向日葵和马铃薯间作模式的生产力及水分利用

本研究通过对不同间作模式中作物水分吸收和利用的分析比较,探讨间作提高产量的机理,提出适合当地生态环境的最优间作模式,并提供一定理论依据。于2009年和2010年在内蒙古武川进行了大田试验,研究马铃薯/向日葵不同间作模式水分吸收和利用,结果表明,马铃薯/向日葵2种间作模式:2行马铃薯:2行向日葵(2P:2S)和4行马铃薯:4行向日葵(4P:4S)的土地当量比LER为1.2～1.3,都具有较强的间作产量优势。其中,4P:4S间作体系2年平均的LER为1.26,间作优势最大。4P:4S间作马铃薯的农田蒸散量ET与单作马铃薯的ET相比差异不显著。单作向日葵和间作向日葵的农田蒸散量ET无显著差异。虽然,2P:2S间作模式和4P:4S间作模式的马铃薯水分利用效率WUE比单作分别降低了81%和66%,但2种间作模式下向日葵的水分利用效率与单作相当。因此,在马铃薯和向日葵间作模式中,整体的水分利用效率提高了,水分当量比WER在1.2～1.3,其中4P:4S间作系统的水分当量比2a均为1.3,说明该体系具有显著的水分利用优势。综合分析认为,马铃薯/向日葵间作特别是4P:4S间作模式有利于提高土地生产力和农田水分的利用效率,在可持续雨养农业发展中具有很好的应用价值。     

北方旱农区小麦水分生产潜力模拟研究

以北方旱农区为研究区域,利用作物生长模型CERES-Wheat模拟了北方旱农区小麦的水分生产潜力值,得出小麦田间水平和区域水平的潜力值,用地理信息系统(GIS)软件ArcView在北方旱农类型图上展示模拟结果,分析了小麦潜力值的空间分布规律.研究得出以下几点结论总体上北方旱农区作物生产潜力很大,但潜力分布不平衡,从西北向东北、由北向南潜力值逐渐增大,小麦田间水平水分生产潜力多年平均值为2 827kg/hm2～7 025kg/hm2;不同旱农类型区之间作物水分生产潜力存在明显的差异,总的趋势是湿润程度越高的区域,水分潜力值越大,小麦潜力值大小排序基本是半湿润区＞半湿润偏旱区＞半干旱区＞半干旱偏旱区＞干旱区,同一区域不同作物的潜力值大小排序基本是冬小麦＞春小麦.     

阴山北麓马铃薯在不同灌溉模式下的水肥效率

为明确内蒙古阴山北麓马铃薯主产区不同灌溉模式对水肥利用效率以及土壤无机氮残留的影响,2009—2010年进行了漫灌(农民习惯)、喷灌、露地滴灌、膜下滴灌4种灌溉模式对比研究,分析了不同灌溉模式对马铃薯产量形成、水分利用效率、养分偏生产力、经济净收益以及土壤无机氮残留的影响。结果表明:膜下滴灌马铃薯的产量、水分利用效率、氮磷钾肥料的偏生产力以及经济净收益均显著高于其他3种灌溉模式。其中,膜下滴灌的马铃薯产量分别比漫灌、喷灌和露地滴灌增加35.7%、26.0%、12.9%,水分利用效率和经济净收益分别增加200.2%、91.8%、23.7%和37.7%、30.1%、10.7%;氮肥偏生产力膜下滴灌比漫灌、喷灌和露地滴灌分别增加50.6 kg.kg 1、39.8 kg.kg 1、22.0 kg.kg 1,磷肥偏生产力分别增加126.6 kg.kg 1、99.4 kg.kg 1、55.0 kg.kg 1,钾肥偏生产力分别增加42.3 kg.kg 1、33.2 kg.kg 1、18.4 kg.kg 1。漫灌马铃薯收获后60~120 cm土层无机氮残留量达102.95 kg.hm 2,分别是喷灌、露地滴灌和膜下滴灌的1.36倍、2.11倍和2.28倍。由此可见,露地滴灌和膜下滴灌不仅节水,且马铃薯高产、养分资源和经济高效,可显著减少薯田氮素淋洗,从而降低环境污染的风险。     

种植制度对阴山北麓马铃薯种植区土壤温度的影响

通过马铃薯带状间作长期定位试验,测定了生育期内马铃薯与草谷子间作轮作(P-M)、间作连作(P+M),马铃薯与油菜间作轮作(P-R)、间作连作(P+R)地块10cm地温,并对相关结果进行分析.结果表明,各处理地温日变化呈明显的正弦曲线变化规律,轮作在6:30-9:00达最低温,16:30-18:00达最高温.相同生育期内轮作与连作比较,其平均最高、最低地温出现早0.5 ～1.5h,日较差大0.6 ～3.5℃.种植制度对日平均地温和积温的影响在不同生育期存在显著差异:苗期和块茎形成期,受不同前茬影响,轮作的平均地温和积温高于连作,与不同作物间作的处理间差异很小;块茎增长期和淀粉积累期,P-R的地温最低,P-M的最高.马铃薯块茎产量与全生育期日较差、生育前期的平均地温和日最高温、生育后期的日最低地温呈显著正相关.可见,提高苗期地温、增大各期日较差是轮作马铃薯高产的重要原因;与株高冠幅较大的油菜间作可以减少高温伤害,但在冷凉地区,与草谷子等低矮作物间作更容易获得充足的热量,从而实现高产.     

内蒙古阴山北麓高产马铃薯的群体特征

为明确内蒙古阴山北麓马铃薯产区高产马铃薯(产量45 000 kg/hm2)的群体特性,指导该地区马铃薯生产,于2012~2013年在滴灌条件下系统地比较了不同产量水平马铃薯的产量构成、叶面积动态、光合势、干物质积累以及群体生长速率。研究结果表明:种植密度保持在6.0×104株/hm2,块茎膨大期叶面积指数保持在3.07~3.81范围,淀粉积累期仍保持在1.50~1.88,则块茎膨大至淀粉积累期的光合势便占总量的91.6%~94.6%,此期马铃薯以199.9~220.6 kg/(hm2·d)的速度积累干物质,为实现大于45 000 kg/hm2的高产提供了有利的保障。另外,在6.0×104株/hm2密度条件下,水分、养分等供应充足,单株结薯数量可达8个/株以上,大中薯率达90%以上。上述马铃薯群体生理学特征及块茎产量构成因子可作为内蒙古阴山北麓地区高产马铃薯综合管理的重要参考指标。     

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。     

覆膜和密度对宁南旱地马铃薯产量及水分利用效率的影响

以庄薯3号为供试材料,采用大田试验,研究覆膜对不同栽培密度条件下土壤储水量、马铃薯产量构成、产量以及水分利用效率的影响。结果表明:地膜覆盖可明显提高0—40,40—100 cm土壤储水量,提高了马铃薯块茎产量（25.2%）和水分利用效率（28.0%）;不论覆膜与否,适宜的马铃薯密度可提高马铃薯产量和水分利用效率,趋势为6.0万株/hm² > 7.5万株/hm² > 4.5万株/hm²,但地膜覆盖优于裸地。因此,在宁南旱地马铃薯覆膜栽培条件下密度为6.0万株/hm²时,能有效减少土壤水分消耗,同时实现马铃薯高产。     

风沙半干旱区仁用杏间作对作物产量和水分利用的影响

为了探明仁用杏与作物间作对作物产量和水分利用的影响,提出适合东北风沙半干旱区最优的农林间作模式,2012-2013年在大田试验条件下对仁用杏作物间作进行试验,设置仁用杏花生间作、仁用杏谷子间作、仁用杏甘薯间作、仁用杏单作、花生单作、谷子单作和甘薯单作7个处理,对不同处理下作物产量、水分利用效率、土壤水分和水分当量比4个指标进行观测。结果表明,仁用杏作物间作对作物产量影响显著(P0.05),间作花生、谷子、甘薯产量比单作平均减少65.1%、54.3%、64.7%,而对仁用杏的产量影响不显著。土壤水分的空间分布表明,仁用杏谷子间作水分竞争关系最小,仁用杏与甘薯间作水分竞争强烈。仁用杏作物间作系统的水分当量比均大于1,表现出较好的水分优势,其中仁用杏谷子间作系统的水分优势最明显,水分当量比达1.45,分别比仁用杏花生间作、仁用杏甘薯间作高8.2%和9.9%。综合分析认为,仁用杏谷子间作最适宜当地生态环境,在东北风沙半干旱区持续雨养农业发展中具有很好的应用前景。     

农田生态系统水分循环与作物水分关系研究

通过对我国不同类型农田生态系统水分循环与作物生产力关系的网络研究,探讨了我国主要类型地区小麦、玉米、大豆等几种主要作物的菡散耗水和需水规律、水分利用效率和作物水分生产函数,获得这些地区主要作物耗水需水特征及小麦水分生产函数。结果表明,在不同生态系统优化结构模式中作物与水分关系均得到极大改善,节约了作物用水,提高了作物产量和水分利用效率。     

枸杞苜蓿间作模式下水分调控对枸杞光合特性与水分利用的影响

针对中国西北干旱半干旱地区枸杞种植模式单一、水分利用低下的农业生产现状,探究更为有效的田间管理措施以提高枸杞产量,并实现水土资源高效利用。基于大田试验,对比分析了2种种植模式(枸杞单作CK和枸杞‖苜蓿LA)与4种水分条件(充分灌水W0(75%～85%)、轻度亏水W1(65%～75%)、中度亏水W2(55%～65%)和重度亏水W3(45%～55%))对枸杞耗水特征、光合特性、生长量、产量和水分利用效率的影响。结果表明:(1)枸杞‖苜蓿(891～1 243 mm)的生育期耗水量高于枸杞单作(829～1 102 mm),且均随灌水亏缺程度的提高呈降低趋势。(2)枸杞单作模式下,净光合速率和蒸腾速率的双峰趋势较枸杞‖苜蓿模式明显;同一种植模式下,随着水分亏缺程度的加剧,枸杞叶片净光合速率和蒸腾速率的峰值有所降低且峰值出现的时间有所提前。(3)同一种植模式下,随着水分亏缺程度的增加,枸杞地径、株高、冠幅和新梢的生长量均呈降低趋势,但降低幅度趋于减小;单作模式下,处理CKW1具有较高的产量(3 720 kg/hm~2)和水分利用效率(3.61 kg/(hm~2·mm));间作模式下,处理LAW0具有较高的产量(3 780 kg/hm~2)和水分利用效率(3.08 kg/(hm~2·mm))。综合得出,枸杞单作模式下,一定程度的水分亏缺有助于提高枸杞产量和水分利用,而枸杞‖苜蓿模式下,应保证充足的土壤水分供应以获得较高的枸杞产量和水分利用。     

补充灌溉对半干旱区马铃薯产量和水分利用效率的影响

采用随机区组设计,研究了陇中半干旱区不同补灌时期及补水量对马铃薯产量形成和水分利用效率的影响。结果表明,苗期补水、现蕾期补水和膨大期补水较对照均能显著提高马铃薯产量;补水处理水分利用效率（WUE）均高于不补水处理（对照）;其中,现蕾期补水3kg/穴处理产量和水分利用效率增幅最高,产量和WUE分别达19 178.57kg/hm2（较对照处理高21.77%）和52.75kg/（hm2.mm）;与对照相比,各补水处理普遍优化了马铃薯各产量构成性状,有利于大薯率和中薯率的提高,单株结薯数和单株薯产量也较高。因此,现蕾期为旱地马铃薯需水关键期,对水分的变化敏感;现蕾期补水3kg/穴,可以作为半旱区马铃薯适宜的抗干旱节水高产种植模式。     

陇中半干旱地区不同耕作措施对土壤水分及利用效率的影响

通过分析6种不同耕作措施对定西半干旱地区春小麦土壤水分年变化和垂直变化的影响,结合春小麦产量分析了不同耕作措施的水分利用率。结果表明,免耕秸秆覆盖和传统耕作秸秆覆盖两个处理土壤贮水量少,但水分利用效率高。而免耕不覆盖和免耕覆膜2个处理土壤贮水量最多,但作物的水分利用率最低。从不同耕作措施对土壤贮水量的影响看,表现为TW6>TW3>TW1>TW5>TW2>TW4,而水分利用率则为TW2>TW4>TW1>TW5>TW3>TW6。     

辽西半干旱区玉米大豆间作对作物产量及水分利用的影响

为探明玉米大豆间作的作物增产、土地生产力提升和水分高效利用机理,优化辽西半干旱区适宜的玉米大豆间作模式,于2018−2019年在国家农业环境阜新观测实验站,采用田间定位试验方法,设置了玉米大豆间作2行﹕2行（M2S2）、4行﹕4行（M4S4）、6行﹕6行（M6S6）,玉米单作（M）和大豆单作（S）5种种植模式,研究玉米大豆间作对作物产量、土地生产力、土壤水分空间分布及水分利用效率的影响。结果表明,5种单、间作模式作物总产量表现为M＞M6S6＞M4S4＞M2S2＞S,间作模式中作物对总产量的贡献率表现为玉米＞大豆,玉米贡献率为79.0%～87.3%,大豆贡献率为12.7%～21.0%;M6S6和M4S4间作模式土地当量比（LER）分别为1.13～1.19和1.06～1.07,均具有间作产量优势,其中M6S6间作优势最强;M2S2间作模式土地当量比（LER）小于1,表现为间作劣势;土壤水分空间分布结果表明,0−50cm土层间作玉米与大豆存在水分竞争,60−100cm土层玉米和大豆存在水分互补;3种间作模式均提高了单位面积的玉米水分利用效率,除M6S6间作模式外,M4S4和M2S2间作模式均降低了大豆水分利用效率;M6S6和M4S4间作模式水分当量比（WER）分别为1.18～1.21和1.05～1.06,水分生产力提高5%～21%,均具有间作水分利用优势,其中M6S6间作优势最强,M2S2间作模式水分当量比（WER）为0.99～1.01,间作水分利用优势不显著。综合分析认为,玉米大豆间作模式中M6S6间作产量优势和水分利用优势最强,能够显著提高农田土地生产力和水分利用效率,在辽西半干旱区农业生产中具有更好的应用价值。     

典型岩溶峰丛山区土地利用与水土流失

以广西马山县加方—古寨地区为例,在分析自然地理及地质条件的基础上,分析了土地开发利用现状、土地利用空间的合理调配与岩溶石山区水土流失的治理,提出了水土流失的治理方法。     

六盘山北侧华北落叶松林分的水分利用效率研究

为定量研究华北落叶松人工林水分利用特征,2010年5-10月在宁夏六盘山北侧叠叠沟林场的华北落叶松人工林固定样地内,通过测定树干径向生长、林分叶面积指数变化、草本生物量变化、树干液流速率变化、植物降雨截持等,估计了华北落叶松人工林及各层的生产力、水分消耗和水分利用效率。研究表明：林分总生产力11.76t/hm2,其中乔木层占75.2%,草本层占24.8%;在整个生长期内,林分生产力各月的分量呈现先升高后降低的季节变化格局。林分总蒸散量为433.9mm,其中乔木层与草本层（包括土壤蒸发）耗水各约占一半,分别为总蒸散的50.5%和49.5%;林分蒸散在生长季中呈现先升高后降低的季节变化格局。在整个生长季,华北落叶松人工林的水分利用效率为2.71g/kg,其中乔木层的水分利用效率为4.04g/kg,草本层水分利用效率为1.36g/kg;其季节变化与乔木层的水分利用效率变化相类似,说明乔木层对于华北落叶松林分水分利用效率的影响较大。     

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。     

滴灌水肥调控对苹果-大豆间作系统光合特性和水分利用的影响

为探究适于晋西黄土区果农间作系统滴灌水肥一体化管理制度,以典型的苹果-大豆间作系统为研究对象,设置灌水和施肥两因素,分析不同水肥调控措施对土壤含水量分布、苹果和大豆光合生理特征、大豆生长和产量以及间作系统水分利用等指标的影响。试验在大豆4个关键需水期进行灌水,肥料随灌溉水施入,每次设置不同灌水上限和施肥水平,4个灌水量上限水平分别为:田间持水量(Fc)的60%(W1),70%(W2),80%(W3)和90%(W4),3个施氮水平:纯N 59.40 kg/hm^2(F1),92.00 kg/hm^2(F2),124.32 kg/hm^2(F3),对照处理(CK)整个生育期不灌水不施肥,仅在播种前施入基肥。结果表明:各水肥处理土壤含水量在水平和垂直方向上具有显著差异,灌水量对土壤含水量的影响程度高于施肥量和水肥交互作用。苹果和大豆的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的日变化特征相似,均为单峰型曲线,最大值均为W3F2处理。各处理大豆株高、茎粗和叶面积指数(LAI)分别较对照组提高了1.3%~32.3%,2.8%~33.9%和3.4%~125.9%,其中最大值均出现在W3F2处理,该处理大豆产量和间作系统水分利用效率(WUE)也最优,较其他处理分别提高了10.9%~99.3%和8.0%~70.0%。在播种至出苗期、幼苗期至分枝期、开花结荚期和鼓粒期可以设置80%Fc的灌水上限,同时在大豆幼苗期至分枝期、结荚期和鼓粒期分别施加92.00 kg/hm^2的氮肥,该水肥管理方式使苹果—大豆间作系统获得较高的作物产量及水分利用效率,可为该地区间作系统滴灌水肥一体化管理提供参考。