四川几种轮套作体系的产量及小麦玉米磷素利用效率研究

通过2011和2012年2年田间试验研究了"蚕豆-玉米"、"小麦-甘薯"、"小麦-大豆"3种两熟轮作体系和"小麦/玉米/甘薯"、"小麦/玉米/大豆"2种三熟套作体系的产量、小麦玉米磷素积累分配及磷利用效率的变化。结果表明:三熟套作具有明显的产量优势,小麦/玉米、玉米/大豆和玉米/甘薯的土地当量比(LER)分别为1.79、1.51、1.62,小麦/玉米/大豆、小麦/玉米/甘薯周年体系的LER平均分别为2.13、2.32,与同面积单作相比,两体系周年作物产量分别提高了12.5%和31.5%。小麦、玉米产量套作比单作分别高30.3%、12.3%,而大豆和甘薯产量在套作与单作间无显著差异。套作较单作显著提高了小麦和玉米的地上部磷素吸收总量、籽粒磷积累量、磷肥偏生产力,小麦分别提高34.3%、39.3%、29.1%,玉米分别提高11.1%、19.8%、12.4%。玉米磷收获指数套作比轮作平均高7.8%。套作促进了小麦、玉米磷营养从营养器官向籽粒的转运分配。表明三熟套作相对两熟轮作(单作)能显著提高周年产量,促进小麦、玉米对磷素的吸收利用,一定程度提高了磷肥利用效率。     

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。     

旱塬冬小麦水分利用特征及对施肥的响应

为了揭示施肥对黄土高原旱地冬小麦水分利用效率(WUE)的影响,通过对不同施肥处理条件下水分利用效率相关指标的研究发现:增施氮肥降低了小麦生育前期的叶片WUE,而提高了小麦生育后期的叶片WUE,并显著提高了小麦的叶面积指数(LAI),而增施磷肥效果不明显.增施氮肥显著提高了小麦的生物量和产量,从而提高了相应的生物量WUE和产量WUE;增施磷肥对小麦的生物量和产量的提高有一定的促进作用,但对生物量WUE和产量WUE的提高不明显.生物量、产量、LAI和相应的生物量WUE、产量WUE都呈极显著正相关,说明通过施肥提高了小麦的LAI,进而提高了群体光合效率和干物质积累,从而提高了水分利用效率.     

不同土壤容重条件下水分亏缺对作物生长和水分利用的影响

为探究不同土壤容重和不同程度水分亏缺条件下冬小麦-夏玉米生长指标及产量的变化。采用桶栽土培法,分别设置3种土壤容重(1.2,1.4,1.6 g/cm^3)和3个土壤水分控制下限(低水分50%田间持水量、中水分60%田间持水量和高水分70%田间持水量),研究不同土壤容重和水分亏缺对冬小麦—夏玉米根系、生长指标、耗水量、产量和水分利用的影响。结果表明:随水分亏缺程度的加剧,冬小麦和夏玉米生长指标、生物量、耗水量和产量均呈降低趋势。随土壤容重增加,冬小麦生物量和产量呈先升高再降低的趋势,冬小麦耗水量和水分利用效率呈降低趋势;而夏玉米产量、耗水量和水分利用效率均呈降低趋势。试验中,1.4,1.2 g/cm^3分别为冬小麦和夏玉米生长的最适土壤容重。土壤容重与水分处理互作对夏玉米株高、耗水量和水分利用效率有极显著影响,而对冬小麦和夏玉米生物量及产量无显著影响。研究结果可为黄淮海地区作物绿色增产增效及水土资源高效利用提供理论参考。     

集雨补灌冬小麦套作玉米复合群体生理生态特性研究

试验研究表明补充灌溉可加大复合群体冠层 大气温差。冬小麦和玉米套作全生育期叶片平均光合速率较单作分别提高 2 77%和 2 4 85 % ,且与产量呈显著正相关。关键期补充灌溉可提高复合群体内相对湿度 ,进而提高光合速率和作物产量 ,实施适量分次补灌技术可挖掘组分潜力。     

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).     

麦-豆和麦/玉/豆体系中大豆的磷肥增产增效作用研究

【目的】小麦/玉米/大豆旱地三熟模式是我国西南山丘区的主要旱作耕作模式,大豆作为该体系中改善土壤环境的核心作物,明确其增产、增效作用,可指导该体系的科学管理。【方法】于2012、2013年连续2年进行田间试验,采用小麦-大豆(单作)和小麦/玉米/大豆(套作)两种体系,设置5个不同磷水平处理(SP1、SP2、SP3、SP4、SP5),调查了大豆在与玉米共生期和玉米收获后的生物量变化,以及收获期籽粒产量、全株养分含量和养分利用效率的差异。【结果】1)玉米收获前大豆植株地上部生长率,单作为1.52 g/(m2·d),套作为1.18 g/(m2·d),单作比套作高28.8%;玉米收获后,大豆植株地上部生长率,单作为4.15 g/(m2·d),套作为5.60 g/(m2·d),套作显著高于单作34.9%。2)大豆籽粒产量套作平均比单作高20.3%。单作、套作大豆籽粒产量均随土壤磷含量的增加呈先增加后降低的变化趋势,2年平均产量最高均在SP4处理,套作为2923 kg/hm2,单作为2400 kg/hm2。SP4处理产量与SP2和SP3差异不显著,与SP1和SP5差异显著。3)收获期大豆籽粒氮、磷、钾含量套作高于单作,茎、荚含量套作低于单作;各部位的氮含量随土壤磷含量的增加先增高后降低,磷、钾含量有随土壤磷含量的增加而增加的趋势。4)小麦+大豆种植带的植株氮、钾积累量,套作体系明显高于轮作体系,且随土壤磷含量的增加先增加后减少。5)小麦+大豆种植带磷肥当季利用率随土壤磷含量的增加而逐渐减小,SP2、SP3、SP4、SP5处理套作体系比单作体系分别高44.6%、74.9%、66.9%、109.5%,平均高74.0%。【结论】套作大豆相比单作大豆具有产量和营养优势,套作大豆茎、荚氮、磷、钾养分相比单作大豆可更多地向籽粒转运,大幅提高其对磷肥当季利用效率。合理施用磷肥也可提高大豆产量。     

华北平原水氮优化条件下不同种植制度的水分效应研究

以华北平原冬小麦夏玉米一年两熟制、冬小麦夏玉米春玉米两年三熟制和春玉米一年一熟制轮作体系为对象,研究了不同种植制度下作物的产量、根层土壤水分动态变化和水分利用效率。结果表明,不同种植制度对产量、耗水和水分利用方面影响显著。一年两熟制下作物的产量、耗水量和水分利用效率均显著高于两年三熟制和一年两熟制,但是降雨量仅能满足总耗水量的72.9%,仍需较多地下水补充灌溉。两年三熟制降雨量能够满足作物耗水量80.4%,产量、耗水量和水分利用效率较一年两熟制分别减少23.1%,12.0%和15.8%。一年一熟制降雨量能够满足作物耗水量的89.2%,产量、耗水量和水分利用效率较一年两熟制分别减少45.2%,27.3%和30.7%。一年两熟制和两年三熟制的各层土壤水分在两年内呈现波浪型变化趋势,一年一熟制各层变化趋势较为平缓。两年三熟制和一年两熟制有利于提高土壤蓄水量,减少灌溉量,进而减少对地下水资源的抽取。两年三熟制降雨量能够较好地满足作物耗水量,产量和水分利用效率介于其它两种种植制度之间,与其它两种种植制度相比;能够兼顾水资源的可持续利用和粮食安全。春玉米高产的适宜栽培措施有待于进一步研究。     

不同畦长灌溉对冬小麦产量及水分利用特性的影响

为探讨畦长对冬小麦耗水及产量和水分利用特性的影响,本试验以冬小麦品种‘科农2011’为试验材料,在2014—2015年中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦生长季,畦宽为5 m条件下,设置4 m、5 m、10 m(农民习惯畦长)、50 m、100 m共5个畦田长度,各处理均在拔节期和灌浆期用塑料软管从机井口引水到畦首灌水,塑料软管出水口安装水表计量灌水量,用秒表计量灌溉用时,研究不同畦长处理对冬小麦耗水特性、灌溉定额及灌溉用时、畦田内不同部位土壤含水量差异、籽粒产量以及产量和灌溉水利用效率的影响。结果表明:随着畦长增加,灌水量和总耗水量逐渐增加,灌水量占总耗水量的比例逐渐增加;籽粒产量虽逐渐增加,但未达到显著水平。土壤储水消耗量、产量水分利用效率和灌溉水利用效率随着畦长增加逐渐降低。与农民习惯的畦长10 m相比,4 m畦长处理的灌水量减少34.50%,多消耗深层土壤贮水58.92 mm,总耗水量降低1.61%,产量水分利用效率提高1.15%,灌溉水利用效率提高51.96%,次灌溉用时减少42.75%。100 m畦长处理在产量没有显著提高的基础上,总耗水量增加9.58%,灌溉水增加38.08%,产量水分利用效率降低9.88%,灌溉水利用效率降低26.20%,次灌溉用时增加65.61%。综合考虑籽粒产量、灌水量和水分利用效率,4 m畦长是本试验条件下兼顾高产与节水的最优畦长处理。     

地膜覆盖及施用有机肥对地温及冬小麦水分利用的影响

在大田试验条件下,研究了地膜覆盖及施用有机肥对地温及冬小麦水分利用的影响.结果表明,地膜覆盖及施用有机肥的增温效应主要表现在冬小麦的生育前期,单覆地膜的增温效应先于并且高于单施有机肥;后期仅在地表表现明显,单施有机肥的增温效应高于单覆地膜.地膜覆盖及施用有机肥通过显著增加拔节一开花期的耗水,显著增加了总耗水量,并提高了产量和水分利用效率.单覆地膜的增温、节水、增产及水分利用效率均高于单施有机肥.地膜小麦施用有机肥后,生育前期的增温效应有所减弱,生育后期增温效应反而增强,同时苗期耗水量减少;总耗水量少量增加(3.5%)却大幅度提高了产量(10.6%)和水分利用效率(7.6%).从增施有机肥对地膜小麦的地温和水分利用的影响来看,增施有机肥可以控制地膜小麦冬前苗期的过旺生长,但在成熟期却又促进了地膜小麦的衰老.     

城市饮用水源农业面源污染综合防治措施研究

以甘肃省林业科学技术推广总站徐家山后山试验基地及皋兰山的部分山地为例,对人工植被、封育区、对照区群落的植被盖度、不同物种的重要值、群落的多样性进行了调查分析.结果表明,在以兰州市北山为代表的干旱地区进行无灌溉造林,只要树种选择得当,造林技术措施正确,生态环境可以逐渐得到改善;另外,封育也是这一地区植被恢复的有效途径.人工植被物种的重要值的大小排序是:柠条＞红柳＞侧柏＞沙冬青＞白刺＞野枸杞＞山杏＞山桃.红砂、合头草无论在任何情况下都能以优势种出现,是能够较强适应当地环境的植物.人工植被的物种多样性指数、群落的均匀度指数和物种的丰富度指数与封育区比较接近,与对照区差异较大.通过相似性比较,人工造林地、封育区与对照区在相似性方面均有较大差异,随着植物种数量和种类的不断增加,三者会表现出更大的差异性.     

多年封育对半干旱区草场植物多样性的影响

以宁夏盐池县人工封育区为研究对象,自2003年开始连续观测封育区内植被群落种类及各特征值,并对群落结构、重要值以及物种多样性进行了分析。结果表明:（1）封育改变了封育区内原有的群落组成,使得原有优势种（黑沙蒿Artemisia ordosica）地位逐渐降低,群落结构发生了明显的变化。（2）封育措施在刚开始时确实有利于封育区内植被的恢复,但是随着封育的进行,植被恢复的速度逐渐减慢,在封育5 a后封育区内植被盖度和生物量都逐渐降低,说明植被出现退化的现象,这表明封育时间与植被恢复并不是简单的线性关系,长时间的完全封育并不利于封育草场植被的恢复,合理的封育也应该是这时对封育区进行适当的人为干预,如进行刈割或者季节性的放牧等。（3）研究显示,各个物种多样性指数随封育时间处于一种周期性波动状态,封育区Shannon-Wiener,Simpson多样性指数随封育年限波动规律与物种丰富度的变化基本一致,都表现为封育刚开始的几年逐渐降低,随着封育时间的增长,会比刚开始封育的几年有较大的提高,之后呈现一定的规律性波动,低峰和高峰出现的频率均约为4 a/次。     

围封年限对沙化草地群落结构及物种多样性的影响

[目的]了解围封年限对宁夏回族自治区盐池县沙化草地群落结构及物种多样性的影响,揭示围封沙化草地植被变化规律。[方法]在半干旱区运用空间代替时间法选取不同围封年限区(5,10,20a)和未封育区(对照)的沙化草地为研究对象,进行群落结构及物种多样性的对比研究。[结果]1年和2年生草本是未封育区的优势种。灌木是封育5a区的优势种,而封育10a区的优势种是灌木和多年生草本,在封育20a区,优势种是多年生草本。与未封育区相比,围封5a,10a区植被数量特征值均有显著提高,而围封20a区特征值稍高,但相差不大。[结论]并不是围封时间越长,植被生长状况就越好。小于5a的封育年限可以提高群落的物种多样性,封育年限大于10a,反而使物种多样性下降。围封措施对植被恢复起到了先促进后抑制的作用。     

干旱荒漠区封育沙地植被群落特征变化研究

以天然植被围栏封育和人工种植+围栏封育措施下沙地植物群落为对象,以无封护的流动沙地做对照,研究了不同恢复措施对沙地群落物种组成及结构变化的影响.结果表明,(1)封育15 a后,人工种植+围栏封育区侵入物种的丰富度随演替的进展已达12种,其中猪毛菜7.562株/m~2,碟果虫实3.233株/m~2,雾冰藜3.017株/m~2,沙米1.615株/m~2,狗尾草1.112株/m~2.种类组成及生活型结构在向天然植被围栏封育区植物群落靠近,但两者间仍表现出较大差异.(2)在类型组成上,两种封育措施区差异主要表现在优势科及各科种类数量上.(3)在综合多样性特征上,两种措施区草被层的Shannon指数和丰富度指数存在显著差异,而其余各指数两者差异均不显著,但天然植被围栏封育区灌木层的生态优势度指数较高.(4)群落的相似性指数表明,两种封育措施间的植物群落差距较大,且2种封育措施下的植物群落与植被呈零星状分布的无封护措施的流动沙地相比,生态差距均十分显著,这表明封育可明显促进沙地植被的多样性恢复,其中人工种植对沙地植物群落物种多样性恢复的作用是相对缓慢而渐进的.     

封育对宁夏盐池县草地植物组成及群落复杂性的影响

[目的]定量评价封育对宁夏盐池县沙化草地植物组成及群落复杂性的影响,为半干旱区草地植被恢复与管理提供理论依据。[方法]对3种封育类型老、新封育区和对照区在2003—2013年样线与样方结合法进行植被调查,并用群落总复杂性、无序结构复杂性、有序结构复杂性3种指数来分析其复杂性特征。[结果]老封育区由黑沙蒿(Artemisia ordosica)和刺沙蓬(Salsola ruthenica)群落逐渐演替为阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)群落,新封育区和对照区主要是黑沙蒿群落;新封育区和对照区的植被生物量与盖度大多年份高于老封育区;封育可增加无序与有序结构复杂性,进而增加群落总复杂性。[结论]长期封育降低了植被数量特征值;随封育年限的延长,群落复杂性指数约以5a左右为波动周期,说明适宜封育年限为5a。     

西北地区植被恢复与建设的原则

 在分析植被建设工程存在问题的基础上,提出我国西北地区实施退耕还林、天然林保护、防沙治沙等工程的植被建设中需遵循8项原则:统一规划与协调一致的原则;建设多类型植被,以地带性植被为主的原则;建设手段采用人工与天然相结合,以天然为主的原则;保护、开发利用相结合,以保护为主的原则;充分利用种质资源,以乡土树种为主的原则;合理利用水资源,建设以免灌溉植被为主的原则;乔灌草相结合,以灌草为主的原则;多种繁殖材料相结合,以种子繁殖和天然“克隆”为主的原则。     

天然降雨条件下裸露砒砂岩区人工植被的减流减沙效应

裸露砒砂岩区是黄土高原上侵蚀最为剧烈的地区之一,研究裸露砒砂岩区天然降雨下人工植被的减流减沙效应,对于提升砒砂岩区水土流失治理成效与质量有重要意义。以裸露砒砂岩区鲍家沟小流域的典型人工植被为研究对象,运用系统聚类和线性回归相结合的方法,划分裸露砒砂岩区降雨类型,研究不同降雨类型下坡面产流产沙的特征,分析不同人工植被的减流减沙效应。结果表明:(1)裸露砒砂岩的自然降雨可以分为长历时暴雨、长历时的中到大雨、短历时暴雨以及短历时的小到中雨4种类型。(2)天然降雨的降雨量(P)、最大30 min雨强(I₃₀)和最大10 min雨强(I₁₀)与各植被类型坡面的产流量、产沙量间呈y=ax₁+bx₂+cx₃+d的多元线性关系。(3)各植被类型的减流能力依次为沙棘林>油松林>山杏林>柠条林>草地; 减沙能力依次为沙棘林>山杏林>油松林>柠条林>草地。营造人工植被可以有效防治裸露砒砂岩区坡面的水土流失问题,现有的人工植被类型中以沙棘林的抗蚀能力最强。     

黄河源区人工草地植被群落和土壤养分变化

[目的]研究黄河源区不同年限人工草地植被群落特征和土壤养分的动态变化,揭示高寒地区人工草地稳定机制与演替规律,为退化高寒草甸(湿地)的近自然恢复和缩短退化草地恢复时间提供理论依据。[方法]选择黄河源区青海省玛沁县3,11,17 a单播垂穗披碱草人工草地,对植被与土壤养分特征进行调查。[结果]随着种植年限增加,人工草地优势种垂穗披碱草盖度降低,植物总盖度、生物结皮盖度、杂类草盖度以及生殖枝数量呈倒"V"型变化,而原生植被莎草科植物盖度、物种多样性逐渐增加,17 a人工草地中莎草科植物的盖度是3,11 a的10倍;人工草地土壤养分中全氮、全钾、速效氮、速效钾以及有机质随年限增加呈现积累趋势,土壤pH值逐渐趋于中性。土壤全氮含量在不同恢复年限之间差异最大,平均准确率降低度为25.71,有机质含量次之,其平均准确率降低度为18.55,而全钾含量及均匀度指数最小,平均准确率降低度均小于5。[结论]高寒地区人工草地群落结构和土壤营养随着建植时间的延长在逐渐恢复,建植17 a的人工草地土壤全氮、有机质含量仅是原生高寒草甸土壤的50%左右,因此,17 a人工草地土壤养分完全恢复还需要较长时间。     

封育措施对宁夏盐池半干旱沙地草场植被恢复的影响研究

采用样地调查法对盐池县1991年以来不同时期的老封育区、新封育区和对照区进行半干旱沙地草场的植被特征及其生物量比较研究。结果表明:对沙化草地实施封育后,群落组成发生了规律性变化,随着封育年限的增加,封育区内的物种多样性逐渐增加;老封育区、新封育区和对照区在植物盖度、高度和生物量上差异并不显著,老封育区植被则以多年生草本为主;从3种措施植被的饲用价值来看,新封育区植被的饲用价值高于老封育区,表明长期封育不利于提高草场的放牧利用价值。     

巴山山地退耕地植被自然恢复过程及物种多样性变化

 巴山山地是我国南北方过渡地区,亦是长江重要的水源涵养区,探讨该地区退耕地植被自然恢复演替过程及其物种多样性的变化规律,对于指导该地区的人工植被建设具有重要的理论价值与实际意义。采用时空互代法对巴山山地退耕地植被自然恢复过程及其物种多样性变化进行研究,结果表明:1)巴山山地退耕地植被演替依次经过1年生植被草本群落、多年生草本群落、杂灌草群落及以栓皮栎、橿子栎或栓皮栎为建群种的阔叶林群落等不同阶段,形成地带性植物群落大致需要40～50a;2)物种多样性会随立地环境的变化有所差异,阴坡的各物种多样性指标明显高于阳坡,但其变化规律基本一致。演替初期,植被群落的物种数、Shannon-wiener指数、Simpson指数和Pielou指数相对较低,随着植被群落演替的进行,各指标均呈波浪上升趋势;当植被恢复25a时,各多样性指数均达到最大,分别为23、2.5、0.89和0.8;到地带性植物群落阶段时,其各物种多样性指标又略有降低并趋于稳定。该结论对于充分利用植被自然恢复进行生态改善,并根据植被演替进程采取相应的人工管理措施具有重要的指导意义。