垄膜沟种不同沟垄比对春玉米水分利用和产量的影响

为进一步提高半干旱区春玉米水分利用效率和产量,设计3种垄膜沟种不同沟垄比带型,分别为60cm∶60cm,60cm∶45cm和60cm∶30cm,以传统种植为对照,研究不同处理对土壤水分和玉米产量的影响。结果表明:在2008—2009年的两年试验中,垄膜沟种不同带型处理的平均土壤贮水量在玉米整个观测期基本上比对照不同程度有所增加。由于两年间降雨量不同且降雨分布不均,使2008—2009年度沟垄集雨种植玉米产量差异很大。但不同带型增产趋势基本一致,两年间不同带型垄膜沟种的产量比对照分别增加9.85%~14.52%和24.88%~27.20%,水分利用效率分别比对照增加12.57%~14.75%和7.42%~18.03%。通过回归分析得出在辽西半干旱地区玉米垄膜沟种比较适宜的沟垄比为60cm∶40.5cm,此条件下可使玉米理论产量达到最高。垄膜沟种技术是适合于半干旱地区能较好提高水分利用效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。     

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。     

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。     

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。     

沟垄二元覆盖对旱作马铃薯耗水特征、产量及水分利用效率的影响

为探讨旱作区沟垄二元覆盖模式下土壤水分、阶段耗水特性及对马铃薯产量和水分利用效率的影响效果,于2016年在宁夏南部山区通过设置垄覆地膜,沟内分别覆盖普通地膜(DD)、秸秆(DJ)、生物降解膜(DS)、液态地膜(DY)、麻纤维地膜(DM)和沟不覆盖(DB)等6种沟垄二元覆盖模式,以传统平作为对照(CK)。结果表明,DJ处理的马铃薯整个生育期土壤蓄水量最高,明显改善了马铃薯生育期土壤水分状况。在马铃薯整个生育期0~200 cm土层土壤含水量以DJ处理最高,尤其耕层(0~40 cm)土壤含水量最为显著。各处理阶段耗水量、耗水强度、耗水模系数在马铃薯各生育阶段表现不同,总体呈生育前期较低、中期增加、后期降低的趋势。在播种-苗期阶段、块茎形成-块茎膨大期阶段以DS处理的马铃薯耗水量、耗水强度和耗水模系数最大,DJ处理最低;苗期-现蕾期阶段以DD处理的耗水量、耗水强度和耗水模系数最大,其次为DM处理,DS处理最小;现蕾期-块茎形成期阶段以DY处理的耗水量、耗水强度和耗水模系数最大,DJ处理次之,DM处理最小。沟垄二元覆盖模式能够提高马铃薯产量和水分利用效率,以DJ和DD处理的增产效果最显著,分别较CK增产47.77%、44.84%;DJ处理的水分利用效率最高(68.2 kg·hm^-2·mm^-1),较CK显著提高58.97%。综上可知,垄覆地膜沟覆秸秆种植模式可显著改善马铃薯中后期0~200 cm土层土壤水分状况,使前期耗水少,中后期耗水增多,且能显著提高产量和水分利用效率。本研究结果为宁南旱作马铃薯覆盖种植高产技术提供了科学依据。     

垄膜沟秸秆种植方式对夏玉米水热效应的影响

针对黄土高原半干旱区降水短缺且时空分配不均,严重地制约了半干旱区农业发展的现状,通过研究垄膜沟秸秆种植方式下夏玉米水热效应,揭示其保水调温和作物增产的机理。试验于2014—2015年在陕西杨凌设置了露地处理(CK)与垄膜沟秸秆处理(RMFS)田间试验。结果表明:垄膜沟覆秸秆种植方式可以提高表层土壤含水量;土壤温度主要表现出"高温低调,低温高调"的现象;缩短作物生育历时及调节作物耗水量以改善水分的供需平衡,显著地提高土壤水分利用效率和积温利用效率,2a土壤水分利用效率和积温利用效率分别提高了39.85%,43.34%。垄上覆膜沟内覆秸秆处理通过改善土壤水热交互状态,提升作物产量,是一种适宜有效的覆盖集雨措施。     

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。     

密度与氮肥配合对垄沟覆膜栽培冬小麦干物质累积及产量的影响

为协调冬小麦个-群体间关系,建立适宜的群体结构,充分发挥旱作条件下垄沟栽培优势,以小偃22为材料,采用二元二次旋转组合设计,通过2年田间试验研究了垄沟覆膜、垄下集中施肥模式下种植密度与施氮量对冬小麦个-群体间干物质累积及产量的影响。结果表明,个体干物质累积量随种植密度的增加呈降低趋势。2008～2009年群体干物质累积量随种植密度的增加而减小;2009～2010年群体干物质累积量随种植密度的增加而增加。花期单茎干物质累积量不受施氮量的影响;而成熟期个体干物质累积量随施氮量的增加而增加。冬小麦群体干物质累积量均随施氮量的增加而增加。冬小麦能够通过分蘖调节自身的群体结构,不能盲目的通过增加播种量增加小麦群体密度;适量的增施氮肥有利于个体与群体发育。本试验条件下,冬小麦品种小偃22在中等密度（112 kg/hm2）与较高施氮量（N 201～214 kg/hm2）配置时,个群体关系比较协调,个体发育健壮,群体干物质累积量和产量较高。     

库区坡面植被水土保持生态建设模式

通过对坡面产沙、植被水土保持机理以及库区坡面植被水土保持生态建设模式的研究,结果表明:减小水流拖拽力、水流上举力以及增大土壤的黏聚力都有利于水土保持;植被冠层及枝干的水土保持作用主要体现在植被冠层的水分截留、削弱降雨的溅蚀功能以及抑制地表径流等几个方面;而根系的水土保持作用主要体现在菌根及分泌物能降低土层重度、增加土层的黏聚力,根系能增加土体的有效孔隙度、改善土体的渗透性能。库区坡面有效的水土保持栽植模式应该是:在坡顶,以封山育林为主;在坡面,应垄沟结合,辅以坡改梯等配套工程措施,种植附加值较高的经济作物。     

垄沟覆膜栽培下密度和氮肥对冬小麦个体与群体关系的调控效应

采用二元二次正交旋转组合设计,通过田间小区试验研究了垄上覆膜垄沟栽培下播种量和施氮量对冬小麦品种"小偃22"个体与群体关系的影响。结果表明,垄沟覆膜栽培下,适当提高播种量可以增加冬小麦基本苗数、冬前分蘖数、总分蘖数及群体大小。高密度低肥有利于冬前分蘖,反之则有利于春季分蘖;适当增加施肥量可以提高单位面积穗数和分蘖成穗率。低密度处理有利于小麦单株子粒产量形成;适量种植密度下的个体优势可以弥补群体不足的缺陷。播种量与施氮量对冬小麦群体子粒产量有明显的调节作用,氮肥对冬小麦群体产量的影响大于种植密度。常规栽培的小麦群体大小及成穗数均高于垄沟栽培;但单株产量低于垄沟栽培。只有协调好个体与群体子粒产量的关系,才能更好地发挥肥料和密度的增产效应。在供试条件下,适宜的播种量为98～127 kg/hm2,施氮量为N 202～227kg/hm2;当施肥量为N 223 kg/hm2,播种密度为102 kg/hm2时,最高产量可达3851.68 kg/hm2。     

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。