秸秆覆盖与施磷对丘陵旱地小麦产量和磷素吸收利用效应的影响

【目的】冬干春旱、土壤有机质和速效磷缺乏是四川丘陵旱地冬小麦生产的主要限制因素,通过研究休闲期秸秆覆盖还田和施磷对旱地冬小麦产量和磷素吸收利用的影响,以期为四川丘陵旱地小麦高产稳产及磷素高效利用提供技术方案。【方法】试验于2018—2020年在四川仁寿进行,采用裂区设计,以秸秆覆盖（SM）和不覆盖（NSM）为主区;3个磷水平0（P0）、75 kg·hm^-2（P75）和120（P120）kg·hm^-2为副区。分析秸秆覆盖和施磷下小麦干物质积累与转运、产量性状及磷素吸收利用的差异。【结果】秸秆覆盖的增产效应高于施磷效应。2018—2019和2019—2020年度秸秆覆盖处理较不覆盖处理小麦有效穗分别增加17.7%和8.48%,穗粒数增加15.6%和11.2%,产量提高18.6%和13.5%;两年度施磷75 kg·hm^-2较不施磷处理小麦有效穗分别增加18.2%和8.79%,穗粒数增加21.1%和6.09%,产量提高30.2%和16.1%;施磷120 kg·hm^-2比不施磷处理有效穗分别增加21.2%和9.53%,穗粒数增加20.2%和4.03%,产量提高31.8%和17.9%。秸秆覆盖显著提高了小麦开花期和成熟期的干物质、磷素积累量,且均随施磷量的增加而增加;同时秸秆覆盖与施磷均可显著提高小麦花前干物质和磷素转运、花后干物质和磷素积累能力。秸秆覆盖显著提高花前干物质转运量对籽粒的贡献率,但降低了花前磷素转运量对籽粒的贡献率,而施磷显著提高了花前干物质转运量对籽粒的贡献率和花前磷素转运量对籽粒的贡献率。秋闲季秸秆覆盖还田促进了磷的吸收利用,磷肥吸收效率2年分别提高27.3%和23.7%,磷肥偏生产力提高17.8%和14.7%。【结论】秸秆覆盖更有利于促进花前干物质和磷素转运,同时促进花后磷素积累和提高磷肥吸收利用效率,通过增加有效穗和穗粒数实现增产。在本试验条件下,秸秆覆盖+75 kg·hm^-2磷肥是适用于四川丘陵旱地小麦高产高效的耕作栽培措施和磷肥管理方案。     

黄土旱塬区近40年降水对冬小麦耗水和产量的影响

冬小麦是黄土旱塬区重要口粮作物,产量受降水等因素影响较大,为研究降水对冬小麦耗水规律和产量的影响,收集、统计甘肃省农业科学院镇原试验站近40年冬小麦长期观测数据,分析冬小麦产量、耗水量等指标随降水变化的趋势。结果表明,黄土旱塬区近40年冬小麦产量以每年51.2 kg·hm-2速度增加,但持续系数仅为0.43;10月中旬至11月中旬、3月中上旬、5月上旬和下旬降水量增加,产量随之显著增加;全生育期降水满足率为64.4%,干旱年型仅为52.7%,不同生育时期中拔节-灌浆期满足率最低。冬小麦生育期耗水量近40年呈降低趋势,平均为361.3 mm,播种-返青期耗水占全生育期的34.3%,为全生育期耗水最大的时期;干旱年和平水年分别在出苗-拔节期和拔节-灌浆期降水满足率最低,分别为36.9%和42.2%,此阶段降水对冬小麦产量影响显著。冬小麦产量相关的因素由高到低依次为耗水量>穗数>穗粒数>播前底墒>生育期降水量>全年降水量。近40年来黄土旱塬区冬小麦稳产性差,原因为播种-返青期耗水占全生育期比重较大,降水满足率低,影响了冬小麦分蘖成穗和水分高效利用。以上结果表明,...     

不同降水年型休闲期耕作蓄水与旱地小麦籽粒蛋白质形成的关系

【目的】中国旱地小麦常年降水量少且分配不均,如何蓄水保墒尤其是蓄积休闲期降水提高生育期土层水分含量,以供作物生长发育需要成为当前研究的热点。论文旨在探讨不同降水年型,休闲期耕作方式对土壤水分贮备水平、小麦籽粒产量和品质指标的影响,进而为有效利用一年一作旱地小麦休闲期降水,提高小麦籽粒产量,优化籽粒品质提供理论依据。【方法】于2009-2012年连续3年在山西闻喜县开展大田试验,以运旱20410为供试品种,设置休闲期深翻（深度25-30 cm,DT）、休闲期深松（深度30-40 cm,SS）、对照（休闲期不进行任何耕作处理,CK）3个水平,随机区组设计,研究休闲期深翻、深松对旱地冬小麦0-300 cm土层水分含量、籽粒蛋白质形成的影响。【结果】休闲期耕作较对照提高播种前0-300 cm土层蓄水量,枯水年提高63-91 mm,平水年提高41-70 mm,丰水年提高54-74 mm;休闲期耕作较对照显著提高小麦籽粒产量,枯水年提高981-1 330 kg•hm-2,平水年提高883-1 089 kg•hm-2,丰水年提高1 256-1 457 kg•hm-2。且枯水年、平水年深翻效果较好,而丰水年深松效果较好。休闲期耕作较对照显著提高平水年、丰水年小麦花后旗叶谷氨酰合成酶（GS）活性、花后5-15 d旗叶谷氨酸合成酶（GOGAT）活性,显著提高不同降水年型籽粒GS、GOGAT活性。休闲期耕作较对照提高平水年、丰水年籽粒清蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白含量、蛋白质含量,提高枯水年、丰水年谷醇比,提高不同降水年型籽粒蛋白质产量。休闲期深翻处理枯水年籽粒蛋白质产量,平水年籽粒清蛋白、醇溶蛋白、蛋白质含量及蛋白质产量显著高于深松处理;休闲期深松处理丰水年籽粒蛋白质及其组分含量、蛋白质产量、谷醇比显著高于深翻处理。不同降水年型休闲期耕作条件下,开花期土壤水分影响了旗叶GS、GOGAT活性,尤其是旗叶GS活性,旗叶GS活性与籽粒蛋白质及其组分含量、谷醇比、蛋白质产量关系密切,开花期土壤水分与籽粒球蛋白、醇溶蛋白、蛋白质含量、籽粒蛋白质产量关系密切,尤其是谷醇比与开花期深层土壤水分的关系较密切。【结论】旱地小麦休闲期耕作有利于蓄积休闲期降水,提升旱地小麦土壤水分贮备水平,如播种前土壤蓄水量和开花期土壤蓄水量,从而提高产量、优化品质,其中枯水年、平水年以休闲期深翻效果较好,丰水年以休闲期深松效果较好。     

不同降水年型旱地小麦主要性状变化规律分析

依据2014-2017年黄淮和陕西省旱地小麦区域试验结果,分析了干旱年型、平水年型、丰水年型各组试验旱地小麦的对照品种、参试品种以及增产品种主要性状在不同年型变异规律。结果表明:旱地小麦品种同一性状在不同年型的变化趋势几乎一致,但不同年型对不同性状影响有不同程度的差异,其中单产、667 m2穗数、株高、穗粒数的影响较大;参试旱地小麦品种较对照的生育期普遍延长,丰产潜力提高,株高有明显降低趋势,但抗旱性减弱,稳产性降低,对照品种较强的抗旱性使其在旱年和平年仍有稳产优势,但生产潜力较低。因而旱地小麦育种应加强丰产与抗旱相结合,选育高产、抗旱、优质的旱地小麦新品种。     

夏闲期覆盖配施氮肥对旱地小麦土壤水分及氮素利用的影响

【目的】针对黄土高原旱地小麦降水少且分配不均、水分和氮素利用效率低的问题,探索旱地小麦覆盖保水和氮肥施用的最佳技术途径。【方法】于2010—2013年在山西省闻喜县邱家岭村开展试验,主区为覆盖方式,设夏闲期深翻后覆盖与不覆盖2个水平,副区为施氮量,设低(纯氮75 kg·hm~(-2))、中(纯氮150 kg·hm~(-2))、高(纯氮225 kg·hm~(-2))3个水平,明确年际间夏闲期深翻覆盖配施氮肥对旱地麦田土壤水分、植株氮素利用、产量的影响。【结果】各生育时期土壤水分、植株氮素积累量、花前氮素转运量及其对籽粒的贡献率均以丰水年最高,欠水年最低,丰水年、平水年较欠水年分别提高产量80%、69%,提高水分利用效率7%、20%,提高氮素利用效率6%、5%。夏闲期覆盖较不覆盖,播种期0—300 cm土壤蓄水量显著提高,达50—62 mm;花前各生育时期土壤蓄水量显著提高,各生育时期植株氮素积累量提高,籽粒氮素积累量显著提高;丰水年和平水年拔节后各阶段氮素积累量显著提高,花前叶片和穗氮素转运量对籽粒贡献率提高;欠水年花前各阶段氮素积累量及其所占比例提高,花前茎秆+茎鞘氮素转运量对籽粒贡献率显著提高;产量显著提高,达23%—41%;水分利用效率提高3%—15%;丰水年和平水年氮素利用效率显著提高,达14%—26%,欠水年低氮条件下也显著提高,达10%。丰水年配施高氮,平水年和覆盖条件下的欠水年配施中氮,不覆盖条件下的欠水年配施低氮,孕穗期前土壤蓄水量、产量和水分利用效率均较高。丰水年配施高氮,花前氮素转运量和花后氮素积累量均最高,且各处理间差异显著,主要是由于促进花前叶片和穗中氮素向籽粒转运;平水年和覆盖条件下的欠水年配施中氮,花前氮素转运量和籽粒氮素积累量最高,且各处理间差异显著,平水年主要促进叶片和穗中氮素向籽粒转运,穗叶片,覆盖条件下的欠水年主要促进茎秆+茎鞘和穗中氮素向籽粒中转运,茎秆+茎鞘穗;不覆盖条件下的欠水年配施低氮,籽粒氮素积累量最高,且各处理间差异显著,花前氮素转运量及其对籽粒贡献率最高,茎秆+茎鞘和穗氮素转运量及其对籽粒贡献率最高,且各处理间差异显著。【结论】旱地麦田夏闲期覆盖有利于蓄积降水,有利于促进丰水年和平水年小麦生育中后期氮素积累,促进叶片和穗中氮素向籽粒转运;有利于促进欠水年生育前中期氮素积累,促进茎秆+茎鞘中氮素向籽粒转运。丰水年施氮225kg·hm~(-2),平水年和覆盖条件下的欠水年施氮150 kg·hm~(-2),不覆盖条件下的欠水年施氮量75 kg·hm~(-2)可实现产量和水分利用效率的同步提升。     

旱地不同降水年型小麦施肥的产量效应及吸肥特性

【目的】探讨降水、施肥与旱地小麦产量和吸肥特性的关系,为不同降水年型小麦的合理施肥提供依据。【方法】以"长武134"为供试材料,通过定位试验,以不施肥为对照,研究不同降水年型(干旱年、常态年、丰水年)下长期不同施肥处理(氮磷有机肥配施(NPM)、氮磷肥配施(NP)、单施有机肥(M)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P))对小麦产量和养分吸收特性的影响。【结果】在不同降水年型下,NPM处理的增产效果显著,增产幅度为258.9%～300.0%;M处理在干旱年、常态年、丰水年分别增产172.4%,211.1%和262.2%;NPM处理氮、磷、钾的平均吸收量最高,在丰水年M处理小麦籽粒吸氮量、吸磷量、吸钾量分别较NP处理提高了85.0%,84.8%,40.6%。【结论】在不同降水年型下,合理施肥均能使小麦产量大幅度增加;有机肥在促进作物养分吸收方面作用显著。     

施磷量对春小麦干物质积累、分配及产量的影响

【目的】研究施磷量对春小麦干物质积累、分配及产量的影响,为生产中磷肥合理施用提供依据。【方法】采用裂区试验设计,以春小麦新春26号（A1）、新春34号（A2）为主区,施磷量为副区,共五个水平,分别为0（P0）、45（P1）、90（P2）、135（P3）、180（P4）kg／hm2。【结果】施磷量对春小麦各器官干物质积累量、干物质积累总量、成熟期干物质在各器官中的分配率、花后干物质对籽粒贡献率及花前干物质转移率、籽粒产量及产量构成因素影响极显著（P＜0.01）;品种间花期、成熟期干重、花后干物质对籽粒贡献率、茎和颖壳干物质分配率、总干物质、籽粒产量、主穗长有极显著性差异（P＜0.01）。随施磷量的增加,小麦总干物质积累表现为先快后慢的递增趋势;而穗粒数、千粒重和籽粒产量均表现为一定范围内随施磷量的增加而增加,超过一定范围则反之;且施磷量与籽粒产量及干物质积累总量间表现为正相关关系,相关系数分别为0.920、0.969,籽粒产量与干物质积累总量间也表现为正相关关系,相关系数为0.941;各器官花后干物质分配比例表现为：籽粒＞茎＞颖壳＞叶片＞叶鞘。【结论】在一定范围（0～135 kg／hm2）内增施磷肥可提高春小麦籽粒分配率及后期的光合能力,实现增产,且磷肥最佳施用量为135 kg／hm2。     

基于产量和养分含量的旱地小麦施磷量和土壤有效磷优化

【目的】 探讨长期定位施磷条件下小麦产量、土壤有效磷水平及籽粒养分含量变化,为旱地小麦合理施用磷肥,提高产量、改善品质提供理论依据。【方法】 基于2004年在黄土高原开始的长期定位试验,于2014—2015、2015—2016和2016—2017连续3年取样,研究不同施磷量对小麦产量,生物量,产量构成,籽粒氮、磷、钾含量,土壤有效磷含量及磷吸收利用的影响。【结果】 与不施磷相比,长期施磷使小麦产量平均提高67%,生物量提高58%,穗数和穗粒数分别增加64%和8%,而千粒重降低7%。施磷量与小麦产量、生物量呈抛物线关系,获得最高产量6 465 kg·hm ^-2的施磷量为144 kg P₂O₅·hm ^-2。籽粒氮含量随施磷量增加而降低,磷和钾含量随施磷量增加而提高。土壤有效磷含量与施磷量呈显著正相关,小麦获得最高产量时播前和成熟期有效磷含量分别为16.9和20.4 mg·kg ^-1。磷吸收利用效率随施磷量增加而降低,施磷量提高50 kg P₂O₅·hm ^-2,需磷量增加0.4 g·kg ^-1,磷收获指数降低1.3%,生理效率降低45.1 kg·kg ^-1。【结论】 综合考虑小麦的籽粒产量和关键养分含量,研究区域旱地小麦应以95%的最高产量为实际生产目标,施磷量为94 kg P₂O₅·hm ^-2,播前土壤有效磷为12.0 mg·kg ^-1,成熟期为13.8 mg·kg ^-1。     

山东省近年小麦高产区试参试品种的产量及农艺性状分析

为了明确山东省小麦育种现状及发展趋势,本研究对近6年(2014—2019年)山东省小麦高产区试459个参试品种的产量及农艺性状进行分析。结果表明:近年山东省高产区试参试品种产量达到较高水平,产量的变化主要呈现为年际间波动,产量与每公顷穗数、穗粒数、千粒重呈极显著正相关,三者对产量的贡献为每公顷穗数穗粒数千粒重,三者之间的关系是两两负相关。每公顷穗数和最高总茎数总体呈增加趋势,而穗粒数、千粒重和株高总体呈降低趋势,生育期和容重变化不大。综合分析认为,中多穗小麦品种更适合山东省气候和生产条件,选育每公顷穗数700万～800万、穗粒数35粒左右、千粒重40～50 g、株高80 cm左右的小麦品种更容易实现高产稳产。     

不同年份小麦匀播与播种量对麦棉套作小麦产量构成的影响

[目的]试验确定麦棉套作模式下小麦适宜的播种方式与播量。[方法]于2014-2015年与2015-2016年在曲周试验站,采用裂区设计,主因素为播种方式(匀播(Y)与条播(T)2个水平),副因素为播量(187.5kg·hm~(-2)(R1)、225.0kg·hm~(-2)(R2)、262.5kg·hm~(-2)(R3)和300.0kg·hm~(-2)(R4)4个水平),调查小麦的基本苗、单位面积穗数、穗粒数、千粒重与产量。[结果]匀播有利于提高小麦的内行穗数、穗粒数、千粒重与产量,边行穗数在干旱年型(2016年)显著低于条播,而千粒重显著高于条播,其它产量性状与条播差异不大,平均产量匀播在2015年、2016年分别较条播提高5.1%与5.7%;随播量增加单位面积穗数呈增加趋势,穗粒数、千粒重呈下降趋势,在多雨年型降低播量有利于产量提高,在干旱年型增加播量有利于产量形成,小麦播量在225.0~262.5kg·hm~(-2)时产量稳定性较好。[结论]在麦棉套作模式下,采用匀播技术,播量控制在225.0~262.5kg·hm~(-2)间最为适宜。     

Divergent responses of tiller and grain yield to fertilization and fallow precipitation: Insights from a 28-year long-term experiment in a semiarid winter wheat system

Tillering is an important phenological stage, which is strongly related to the yield in spike components and final grain yield during winter wheat growth. Precipitation during the fallow season (fallow precipitation) influences tillering in winter wheat on the semi-arid Chinese Loess Plateau. However, little work has been done regarding tiller number changes under various types of fertilization and amounts of fallow precipitation on a long-term scale. Effects of fallow precipitation and fertilization on tiller were investigated in a winter wheat (Triticum aestivum L.) system in a 28-year field study (1990 to 2017) in a semiarid agro-ecosystem. Tiller number, spike number and grain yield were measured in four fertilization conditions: control without fertilizer (CK); mineral nitrogen fertilizer alone (N); mineral phosphorus fertilizer alone (P); mineral nitrogen and phosphorus fertilizer together (NP). Based on the long-term annual fallow precipitation, dry years (<mean annual fallow precipitation) and wet years (>mean annual fallow precipitation) were distinguished. Phosphorus fertilization alone significantly increased the mean annual tiller number (23%), and the increase in tiller number was higher in wet years (29%) than in the dry years (17%). However, nitrogen fertilization alone had little effect on mean tiller number, while nitrogen and phosphorus together significantly increased mean annual tiller number (30%), mean tiller number in wet years (45%) and mean tiller number in dry years (17%). Tiller number was significantly and positively correlated with fallow precipitation in dry years for all fertilizer treatments, whereas it was weakly and either positively or negatively correlated with fallow precipitation in wet years depending on the treatment. This study found positive correlations between tiller number and fallow precipitation in the CK and NP treatments, and it found negative correlations between tiller number and fallow precipitation in the treatments with nitrogen fertilization alone or phosphorous fertilization alone in wet years. Understanding the impacts of fallow precipitation and fertilization on tiller development shed light on ways to improve crop production in rain-fed agricultural regions.     

免耕及深松耕对黄土高原地区春玉米和冬小麦产量及水分利用效率影响的整合分析

【目的】明确免耕、深松耕在黄土高原不同区域春玉米、冬小麦种植中的适用性和增产效果。【方法】通过文献检索共获得45篇大田试验文献和209组试验数据,采用整合分析方法(Meta-analysis),定量分析免耕、深松耕在黄土高原不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下对春玉米、冬小麦产量和水分利用效率的影响特征。【结果】与常规耕作相比,在黄土高原北部和中部采用免耕能有效提高春玉米产量和水分利用效率10%以上;在年降雨量≤500 mm地区免耕春玉米的产量和水分利用效率增加最显著,分别增加13.4%和13.6%(P0.05);在年均温度≤10℃地区免耕春玉米的产量和水分利用效率显著增加,分别增加7.6%和9.3%(P0.05)。在黄土高原东南部和西北部采用深松耕都能显著提高冬小麦产量和水分利用效率;在年降雨量500—600 mm地区,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加最显著,分别增加14.5%和12.2%(P0.05);在不同年均温度地区,深松耕冬小麦的产量和水分利用效率均显著增加。在不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加率均高于免耕。【结论】免耕、深松耕在黄土高原不同区域的适应性不同,在黄土高原中部和北部采用免耕更有利于提高春玉米产量和水分利用效率;在年降雨量≤500 mm地区和年均温度≤10℃地区采用免耕更有利于春玉米产量和水分利用效率的增加;在黄土高原东南部和西北部采用深松耕均有利于提高冬小麦产量和水分利用效率,且效果优于免耕。     

基于APSIM模型的内蒙古四大生态区不同降水年型下主要作物适应性评价

【目的】探究内蒙古四大生态区（黄土高原、阴山北麓、燕山丘陵和大兴安岭）不同降水年型下主要作物（玉米、马铃薯、莜麦、油菜、油葵和食葵）的适应性,为优化内蒙古主要作物布局提供重要科学参考。【方法】本研究选取4个生态区的典型站点,应用验证后的APSIM模型定量6种作物的潜在产量、雨养产量和产量差,以此计算不同降水年型下作物减产率,评估其适应性并基于作物水分生产函数解析作物对水分的敏感性。【结果】（1）6种作物营养生长期、生殖生长期和产量模拟值与实测值的RMSE分别为10.1 d、8.9 d和1 322.4 kg·hm^-2,NRMSE分别为14.6%、19.2%和22.6%,表明模型能够较好地模拟不同区域各作物的生长发育和产量形成。（2）玉米、马铃薯、莜麦、油菜、油葵与食葵的潜在干重产量分别为12 024±4 874、7 315±806、6 611±906、2 424±326、2 721±205、4 905±428 kg·hm^-2,莜麦与食葵的最大潜在产量在阴山北麓,其他4种作物的最大潜在产量在黄土高原。玉米、马铃薯、莜麦、油菜、油葵与食葵的雨养干重产量分别为3 056±2 902、3 337±1 608、2 974±1 677、912±511、869±618、1 508±984 kg·hm^-2,6种作物的雨养产量自西向东递增,在大兴安岭达到最大值。玉米、马铃薯、莜麦、油菜、油葵与食葵的产量差分别为8 968±5 844、3 978±2 358、3 637±2 122、1 512±832、1 852±749、3 397±1 328 kg·hm^-2,除玉米与莜麦外的4种作物产量差自西向东递减,在大兴安岭达到最低值。（3）以雨养产量相对于潜在产量的减产率为干旱指标,并参考雨养产量的变异系数,则在雨养条件下,黄土高原区各作物均不适宜种植;阴山北麓区枯水年各作物均不适宜种植,平水年适宜种植马铃薯,丰水年则适宜种植马铃薯、莜麦;燕山丘陵区枯水年各作物均不适宜种植,平水年适宜种植马铃薯与莜麦,丰水年6种作物均适宜种植;大兴安岭区枯水年适宜种植马铃薯、莜麦、油菜与食葵,平水年与丰水年6种作物均适宜种植。（4）6种作物的相对蒸散与相对产量的线性相关均达到了极显著水平（P<0.01）,R²在0.84—0.99。作物对水分亏缺的敏感度为：油葵>食葵>玉米>莜麦>油菜>马铃薯。【结论】本研究揭示了内蒙古四大生态区不同降水年型下作物的适应性,6种作物对水分的敏感性差异较大,雨养条件下,马铃薯在阴山北麓与燕山丘陵的平水年与丰水年型以及大兴安岭的所有年型下均适宜种植,莜麦在阴山北麓的丰水年型、燕山丘陵的平水和丰水年型以及大兴安岭的所有年型下均适宜种植,油菜与食葵在燕山丘陵的丰水年,大兴安岭的所有年型下均适宜种植,而玉米与油葵仅在燕山丘陵的丰水年,大兴安岭的平水年与丰水年型下适宜种植。     

旱地全膜覆土穴播对春小麦耗水、产量和土壤水分平衡的影响

【目的】干旱、降水供需错位和春季低温是制约西北黄土高原丘陵沟壑区春小麦生产的主要因子,如何最大限度保蓄自然降水、实现水分的跨季节利用,则是该区春小麦产量稳定提高的根本途径。本文在大田定位观测的基础上,揭示全膜覆土穴播对西北黄土高原旱作春小麦季节性耗水特征、产量、水分利用效率和休闲期土壤水分补给的影响,并评判其年际土壤水分平衡效应。【方法】试验于2011-2013年在西北黄土高原半干旱区的甘肃省农业科学院定西试验站进行 （104°36′ E,35°35′ N）,以春小麦陇春27号为试验材料,设全膜覆土穴播（FMS）、地膜覆盖穴播（FM）和露地穴播（CK）3个处理,测定春小麦不同生育时期的土壤含水量、生物量、产量和产量构成因子,计算休闲效率、耗水量、水分利用效率、收获指数等指标。【结果】2011和2012年3个处理的春小麦耗水量无显著差异,但2013年FMS耗水量显著高于CK。FMS和FM可增加春小麦苗期到孕穗期耗水,且此阶段的耗水量在干旱年份分别较CK增加27.2%和9.6%,在丰水年份分别较CK增加52.2%和44.6%。虽然FMS和FM在各生育期的耗水量无显著差异,但FMS在丰水年（2012年和2013年）的耗水量较FM有增加趋势,且这一效果在2013年尤为明显。FMS和FM在休闲期可补充0-80 cm土层土壤水分25.4和18.3 mm,比CK分别低2.2和9.3 mm;补充80-200 cm土层土壤水分78.0和71.0 mm,比CK分别高30.0和23.1 mm;与2011年播前相比,种植3年春小麦后0-200 cm土层的土壤贮水量FMS增加了23.8 mm、FM增加了22.5 mm、CK增加了12.4 mm。FMS的休闲效率为30.5%-52.6%,比CK高12.8%-109.5%,比FM高4.5%-40.9%。FMS的穗粒数、千粒重等产量构成因子均显著高于CK（P＜0.05）;收获指数为0.4-0.5,比CK高32.5%。FMS的产量为1 750-3 180 kg·hm^-2,水分利用效率为5.5-11.5 kg·hm^-2·mm-1,分别比CK增加40%-220%、27%-239%,而且干旱年份的增加幅度更高。在干旱的2011年,FMS处理的产量较FM增加26.2%,水分利用效率提高28.2%;在丰水的2013年,FMS处理的产量较FM增加20.9%,水分利用效率提高14.8%,两年均达到显著差异水平,表明FMS较FM具有更明显的丰水年份增产、干旱年份适应干旱胁迫的潜力,能够实现该区春小麦生产稳产高产的目标。【结论】西北黄土高原半干旱区FMS种植模式有效提高了春小麦播前和生长前期的土壤贮水量,并使春小麦苗期-孕穗期的作物耗水量显著升高,增加春小麦穗粒数,扩大籽粒产量库容和促进灌浆,显著提高春小麦产量和水分利用效率;并在休闲期完全补充春小麦生育期消耗的0-200 cm土壤水分,保持春小麦田的土壤水分年际平衡。     

西北黄土高原半干旱区全膜微垄沟穴播对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响

【目的】西北黄土高原半干旱区降水稀少,且冬小麦生育期内50%以上为10 mm的无效降水。如何充分集蓄这部分降水,是该区冬小麦稳产高产和提高降水利用效率的关键。【方法】于2011—2015年在西北黄土高原半干旱区(104°36′E,35°35′N)进行大田定位试验,以冬小麦中粮1号为试验材料,设全膜微垄沟穴播(PRF)、全膜覆土穴播(PMS)、覆砂穴播(SM)和露地穴播(CK)4个处理,测定冬小麦不同生育时期0—200 cm土层土壤含水量、生物量、产量及其构成因子,计算不同生育期土壤贮水量、阶段耗水量和水分利用效率(WUE)等,以明确PRF处理对土壤水分含量、冬小麦阶段耗水量、产量及WUE的影响。【结果】在播前和返青期,PRF处理在0—200 cm土层的土壤贮水量较PMS、SM处理和CK分别平均增加24.3、38.8、7.4 mm和18.2、26.9、67.8 mm。PRF处理抽穗—灌浆期耗水量平均较PMS处理增加了36.0 mm,返青—抽穗和灌浆—成熟期耗水量平均较SM增加12.1和16.7 mm,较CK增加40.8和37.6 mm。PRF处理的生物量较PMS处理增加了2.2%—15.4%,分别在2011—2012年的灌浆期和成熟期、2014—2015年的苗期和抽穗期达显著差异,在苗期、抽穗期、灌浆期和成熟期显著高于SM和CK。公顷穗数、穗粒数和千粒重4年均表现为PRF处理PMS处理SM处理,3个处理间无显著差异,但均显著高于CK。PRF处理的产量最高,为4 373.6—4 950.0 kg·hm-2,较PMS处理增加2.4%—12.7%,并在2012—2013和2014—2015年达显著差异;显著高于SM处理(除2012—2013年)和CK(增产35.8%—43.8%)。PRF处理的WUE较PMS处理增加0.4%—12.8%,除2013—2014外均达显著性差异;显著高于SM处理(除2014—2015年)和CK(提高8.1%—42.1%)。【结论】全膜微垄沟穴播能较为充分地利用10 mm的无效降水,提高冬小麦播前和返青期0—200 cm土层的土壤贮水量,促进小麦灌浆期间耗水,增加公顷穗数、穗粒数和千粒重,提高小麦产量和水分利用效率,是西北黄土高原半干旱区冬小麦高产高效的种植模式。     

不同降水年型黄土旱塬冬小麦免耕与深松轮耕蓄墒增收效应

目的 为旱区不同降水年型冬小麦蓄墒增产耕作方式的选择提供科学依据。方法 于2007—2018年在陕西黄土旱塬实施免耕与深松轮耕长期定位试验,设置免耕/免耕/深松（NNS）、免耕/深松（NS）和连续免耕（N）3种耕作处理,分析不同降水年型轮耕模式下冬小麦休闲期和生育期蓄墒效果及ET、WUE、产量和经济效益。结果 降水年型对冬小麦休闲期及生育期土壤蓄墒、ET、WUE、产量和经济效益影响显著。丰水年型较干旱和平水年型分别提高冬小麦休闲期（23.9%和31.9%）和生育期（6.5%和16.6%）0—200 cm土层土壤蓄墒量,并在冬小麦水分急剧消耗的拔节期至灌浆期,分别增加耗水量1倍和3倍以上,且较干旱和平水年型WUE分别提高21.1%和16.3%,增产70.0%和25.8%,增效2倍和1/2倍以上。干旱、丰水和平水年型分别以免耕/深松（NS）（106.1 mm）、连续免耕（N）（192.0 mm）和连续免耕（N）（91.5 mm）处理休闲期0—200 cm土壤蓄墒量最高;生育期0—100 cm土壤蓄墒效果受降雨和冬小麦生长发育影响波动较大,但120—200 cm深层土壤蓄水量基本呈“先增后减”的稳定变化趋势,并以免耕和深松轮耕措施蓄墒效果较好;免耕/免耕/深松（NNS）处理在干旱和丰水年型WUE及增产增效优势显著,在平水年型,连续免耕（N）处理产量和经济效益最高,分别为4 297 kg·hm ^-2和4 773元/hm ²。受深松作业及其频次影响,免耕/免耕/深松（NNS）和免耕/深松（NS）轮耕处理分别增加生产成本172和227元/hm ²,但生产投入的高低并非是影响经济效益的关键因素。较免耕/深松（NS）处理,免耕/免耕/深松（NNS）能以较少的深松频次节省生产成本,以较高的籽粒产量实现经济效益的最大化,具有减耗节水、提高冬小麦WUE和节本增效的优势,并在多数试验年份下保持节水减耗、经济高效的生产正效应,更具生产普适性。结论 从可持续农业生产及绿色低耗高效的发展目标综合分析,推荐免耕/免耕/深松（NNS）轮耕措施为黄土旱区冬小麦蓄墒增产增收的最适耕作方式。     

黄土高原旱地小麦覆膜增产与氮肥增效分析

【目的】研究覆膜栽培条件下黄土高原旱地冬小麦产量形成规律和氮肥吸收运移特征,为旱地小麦高产高效生产提供理论依据。【方法】于2012-2016年在晋南黄土旱塬冬小麦种植区,通过农户模式（FP）、农户施肥+垄膜沟播模式（RFSF1）、监控施肥+垄膜沟播处理（RFSF2）和监控施肥+全膜覆土穴播处理（WFFHS）4种不同栽培模式,具体分析不同施肥和覆膜措施互作对黄土旱塬冬小麦产量形成、地上部氮素积累转移、土壤硝态氮残留以及土壤氮素平衡的影响。【结果】试验期间,农户模式冬小麦平均产量为3 367 kg·hm^-2,通过监控施肥覆膜种植,平均产量可提升至4 491 kg·hm^-2,监控施肥对籽粒产量形成的贡献率为14.8%,监控施肥和覆膜协同贡献率达24.7%-42.1%。黄土旱塬冬小麦产量形成主要取决于公顷穗数,其次是千粒重。WFFHS处理因其合理的群体构建和良好水肥条件具有最高公顷穗数、千粒重和籽粒产量,平均分别为581×10⁴穗/hm²、44.3 g和4 785 kg·hm^-2。从地上部氮素转运看,冬小麦地上部吸收氮素的花后转运量与生物产量和经济产量呈极显著正相关,相关系数分别为0.959^**和0.960^**。农户模式小麦籽粒中3/4氮素来源于花前营养器官的转移,1/4氮素来源于花后根系土壤吸收。通过监控施肥覆膜种植可显著提高花前营养器官氮素向籽粒的转移量,其转运贡献率在81.4%-88.8%。从土壤氮素残留看,长期过量施氮已导致黄土旱塬麦田土壤硝态氮在1 m 土层的累积,累积量在100 kg·hm^-2 以上,20-60 cm土层为累积峰值。经过连续4年种植,农户模式2 m土壤硝态氮累积量达277 kg·hm^-2,较2012年播前增加了87.7%,其中75%的硝态氮集中在0-120 cm 土层,监控施肥覆膜种植处理2 m土壤硝态氮累积量较2012年播前仅增加15.7%-24.2%。试验期间土壤残留硝态氮有随降水向下淋移的趋势,表现为2016年收获期各处理在120-200 cm土层较2012年播前有10.2%-133.7%的增幅。从4年土壤氮平衡角度总体评价,土壤残留氮素具有一定后效作用,各处理氮肥表观利用率在28.8%-56.7%,氮肥表观残留率在12.1%-28.9%,氮肥表观损失率在31.2%-49.6%。监控施肥覆膜种植可减少土壤氮表观损失量和土壤残留量,增加氮表观矿化量。其中WFFHS处理更大程度上利用了历年土壤残留硝态氮和有机质的矿化氮,具有相对低的氮素表观残留率（12.1%）和氮素表观损失率（31.2%）以及相对高的氮素表观利用率（56.7%）。【结论】全膜覆土穴播监控施肥种植可更好地改善土壤水肥供应条件,更大程度利用历年土壤残留硝态氮,增加地上部氮素积累量、积累氮素向籽粒的转移贡献率,构建合理群体,最终获得显著的增产效应和较高的氮素利用效率,是黄土高原冬小麦区有效的栽培措施。     

基于AquaCrop模型的北京地区冬小麦水分利用效率

【目的】作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)是农业水分管理与决策的重要指标。北京是严重缺水的城市,其主要种植作物冬小麦灌溉用水占比高,开展冬小麦产量水分利用效率的分析研究,可为北京地区的冬小麦节水灌溉与增产平衡提供决策信息支持。【方法】利用2011—2012、2012—2013和2013—2014年国家精准农业示范研究基地冬小麦不同生育期不同灌溉处理下的田间实测数据,对AquaCrop作物模型进行参数本地化。统计北京地区2004—2014年冬小麦生育期的日降雨量数据,利用Pearson-Ⅲ型分布划分了3种降雨年型:湿润年(2012—2013年生育期)、平水年(2009—2010年生育期)和干旱年(2005—2006年生育期)。应用AquaCrop研究分析了3种不同降雨年型、14种灌溉情景下冬小麦籽粒产量水平和产量水分利用效率特征变化。【结果】基于AquaCrop模型的产量模拟值和实测值的R 2、RMSE和d分别为0.99、0.3 t·hm~(-2)、0.99。模型模拟的冬小麦产量水分利用效率:2011—2012年正常灌溉条件下为1.72 kg·m~(-3),2012—2013年正常灌溉条件下为1.67 kg·m~(-3),2013—2014年雨养、正常灌溉和过量灌溉条件下分别为1.27、1.74和1.64 kg·m~(-3),正常灌溉条件下产量水分利用效率最高,其次是过量灌溉,雨养条件下产量水分利用效率最低。在此基础上应用AquaCrop模型模拟分析了3种不同降雨年型冬小麦籽粒产量和产量水分利用效率随灌溉量变化的响应特征,其中,湿润年产量水分利用效率和籽粒产量达到最大值时所需的灌溉量分别为35和50 mm;平水年达到最大值所需的灌溉量分别为35和40 mm;干旱年达到最大值所需的灌溉量均为65 mm。【结论】AquaCrop模型可以很好预测北京地区不同年份不同灌溉条件下冬小麦的籽粒产量和产量水分利用效率。冬小麦产量与产量水分利用效率均随着灌溉量的增加逐渐增大,至最大值后开始减小,在干旱的情况下,植物通过自身适应策略会提高水分利用效率,随着水分的增加,水分利用率将降低,因此3种不同年型的产量水分利用效率的大小顺序依次为干旱年、平水年和湿润年。因此,在制定冬小麦灌溉策略时,要做到产量和产量水分利用效率兼顾。以上研究结果表明,利用Aqua Crop模型可以为北京地区冬小麦田间灌溉和决策提供指导。关于降雨年型本研究仅对湿润年、平水年和干旱年3种年型在越冬期、返青期、拔节期、开花期和灌浆期不同灌溉量和籽粒产量和产量水分利用效率之间的关系进行模拟,对于不同时期不同灌溉量对籽粒产量和产量水分利用效率的影响没有考虑,需要进一步研究验证。     

限量灌溉不同品种冬小麦茎可溶性糖与产量和水分利用率的关系

【目的】通过分析不同品种冬小麦灌浆期穗下节可溶性糖含量(SS)、籽粒产量、水分利用效率(WUE)的差异,探讨限量灌溉条件下SS与产量和WUE的关系。【方法】以中国北方12个冬小麦品种(系)为材料,在甘肃陇东黄土高原进行大田试验。【结果】不同冬小麦品种之间产量、WUE、SS存在明显差异,随着灌浆进程的推进,SS含量呈先升高后降低的单峰变化趋势,且灌浆中后期差异达到最大。冬小麦灌浆期SS与产量、WUE均呈显著正相关,并且相关性在灌浆中后期和后期达到极显著;【结论】限量灌溉条件下冬小麦籽粒灌浆期SS可作为筛选高产和高水分利用效率品种的参考指标之一。