滴灌条件下液体地膜覆盖土壤保温保湿效应及棉花生长响应

为解决干旱区棉田日益严重的"白色污染"问题,从根本上杜绝农田残膜增加,采用桶栽试验研究了5种处理方式:液体地膜1 900 kg/hm~2(LFD1),液体地膜2 200 kg/hm~2(LFD2),液体地膜2 500 kg/hm~2(LFD3),塑膜滴灌(PFD),裸地对照(NFD)对土壤的保温保湿效应及棉花生长响应,探讨了滴灌条件下液体地膜代替塑料地膜的可行性。结果表明:液体地膜覆盖可提高土壤温度,降低土壤水分蒸发量,增强棉株根系吸收与合成能力,加快滴灌棉花前期生长速度,适度抑制后期旺长,增产效果显著。液体地膜覆盖滴灌棉花对土壤环境无不良影响,在干旱区滴灌棉田具有重要研究价值和应用前景。     

新疆棉田地膜覆盖耕层土壤温度效应研究

棉田地膜覆盖试验结果表明,窄膜或宽膜覆盖分别较露地增产46.8％和51.3％,提高出苗率和促进棉花生长发育。窄膜或宽膜覆盖分别使生育前期(4月下旬～6月底)棉田土壤积温增加105℃、和195℃,土壤温度提高0.7～3.2℃,但这种热效应随生育后期的到来而减弱。地膜覆盖提高5～20 cm土层土壤温度,其增温效应随土层深度的增加而降低。地膜覆盖对生育前期日温差影响不明显,生育中后期(7月份始)棉田早晚土壤温差降低0.8～4.2℃,宽膜覆盖比窄膜覆盖增温效应更佳。     

液体地膜对滴灌棉花生理特性和产量的影响

为探寻解决干旱区棉田日益严重的"白色污染"问题的途径,明晰液体地膜代替塑料薄膜与滴灌结合对棉花生理特性与产量的影响效果,通过桶栽试验,设置了5种处理(液体地膜1 900 kg/hm2,LFD1;液体地膜2 200 kg/hm2,LFD2;液体地膜2 500 kg/hm2,LFD3;普通塑膜,PFD;裸地对照,CK),监测和分析了不同处理对滴灌棉花叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度、水分利用效率和产量的影响。结果表明,液体地膜覆盖用量的大小对滴灌棉花叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度等生理特性指标和水分利用效率及产量均具有重要影响。随着液体地膜用量的增加,滴灌棉花叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度及产量也不断增加,并与塑料地膜覆盖处理的差距变小。液体地膜覆盖对滴灌棉花生理特性的影响作用效果在棉花生理活动旺盛的生育前期和中期更为显著,随着作物生育期的推进(液体地膜覆盖时间的延长)而逐渐降低。在所有观测时间点,3个液体地膜覆盖处理的滴灌棉花叶片净光合速率均高于CK且与CK具有显著性差异(P0.05);在不同阶段和同一阶段的不同观测时段不同用量液体地膜处理对棉花叶片净光合速率均具有不同的影响。在棉花生理活动相对旺盛的蕾期6月26日14:00,LFD1、LFD2和LFD3的叶片净光合速率较CK分别提高11.12%、29.76%和40.20%,较PFD分别降低24.96%、12.38%和5.33%;液体地膜覆盖滴灌棉花水分利用效率、单株铃数、单铃质量、产量等指标均高于CK处理(P0.05),液体地膜用量最大的LFD3处理与PFD处理的水分利用效率、单株铃数、单铃质量、产量均没有显著性差异(P0.05)。LFD1、LFD2和LFD3较CK分别增产7.10%、11.79%和14.39%。不同用量的液体地膜覆盖处理对于滴灌棉花水分利用效率及产量具有重要影响,液体地膜通过不断对棉花生理特性的影响最终影响到水分利用效率与产量;适量液体地膜(不低于2 500 kg/hm2)与滴灌结合可以与塑料地膜膜下滴灌棉花具有相当的节水、增产效果(与CK相比),液体地膜具有的可降解、无污染特点将使该技术具有较大的应用潜力。     

旱地冬小麦全生育期地膜覆盖穴播高产栽培技术的研究

该文在多年试验研究的基础上,总结出一整套适合我国北方旱地冬小麦全生育期“地膜覆盖、穴播”高产栽培的关键农艺措施,并系统分析了地膜覆盖增产的原因。试验结果表明,地膜覆盖小麦具有节水、保墒、增产效果显著、改良土壤等显著优点,每ｈｍ^２可纯增小麦２２５０ｋｇ,是实现旱作农业和节水农业的一项有效措施。     

土壤容重对土壤供氮能力及棉花吸收利用氮素的影响

本文应用~(15)N示踪法研究不同土壤容重对土壤供氮能力及棉花吸氮的影响。阐明了丘陵黄棕壤地区棉花低产的原因是棉田土壤容重过大,使土壤的供氮能力——A_N值显著下降,棉株对氮素养分的吸收量减少,而且延缓了氮素养分由营养器官向生殖器官的转运。降低土壤容重是挖掘丘陵黄棕壤地区棉田增产潜力的有效施施。     

作物茬口对连作棉田土壤环境及棉花产量的影响

于2007－2008年在连作8 a的棉田上进行不同作物轮作倒茬田间试验,以研究不同茬口对连作棉田土壤养分、土壤微生物区系以及棉花产量的影响,从而筛选出适宜棉田轮作倒茬的最佳作物茬口。研究结果表明：不同作物茬口的土壤有机质、速效养分含量及棉花产量均高于连作棉田,其中加工番茄茬口对土壤的速效磷含量增加最为显著,小麦、玉米茬口对土壤速效钾含量增加显著;各作物茬口土壤微生物总量均比连作棉田有明显的增加,表现为细菌和放线菌数量增加真菌减少;草木樨、番茄茬口土壤氨化细菌、硝化细菌生理群也明显增加。不同作物茬口的棉花产量表现为加工番茄→棉花＞草木樨→棉花＞小麦→棉花＞玉米→棉花＞棉花→棉花;加工番茄、玉米、小麦可作为连作棉田的良好前茬。     

不同液体有机肥对新疆棉花生长及土壤养分的影响

为研究不同液体有机肥对新疆棉花生长及土壤养分的影响，进而确定滴灌棉田最适宜的液体有机肥类型，为优化新疆滴灌棉花施肥技术提供理论依据，采用盆栽试验，设置5个处理包括不施肥（CK）、常规施肥（化肥，CF）、含氨基酸液体有机肥（AF）、含腐殖酸液体有机肥（HF）、酸性有机肥浸提液（BF），考察了不同施肥处理对棉花生长、叶片光合能力、产量构成、土壤养分以及养分利用率的影响。结果表明：与CF处理相比，不同液体有机肥均能促进棉花生长，提高土壤有效养分含量。其中，AF处理较CF处理显著提高了棉花叶片气孔导度（G_s），增加7.18%；与CF处理相比，HF处理对棉花株高、茎粗、叶片蒸腾速率（T_r）、总根表面积的促进作用最显著，分别增加了6.38%、3.92%、11.01%和14.52%~11.84%，棉花茎和地下部干物质量最高；BF处理棉花总根长显著提高41.21%~49.48%，同时叶片净光合速率（P_n）最强，棉花单株成铃数、衣分最高，棉花蕾铃、籽棉和整株干物质量显著提高了27.91%、11.83%和9.76%。对于土壤理化性质，AF、HF和BF处理较CF处理均显著提高了土壤有效磷含量；BF处理显著降低了土壤pH，且土壤有机质、碱解氮和速效钾含量均高于其他处理。BF处理棉花肥料偏生产力、肥料农学效率和肥料贡献率较CF处理提高了5.83%~19.33%，显著高于其他处理。总之，3种液体有机肥均能促进棉花生长，增加棉花干物质积累，提高土壤有效养分含量以及肥料利用率，其中以酸性有机肥浸提液效果最佳。因此，在滴灌棉田应用酸性有机肥浸提液可以获得更高的棉花产量及肥料利用率，有利于新疆滴灌棉田可持续发展。     

光谱技术结合水分校正与样本增广的棉田土壤盐分精准反演

棉田土壤盐分的精准反演对于棉花的种植管理具有重要意义。水分和盐分作为主要环境因素，共同影响棉田土壤的波谱特征，两者之间的耦合关系直接影响土壤盐分的检测分析。为了提高基于光谱技术构建的模型对棉田土壤盐分信息解析的准确性与可靠性，该研究联用可见/短波近红外（400～1 000 nm）和长波近红外（960～1 693 nm）技术，采集不同含水率与含盐量的新疆地区土壤样本的光谱；结合外部参数正交法（external parameter orthogonalization，EPO），校正不同标样集与不同波段光谱中的土壤含水率干扰信息；引入基于不同卷积步幅的深度卷积对抗网络（deep convolutional generative adversarial networks，DCGAN），进行样本增广与质量评估；参考三层残差神经网络设计一维卷积神经网络RNet，最终构建基于EPO-DCGAN-RNet的优化模型，用于棉田土壤盐分的反演。结果表明，与传统机器学习方法和基于VGG或EfficientNet结构一维卷积神经网络相比，该研究提出的EPO-DCGAN-RNet方法能够有效地滤除水分对盐分反演的影响、提高模型对特征波段的挖掘能力、降低深度学习算法对样本量的依赖性，并能得到更优的模型预测性能。EPO-DCGAN-RNet的建模集R²和均方根误差分别为0.942、115.420 μS/cm，验证集R²和均方根误差分别为0.910和136.472 μS/cm。研究结果可为新疆棉田土壤盐分快速精准检测提供理论指导和技术支持，有助于促进盐碱地区棉花种植的水肥科学管理。     

渭北旱塬不同覆盖对冬小麦生产综合效应研究

为了探讨旱地有效蓄水保墒对冬小麦的综合效应，从1998～2000年在渭北旱原合阳县西北农林科技大学试验基地进行实验研究。3年的试验结果表明，冬小麦在生长期采用渗水地膜、秸秆、常规地膜及不同覆盖技术，均有显著增产效果，能显著增加土壤贮水量(除常规地膜覆盖外)，使土壤上层长期保持湿润状态，提高土壤温度，降低昼夜温差，避免降雨直接冲击地面，保持良好的土壤结构。与常规地膜覆盖和秸秆覆盖比较，渗水地膜覆盖冬小麦增产分别为43.1%和40.4%。秸秆覆盖能增加土壤有机质，提高土壤肥力。渗水地膜和常规地膜具有相同的增温效果，当气温达35℃以上时，渗水地膜还具有降低极端温度的调节功能。但是，覆盖易造成有机质大量矿化物和NO^-₃-N的淋失。     

北疆膜下滴灌机采棉氮肥效应研究

机采棉种植已成为新疆棉花的主要栽培模式,由于种植密度与滴灌制度的改变,急需对氮素的效应进行研究,以期科学合理指导机采棉的氮肥施用。采用大田试验,在养分投入比例(N∶P2O5∶K2O=1∶0.38∶0.3)一致的条件下,设置不同氮肥用量(0、180、220、270、315 kg/hm²),研究氮素对北疆膜下滴灌机采棉植株养分吸收利用、肥料利用率、棉田土壤养分变化和产量等的影响。结果表明:机采模式下,棉花的单株结铃数和籽棉产量随施氮量的增加而提高,氮肥显著提高单株铃数继而提升籽棉的产量,但施氮对棉花衣分无显著影响;地上部干物质量、植株养分吸收量与施氮量呈正比;百公斤籽棉需氮5.10 kg,磷1.37 kg,钾4.90 kg;籽棉氮、磷素积累量高于秸秆,钾素则表现为相反。机采棉滴施氮肥对表层(0~20 cm)土壤的养分含量影响最大。施氮270 kg/hm²时棉花的收获指数、肥料利用率最优,且养分能达到收支平衡。综合考虑产量、肥料利用率和棉田养分收支平衡等指标,建议北疆膜下滴灌机采棉优化氮肥用量为270 kg/hm²。     

RZWQM2模型模拟地膜覆盖时间对南疆棉田水分利用效率及产量的影响

为准确预知地膜覆盖与作物的匹配情况,该研究针对南疆棉田,在大田试验基础上应用根区水质模型(Root Zone Water Quality Model-version 2,RZWQM2),对2016-2017年籽棉产量及水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)等数据进行模型参数率定与验证,利用验证后的模型模拟地膜覆盖时间55～105 d下以3 d为间隔的地上部生物量、籽棉产量和水分利用效率,并对2018年和2019年不同地膜覆盖时间下棉花生长状况进行预测。结果表明,各层土壤含水率模拟值和实测值之间的均方根误差和均方误差分别在0.02～0.04cm3/cm3、5.90%～28.66%之间,地上部生物量和籽棉产量的一致性指数分别为0.70～0.93和0.80～0.94。2 a间地上部生物量随地膜覆盖时间的延长而增加,籽棉产量和水分利用效率呈先上升后下降的趋势,其峰值分别出现在91～93 d和97～99 d。因此,在南疆地区选用适宜的地膜覆盖时间为91～99 d,有利于降低残膜污染风险,保持较高的籽棉产量和水分利用效率。     

沟覆盖材料对垄沟集雨种植土壤温度、作物产量和 水分利用效率的影响

为寻求半干旱地区垄沟集雨环保的沟覆盖材料,改善土壤水分和温度状况,提高降雨资源利用效率,采用完全随机设计大田试验,以玉米和高粱作为供试作物,以沟无覆盖作为对照,研究垄沟集雨不同沟覆盖方式(无覆盖、液体地膜覆盖、秸秆覆盖和生物可降解地膜覆盖)对土壤温度、土壤水分、作物产量、水分利用效率等的影响。结果表明,与沟无覆盖相比,液体地膜和生物可降解地膜覆盖种植玉米的沟中作物全生育期表层(0~25 cm)土壤温度分别提高0.2℃和1.0℃,种植高粱的沟中表层土壤温度分别提高0.2℃和1.1℃,秸秆覆盖种植玉米和高粱的沟中表层土壤温度分别降低1.1℃和1.3℃;液体地膜覆盖、秸秆覆盖和生物可降解地膜覆盖0~140 cm土壤贮水量种植玉米分别提高0.4 mm、21.5 mm和8.6 mm,种植高粱分别提高2.3 mm、21.0 mm和10.9 mm。液体地膜覆盖和生物可降解地膜覆盖玉米青贮产量分别提高增加0.4%和10.4%,玉米籽粒产量分别增加1.6%和11.3%,玉米地上生物量分别增加0.7%和7.3%;高粱青贮产量分别增加0.2%和10.9%,高粱籽粒产量分别增加1.1%和11.8%,高粱地上生物量分别增加1.6%和9.4%;秸秆覆盖的玉米青贮产量、玉米籽粒产量、玉米地上生物量、高粱青贮产量、高粱籽粒产量和高粱地上生物量分别减少2.9%、2.2%、1.9%、0.7%、1.4%和1.0%。液体地膜覆盖、秸秆覆盖和生物可降解地膜覆盖种植玉米的水分利用效率分别提高0.9 kg·hm~(-2)·mm-1、0.5 kg·hm~(-2)·mm-1和4.9 kg·hm~(-2)·mm-1,种植高粱分别提高0.3 kg·hm~(-2)·mm-1、0.4 kg·hm~(-2)·mm-1和2.7 kg·hm~(-2)·mm-1。综合分析表明,生物可降解地膜适宜作为半干旱黄土高原区垄沟集雨沟覆盖材料。     

覆盖方式对玉米农田土壤水分、作物产量及水分利用效率的影响

为了加深对地面覆盖措施保墒增产机理的认识,通过大田试验,对黄土高原南部旱塬区秸秆和地膜两种覆盖方式下玉米农田土壤水分动态、作物产量形成和水分利用效率进行了分析。结果表明:在试验年份,与不覆盖相比,秸秆覆盖后玉米生育期内土壤储水量提高了5.2%～8.4%(P<0.05),籽粒产量和水分利用效率分别降低了7.8%和3.5%;而地膜覆盖下土壤储水量的差异不显著,但显著提高了产量构成指标,其籽粒产量和水分利用效率分别较对照提高了14.1%和10.6%(P<0.05),显示后者抑制土表蒸发所增加的土壤水分更多地、更有效地被作物根系吸收利用了。从产量形成和水分利用效率角度分析,本地区旱作玉米农田使用地膜覆盖有较好的保墒增产效果。     

覆膜滴灌棉田蒸散量的模拟研究

通过综合考虑影响作物蒸散量的土壤、作物、大气3方面因子,结合新疆滴灌棉田覆膜栽培的生产实际,设计了不同覆盖度和品种试验,以Penman－Montieth方程估算参考作物蒸散量,确定了不同覆盖度及品种条件下的作物系数,并在此基础上实现了覆膜滴灌棉田蒸散量较为准确地估计。试验结果认为覆膜滴灌棉田全生育期蒸散量在540～620 mm之间,全生育期蒸散量和作物系数都随着覆盖度的增加而减小,叶面积指数与日蒸散量及作物系数关系密切,品种间由于品种特性的差异而引起的叶面积指数变化,最终导致了品种间作物系数K_c的不同。     

覆膜时期与施氮量对旱地玉米土壤耗水特征及产量的影响

为了研究覆膜时期与施氮量对陇东旱地春玉米田土壤耗水特征、产量及籽粒品质的影响,达到高产高效优质生产的目的。采用大田试验方式,运用裂区设计,主处理为覆膜时期,设秋季覆膜(休闲期覆膜)和春季覆膜(播前覆膜)2个水平,副处理为施氮量,分别为施纯N 0(CK),75(N75),150(N150),225(N225),300(N300),375(N375),450(N450)kg/hm2 7个施氮水平。测定了春玉米休闲期与各生育时期0—300cm土壤含水量、产量性状、干物质积累及籽粒品质。结果表明:(1)秋季覆膜能显著提高0—200,0—300cm土壤贮水量,较春季覆膜增幅分别为54.0～97.7,53.9～108.8mm。(2)无论何时覆膜,长期施氮较CK极显著降低了各生育时期0—300cm土壤贮水量。(3)休闲期覆膜较不覆膜极显著降低了土壤耗水量,减少幅度为47.2～55.7mm。(4)全生育期各处理玉米耗水量基本呈前期少、中期多、后期少的趋势,秋季覆膜较春季覆膜增幅为38.6～86.7mm,与播前底墒密切相关。(5)无论何时覆膜,施氮225kg/hm2春玉米产量和水分利用效率均较高,超过225kg/hm2时,产量下降。各施氮处理平均产量秋季覆膜较春季覆膜增加5.2%。各生育时期干物质积累量和收获指数以施N 225kg/hm2较高。另外,施氮极显著影响粗蛋白、粗脂肪和灰分含量。因此,覆膜尤其是秋季覆膜垄沟种植结合施氮225kg/hm2能明显提高春玉米产量和水分利用效率,优化产量构成,改善籽粒品质,是陇东旱塬区玉米高效优质生产的适宜种植模式。     

银黑双色膜覆盖对土壤理化性状和木薯产量的影响

[目的] 探讨银黑双色膜覆盖对土壤理化性状和木薯生长、产量的影响，为银黑双色地膜在木薯上应用提供科学依据。[方法] 采用银黑双色地膜、黑色地膜、白色地膜覆盖和不盖膜4种处理，开展野外试验，并用Excel 2003和DPS 7.05软件进行数据分析。[结果] 银黑双色地膜覆盖土壤保水力比黑色地膜覆、白色地覆盖和不覆盖分别提高18.34%，15.49%和49.95%；土壤固相体积比例分别降低4.87%，15.18%和15.25%，土壤气相体积比例分别增加2.24%，2.43%和8.13%，土壤液相体积比例分别增加2.4%，2.45%和6.83%；土壤速效氮含量分别增加20.94，21.64和27.22 mg/kg。土壤速效磷含量分别增加18.19，19.39和41.29 mg/kg；土壤速效钾含量分别增加21.77，22.30和28.16 mg/kg；木薯块根产量分别增产10.49%，17.75%和30.93%。淀粉产量分别提高11.18%，19.55%和34.70%。[结论] 银黑双色地膜覆盖对增强土壤的保水力，调节土壤三相比，改善土壤理化性状，促进土壤有效化，提高土壤有效养分含量，促进木薯生长，提高木薯产量起着重要作用。     

降解地膜和渗水地膜覆盖对中国北方主要旱地作物产量和水分利用效率效应的Meta分析

[目的] 明确降解地膜和渗水地膜的最佳适宜区域、适宜作物，以及和普通地膜的效应差异，为降解地膜和渗水地膜的应用提供理论指导。[方法] 通过文献检索，分析整理关于降解地膜和渗水地膜的田间试验研究成果，进行了Meta分析。[结果] 降解地膜覆盖的所有作物产量及水分利用效率均显著高于无覆盖；和普通地膜比，降解地膜覆盖下玉米减产，棉花增产，对其他作物产量无差异；在降雨量小于500 mm时，降解地膜覆盖下作物产量低于普通地膜，而降雨量高于500 mm时产量无显著差异。渗水地膜覆盖下玉米、小麦、谷子和高粱等作物的产量和水分利用效率均显著高于无覆盖；和普通地膜比，渗水地膜覆盖下玉米和谷子产量及水分利用效率高于普通地膜，尤其是谷子增产效果显著。在降雨量小于500 mm的地区，渗水地膜和普通地膜比增产显著，高于500 mm则无差异。降解地膜生育后期的土壤温度低于普通地膜，而渗水地膜在低温下增温效果优于高温，且整个生育期温度更适合作物需求。[结论] 降解地膜在降雨量大于500 mm的短生育期作物上基本可以替代普通地膜，但是在长生育期作物上及降雨量较低地区应用有风险；而渗水地膜应该优先在降雨量低于500 mm地区的短生育期高叶面积指数作物上应用。     

麦秸覆盖旱地棉田少耕培肥效果

1988--1990年连续3年在河北省黑龙港地区旱地棉田上进行了麦秸覆盖少耕研究，结果表明：麦秸覆盖旱地棉田，有调节地温，保持土壤水分，抑制杂草，提高土壤生物活性和培肥地力的良好功能，有明显增产效果，增产量随着麦秸覆盖量而递补增，每亩覆盖麦秸450公斤>300公斤>150公斤；覆盖时期以蕾期产量最高，花期次之。蕾期每亩覆盖麦秸450公斤是最佳组合，3年平均比对照增产11.9%。     

不同颜色地膜覆盖对棉花冠层构型及光合特性的调控效应

为探究不同颜色地膜对棉花产量的调控效应,在大田条件下,设置无地膜覆盖(CK)、覆白色透明地膜(WF)、覆黑色地膜(BF)、覆银色地膜(SF)、覆绿色地膜(GF)、覆红色地膜(RF)共6个处理,分析不同颜色地膜覆盖对棉花冠层光质特性、棉花冠层形态、光合特性、干物质积累分配和产量构成因子的影响。结果表明,覆盖不同颜色地膜能改变冠层红光和远红光强度;与CK相比,覆盖地膜后通过提高棉花分枝数和叶面积指数,降低果枝与主茎倾角改变冠层构型,从而提高了光截获,同时提高了叶片SPAD值、净光合速率、源器官光合产物合成能力,并提高了干物质在叶片和花铃中的分配系数,最终使籽棉产量提高了8.4%~24.5%。红色地膜因较高的红光和远红光反射强度,对净光合速率、干物质积累量提高幅度优于其他颜色地膜处理,产量最高,为3 153.6 kg·hm^-2,黑膜次之,为3 123.7 kg·hm^-2,绿膜增产幅度最低。综合棉花的产量和干物质量来看,棉花覆盖红色地膜和黑色地膜更能促进产量的提高,并提高其生产效益。