旱地玉米秸秆地膜二元覆盖的土壤水热效应研究

为了研究不同覆盖方式对旱地农田土壤水温变化规律和降水高效利用的影响,以探求旱地玉米最佳覆盖种植方式,于2013—2015年在山西省寿阳县连续定点定位设置秸秆地膜二元覆盖(MS)、宽膜覆盖(FM)、窄膜覆盖(NM))3个不同覆盖种植方式,以传统露地平作为对照(CK),研究不同覆盖种植模式对旱地玉米土壤温度、水分和产量的影响。结果表明:(1)二元覆盖昼夜温差比宽膜覆盖、窄膜覆盖和露地变化幅度小,二元覆盖昼夜相差8.8℃;在播后25~35天,15cm土层的土壤温度由19.1℃上升到26.5℃,呈现微弱的增温效应。(2)玉米整个生育期秸秆地膜二元覆盖处理(MS)0—160cm土壤贮水量较CK增加68mm;3年平均含水量显示,MS、FM和NM比CK分别提高4.5%,0.4%和1.2%。(3)秸秆地膜二元覆盖(MS)处理,比露地增产17.4%,水分利用效率提高24.8%。因此,秸秆地膜二元覆盖能综合改善田间温度、水分因子,提高了玉米产量和水分利用效率,是山西省旱地玉米最佳的覆盖方式。     

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。     

覆黑地膜对旱作玉米根区土壤温湿度和光合特性的影响

明确雨养旱地地膜覆盖春玉米高产与水分高效利用的土壤环境条件,及其对玉米光合特性的作用,对延缓玉米衰老、提高玉米光合能力和促进玉米增产具有重要意义。以陕单609为材料,2012和2013年开展黑色地膜覆盖、白色地膜覆盖和裸地栽培试验,研究黑色地膜对玉米根区土壤水温环境、玉米叶片光合特性、产量和水分利用效率的影响。结果表明,黑色地膜较普通白色地膜和裸地栽培,能显著改善玉米根区土壤温湿条件,提高玉米叶片光合能力。黑色地膜覆盖下,玉米叶片衰老时间明显推迟,衰老速度显著下降,成熟期叶片叶绿素含量较普通白色地膜提高11.7%(P0.05),较裸地提高45.5%(P0.05)。与普通白色地膜和裸地栽培相比,黑色地膜覆盖提高了吐丝后玉米叶片光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用效率、PSII电子传递速率、量子产量(灌浆期除外)和光化学猝灭系数。黑色地膜覆盖下玉米千粒质量、产量和水分利用效率显著增加,千粒质量较普通白色地膜和裸地栽培分别增加5.0%和14.9%(P0.05);产量分别提高10.4%和22.1%(P0.05);水分利用效率分别提高10.4%和25.3%(P0.05)。在雨养旱作地区,玉米采用黑色地膜覆盖具有延缓后期叶片衰老和促进增产的效果。     

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。     

不同覆盖方式对新复垦区土壤水热及春玉米产量的影响

随着城市化进程的加速发展,我国净耕地面积持续减少,合理开发利用潜在土地资源,对于保障我国粮食安全具有重要意义。为了探讨不同覆盖耕作方式对新复垦区土壤水热及作物生长的影响,通过2018年和2019年连续两年田间试验,研究了传统耕作(CK)、地膜覆盖(FM)、秸秆深埋(BS)和秸秆深埋+地膜覆盖(F+S) 4种处理对土壤水分、温度和春玉米生长及产量的影响。结果表明:2018年,F+S、BS、FM处理玉米生育期内0～20cm及20～40 cm土层平均土壤含水率分别较CK增加24.4%、16.5%、12.6%及9.1%、3.2%、3.7%。2018年玉米苗期, 0～100 cm土壤蓄水量表现为FMF+SCKBS,明显表现为有覆膜处理(F+S和FM)的土壤蓄水量高于不覆膜处理(BS和CK)。2019年玉米苗期,土壤蓄水量则表现为F+SBSFMCK。与CK相比,春玉米全生育期不同覆盖耕作处理条件下各土层(5～25 cm)土壤温度均有所提高,具体表现为F+SFMBSCK,各处理土壤温度随土层深度表现为降低趋势。以表层5 cm土壤温度增幅最大,覆盖耕作处理的增温效应在全生育期表现为前期明显而后期弱化。各处理株高变化趋势一致,在播种后70d左右达到峰值,随后出现小幅度下降并最终保持稳定。试验期,株高和叶面积均表现为地表有覆膜的处理高于未覆膜处理(P0.05)。2018年, F+S、BS和FM处理玉米产量均显著高于CK(P0.05),2018年和2019年,各处理产量分别较CK增加17.0%、13.5%、6.6%和30.5%、23.9%、3.8%。产量构成逐步回归分析结果表明,穗长对产量的影响最大,产量与穗行数和百粒重呈正相关关系。秸秆深埋+地膜覆盖处理(F+S)可以综合发挥二者优势,有效调节土壤水热状况,改善土壤环境,促进作物生长发育,从而获得较高的产量,可作为新复垦区春玉米适宜的种植管理方式。     

生物降解地膜对黄土旱塬玉米产量及水分利用效率的影响

研究黄土旱塬不同厚度生物降解地膜对作物产量和水分利用效率的影响,为黄土旱塬区生物降解地膜应用提供参考依据。采用0.006、0.008、0.010 mm 3种厚度的生物降解地膜,以裸地为对照,测定不同处理土壤水分、植株性状、产量和水分利用效率等指标。结果表明,生物降解地膜厚度减薄会显著降低地膜对水分的保蓄能力,覆膜后150 d,0.006 mm生物降解地膜单株叶面积小于裸地,0.008、0.010 mm生物降解地膜单株叶面积较裸地分别增加20.2%、22.2%。覆膜后120 d,0.006、0.008 mm生物降解地膜叶片SPAD值与裸地没有明显差异,0.010 mm生物降解地膜叶片SPAD值较裸地增加4.2%。生物降解地膜厚度对春玉米产量和水分利用效率有显著影响,生物降解地膜越厚,春玉米产量和水分利用效率越高,但0.008、0.010 mm生物降解地膜在产量和水分利用效率上没有显著差异。     

不同覆盖方式对中度盐渍土壤的改良增产效应研究

地膜与秸秆覆盖是干旱半干旱地区防治土壤次生盐渍化,提高土壤水分利用效率的重要措施。为探索不同地面覆盖方式在盐渍土壤的应用效应及机理,在内蒙古河套灌区中度含盐土壤进行田间试验,试验共设7个处理:玉米粉碎秸秆覆盖量9 000 kg·hm-2(F0.9)、玉米粉碎秸秆覆盖量6 000 kg·hm-2(F0.6)、玉米整秆覆盖(YZ)、葵花整秆覆盖(KZ)、新地膜覆盖(DM)、地膜二次使用免耕(MG)、未覆盖(CK),研究不同地面覆盖方式对中度盐渍化向日葵农田的土壤水盐运动、向日葵产量和种植经济效益等影响,分析不同覆盖措施的改良增产效应。结果表明:在0~5 cm土层,处理F0.9、YZ、DM的含盐量收获后较播前降低,土壤表层脱盐,而MG、F0.6、KZ、CK土壤表层积盐。0~20 cm土层,土壤含盐量收获后与播前相比,处理F0.9、DM土壤耕层脱盐,而F0.6、YZ、MG、KZ、CK在土壤耕层积盐。各覆盖处理主要影响0~20 cm的土壤含盐量,随着土壤深度的增加,覆盖层因素对土壤含盐量的影响趋于一致。耕层土壤含盐量相比较,F0.9的含盐量最低,抑盐效果最好,DM与F0.6抑盐效果相近,不同秸秆覆盖处理间,F0.9、F0.6强于YZ、KZ,地膜覆盖之间,DM强于MG。在0~5 cm土层及0~20 cm土层,DM的生育期平均土壤含水率高于秸秆覆盖处理,粉碎秸秆覆盖(F0.9、F0.6)的生育期平均土壤含水率高于整秆秸秆覆盖(YZ、KZ)。处理DM、F0.9较CK显著提高了向日葵生育期内0~100 cm土壤储水量均值,F0.9、DM处理显著降低了0~100 cm土壤储水量变异系数,在生育期内保持了较稳定的土壤墒情。各覆盖处理均较CK显著增产,各处理产量效应是:DMF0.9YZF0.6MGKZCK。覆盖措施通过改善农田小环境提高了作物水分利用效率,DM、F0.9、YZ处理的作物水分利用效率显著高于其他处理。处理DM、MG、YZ、F0.9、F0.6的产投比显著高于CK,增收效果明显,DM和MG的纯收入及产投比显著高于秸秆覆盖处理。对于中度盐渍化耕地,新地膜覆盖DM是最有效的覆盖方式,秸秆覆盖处理中,F0.9为最优覆盖方式,与其他覆盖处理相比较,KZ处理的保墒、抑盐、增产等效果较差,因此向日葵秸秆不适合用作地面覆盖材料。结果可为覆盖技术在内蒙古河套灌区农业生产中的应用提供理论与技术支持。     

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。     

垄膜沟秸秆种植方式对夏玉米水热效应的影响

针对黄土高原半干旱区降水短缺且时空分配不均,严重地制约了半干旱区农业发展的现状,通过研究垄膜沟秸秆种植方式下夏玉米水热效应,揭示其保水调温和作物增产的机理。试验于2014—2015年在陕西杨凌设置了露地处理(CK)与垄膜沟秸秆处理(RMFS)田间试验。结果表明:垄膜沟覆秸秆种植方式可以提高表层土壤含水量;土壤温度主要表现出"高温低调,低温高调"的现象;缩短作物生育历时及调节作物耗水量以改善水分的供需平衡,显著地提高土壤水分利用效率和积温利用效率,2a土壤水分利用效率和积温利用效率分别提高了39.85%,43.34%。垄上覆膜沟内覆秸秆处理通过改善土壤水热交互状态,提升作物产量,是一种适宜有效的覆盖集雨措施。     

秸秆与地膜覆盖条件下旱作玉米田土壤氮组分生长季动态

研究不同覆盖措施下农田土壤全氮及其活性和半活性组分在作物生长季的动态变化,有助于深入理解农田土壤氮循环过程。基于黄土高原8年春玉米覆盖定位试验,系统分析了土壤全氮、矿质氮、微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮在玉米不同生育期的动态特征。试验包括全生育期9 000kg/hm2秸秆覆盖、全生育期地膜覆盖和不覆盖对照3个处理。结果表明:(1)除硝态氮和铵态氮在苗期上升外,秸秆和地膜覆盖下土壤全氮及其组分含量在春玉米生育期基本呈苗期下降、拔节期上升、大喇叭口—抽雄期下降、灌浆和收获期回升的变化趋势;(2)与对照相比,秸秆覆盖提高了大多数生育时期0—40cm土层全氮和硝态氮含量及0—20cm土层铵态氮含量,提高各生育时期0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮含量;(3)地膜覆盖较对照提高大多数生育时期0—40cm土层硝态氮和0—20cm土层铵态氮含量,降低作物生育后期0—20cm土层全氮和0—40cm土层颗粒有机氮含量,降低大多数时期0—40cm土层微生物量氮和10—20cm土层潜在可矿化氮含量;(4)除了地膜覆盖下20—40cm土层颗粒有机氮相对含量在作物不同生育期差异不显著外,秸秆和地膜覆盖下0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮、颗粒有机氮对土壤全氮的动态均有重要贡献。总之,黄土高原的春玉米田秸秆覆盖具有明显的提升土壤全氮及其组分含量的作用,有助于培肥地力和土壤固氮;地膜覆盖则降低了作物生育后期土壤全氮及其组分含量,同时显著提高了土壤硝态氮水平,导致农田土壤氮素淋溶风险提高。     

垄沟集雨种植下不同降解地膜沟覆盖对农田马铃薯产量和土壤水热的影响

为筛选适宜于西北旱作区沟垄集雨系统下马铃薯生长和产量提高的降解地膜类型,于2015—2016年设置两年田间试验,以平作不覆盖为对照(CK),研究生物地膜(DS)、麻纤维地膜(DM)和液态地膜(DY)的降解特征、土壤水热效应及其对马铃薯生长、产量的影响。结果表明,两年试验期内不同类型降解地膜的降解失重率整体表现为DY>DM>DS,DY完全降解,DM和DS两年平均降解失重率达72.3%和38.3%。两年生育期平均土壤蓄水量各处理表现为DS>DM>DY≈CK,DM和DS在生育关键期(播后70 d)有效增加0~160 cm层土壤蓄水量,2015年较CK分别增加29.0%和15.6%,2016年分别增加17.8%和11.6%;而DY与CK无显著差异。与CK相比,DY在播后30~50 d土壤保温效应显著,DM 在播后0~70 d土壤增温效果尤为显著;在播后110 d各处理土壤增温效应差异不显著。土壤水分、温度与马铃薯总产量Pearson相关分析表明,播后30 d土壤水分、温度对马铃薯总产量的形成至关重要,且播后70~90 d土壤水分对总产量的影响高于土壤温度。与CK相比,DM、DS和DY的马铃薯产量2015年分别显著增加20.3%、17.4%和9.2%,2016年分别显著增加18.1%、17.0%和12.2%;DS、DM的水分利用效率2015年分别显著增加24.1%和24.5%,2016年分别显著增加23.1%和15.2%。两年马铃薯纯收益均以DM最高,较CK分别显著增加47.8%和32.4%。综上,沟垄集雨种植下可降解地膜沟覆盖能显著改善旱地土壤水热环境,提高马铃薯产量、水分利用效率和纯收益,以沟覆盖麻纤维地膜处理效果最佳。本研究结果为降解地膜覆盖种植应用于西北旱作区马铃薯农业生产提供了理论依据和技术参考。     

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。     

覆膜耕作方式对河套灌区土壤水热效应及玉米产量的影响

通过设置垄作全膜、垄作半膜、平作全膜以及平作半膜4个覆膜耕作处理,探究不同覆膜耕作方式对河套灌区土壤水热及春玉米产量的影响。结果表明:1)2个生长季内垄作全膜处理各阶段土壤含水率和温度均最高,保水保温效果明显。2)耕层土壤温度的变化规律和含水率的变化规律相反,随着土壤温度升高,土壤含水率逐渐降低。3)玉米生育期内随着温度升高和作物耗水量增大,全膜覆盖和垄作耕作方式的蓄水保墒效果愈加明显;干旱条件下,耕作措施较覆膜方式对地温的影响更为明显;而在水量充沛条件下,覆膜方式则表现出对地温更显著的影响。田间起垄耕作结合全膜覆盖的种植方式,可以获得较高的穗行数和穗粒数,有利于干物质的积累,促进滴灌条件下玉米产量的形成,同时提高水分利用效率,为河套灌区农业节水和玉米高产提供了技术依据。     

不同类型地膜覆盖对玉米农田水热状况及产量的影响

为提高我国北方旱地作物的水分利用效率,探索可降解类型地膜的应用前景,在山西省农科院东阳试验基地,于2015年和2016年连续定点定位设置普通地膜、渗水地膜、生物降解地膜、光降解地膜4种不同类型地膜覆盖模式,以不铺膜为对照,研究不同类型地膜覆盖模式对农田水热效应和玉米产量的影响。研究结果表明:4种覆膜处理下的土壤温度在生育前期土表处分别较不铺膜处理高3.1~5.9℃;渗水地膜和生物降解地膜处理的水分利用效率显著高于其他处理(P0.05),光降解地膜和普通地膜处理次之,不铺膜对照处理最低,渗水地膜、光降解地膜、生物降解地膜、普通地膜处理的水分利用效率分别较对照高11.0、5.9、12.8、5.4 kg/(mm·hm~2)。产量方面,与对照相比较,渗水地膜、光降解地膜、生物降解地膜、普通地膜处理2015年的增产率分别为20.3%、0.1%、15.4%、8.8%;2016年的增产率分别达到44.8%、36.1%、53.6%、31.6%,表现为生物降解地膜渗水地膜普通地膜光降解地膜。地膜增温保墒作用下,处理之间的增产效果与水分利用效率变化协同,其中生物降解地膜能够显著提高玉米的水分利用效率及产量,在未来可替代普通地膜推荐应用到旱地玉米中,同时达到缓解农田残膜污染的效果。     

不同覆盖方式对绿豆水分利用效率的影响

绿豆是陕北旱区特色经济作物和主要农作物之一,探索适合地区特色的绿豆高产抗旱栽培技术对完善该区小杂粮栽培模式和提高区域农业水平意义重大。通过田间试验,设置垄膜覆盖、双沟覆膜、全膜覆盖、秸秆覆盖和露地5种处理,分析了不同覆盖方式对绿豆土壤温度、耗水量、水分利用效率、生长和经济性状以及产量的影响。结果表明,地膜覆盖对陕北地区绿豆增产效果极为显著,秸秆覆盖可提高水分利用效率,但同时降低地温,增产作用不明显。3种地膜覆盖方式中,又以垄膜覆盖方式提高水分利用效率和增加绿豆产量的效果最好,且操作简单,在陕北地区绿豆抗旱栽培中应优先考虑。     

宁南旱区沟垄覆盖改善土壤水热状况提高马铃薯产量

垄覆塑料地膜沟内覆盖集雨种植模式可影响土壤水热状况,促进作物生长,提高作物的产量和水分利用效率。为探讨旱作条件下沟垄二元覆盖的土壤水热效应对马铃薯产量的影响效果,于2015年在宁南旱区设置垄覆地膜沟内覆盖不同材料(普通塑料地膜、玉米秸秆、生物降解膜、麻纤维地膜及液态地膜),以垄覆地膜沟不覆盖为对照,研究沟垄二元覆盖模式对土壤水分、耕层土壤温度、马铃薯生长、产量及水分利用效率的影响。结果表明:垄覆地膜沟覆地膜处理在马铃薯前期、中期土壤蓄水量较对照显著增加(P0.05),垄覆地膜沟覆秸秆处理在马铃薯生育后期土壤蓄水量最高(P0.05)。垄覆地膜沟覆地膜处理增温效果明显,马铃薯全生育期0~25 cm土壤温度较对照显著增加(P0.05),而垄覆地膜沟覆秸秆处理较对照显著降低(P0.05)。在马铃薯整个生育期,垄覆地膜沟覆秸秆处理植株株高和茎粗均明显高于对照处理(P0.05),在马铃薯生育后期垄覆地膜沟覆秸秆处理的地上部生物量显著高于对照处理(P0.05)。沟垄二元覆盖模式下马铃薯增产效果以垄覆地膜沟覆秸秆处理最为显著,较对照增产56.1%(P0.05),且水分利用效率最高(81.1kg/(hm2·mm))。总之,垄覆地膜沟覆秸秆处理对改善土壤水热状况,提高马铃薯水分利用效率和产量的效果显著,建议在宁南旱区进行推广应用。     

渭北旱塬区不同沟垄覆盖模式对春玉米土壤温度、水分及产量的影响

为提高旱作区降水利用率,改善作物的水分有效性,于2007-2010年在陕西合阳县旱农试验站,设置了垄上覆地膜,沟内分别覆普通地膜、生物降解膜、玉米秸秆、液体地膜和沟不覆盖5个不同沟垄覆盖栽培模式。以传统平作为对照,研究了不同沟垄覆盖栽培模式对春玉米田土壤温度、水分及产量的影响,并对其经济效益进行了比较分析。4a结果表明,沟覆普通地膜和沟覆生物降解膜处理玉米苗期5～25cm平均土壤温度分别较对照增高2.4和2.1℃;沟覆玉米秸秆处理较对照降低1.7℃。不同集雨处理均能显著改善玉米前期土壤水分,而后期沟覆玉米秸秆、沟覆液体地膜和和沟不覆盖处理0～200cm土层土壤贮水量与对照无差异,沟覆普通地膜和沟覆生物降解膜处理下层土壤贮水量低于其他处理。沟覆生物降解膜、沟覆普通地膜和沟覆玉米秸秆处理增产效果显著,4a平均产量分别较对照增产35.2%、34.7%和33.6%,平均水分利用效率提高30.6%、30.2%和28.6%。沟覆玉米秸秆处理净收入最高,生物降解膜次之,4a平均净收入分别较对照增加3299和2752元/hm2。因此,垄覆普通地膜沟覆秸秆和垄覆普通地膜沟覆生物降解膜处理在改善土壤水温效应的同时能显著增产增收,是渭北旱塬区春玉米的高效栽培模式。     

覆膜与生物炭对青藏高原马铃薯水分利用效率和产量的影响

生物炭具有比表面积大,吸附力强等特点,该研究尝试在地膜覆盖基础上引入生物炭技术,利用生物炭的保水保肥效应以及固碳培肥效果,解决地膜覆膜带来的土壤地力下降及后期减产问题。2019年通过设置施炭(B)、覆膜(M)、施炭+覆膜(M+B)和对照(CK)共4个处理的大田试验,探究覆膜和生物炭对青海省东部农业区马铃薯生长、耗水特征和产量的影响。结果表明:块茎膨大期和淀粉积累期是植株干物质量增加的主要时期,覆膜在块茎膨大期即有显著的促进效果,生物炭仅在淀粉积累后期和成熟期促进效果显著。施炭和覆膜均能显著提高收获期植株总干物质量,施炭比覆膜的根冠比显著提高。马铃薯苗期耗水量最高,在块茎膨大期以前日均耗水量在3 mm/d以上。覆膜显著增加了作物总耗水量和土壤储水消耗量,总耗水量比对照多出35mm,施炭和覆膜均显著提高了水分利用效率。施炭和覆膜均能显著提高马铃薯块茎产量(P0.05),覆膜显著增加了大薯的数量和产量。无论施炭与否,覆膜均显著增产,而施炭仅在不覆膜下显著增产,覆膜增产效应是施炭的2.2倍。覆膜能显著提高马铃薯净收益,但施炭降低了净收益,主要是由于生物炭的成本较高。该研究为青藏高原东部农区马铃薯高产栽培提供科学依据。     

砾石覆盖对土壤水热过程及旱作小麦玉米产量的影响

为了揭示砾石覆盖对农田土壤水热变化及作物产量形成的影响,2013—2015年采用小区试验法研究冬小麦-夏玉米轮作条件下土壤水分变化、温度效应以及作物生长和产量之间的相互作用关系。田间试验设置无覆盖(CK)、25%砾石覆盖(GM1)、50%砾石覆盖(GM2)、75%砾石覆盖(GM3)和100%砾石覆盖(GM4)5个处理。结果表明:砾石覆盖度与土壤水分呈显著正相关,100%砾石覆盖处理土壤贮水量最高;干旱胁迫条件下砾石覆盖度越高土壤的保水性越好,降雨条件下砾石覆盖度越高土壤截留雨水的能力越大。砾石覆盖具有明显的增温效应,4个砾石覆盖处理的土壤平均温度大于CK处理,GM4处理土壤平均温度最大;砾石覆盖处理可以认为是一种有效的温度调节方式,具体表现在低温(-5~0℃)条件下GM4处理较CK处理土壤温度增加5℃,高温(40~45℃)条件下GM4处理较CK处理土壤温度降低3.7℃;在寒冷气候和水分亏缺的情况下4个砾石覆盖处理增温能力均大于对照。此外,夏玉米叶面积指数随着砾石覆盖度增加而增大。100%砾石覆盖处理的2季冬小麦和夏玉米平均产量较对照处理分别增加了58.55%和22.50%。可见,砾石覆盖技术可以有效保持土壤水分、增加土壤温度、促进作物生长和提高产量,是干旱半干旱地区应对水分胁迫和气候变化、     

不同地表覆盖方式对松花菜土壤温度、产量和水分利用的影响

为探索不同地表覆盖方式下半干旱地区露地高原夏菜的栽培效果,以松花菜(Brassica oleracea var. botrytis L.)为研究对象,设露地无覆盖(CK1)、地膜覆盖(CK2)、地膜+秸秆行间覆盖(T1)、秸秆行间覆盖(T2)和秸秆全覆盖(T3)5个处理,研究不同地表覆盖方式对松花菜土壤温度、产量和水分利用效率的影响。结果表明,地膜+秸秆行间覆盖与露地无覆盖相比,显著促进了松花菜株高、茎粗和叶面积的增加,但总体与地膜覆盖无显著差异;秸秆行间覆盖和秸秆全覆盖处理抑制了松花菜植株的营养生长。与露地无覆盖相比,地膜+秸秆行间覆盖具有明显的增温效果,且最大增温幅度出现在春茬试验莲座期10 cm土层和秋茬试验苗期5 cm土层,秸秆行间覆盖和秸秆全覆盖处理都不同程度地存在增温和降温双重效应。与地膜覆盖相比,地膜+秸秆行间覆盖处理对土壤温度的调控均能达到地膜覆盖的效果,且在秋茬试验中,地膜+秸秆行间覆盖处理在苗期5 cm和10 cm土层温度分别升高2.5℃和1.8℃,更有利于松花菜幼苗的生长发育,秸秆行间覆盖和秸秆全覆盖处理在两茬试验各生育期、各土层均表现为降温效应,且秸秆全覆盖处理降温效果最明显。与露地无覆盖、地膜覆盖相比,春茬试验,地膜+秸秆行间覆盖处理生物产量分别提高32.3%、2.7%,经济产量分别提高68.9%、4.7%,分别节水29.0%、7.3%,水分利用效率分别提高137.8%、13.1%;秋茬试验,生物产量分别提高4.7%、2.4%,经济产量分别提高27.6%、8.4%,分别节水23.8%、11.1%,水分利用效率分别提高67.2%、21.9%。综上,地膜+秸秆行间覆盖处理具有良好的调温保墒作用,增产增效显著,较地膜覆盖种植在榆中地区更具优越性。