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。     

春小麦与玉米、向日葵间作套种对土壤水分的影响

在河套灌区以春小麦、玉米、向日葵单作为对照,测定并分析了春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种作物生长季0—120cm土层土壤水分及作物产量。结果表明,春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种生长季的土壤水分蒸散强度为双峰曲线,春小麦、玉米、向日葵单作为单峰曲线。春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种的土壤水分蒸散量高于春小麦、玉米、向日葵单作。春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种提高了作物产量,提高了土地当量比,但降低了作物生长期、作物生长季及灌溉水的水分利用效率和水分当量比。建议河套灌区减少间作套种面积,或间作套种时在不同作物之间修建土埂隔挡,根据不同作物对水分的需求分别灌溉。     

黄土高原土壤干层水分恢复与作物产量响应

通过大田试验研究了黄土高原苜蓿草地土壤干层水分恢复状况，及恢复过程中不同作物的产量响应。试验设5个处理，苜蓿→草谷子→春小麦→马铃薯→豌豆（WPPe）；苜蓿→草谷子→玉米→玉米→春小麦（CCW）；苜蓿→草谷子→马铃薯→春小麦→玉米（PWC）；苜蓿→草谷子→休闲→豌豆→马铃薯（FPeP）；常规耕作农田（CS）。结果表明，如用苜蓿翻耕后农田土壤含水量与凋萎湿度时土壤含水量的比值表示土壤干层水分恢复程度，比值在正常降雨情况下增加而在降雨量少时下降，但如用苜蓿翻耕后农田土壤含水量与常规农田土壤含水量的比值表示土壤干层水分恢复程度，比值持续增长不受降雨量的影响。经过4年时间WPPe、CCW、PWC、FPeP的0～5m土层的土壤含水量由2001年4月仅有常规农田的63．66％上升到2004年9月的90．51％、89．83％、92．17％、96．72％。苜蓿翻耕后的农田作物产量与常规农田中的作物产量没有明显差别，而水分利用效率显著高于常规农田中的作物产量。以秋收作物马铃薯和玉米较适合苜蓿一作物轮作。     

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。     

高寒半干旱区春小麦田施肥效应

高寒半干旱区旱滩草甸栗钙土土壤贫磷少氮,增施氮磷肥显著提高春小麦产量,氮磷配合施用有机肥是提高春小麦产量的关键技术措施.单施无机肥时,N、P2O5经济最佳施用量分别为56.95kg/hm2和49.23kg/hm2,施有机肥22500kg/hm2时,N、P2O5则分别为30.34kg/hm2和26.02kg/hm2.氮磷配施使春小麦水分利用效率与降水利用效率分别较未施肥增大1.98～2.49kg/(mm·hm2)和3.00～3.84kg/(mm·hm2),低量有机肥22500kg/hm2与氮磷配施分别增大2.71～3.27kg/(mm·hm2)和3.67～4.70kg/(mm·hm2),高量有机肥45000kg/hm2与氮磷配施则分别增大3.08～3.73kg/(mm·hm2)和4.29～5.05kg/(mm·hm2).氮磷与有机肥配施是充分挖掘春小麦水分生产潜力的有效途径.     

气候暖干化对半干旱区马铃薯水分利用效率的影响

基于1988~2013年黄土高原半干旱区马铃薯栽培定位试验,结合试验区域气象站1957~2013年气候要素观测资料,开展气候暖干化对黄土高原半干旱区马铃薯水分利用效率的影响研究。结果表明,1957~2013年试验区降水量呈下降趋势,气候倾向率为-10.219 mm(10a)~(-1);20世纪60年代降水量偏多,90年代降水量最少,降水量减少最多的季节为秋季。气温呈显著上升趋势,气候倾向率为0.228℃(10a)~(-1),20世纪80年代之后气温明显上升。试验区马铃薯水分利用效率呈显著下降趋势,气候倾向率为-25.602 kg hm~(-2)mm-1(10a)~(-1)。马铃薯水分利用率与6月上、中旬气温、7月上旬气温、8月下旬气温呈显著负相关,气温增高导致产量下降,水分利用效率降低。水分利用率与6月上旬降水量和9月中旬日照时数呈显著正相关。气候暖干对马铃薯发育和产量形成的负效应增加,马铃薯产量形成的不确定性因素也呈增加趋势。     

有机肥替代部分化肥对半干旱区马铃薯产量、水分和 氮素利用率的影响

探讨有机肥等氮替代化肥在旱地马铃薯生产中的增产增效作用,为化肥减量、资源高效利用提供理论依 据。于 2020—2021 年,以单施化肥(CF)为对照,研究了不同有机肥氮替代 25%(T1)、50%(T2)、75%(T3) 和 100%(T4)的化肥氮,对马铃薯产量、水分利用效率和氮素利用率的影响。结果表明,与 CF 处理相比,T1、 T2 处理能够提高马铃薯产量和单株薯重、商品薯重等产量构成因素,增加马铃薯水分利用效率、氮肥偏生产力、 氮肥农学效率和氮肥利用率。与 CF 处理相比,T1 和 T2 处理马铃薯产量、水分利用效率分别提高 5.5% 和 5.4%、 4.1% 和 4.2%,氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥利用率分别提高 5.5% 和 5.4%、12.6% 和 12.5%、12.1% 和 8.3%。综合产量、水分利用效率、氮素利用率和曲线拟合分析,在西北半干旱区全膜覆盖垄播种植条件下,有机 肥等氮替代 36% ～ 46% 的化肥氮是实现马铃薯高效种植的最佳施肥比例。     

长期施肥与覆膜对半干旱区马铃薯产量及其水分利用效率和有机碳的影响

以国家土壤质量安定观测试验站黄绵土区的农田长期定位试验为研究对象,研究长期施肥与覆膜对半干旱区马铃薯产量及其水分利用效率和有机碳的影响。结果表明,在欠水年和正常平水年份,地膜覆盖可显著提高马铃薯产量及其水分利用效率,而丰水年份效果不明显。施肥显著影响马铃薯产量及其水分利用效率,且以有机肥与化肥配施(NPKM)效果最好;在定位施肥初期(前2年),单施化肥(NPK)的效果优于单施有机肥(OM),在第3年两者无差异,而第4年之后则相反。长期施用有机肥(NPKM和OM)较NPK处理0～20 cm土壤有机碳含量显著提高了77.35%和69.65%,有机碳储量分别显著增加了70.68%～76.55%和62.09%～63.31%。不同施肥处理对土壤微生物量碳的影响表现为NPKM>OM>NPK>CK,且差异显著,NPKM和OM较NPK处理土壤微生物量碳含量分别显著增加了43.99%和31.82%,单施有机肥较单施化肥效果显著。长期覆膜与NPK处理可显著提高土壤微生物量碳含量,而对有机碳含量及其储量影响不明显。综上所述,长期有机肥与化肥配施(NPKM)或施用有机肥(OM)可显著提高旱地黄绵土总有机碳和微生物量碳含量,增加有机碳储量,有利于农田土壤固碳,提高马铃薯产量及其水分利用效率。地膜覆盖对旱地马铃薯产量及其水分利用效率的影响与年际降水密切相关。     

旱农区水磷耦合效应对春小麦产量和水分利用效率的影响

1997年在我国典型干旱半干旱甘肃定西地区,研究了水分和磷素处理对春小麦生长和水分利用影响,结果表明:春小麦产量和水分利用效率与有限灌溉和施磷之间有密切的关系,尤其是水分的作用最为关键,播前土壤极其干旱条件下,浇灌底墒水而整个生育期不浇水,可促进作物对土壤水分的充分利用,比对照(不浇水)土壤水分利用提高了241.96%,产量是对照的2.76倍,水分利用效率(以籽粒为准)提高了35.62%。在不同水分条件下,磷素对产量和水分利用效率提高呈现正效应,在浇水情况下,施磷比不施磷产量和水分利用效率分别提高8.64%、14.37%,不浇水情况下,施磷比不施磷产量和水分利用效率分别提高29.79%、4.77%。     

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。     

半干旱地区土壤水分和养分对玉米生长和产量的耦合影响

Interaction between soil water and nutrients plays an important role in sustainable crop management in semi-arid environments.On the basis of a field experiment conducted from 2000 to 2003,this study examined the coupled effects of irrigation and fertilizers on maize growth and yield in a semi-arid region of northeastern China.In terms of plant productivity,nitrogen fertilizer had the most significant effect followed by irrigation and phosphate levels.The combined application of nutrients and irrigation exerted a synergistic effect on the grain yield of maize plants.Regression analysis indicated that optimal levels of nitrogen and phosphate,in addition to adequate irrigation,could greatly improve the efficiency of grain production.Similarly,optimization of soil nutrient availability substantially increased water use efficiency.These suggested that for the most efficient and sustainable crop production,irrigation and nutrient management should be based on a quantitative understanding of water/nutrients interaction,particularly in semi-arid and arid regions.     

柠条秸秆和地膜覆盖对土壤水分和玉米产量的影响

为了探讨北方农牧交错带不同保墒措施下旱地玉米的土壤水分特征及其对产量的影响,以甘农118为试验材料,监测了单膜(SFP)、双膜(DFP)、柠条秸秆沟埋(CPDP)和裸地(CK)4种不同处理下0~100 cm土壤水分季节变化、垂直变化及年际变化,测定了玉米产量和水分利用效率。结果表明:SFP和DFP处理明显改善0~40 cm土层土壤体积含水率,较CK处理保墒效果提高35.65%~47.91%,但随着玉米生育期的推进,由于玉米生长耗水和土壤蒸发作用,建植后土壤体积含水率均接近或低于萎蔫系数(7.20%)。连续2 a种植玉米4种处理土壤贮水量均有不同程度的减少,CPDP和CK处理土壤贮水量分别减少了68.42和68.07 mm,其次为SFP(53.49 mm),DFP减少最小(48.98 mm),说明研究区内玉米生长需要消耗大量土壤水分。SFP和DFP能够增加玉米对降雨和土壤水的利用,不同年份产量水分利用效率较CK处理分别提高12.55%~35.71%和25.11%~54.70%。SFP和DFP耗水量、产量和水分利用效率均无显著差异(P0.05),因此建议在研究区种植玉米时可以采取SFP措施,而CPDP耗水量较高、产量和水分利用效率相对较低,不宜采取此种保墒措施。     

覆盖方式对旱地马铃薯阶段耗水量特征和产量的影响

为明确不同覆盖方式对旱地马铃薯田土壤耗水、耗水规律、水分利用效率、产量及产量形成的影响,在陇中半干旱农区设置了玉米秸秆带状双行覆盖(SSM2)、玉米秸秆带状单行覆盖(SSM1)、玉米秸秆全覆盖(SFM)、地膜春覆盖(PMS)和地膜秋覆盖(PMA)5种覆盖方式,以传统露地平作为对照(CK)。结果表明:2年试验中,玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖处理土壤贮水消耗量较CK分别增加13.5,14.8 mm。玉米秸秆带状覆盖能显著提高降水对马铃薯耗水贡献率,不同降雨年型内均以SSM2处理贡献率最高,2年分别为95.6%和94.3%。于CK相比,覆盖处理均降低了生育前期(播种-块茎形成期)耗水量,地膜覆盖显著增加了生育中期(块茎形成期-淀粉积累期)耗水量,玉米秸秆带状覆盖显著增加了生育后期(淀粉积累期-收获期)的耗水量。玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖分别能使马铃薯干薯产量增加27.9%和24.2%,干薯水分利用效率提高23.1%和19.3%。综上可知,玉米秸秆带状覆盖处理能显著增加马铃薯生育时期内农田土壤贮水消耗量,并改善马铃薯生育前期和生育后期耗水,减少旱地马铃薯农田无效耗水,能显著提高马铃薯干薯产量和水分利用效率。     

旱地雨养农业覆膜体系及其土壤生态环境效应

覆膜技术作为一项有效提高粮食产量的重要手段,在中国西北地区雨养农业中得到广泛的推广应用。本文综述了地膜覆盖体系关于作物产量、土壤水分、土壤温度、土壤养分转化和迁移以及微生物数量和活性等方面的研究进展,以期为旱地雨养农业发展和完善覆膜技术体系提供理论支撑。研究表明:玉米、小麦和马铃薯覆膜处理增产显著,其平均增产率分别为26.2%、37.1%和29.8%;同时,增产受到覆膜方式影响,全覆膜处理增产效果最好,其玉米、小麦和马铃薯平均产量分别比半覆膜处理高30.0%、5.1%和26.4%。覆膜下玉米、小麦与马铃薯的水分利用效率分别比不覆膜处理高42.8%、10.9%和92.8%。覆膜处理影响硝酸盐在土体的空间分布,硝酸盐在膜下出现表聚现象;同时覆膜能够提高氮肥利用效率,减少氮素淋溶损失,降低氨挥发。但关于覆膜下反硝化过程的研究结论不一,还需进一步深入的探讨。覆膜对有机碳的影响与气候、土壤、作物、覆膜年限等有关,其研究结论尚有争议。另外,覆膜增加了农田土壤微生物量,改变土壤物理性状。尽管覆膜显著提高作物产量,其对生态环境却可能存在一定的影响,比如"奢侈耗水"现象,温室气体排放增加,土壤有机质耗竭,农膜残留等问题。因此,进一步系统研究覆膜对土壤生态环境的影响机理,完善覆膜技术体系与应用,全面评估覆膜体系的生态环境影响,对其在中国干旱地区农业生产的可持续发展具有重要意义。     

Exploring optimal soil mulching to enhance maize yield and water use efficiency in dryland areas in China

Water and nutrient availability significantly limits global crop production, especially for dryland agriculture in arid and semi-arid regions. To explore the optimal soil mulching options for the Loess Plateau in China, a 3-year field study was conducted to investigate the effects of various soil mulching practices on soil temperature and the water use and grain yield of spring maize. The treatments included traditional flat farming (CK), narrow plastic film mulch (NM), wide plastic film mulch (WM) and narrow plastic film mulch?+?maize straw mulch between rows (MS). The results showed that MS treatment increased consistently soil temperature during the initial stages of maize growth, and more importantly, it reduced diurnal temperature variation. MS also increased in soil water storage by 10.1%, leading to the highest water use efficiency (WUE?=?30.9?kg?ha^?1?mm^?1) over CK on 3 year average. MS significantly increased maize yield and net income of farmers by up to 20%, compared to CK. In conclusion, optimisation of soil mulching strategies significantly enhanced crop yield and water productivity in dryland agriculture in China. Our study provides important guidance for exploring better soil management practice for dryland agriculture in the other regions of the world.     

SWAT模拟耕作方式与盐分对区域土壤氮运移及作物产量影响

耕作方式与土壤盐渍化是影响河套灌区氮素流失及作物产量的重要因素.明确不同耕作方式与盐渍化水平下硝态氮运移量及作物产量的变化,可为制定合理的灌区耕作措施及盐渍化治理方案提供理论依据,对于揭示灌区氮素流失控制及不同作物增产潜力具有重要意义.该研究基于验证后的SWAT(Soil and Water Assessment To...     

不同施肥处理对连续三季作物氮肥利用率及其分配与去向的影响

采用室外盆栽试验系统研究了不同施肥处理对连续3个生长季作物生长状况、标记^15N利用率及其分配与去向的影响。结果表明,高量氮肥的施用能显著提高作物的生长和产量,而化肥配施玉米秸秆在第1生长季表现为抑制,第2、第3生长季则相反。作物体内来自标记氮肥的含量和比例随生长季的增加显著下降,高量氮肥和玉米秸秆的施用能显著提高其含量和比例（P〈0.05）。标记氮肥在土壤中的残留率随作物生长季的增加而降低,而标记氮肥的累积作物利用率和总损失率随着生长季的增加而增加,经过连续3季作物的吸收利用,标记氮肥在土壤中的残留率、累积作物利用率和总损失率分别平均为15．82％、61．11％和23．07％。标记氮肥的作物利用率和损失率主要发生在第1生长季内,高量氮肥的施用降低了标记肥料氮在土壤中的残留率,增加了氮素损失率;与单施化肥处理相比,化肥配施玉米秸秆能明显增加标记肥料氮在土壤和作物中的回收率,降低氮素损失率,提高比例为21．74％,从而说明在施肥当季,通过施入高C/N比有机物料玉米秸秆合理调节土壤中C源和N素营养的施用比例,可以达到增加氮肥在土壤中的残留率,提高氮肥利用率的目的。     

作物高效用水生理生态调控机制研究

提高作物对水分的高效利用是解决我国农业水资源短缺的根本出路。本文从作物高效用水的品种差异、作物不同生育时期对水分的响应差异、气孔导度对作物叶片奢侈蒸腾的调控、不同抗旱类型作物在应对水分胁迫的生理生态策略差异等4个方面,主要对国内研究进展及发展趋势进行了综述。根据本研究组多年研究结果,提出了3项作物高效用水的配套栽培技术,主要包括:1)调整种植结构,提高作物周年用水效率技术。利用作物及品种的用水特性、产量差、效率差,根据地下水压采目标,构建合理的作物种植结构与轮作方式,提高作物周年对水资源的利用效率。以太行山前高产区为例,冬小麦-夏谷子/春甘薯两年3熟制是一种产量、水分经济利用效率均较高的种植结构。2)活化播期,拓宽播种阈值,提高作物雨水利用效率技术。通过选用合适品种拓宽播期、等墒、找墒、保墒拓展利用土壤水分的时空范围、播量变量调节等,提高作物雨水利用效率。通过技术组装与配套,冬小麦只要在11月底之前播种,产量与常规种植没有显著差异。3)覆盖保墒,提高旱地作物高效用水技术。其中,小麦-玉米土下覆膜一膜两用丰产节水模式通过调节土壤温度、水分、盐分、抑制杂草等多项调控,显著提高了雨养农田作物产量与水分利用效率。在环渤海低平原沧州地区,该技术模式在没有任何灌溉条件下的周年产量达15 910.20~16 965.90 kg·hm-2,比对照增产10.52%~41.44%。深入探讨作物高效用水的生理生态基础、进一步研发提高作物水分利用的新技术、统一作物高效用水的量化标准和充分利用非常规水将是今后相当长一段时期的重点研究方向。