垄沟覆膜集雨系统垄宽和密度效应对玉米产量的影响

通过大田试验研究了垄沟覆膜集雨系统中,垄宽和密度效应对玉米产量和水分利用效率的影响。垄沟覆膜集雨系统有30、60 cm 2种垄宽,低、中、高3种玉米种植密度。结果表明,垄沟覆膜集雨能提高土壤含水率和土壤微生物量碳质量分数。随着玉米密度的增加,同一垄宽的垄沟集雨系统中,玉米株高和单株生物量逐渐下降,玉米单位面积生物量逐渐增加。降雨量较少的情况下,60 cm垄宽的垄沟覆膜集雨能显著提高玉米的叶绿素质量分数,但其在高密度条件下却显著降低玉米叶绿素质量分数。高密度条件下,30 cm垄宽的垄沟覆膜集雨处理,由于玉米种内竞争较激烈而导致有机物质向籽粒输入减少,从而引起产量降低。在所有的处理中,高密度、60 cm垄宽的垄沟覆膜集雨种植的玉米产量和水分利用效率最高。     

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。     

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。     

氮肥种类及用量对旱地玉米肥料利用率和产量的影响

旱作农区是我国农业生产的重要区域,耕作和施肥等农艺措施对旱作地区作物产量具有显著影响。垄沟集雨种植技术作为一种有效的集水农艺措施,对旱作农田粮食增产起到积极作用。垄沟集雨种植技术由于垄和沟地形的改变以及地膜对土气界面水汽交换的阻隔,对土壤水热运动影响强烈,从而达到增温增墒作用。选用"先玉335"为实验材料,分别在全覆膜垄沟集雨种植设无施肥:对照CK、施氮磷肥:NP、施磷钾肥:PK、施氮钾肥:NK、施氮(N:磷酸二铵24%、普通尿素76%)磷钾肥:NPK1、施氮(N:缓释尿素40%、磷酸二铵20%、普通尿素40%)磷钾肥:NPK2、施氮(70%N:缓释尿素40%、磷酸二铵26%、普通尿素34%)磷钾肥:NPK3和施氮(85%N:缓释尿素40%、磷酸二铵23%、普通尿素37%)磷钾肥:NPK4等8个不同施肥处理,研究了全覆膜垄沟集雨种植模式下不同施肥措施对玉米籽粒产量、农学效率和肥料利用率的影响。2015-2016两年研究结果表明,全覆膜垄沟集雨种植不同施肥影响玉米整个生育期的生理指标及叶面积指数,显著影响籽粒产量和干物质积累量。缓释肥处理NPK3平均籽粒产量均显著高于其它施肥处理,产量为8. 66 t·hm~(-2),比对照处理增产2. 15 t·hm~(-2),增产率为28. 8%。而且,农学效率及肥料利用率均高于其它处理,说明在垄沟集雨种植模式下使用缓释肥能够促进玉米生长,提高籽粒产量。     

垄沟耕作条件下液膜覆盖对土壤水热状况及玉米生长的影响

[目的]研究垄沟耕作和液膜覆盖集成技术在旱地作物中的应用效果,为旱田高产高效种植方式的选用提供理论支撑。[方法]应用田间小区试验的方式,进行不同耕作方式下的液态地膜、塑料地膜覆盖及不覆膜种植玉米对比试验。[结果]和不覆膜种植相比,垄沟耕作条件下,覆盖种植显著增加了0—40cm土层含水量,提高了5cm,10cm深土壤温度;覆盖种植较好地促进了玉米前期生长,显著增加了玉米产量,提高了水分利用效率(WUE)(p0.05)。随着覆膜时间的延长,液膜、塑膜覆盖的集水保温效果逐渐减弱。液膜覆盖种植的蓄水保温及增产效果低于塑膜覆盖,但显著优于不覆膜种植。试验前期,降水较少,垄沟耕作的集雨效果不明显,但有明显的增温效应。[结论]与塑膜覆盖种植可能会造成"白色污染"问题相比较,垄沟耕作条件下液膜覆盖是一种较为理想的旱作覆盖栽培技术。     

垄膜沟种条件下品种和密度对玉米生长的影响

为提高朝阳地区旱地玉米降雨利用效率,增加旱地玉米产量,选用3个玉米品种(中熟品种辽单33、中晚熟品种沈禾201和晚熟品种东单60),设计6种密度(37 500,45 000,52 500,60 000,67 500,75 000株/hm2),采用两因素裂区试验(品种为主区,密度为副区)研究了垄膜沟种微集雨种植条件下品种和密度对玉米生长的影响.结果表明,在微集雨种植条件下,随着密度的增加,株高先增加后降低,但茎粗和棒三叶叶面积逐渐降低,LAI逐渐增加,且LAI在品种或密度的单一作用下及在二者交互作用下均差异显著或极显著;随着密度的增加,产量构成因素(穗长、穗粒数、千粒重等)逐渐降低,但产量却逐渐增加.在各密度水平下,3个品种以中晚熟品种沈禾201平均产量(13 781.89 kg/hm2)最高,水分利用效率[28.73 kg/(mm· hm2)]最大.要想充分发挥该区微集雨种植技术的增产潜力,建议选用中晚熟株型紧凑品种进行合理密植.     

半干旱地区不同年代冬小麦品种根系生长和水分利用效率对种植密度的响应

优良的品种与科学合理的种植密度是提高小麦产量的基础。试验以3个不同年代在黄土高原半干旱地区大面积推广的冬小麦品种为试验材料,设置了3个种植密度（100万株/hm²、250万株/hm²、350万株/hm²）,通过田间小区实验研究了种植密度对其根系生长,产量及其水分利用效率的影响。结果表明:不同年代冬小麦品种的根系生长,水分利用效率及其产量对种植密度的响应不同。1960s品种（丰产3号）的根系生长、产量及水分利用效率随种植密度的增加而降低;1980s品种（小偃6号）在中密度时根系生长,产量及水分利用效率最大,低密度次之,高密度最小;现代品种（长旱58）根系生长,产量及水分利用效率随种植密度的增加而提高。在本实验条件下,现代品种较前品种的最高水分利用效率和最高产量均显著增加,而相应的根重密度和根长密度却显著降低。这表明在黄土高原半干旱地区小麦品种更替过程中,小麦的根系生长可能存在对其产量和水分利用效率不利的冗余,只不过这种根系生长的冗余随品种的更替而降低,并因此提高了其水分利用效率和产量。     

旱区集雨种植方式对春小麦产量和水分利用效率的影响

水分是限制西北黄土高原旱区春小麦增产的一大瓶颈,如何最大限度地挖掘有限降水的生产潜力,实现土壤水分的有效利用,是该区春小麦高产高效种植的关键所在。试验在黄土高原半干旱雨养条件下,以露地穴播为对照,分析了3种不同集雨覆膜种植方式(全膜平作覆土穴播、全膜垄沟覆土穴播和全膜平作无土穴播)对麦田耗水量、籽粒产量和水分利用效率的影响,旨在为促进春小麦增产和提高降水利用效率提供理论依据。结果表明,在春小麦全生育期,覆膜处理0~200 cm土壤贮水消耗量明显高于露地穴播处理53.35 mm,以全膜垄沟覆土穴播处理的土壤贮水消耗量最多,较对照处理显著增加了49.78%,而其他两种覆膜处理之间不存在显著差异。不同覆膜处理的春小麦总耗水量差别不明显,但显著高于对照处理5.23%。覆膜种植增加了春小麦抽穗至灌浆期阶段的耗水,此阶段的耗水量和耗水比例均最大,平均分别为124.49 mm和46.25%,而全膜垄沟覆土穴播处理在此阶段的耗水量最高,显著高于露地穴播处理21.33%。全膜平作覆土穴播、全膜垄沟覆土穴播和全膜平作无土穴播处理分别可使春小麦增产21.08%、21.92%和9.64%。3种覆膜栽培方式下以全膜平作覆土穴播处理的水分利用效率最高,其次为全膜垄沟覆土穴播处理,二者显著高于对照处理15.36%和13.24%,而全膜平作无土穴播处理的最低,与对照处理之间差异不显著。可见,全膜覆土穴播平作和垄作两种集雨覆膜栽培模式均可以实现旱地春小麦生产的高产高效,但还需要进一步筛选适合西北黄土高原旱区春小麦高产稳产的最佳种植模式。     

东北雨养区覆膜和种植密度对玉米田间土壤水分和根系生长的影响

为探讨东北雨养区玉米生长状况和田间水分对种植密度和地膜覆盖的响应,2015年在沈阳农业大学水利学院试验场设置了低(67 500株/hm~2)、中(82 500株/hm~2)、高(97 500株/hm~2)3个种植密度水平和覆膜、裸地2种方式的玉米田间试验,根据试验结果分析了土壤水分、玉米根系及其产量变化。结果表明:(1)在0—20cm土层中,整个生育期内,覆膜对于低密度处理的土壤田间含水率影响显著(p0.05),生育前期、中期和末期覆膜比裸地田间含水率分别提高了9.80%,15.93%,12.77%;在20—40cm土层中,生育前期,中密度覆膜种植的玉米田间含水率比裸地高13.83%(p0.05);在40—60cm土层中,覆膜对中密度玉米土壤含水率影响显著(p0.05),生育前期、中期、后期覆膜比裸地处理的土壤含水率分别提高了15.47%,4.11%,8.96%。(2)种植密度对玉米根系的根长、总投影面积、总根体积和根系表面积均有显著影响,随着种植密度的增加,四者均呈减小趋势;在种植密度相同时,覆膜相比裸地提高了玉米根系的根长、总投影面积、根系总体积和根系表面积;中密度时,覆膜对玉米根系的4项指标提高最为显著(p0.05),分别比裸地提高了44%,38%,38%,33%。(3)玉米产量随着种植密度的增加而减小,当密度为67 500株/hm~2时,玉米产量和百粒重均最大,百粒重为36.83g,产量为12 573.69kg/hm~2。结果说明:在水肥条件相同情况下,玉米种植存在一个最优密度,在最优密度内,玉米产量随着密度的增加而增加,超过了最优密度产量呈现减少趋势。研究结果对东北雨养区种植密度和覆盖方式的优化组合提供了理论依据,对提高雨水利用效率和玉米产量也具有参考意义。     

旱地垄沟覆膜栽培对土壤硝酸盐时空分布和玉米产量的影响

通过大田试验,考察了旱地垄沟覆膜栽培对土壤硝酸盐时空分布和玉米生物性状及产量的影响。试验设计了垄沟覆膜、平作不覆膜、平作覆膜和裸地对照4个处理,并对其土壤水分、硝酸盐的时空分布和玉米产量进行研究。结果表明:在整个玉米生长季,垄沟覆膜栽培模式下土壤0~40 cm土层含水量显著高于平作不覆膜;NO_3~--N主要集中在0~40 cm土层,且垄沟覆膜-垄上NO_3~--N表聚现象比其它处理更明显,10 cm处垄上NO_3~--N含量是沟内的1.6倍、平作不覆膜的2倍;垄沟覆膜和平作覆膜比平作不覆膜处理单株干物质量分别增加了36.15%、16.11%;单株含氮量分别增加了13.97%、3.59%;垄沟覆膜产量高于其他处理。垄沟覆膜栽培能够在保持作物生长状况良好,获得较高产量的同时,增加作物对氮素的吸收利用,同时增加NO_3~--N的表层累积,将其保持在根区,从而降低了NO_3~--N淋洗的发生,降低环境风险,是旱区获得经济和环境双重效益的玉米栽培模式。     

沟垄覆膜集水模式提高糜子光合作用和产量

探讨沟垄覆膜集水模式对糜子增产效应的机制,为干旱半干旱地区糜子高产栽培提供理论支持。本文采用3a大田定位试验数据,研究沟垄覆膜集水模式对陕北半干旱区糜子光合特性和产量的影响。试验设置了垄宽:沟宽为40 cm∶40 cm(P40)、60 cm∶60 cm(P60)、80 cm∶80 cm(P80)和100 cm∶100 cm(P100)等4种不同的沟垄宽度带型,以露地平播(CK)为对照。在晴朗、无风的气象条件下于上午9:00-11:00测定功能叶净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度,成熟期实测称产。试验结果表明:沟垄覆膜集水模式可以明显提高糜子各生育期的净光合速率和气孔导度,降低胞间CO2浓度;随处理沟垄宽度的增加,同一生长时期糜子的光合速率、气孔导度先升高后降低,胞间CO2浓度先降低后升高;沟垄覆膜集水模式对糜子的主茎节数、穗长、穗分枝和千粒重的影响较小,但可以明显提高糜子的株高和产量;糜子各生育期的光合作用受非气孔因素影响,沟垄覆膜集水模式可以降低非气孔因素对糜子功能叶片光合作用的限制。总之,沟垄覆膜集水模式可以提高糜子功能叶片的光合能力,促进产量形成,其中以处理P60影响最为显著。     

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。     

农艺措施和施肥对渭北旱塬旱地玉米的影响

2002—2003年在渭北旱塬（陕西省铜川市）进行了不同农艺措施和施肥条件下玉米地土壤墒情、玉米生长和产量试验。结果显示,覆盖、垄沟等措施都能够在一定程度上提高土壤水分含量,但降水量和降水时间分布特点对土壤墒情的影响更大。同常规种植的玉米相比,覆盖、垄沟和施抗旱专用肥等技术措施有利于玉米生长。渭北旱塬区玉米产量一般在7000kg·hm^-2左右,但不同处理间玉米产量存在较大的差异,其中以有地膜覆盖的处理增产效果最为明显,一般较常规种植增加35％～43％。比较2a的试验结果还发现农艺措施的效果与降水年型有关,在较干旱年份,地膜覆盖、垄沟和施抗旱专用肥等技术措施的增产效果更明显,玉米产量能够提高10％-15％。     

黄土台原旱地小麦机械化保护性耕作栽培体系的水分及产量效应

针对黄土台原自然资源特点及农业生产实际，在已有研究基础上，将“高留茬”、“深松耕”和“起垄覆膜沟播”3项技术有机结合，组成旱地小麦机械化保护性耕作栽培体系。研究表明，夏闲期采用高留茬、深松耕可以把夏闲期占小麦全生产年度50%的降水最大限度地蓄积并保存于土壤之中，较传统翻耕法多蓄水约76.2 mm，蓄水率达55%以上；在此基础上，种麦时再应用起垄覆膜沟播技术，既可以把夏闲期蓄积到土壤中的水分最大限度地保住，又可把小麦生育期的降水量最大限度地蓄留，从而使旱地小麦的水分条件明显改善，增产增收效果显著，是黄土台原旱作小麦实现高产、稳产的一种比较理想的模式。     

不同覆盖措施下旱地冬小麦的氮磷钾需求及其生理效率

【目的】目前西北旱地小麦水肥管理与保水栽培多集中于产量和水分利用效率的研究,养分效率以及养分吸收后形成小麦籽粒产量和养分含量能力的报道相对较少。本研究探讨了不同覆盖措施对黄土高原旱地冬小麦氮磷钾需求和生理效率的影响,为提高黄土高原旱地冬小麦养分效率,以及为促进小麦的高效优质生产提供理论依据。【方法】以冬小麦为供试作物,在陕西省永寿县连续进行了 4 年田间定位试验,以不施氮肥为对照,施 N 195 kg/hm2 (N1 农户模式)、 N 150 kg/hm2 (N2 农户减氮),全膜穴播、垄覆沟播和秸秆覆盖,共 6 个处理,3 个覆盖处理施氮量均为 150 kg/hm2 。调查分析了冬小麦籽粒产量、籽粒养分含量、籽粒产量形成和籽粒养分含量形成的氮磷钾需求及生理效率。【结果】减氮无覆盖处理较常规施氮处理籽粒产量形成的需氮量显著降低 5.3%,其他指标均无显著性差异。在 150 kg/hm2施氮条件下,与无覆盖相比,垄覆沟播的产量未增加,但提高了地上部吸氮量,籽粒产量形成的需氮量显著增加 2.6%,籽粒产量形成的氮生理效率降低 6.3%;全膜穴播籽粒产量显著增加 6.9%,地上部吸氮量提高 11.3%;秸秆覆盖产量增加 3.5%,地上部吸氮量显著增加 13.2%,籽粒产量形成的需氮量显著增加 8.5%,籽粒产量形成的氮生理效率降低 3.9%。与相同施氮量无覆盖相比,垄覆沟播地上部吸磷量和吸钾量未增加,全膜穴播地上部吸磷量和吸钾量分别显著增加 15.6%、23.4%,籽粒产量形成的钾生理效率显著降低 10.6%;秸秆覆盖地上部吸磷量和吸钾量分别显著增加 13.2%、24.4%,籽粒产量形成的磷、钾生理效率分别显著降低 9.9%、15.1%。在施氮量由 195 kg/hm2 减至 150 kg/hm2 后,与无覆盖相比,采用垄覆沟播技术未能增加小麦产量,但增加了地上部的吸氮量,从而提高了籽粒产量形成的需氮量,降低了氮的生理效率;采用全膜穴播技术提高了籽粒产量,同时增加地上部吸氮量,但未增加籽粒产量形成的需氮量和氮生理效率;采用秸秆覆盖技术增加了产量,同时增加地上部吸氮量,而籽粒产量形成的需氮量也增加,从而降低了籽粒产量形成的氮生理效率。【结论】旱地小麦生产中为保证籽粒产量和营养品质,需增加地膜覆盖和秸秆覆盖的氮肥用量。     

微垄覆膜沟播对阴山丘陵地区旱作马铃薯土壤水分及产量的影响

阴山丘陵地区土壤水分状况是限制该地区马铃薯发展的主要因素,如何对天然降雨进行高效、永续利用,提高马铃薯对自然降水的利用率,是该地区马铃薯生产发展的战略考虑。本研究提出了微垄覆膜沟播的种植模式,结果表明:(1)微垄覆膜沟播种植模式明显提高土壤0~60 cm土层贮水量,在马铃薯需水关键时期,出苗后35 d和55 d,微垄覆膜沟播土壤贮水量分别比平作覆膜和露地平作提高25.68%、14.26%和28.92%、18.47%。(2)微垄覆膜沟播种植模式可明显提高马铃薯产量及对降雨的利用效率。(3)微垄覆膜沟播种植模式下的马铃薯每公顷吸收的水分数量比平作覆膜和露地平作分别高25.70%和33.52%。因此,微垄覆膜沟播种植模式可以明显提高马铃薯产量及对自然降水的利用效率,可作为发展内蒙古阴山丘陵地区旱作马铃薯的有效途径。