理的平均值而言,土壤贮水量的排列次序为普通地膜≈生物可降解地膜土垄平作,在同一覆盖处理下,土壤贮水量随沟垄比减小而增加。土垄燕麦的干草产量、籽粒产量和水分利用效率比平作分别降低12%、18%和27%;生物可降解膜垄燕麦的干草产量、籽粒产量和水分利用效率比平作分别提高5%、4%和14%;普通膜垄燕麦的干草产量、籽粒产量和水分利用效率比平作分别提高7%、9%和23%。就大多数情况而言,燕麦干草产量、籽粒产量和水分利用效率随沟垄比减小而减小。对垄宽和实际籽粒产量的回归分析表明,当沟垄比为60 cm∶38 cm时,普通膜垄的燕麦实际籽粒产量达到最大值2 213 kg·hm-2;当沟垄比为60 cm∶34 cm时,生物可降解膜垄的燕麦实际籽粒产量达到最大值2 114 kg·hm-2。平作、土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄燕麦经济效益分别为5 194元·hm-2、4 557元·hm-2、4 889元·hm-2和5 637元·hm-2。从燕麦籽粒产量、水分利用效率和环保等方面考虑,在我国半干旱黄土高原区沟垄集雨种植燕麦,覆盖材料应采用生物可降解膜,沟宽∶垄宽为60 cm∶34 cm。     

沟垄覆膜不同沟垄比对枸杞产量和水分利用效率的影响

以青海省德令哈枸杞产区不同沟垄措施下的枸杞地为研究对象,以无覆盖平作枸杞地为对照(CK),在分析该地区降雨特征的基础上,研究了沟垄覆膜措施下不同沟垄比(30∶32cm,24∶32cm,18∶32cm,12∶32cm)对枸杞土壤含水率、产量及水分利用效率的影响。结果表明:(1)在年降水量不足300mm的试验区,沟垄覆膜不同沟垄比种植相比于无覆盖平作种植土壤含水率、产量及水分利用效率显著升高,增产节水效果最优的GLBc(沟垄比18∶32cm)处理相比CK产量提高60.14%,耗水量降低7.47%,水分利用效率提高72.46%。(2)沟垄覆膜不同沟垄比条件下,随着沟宽的不断减小,土壤含水率、产量及水分利用效率均呈现先增大后减小的趋势,在沟垄比18∶32cm时达到最大。沟宽18cm时枸杞的水分利用效率相比30,24,12cm的水分利用效率分别提高40.0%,8.5%,9.2%。(3)对沟宽和枸杞产量的回归分析表明,当沟垄比为17∶32cm时,枸杞的产量达到最大值1503kg/hm^2。因此,在青海主要枸杞产区,沟垄覆膜种植相比传统种植能显著提高枸杞的产量和水分利用效率,同时结合当地沟垄比现状,将沟宽减小为17 cm,即沟垄比为17∶32cm时枸杞产量最高,蒸散量最小,水分利用效率最高。该研究结果对提高枸杞水分利用效率和产量具有指导意义,为旱区农业水资源高效利用提供科学参考。     

旱地玉米垄膜沟种微集水种植技术研究

为提高我国北方旱地玉米的水分利用效率和土壤温度,以达到进一步增产的目的,设计出一套旱地玉米的垄膜沟种微集水种植技术。通过对比试验发现:单向丁风垄(D 2)种植沟间的含水量,较对照和平铺膜提高2.87%和1.82%;水分利用效率也最高,达18.05 kg/hm2.mm,较对照和平铺膜提高48.70%和25.54%。整个生育期种植行间各层平均地温,垄膜沟种技术高出对照1.4℃,高出平铺膜0.1℃;总积温在2 901.0~2 984.7℃之间,平铺膜为2 908.7℃,对照仅为2 699.3℃。垄膜沟种平均产量为7 237.26 kg/hm2,其中单向顺风垄(D 1)的产量最高,达7 569.62 kg/hm2,较对照和平铺膜提高47.72%和21.46%。     

渭北旱塬区不同沟垄覆盖模式对春玉米土壤温度、水分及产量的影响

为提高旱作区降水利用率,改善作物的水分有效性,于2007-2010年在陕西合阳县旱农试验站,设置了垄上覆地膜,沟内分别覆普通地膜、生物降解膜、玉米秸秆、液体地膜和沟不覆盖5个不同沟垄覆盖栽培模式。以传统平作为对照,研究了不同沟垄覆盖栽培模式对春玉米田土壤温度、水分及产量的影响,并对其经济效益进行了比较分析。4a结果表明,沟覆普通地膜和沟覆生物降解膜处理玉米苗期5～25cm平均土壤温度分别较对照增高2.4和2.1℃;沟覆玉米秸秆处理较对照降低1.7℃。不同集雨处理均能显著改善玉米前期土壤水分,而后期沟覆玉米秸秆、沟覆液体地膜和和沟不覆盖处理0～200cm土层土壤贮水量与对照无差异,沟覆普通地膜和沟覆生物降解膜处理下层土壤贮水量低于其他处理。沟覆生物降解膜、沟覆普通地膜和沟覆玉米秸秆处理增产效果显著,4a平均产量分别较对照增产35.2%、34.7%和33.6%,平均水分利用效率提高30.6%、30.2%和28.6%。沟覆玉米秸秆处理净收入最高,生物降解膜次之,4a平均净收入分别较对照增加3299和2752元/hm2。因此,垄覆普通地膜沟覆秸秆和垄覆普通地膜沟覆生物降解膜处理在改善土壤水温效应的同时能显著增产增收,是渭北旱塬区春玉米的高效栽培模式。     

沟垄二元覆盖对渭北旱塬区土壤肥力及玉米产量的影响

探讨沟垄二元覆盖对旱地土壤肥力及作物生产力的影响,对完善半湿润区作物微集水栽培技术具有重要的理论和实践意义。2007—2011年在渭北旱塬进行5年定位试验,设置垄上覆地膜,沟内分别覆普通地膜、生物降解膜、玉米秸秆、液体地膜和沟不覆盖等不同沟垄覆盖模式,以传统平作为对照。结果表明,2011年春玉米收获后各处理土壤有机质及速效养分含量随土层的加深而降低,与2007年试验处理前相比,沟垄二元覆盖各处理土壤养分含量明显增加,而垄覆地膜+沟不覆盖和传统平作处理有所下降。垄覆地膜沟覆秸秆处理0~20 cm层土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著高于对照,垄覆地膜沟覆地膜和垄覆地膜沟覆生物降解膜处理有机质和碱解氮含量较对照有所增加,而其有效磷和速效钾含量显著增加。20~60 cm层土壤有机质和速效养分含量各沟垄二元覆盖处理均略高于对照。各沟垄覆盖处理表层(0~20 cm)土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均较对照增加,且以垄覆地膜沟覆秸秆处理土壤酶活性最高,垄覆地膜沟覆生物降解膜和垄覆地膜沟覆地膜处理次之。垄覆地膜沟覆生物降解膜、垄覆地膜沟覆地膜和垄覆地膜沟覆秸秆处理较对照显著增产41.1%、42.1%、39.3%,水分利用效率显著提高38.0%、39.6%、37.0%。在渭北旱塬区进行沟垄二元覆盖对提高土壤肥力、酶活性及春玉米产量和水分利用效率有显著提高作用,以垄覆地膜沟覆秸秆处理最佳,垄覆地膜沟覆地膜和垄覆地膜沟覆生物降解膜次之。可见,垄覆地膜沟覆地膜、生物降解膜或秸秆的沟垄全覆盖种植在渭北旱塬雨养农业区春玉米生产栽培具有一定的可行性和应用价值。     

宁南旱区沟垄覆盖改善土壤水热状况提高马铃薯产量

垄覆塑料地膜沟内覆盖集雨种植模式可影响土壤水热状况,促进作物生长,提高作物的产量和水分利用效率。为探讨旱作条件下沟垄二元覆盖的土壤水热效应对马铃薯产量的影响效果,于2015年在宁南旱区设置垄覆地膜沟内覆盖不同材料(普通塑料地膜、玉米秸秆、生物降解膜、麻纤维地膜及液态地膜),以垄覆地膜沟不覆盖为对照,研究沟垄二元覆盖模式对土壤水分、耕层土壤温度、马铃薯生长、产量及水分利用效率的影响。结果表明:垄覆地膜沟覆地膜处理在马铃薯前期、中期土壤蓄水量较对照显著增加(P0.05),垄覆地膜沟覆秸秆处理在马铃薯生育后期土壤蓄水量最高(P0.05)。垄覆地膜沟覆地膜处理增温效果明显,马铃薯全生育期0~25 cm土壤温度较对照显著增加(P0.05),而垄覆地膜沟覆秸秆处理较对照显著降低(P0.05)。在马铃薯整个生育期,垄覆地膜沟覆秸秆处理植株株高和茎粗均明显高于对照处理(P0.05),在马铃薯生育后期垄覆地膜沟覆秸秆处理的地上部生物量显著高于对照处理(P0.05)。沟垄二元覆盖模式下马铃薯增产效果以垄覆地膜沟覆秸秆处理最为显著,较对照增产56.1%(P0.05),且水分利用效率最高(81.1kg/(hm2·mm))。总之,垄覆地膜沟覆秸秆处理对改善土壤水热状况,提高马铃薯水分利用效率和产量的效果显著,建议在宁南旱区进行推广应用。     

沟垄覆膜聚水改土耕作措施对小南瓜耗水特性和产量的影响

针对冀西北高原砂质栗钙土干旱、粗骨、土层薄等限制农业稳产和高产的障碍因子，该文通过田间试验，以稀植经济作物小南瓜为试材，研究了沟、垄不同覆膜方式和积聚不同厚度熟土(聚土)措施的聚水保墒与增产作用。结果表明：沟覆膜方式聚集降水和保蓄土壤水分的作用好于垄膜处理，收获后1 m土体贮水量比播前盈余56.79 mm。与垄膜处理相比，沟膜平均少耗水51.61 mm，水分利用效率平均高16.42 kg·mm^-1·hm^-2。垄膜条件下，聚土处理的产量差异达显著水平；沟膜条件下，聚土40 cm与60 cm处理产量差异不显著，以沟膜＋积聚40 cm厚度熟土＋N₆₀P₄₅处理产量最高，达到9812.5 kg/hm²。该技术可作为冀西北高原旱砂地农田提高作物产量和水分利用效率的一种种植模式。     

旱作农田沟垄微型集雨结合覆盖玉米种植试验研究

田间沟垄微型集雨结合覆盖技术有效地利用了膜垄的集水和沟覆盖的蓄水保墒功能,改变了降雨的时空分布,使降雨集中富集在种植沟中,显著地提高了降水的利用效率,特别是小雨的利用率。研究结果表明:土垄的平均集水效率为7% ,而垄上覆膜后集水效率为87% ,膜垄能产生径流的最小降雨量为0 8mm。田间沟垄微型集雨结合覆盖技术能提高土壤贮水量,增加玉米的产量。垄上覆膜结合沟覆盖处理玉米产量比平地增加2 339～5 2 97kg/hm2 (44 %～14 3% ) ,水分利用效率基本都在2kg/m3 以上。     

生物炭覆盖垄沟集雨种植对集雨垄径流、土壤水热和红豆草产量的影响

为探索半干旱黄土高原区垄沟集雨种植的可持续性,寻求垄沟集雨种植红豆草的适宜生物炭覆盖类型和最佳垄宽,采用随机区组大田试验,以传统平作为对照,研究不同集雨垄覆盖材料[土壤结皮(土垄)、玉米秸秆炭土壤结皮(玉米秸秆垄)和牛粪炭土壤结皮(牛粪炭垄)]和不同垄宽(30 cm、45 cm和60 cm,沟宽均为60cm)对径流系数、土壤水热、红豆草干草产量和水分利用效率的影响。结果表明:土垄、玉米秸秆炭垄和牛粪炭垄的平均径流系数分别为29.7%、26.2%和25.1%。垄沟集雨种植增加根系层土壤含水量和垄上表层土壤温度,缓和沟中表层土壤温度极值,尤其生物炭覆盖垄沟集雨种植。与传统平作相比,土垄、玉米秸秆炭垄和牛粪炭垄的土壤含水量分别增加25.1mm、24.7mm和19.4mm,垄上表层土壤温度分别增加1.4℃、2.0℃和2.0℃。同一覆盖材料下,集雨垄径流系数、土壤贮水量和表层土壤温度均随垄宽增加而增加。与传统平作相比,土垄显著降低实际干草产量,玉米秸秆炭垄和牛粪炭垄显著增加实际干草产量,垄宽30cm、45cm和60 cm土垄的干草产量分别减少6.5%、12.1%和13.8%,玉米秸秆炭垄的干草产量分别增加19.7%、24.4%和22.5%,牛粪炭垄的干草产量分别增加8.0%、8.9%和6.8%。玉米秸秆炭和牛粪炭覆盖种植显著提高水分利用效率。与传统平作相比,玉米秸秆炭垄和牛粪炭垄的水分利用效率分别提高6.8～9.7 kg·hm~(-2)·mm~(-1)和4.4～4.8kg·hm~(-2)·mm~(-1)。玉米秸秆炭垄的实际干草产量和水分利用效率显著高于牛粪炭垄;同一覆盖材料下,不同垄宽对实际干草产量和水分利用效率的影响不显著。线性回归分析表明,当玉米秸秆炭垄宽49 cm (沟宽为60cm)与牛粪炭垄宽为41 cm (沟宽为60 cm)时,红豆草的实际干草产量均达到最大值。因此,在半干旱地区,生物炭覆盖垄沟集雨种植红豆草具有较好的增产效益,尤其秸秆生物炭覆盖种植。     

宽垄覆膜沟灌模式下温室农作物高效节水灌溉研究

灌溉是实现温室农作物补充水分的唯一方式,高效灌溉温室农作物对水分节约与区域农业经济发展具有重要的意义。本文以山西省太原市某温室农作物试验基地为例,通过引入新型宽垄覆盖沟灌技术,研究在宽垄覆盖沟灌模式下农作物的生长规律。研究发现:①温室农作物不同生长时期给水率对农作物生长的影响程度不同,苗期灌水量影响较低,开花坐果期高供水量下对植株的产量产生劣化效应,而结果期高供水量可促进温室番茄的产量,但当供水量达到一定水平后,这种促进效果开始降低直至平稳;②采用宽垄覆膜沟灌技术后温室农作物最高水分利用效率达38.90kg/m^3,较常规灌溉模式有较大的提高。     

垄沟耕作条件下液膜覆盖对土壤水热状况及玉米生长的影响

[目的]研究垄沟耕作和液膜覆盖集成技术在旱地作物中的应用效果,为旱田高产高效种植方式的选用提供理论支撑。[方法]应用田间小区试验的方式,进行不同耕作方式下的液态地膜、塑料地膜覆盖及不覆膜种植玉米对比试验。[结果]和不覆膜种植相比,垄沟耕作条件下,覆盖种植显著增加了0—40cm土层含水量,提高了5cm,10cm深土壤温度;覆盖种植较好地促进了玉米前期生长,显著增加了玉米产量,提高了水分利用效率(WUE)(p0.05)。随着覆膜时间的延长,液膜、塑膜覆盖的集水保温效果逐渐减弱。液膜覆盖种植的蓄水保温及增产效果低于塑膜覆盖,但显著优于不覆膜种植。试验前期,降水较少,垄沟耕作的集雨效果不明显,但有明显的增温效应。[结论]与塑膜覆盖种植可能会造成"白色污染"问题相比较,垄沟耕作条件下液膜覆盖是一种较为理想的旱作覆盖栽培技术。     

春玉米覆膜垄作沟灌条件下土壤水热效应及对产量的影响

为探究河套灌区玉米覆膜垄作沟灌种植模式下土壤温度与含水率的变化规律、两者响应关系及对玉米产量的影响,以灌区玉米常规覆膜宽度(70cm)及当地常见农用宽膜(110cm)进行对比研究。结果表明:土壤温度变化主要受外界因素和含水率的影响,两种覆膜条件下土壤温度具有相同的日变化规律,且深层较表层土壤具有明显的滞后效应;玉米生育前期宽膜具有更好的保温效果,且表层5,10cm处地温变化具有显著或极显著性差异;全生育期内110cm较70cm膜具有明显的保墒效果,5—25cm土壤平均含水率高5.06%,6.83%,3.89%,5.28%和3.44%;各时刻不同土层与温度可以拟合为对数函数,但早晚相关性较差,说明此时段地温变化的机制更为复杂;玉米生育后期5cm处土壤平均含水率与土壤温度呈现反比关系,20cm处呈现正比关系,且低水分条件下土壤温度变幅更大;生育期内玉米生长性状及产量指标也达到显著性水平,且110cm较70cm膜平均产量高14.86%;研究成果可为灌区玉米覆膜垄作沟灌模式下适宜地膜宽度的选择提供科学依据。     

旱区垄膜沟灌不同灌水量对土壤水盐及春玉米产量的影响

为了研究垄膜沟灌系统下不同灌水量对河套灌区土壤水盐运移规律及春玉米生长特性的影响,于2019年4—10月在河套灌区曙光试验站开展田间试验,通过布设5个典型灌水量(T1,200 mm; T2,275 mm; T3,350 mm; T4,425 mm; T5,500 mm),深入研究垄膜沟灌土壤水盐运移特征及其对春玉米产量和水分利用效率(WUE)的影响,尝试寻求轻度盐渍化农田的垄膜沟灌适宜灌水量。结果表明:T4与T5处理0—120 cm土层的土壤贮水量接近,T5处理的玉米耗水量显著高于其他处理。T1～T5处理垄上平均储盐量分别为48.37,26.84,19.34,21.38,22.79 t/hm~2。T1、T2和T5处理垄体储盐量较播种前分别增加27.33,1.54,5.88 t/hm~2,T3和T4分别减少10.04,3.42 t/hm~2,积盐量呈先减少后增加的"V"形变化;200,275 mm灌水量下土壤严重缺水,储盐量高,350 mm处理的土壤水盐环境适宜,WUE最高,且产量与T4和T5处理无显著差异,425,500 mm的深层渗漏大,积盐量有逐渐升高的趋势。因此,在引黄水量减少前提下,河套灌区使用垄膜沟灌350 mm的灌水量可达到节水控盐增产的目标。     

模拟降雨条件下垄沟坡度对溶解态氮磷流失的影响

为揭示不同垄沟坡度对径流中溶解态氮、磷流失的影响,采用人工模拟降雨试验,设置4个垄沟坡度处理(0°,9°,18°和27°),研究了不同垄沟坡度对径流中速效磷(PO_4~(3-)—P)、硝态氮(NO_3~-—N)和铵态氮(NH_4~+—N)浓度和流失量的影响;并利用Inorganic—N/PO_4~(3-)—P、NO_3~-—N/PO_4~(3-)—P和NH_4~+—N/PO_4~(3-)—P 3种氮磷比,评价不同处理的富营养化风险。结果表明:(1)在降雨过程中,4个垄沟坡度处理径流中PO_4~(3-)—P、NO_3~-—N和NH_4~+—N浓度随时间均呈锯齿状变化;其流失量随时间变化均呈先增加后以锯齿状变化的趋势,且波动幅度大,最大值(16.60,1 020.73,48.35 mg)分别出现在垄沟坡度为0°,0°和9°处理。(2)4个垄沟坡度处理间相比较,径流中PO_4~(3-)—P和NH_4~+—N流失量均表现为0°9°27°18°,其浓度最大值(0.50,1.08 mg/L)和最小值(0.37,0.76 mg/L)均分别出现在垄沟坡度为9°和18°处理;而径流中NO_3~-—N浓度和流失量均在垄沟坡度0°处理时为最大值(30.68 mg/L和64.16 mg/m~2),18°处理时为最小值(21.78 mg/L和42.22 mg/m~2)。(3)Inorganic—N/PO_4~(3-)—P率和NH_4~+—N/PO_4~(3-)—P率表明4个垄沟坡度处理径流中均存在一定的富营养化风险。其中,垄沟坡度为0°处理的径流富营养化风险水平最高,27°处理的径流富营养化风险水平最低。研究结果可为横坡垄作的水土流失及养分流失评价、预测以及防治提供科学依据。     

横坡垄与顺坡垄的水土流失对比研究

在缓坡坡耕地农业生产中存在着应选择横坡垄还是应选择顺坡垄问题。重点分析了它们对农业经营的利弊和它们在生产过程中的演变。调查表明二者水土流失均较严重,只是侵蚀方式不同。提出了既适合横坡垄又适合顺坡垄水土保持的措施———垄向区田及其配套农具———1QD型垄向区田筑挡机。