磷肥深施能提高小麦产量

研究分层供水条件下磷对冬小麦根系分布及产量的影响。以土垫旱耕人为土为供试土壤进行土柱试验,研究分层供水施磷对冬小麦根系分布、产量及水分利用效率的影响。试验设不施磷、施磷于0～30厘米和30～60厘米土层3种处理,每个施磷水平下设整体湿润和上干下湿(0～30厘米土层干旱     

水肥空间组合对冬小麦生物学性状及生物量的影响

 【目的】研究水肥空间组合对冬小麦形态指标及生物量的影响，对指导旱地施肥具有一定理论和实践意义。【方法】以肥熟土垫旱耕人为土为供试土壤，在全生育期遮雨和人工控制土壤水分条件下，采用分层隔水土柱试验法研究与田间土层分布相同土柱不同土层水分、氮、磷组合对冬小麦叶面积、株高、分蘖数、生物量、根冠比和收获指数等指标的影响。【结果】与整体湿润水分处理相比，上干下湿水分处理（0～30 cm土层干旱胁迫，30～90 cm土层湿润）下，抽穗期小麦旗叶面积、株高分别降低7.03%和3.77%；小麦地上部和根系生物量及收获指数也不同程度降低，但根冠比增加。从肥料处理看，单施磷和氮磷配施处理，小麦叶面积、株高、有效分蘖数和总生物量均极显著高于单施氮和CK，这与供试土壤各土层严重缺磷，而氮素供应相对丰富有关。从不同土层施肥看，在两种水分处理下，单施氮时，以均匀施入0～90 cm土层小麦叶面积、株高、有效分蘖数、地上部生物量和根系生物量最高，施入0～30 cm土层最低；单施磷和氮磷配施时，0～90 cm与0～30 cm土层施肥间总叶面积、旗叶面积、株高、有效分蘖数以及总生物量差异不显著，但均显著高于30～60 cm和60～90 cm土层相应施肥处理。【结论】由于土壤供氮充分，将氮肥集中施于0～30 cm土层对生物量形成具有一定抑制作用，而均匀施入0～90 cm土层有明显促进作用；在上层干旱胁迫时，这种趋势更加明显。两种水分处理下氮磷配施，特别是在上干下湿水分处理下，保证0～30 cm土层较充分的养分供应对改善形态指标和增加生物量仍具有重要作用。因此，对旱地养分和水分应同层供应较好的观点，应予以重新认识和评价。     

磷肥施用深度对夏玉米产量及根系分布的影响

【目的】探明华北平原区磷肥施用深度对夏玉米产量及根系分布的影响。【方法】采用大田试验和土柱试验方法。大田试验设不施肥（CK）、常规垄侧施磷（T-side）、8 cm土层施磷（T-8）、16 cm土层施磷（T-16）、24 cm土层施磷（T-24）以及3层（8、16、24 cm土层）均匀施磷（T-all）处理,研究其对夏玉米产量、养分吸收量的影响。土柱试验,研究8 cm施磷（P 8）、16 cm施磷（P 16）、24 cm施磷（P 24）以及3层均匀施磷（P-all）对夏玉米根系分布的影响。【结果】大田试验结果表明,磷肥不同施用深度显著影响夏玉米产量,玉米籽粒产量依次为T-24处理>T-all处理>T-16处理> T-side处理>T-8处理>CK,T-24处理玉米产量较T-side处理提高了10%,差异显著。玉米地上部磷素累积量在八叶期、吐丝期、收获期分别以T-side处理、T-8处理、T-all处理最高。随着磷肥施用深度的增加,玉米收获期氮素吸收量呈现显著增加趋势。土柱试验结果表明,玉米根系长度以P 24处理最高,与CK、P-all和P 8处理相比分别提高了68%、18%、17%,差异均达显著水平。玉米根系在磷肥施用点处集中生长,磷肥深施有利于玉米根系向土壤深层生长。【结论】磷肥深施能够诱导根系向深层生长,显著提高夏玉米产量。本试验条件下以磷肥集中施在24 cm土层最好。     

耕层施磷对土壤剖面深层累积NO3——N运移及后效的影响

 【目的】在华北平原,研究前茬小麦耕层施磷对土壤深层累积NO3--N运移及后效的影响。【方法】采用15N微区注射技术,耕层设3个不同的施磷水平,布置田间微区试验,将15N标记于110 cm土层处。【结果】在该试验条件下,小麦收获后标记15N在土壤中的残留量为P60处理＜P120处理＜P0处理,且发生垂直运移,向上层土壤运移了50 cm,向下移动了70 cm,累积峰出现在120～140 cm土层,较标记位置下移了30 cm。玉米收获后, 15N主要分布在100～180 cm土层,累积峰在小麦季基础上又向下移动了20 cm。玉米能利用前茬残留于土壤深层的15N,P0、P60、P120处理15N的利用率分别为1.2%、2.5%、2.2%。前茬施磷对后作玉米下层根系发育仍有促进作用,增加了80～150 cm土层根长密度和根干重比例,提高了施磷处理对残留15N的利用率。【结论】前茬耕层施磷仍影响土壤深层累积NO3--N后效,促进后作玉米中下层根系发育,提高深层氮素利用率,进而减少其在土壤剖面中的残留。     

水分与玉米秸秆还田对小麦根系生长和水分利用效率的影响

【目的】通过两年的防雨棚微区控水试验,探索秸秆还田和水分调控对小麦根系生长、产量及水分利用效率的影响,为提高秸秆还田效果及推广应用秸秆还田技术提供参考。【方法】试验设玉米秸秆粉碎翻压还田（RS）和秸秆不还田（CK）处理;3种土壤水分处理,分别为田间持水量的50%—55%（干旱处理,D）、60%—65%（轻旱处理,SD）和70%—75%（适宜水分处理,N）。测量土壤水分含量、根干重、根干重密度、根系活力、籽粒产量和水分利用效率等指标。【结果】干旱条件下小麦成熟期的次生根数显著降低,与轻旱和适宜水分处理相比,不同生育时期小麦根系活力均显著降低,0—25 cm土层中的根干重密度在不同的生育时期也基本表现为降低趋势,产量下降幅度分别为4.34%—38.30%和14.30%—36.63%,但土壤贮水消耗量分别显著增加7.92%—25.56%和31.34%—90.72%,水分利用效率分别显著增加12.69%—30.09%和11.83%—32.88%。干旱条件下,与CK处理相比,RS处理在返青期和成熟期的单株次生根数分别提高了17.17%—29.41%和5.60%—27.86%,不同生育时期0—25 cm土层中根干重密度降低,花后根系活力及25—50 cm土层中根干重密度的下降幅度增大,产量和水分利用效率分别显著降低了15.02%—19.52%和7.51%—14.56%。轻旱和适宜水分条件下,与CK处理相比,RS处理提高了不同生育时期的单株次生根数,减缓了小麦花后的根系活力及25—50 cm土层中的根干重密度下降幅度,并且增加土壤贮水消耗量,降低灌溉量及总耗水量,除2013—2014年小麦生长季适宜水分条件下不同还田方式间产量和水分利用效率差异未达显著水平外,秸秆还田处理的产量和水分利用效率分别显著提高了6.09%—9.18%和6.77%—11.13%。另外,秸秆还田方式与水分调控的交互作用显著影响小麦产量和水分利用效率。【结论】在较好的土壤水分条件下（轻旱和适宜水分）,秸秆还田对小麦根系生长具有正效应,有利于延缓根系衰老,增加土壤贮水消耗量、产量及水分利用效率,减少灌溉量;而在土壤水分条件较差时进行秸秆还田,小麦产量和水分利用效率显著降低。     

施肥深度对不同水分条件下冬小麦根系特征及提水作用的影响

【目的】研究施肥深度对不同水分条件下2个不同品种冬小麦根系提水作用的影响,为制定旱地作物水分管理策略提供科学依据。【方法】以抗旱型长武134(CW134,R)和水分敏感型西农979(XN979,S)冬小麦为试验材料,采用自行设计的上下分层隔离式土培箱装置(分为上室(0～20cm)和下室(20～60cm)),设2个水分处理,分别为上层中度水分胁迫(M,上室土壤水分含量为田间持水量的55%～60%,下室为70%～75%)和上层重度水分胁迫(D,上室为田间持水量的35%～40%,下室为70%～75%);对CW134设不施肥(N)、上层施肥(U)、下层施肥(L)3个施肥处理,对XN979仅设上层施肥(U)1个施肥处理,通过时域反射计(TDR)对不同处理的土壤含水量进行控制和观测。研究不同水分条件下,施肥深度对不同品种冬小麦根系提水作用、土壤体积含水量、耗水量、籽粒产量、水分利用效率的影响。【结果】品种和施肥深度显著影响不同水分条件下冬小麦根系长度(RL)、根系表面积(RSA)和根系体积(RV)(P0.05)。M和D条件下,上层施肥处理冬小麦CW134的RL、RSA和RV分别较XN979显著增加。2个冬小麦整个生育期提水量变化均呈单峰状,除不施肥处理根系提水量在灌浆期达到最大外,其余施肥处理提水量均在扬花期达到最大。M条件下上层处理冬小麦CW134的土壤体积含水量在23:00左右开始上升,至第2天凌晨01:00-05:00均保持高水平,随后又开始迅速下降;而XN979土壤体积含水量只在01:00-03:00出现峰值,随后也迅速下降。D条件下上层施肥处理CW134和XN979土壤体积含水量变化与M条件下类似,只是CW134的土壤体积含水量在03:00-05:00出现峰值。冬小麦全生育期根系提水总量及作物水分利用效率受作物品种、水分处理和施肥深度共同影响,表现出一定的显著性差异。与M相比,D条件下CW134和XN979的全生育期提水总量均降低,但相同水肥条件下CW134生育期根系提水总量、水分利用效率高于XN979。【结论】在旱作农业中可利用抗旱型冬小麦品种较发达的根系和较高的生育期提水作用来充分发掘深层土壤水分;施肥深度也可以调节作物根系分布特征及提水作用,能进一步促进作物对有限水分的高效利用。     

水氮互作对花生根系生长及产量的影响

【目的】明确不同水分处理下氮肥对不同抗旱性品种根系生长及产量的影响,探讨花生根系对水分和氮肥的反应机理,为花生水肥管理提供理论依据。【方法】防雨棚旱池内进行土柱栽培试验,在中度干旱胁迫（W0,45%-50%田间持水量）和充足灌水（W1,70%-75%田间持水量）两个水分处理下设置N0（不施氮）、N1（中氮,90 kg×hm^-2)、N2（高氮,180 kg×hm^-2) 3个施氮水平,研究抗旱型品种花育22号和干旱敏感型品种花育23号2个不同抗旱性花生品种根系生物量、根长、根系表面积、根系伤流量及产量变化。分别采集0-20 cm、20-40 cm和40 cm以下土层根系样品,采用WinRhizo Pro Vision 5.0a分析程序对扫描根系图像进行分析。【结果】不同抗旱性花生品种根系发育在不同水分条件下对施用氮肥的响应不同。对于抗旱型花生品种花育22号,与不施氮肥相比,干旱胁迫处理下施用氮肥降低其总根长、总根系表面积和0-20 cm土层内根长和根系表面积,增加了40 cm以下土层内根系生物量、根长和根系表面积;正常供水处理下施用氮肥处理降低其0-20 cm土层内根系生物量、根长和根系表面积,但增加40 cm以下土层内根系性状。干旱敏感型品种花育23号的根系对水分和氮肥的响应与抗旱型品种花育22号不同：干旱胁迫处理下,施用氮肥增加其总根系生物量和总根长和40 cm以下土层内根系生物量、根长和根系表面积;正常供水处理下,施用氮肥降低其40 cm以下土层内根长和根系表面积。不同抗旱性花生品种根系伤流强度对水氮互作的响应一致,与正常供水处理相比,两品种干旱胁迫下根系伤流强度均降低,干旱敏感型品种花育23号的降低幅度大于抗旱型品种花育22号。施用氮肥增加两品种干旱胁迫处理下的根系伤流强度,提高其干旱胁迫下产量;正常供水处理下中氮处理增加抗旱型品种花育22号的产量,对干旱敏感型品种花育23号的产量无显著影响。两年试验条件下水分和氮肥处理对产量的互作效应均达显著差异水平。相关性分析表明,干旱胁迫处理下40 cm以下土层内根长、根系表面积与产量间的相关性达显著或极显著水平;正常供水处理下20-40 cm土层内根系表面积与产量达显著相关;两种水分条件下根系伤流量均与产量达显著相关水平。【结论】干旱胁迫处理下增施氮肥能提高花生产量,改善花生根系的生长,增加40 cm以下土层内的根系生物量、根长和根系表面积,提高花生根系伤流强度。     

膜下滴灌与细流沟灌对玉米生长及产量的影响

【目的】明确等灌溉量膜下滴灌与细流沟灌对玉米生长、产量及水分利用效率的影响。【方法】以郑单958为研究对象,于2015—2021年进行田间试验,通过管式水分仪测定窄行、根区和宽行下0—50 cm土层水分含量,研究膜下滴灌与细流沟灌对土壤水分分布状况及其对玉米株高、叶面积指数、叶绿素含量、生物量、产量、水分利用效率等的影响。【结果】膜下滴灌优先补充窄行和根区的土壤水分,而细流沟灌优先补充宽行表层的土壤水分。而玉米耗水主要集中在0—30 cm土层范围内,膜下滴灌的窄行和根区0—30 cm土层水分含量均高于细流沟灌;随着土层深度增加灌溉对土壤含水量的影响减小,40—50 cm土层水分动态受灌溉方式影响较小。膜下滴灌较细流沟灌可显著促进玉米在开花期和成熟期的生长,提高叶面积指数。开花期膜下滴灌玉米的株高和叶面积指数较细流沟灌平均增加4.3%和8.3%,成熟期平均增加4.9%和15.1%。开花期和成熟期玉米总生物量均为膜下滴灌>细流沟灌处理,开花期增加12.2%,成熟期增加11.5%。膜下滴灌处理的玉米干物质转移量、干物质转移率和干物质转移量对籽粒贡献率均显著高于细流沟灌处理,分别增加17...     

施肥深度对不同水分条件下冬小麦根系特征及提水作用的影响

【目的】研究施肥深度对不同水分条件下2个不同品种冬小麦根系提水作用的影响，为制定旱地作物水分管理策略提供科学依据。【方法】以抗旱型长武134（CW134，R）和水分敏感型西农979（XN979，S）冬小麦为试验材料，采用自行设计的上下分层隔离式土培箱装置（分为上室（0~20 cm）和下室（20~60 cm）），设2个水分处理，分别为上层中度水分胁迫（M，上室土壤水分含量为田间持水量的55%~60%，下室为70%~75%）和上层重度水分胁迫（D，上室为田间持水量的35%~40%，下室为70%~75%）；对CW134设不施肥（N）、上层施肥（U）、下层施肥（L）3个施肥处理，对XN979仅设上层施肥（U）1个施肥处理，通过时域反射计（TDR）对不同处理的土壤含水量进行控制和观测。研究不同水分条件下，施肥深度对不同品种冬小麦根系提水作用、土壤体积含水量、耗水量、籽粒产量、水分利用效率的影响。【结果】品种和施肥深度显著影响不同水分条件下冬小麦根系长度（RL）、根系表面积（RSA）和根系体积（RV）（Plt;0.05）。M和D条件下，上层施肥处理冬小麦CW134的RL、RSA和RV分别较XN979显著增加。2个冬小麦整个生育期提水量变化均呈单峰状，除不施肥处理根系提水量在灌浆期达到最大外，其余施肥处理提水量均在扬花期达到最大。M条件下上层处理冬小麦CW134的土壤体积含水量在23:00左右开始上升，至第2天凌晨01:00-05:00均保持高水平，随后又开始迅速下降；而XN979土壤体积含水量只在01：00-03：00出现峰值，随后也迅速下降。D条件下上层施肥处理CW134和XN979土壤体积含水量变化与M条件下类似，只是CW134的土壤体积含水量在03:00-05:00出现峰值。冬小麦全生育期根系提水总量及作物水分利用效率受作物品种、水分处理和施肥深度共同影响，表现出一定的显著性差异。与M相比，D条件下CW134和XN979的全生育期提水总量均降低，但相同水肥条件下CW134生育期根系提水总量、水分利用效率高于XN979。【结论】在旱作农业中可利用抗旱型冬小麦品种较发达的根系和较高的生育期提水作用来充分发掘深层土壤水分；施肥深度也可以调节作物根系分布特征及提水作用，能进一步促进作物对有限水分的高效利用。     

分层施磷对冬小麦生长及产量的影响

为探明分层施磷对冬小麦生长发育和产量的影响,在大田采用PVC管栽培法,设置不施肥、0~20 cm单施氮肥、0~20 cm单施磷肥、0~20 cm施氮磷肥、分层施磷(1~20 cm,20~40 cm,40~50 cm)、40~50 cm深层施磷6个处理,比较了分层施磷的效应。结果表明,分层施磷明显促进了冬小麦生长发育,提高了地上部和根系干重,增加了下层根比例;与深层施磷、表层施磷和单施磷肥相比,分层施磷处理产量分别增加7.46%、16.16%和75.81%,磷素农学利用分别提高156.20%、43.71%和297.11%。分层施磷可提高冬小麦产量,提高磷肥利用效率。     

耕层水氮调控对小麦利用土壤深层累积硝态氮的影响

【目的】研究华北平原耕层水氮调控对小麦利用土壤深层累积硝态氮的影响。【方法】设置0、150kgN·hm-22个氮水平和传统灌溉、优化灌溉2种灌水方式,共4个处理:不施氮传统灌溉(N0W1)、不施氮优化灌溉(N0W2)、施氮传统灌溉(N150W1)、施氮优化灌溉(N150W2)。采用15N微区注射技术,布置田间微区试验,将15N标记于110cm土层处。【结果】在本试验条件下,小麦能够吸收注射在110cm处的标记硝态氮;不施氮的传统及优化灌溉、施氮的传统及优化灌溉对深层标记氮的吸收量分别为336.7、900.3、497.4和657.1mg·m-2,利用率分别是8.4%、22.4%、12.4%和16.3%,适当的水氮胁迫有利于小麦对土壤剖面深层标记硝态氮的吸收利用。4个处理80—150cm土层根长密度占总根长密度(0—150cm)的24.4%、32.3%、26.4%和28.2%,氮素不足优化灌溉有利于小麦中下层根系发育。【结论】耕层氮素养分不足及水分适度胁迫促进小麦中下层根系发育,提高小麦对土壤深层硝态氮的利用。     

耕层水氮调控对土壤深层累积NO3——N运移及后效的影响

 【目的】在华北平原地区,研究前茬小麦耕层水氮调控对后茬玉米土壤深层累积NO3--N的运移及后效的影响。【方法】设置0（N0）、150 kgN·hm-2（N150）两个施氮水平,同时设传统灌溉（W1）和根据土壤水分监测的优化灌溉（W2）两种方式,采用15N微区注射技术,布置田间微区试验,将15N标记于110 cm土层。【结果】在该试验条件下,小麦收获后标记15N在土壤中总体残留趋势：N0W2＜N150W2＜N150W1＜N0W1,且发生垂直运移,上移30 cm,下移50 cm,除N0W2处理外,其余处理累积峰较标记位置下移30 cm;玉米收获后, 15N主要分布在100—160 cm土层,与前茬比较峰值未出现下移,其中N0W1处理15N 残留量明显减少;玉米对前茬残留的深层15N的利用率N0W1＞N150W2＞N150W1＞N0W2,依次为：5.5%、2.2%、1.7%和1.5%;玉米地上部生物量及总吸氮量均表现为施氮高于不施氮,优化和传统灌溉处理间差异不显著;玉米根系主要分布在0—20 cm土层,且施氮处理根系比例高于不施氮处理,耕层水氮调控影响后作玉米中下层根系发育,N0W1处理80—150 cm土层根长密度明显高于其它处理。【结论】耕层适度节水减氮有利于后茬作物根系下扎,促进其中下层根系的发育,进而促进其对深层累积NO3--N的吸收利用;耕层供氮及传统灌水加剧了硝态氮在深层的累积,对地下水安全造成威胁。     

深松蓄水和施磷对旱地小麦产量和水分利用效率的影响

【目的】针对黄土高原旱地小麦干旱缺水、肥料不合理施用的问题,探索旱地小麦休闲期深松蓄水和播前配施磷肥的最佳技术途径。【方法】于2012—2016年连续4年在山西农业大学闻喜旱地小麦试验基地开展试验,主区为休闲期深松与对照2个耕作方式,副区为施磷(P_2O_5)0、75、150、225、300、375 kg·hm~(-2) 6个施磷量处理,以明确年际间休闲期深松和播前配施磷肥对旱地小麦产量和水分利用效率的影响。【结果】夏季休闲利于旱地麦田土壤水分恢复,可提高土壤蓄水效率20%—86%;休闲期深松较对照显著提高播种期3 m内土壤蓄水量24—90 mm;提高穗数1%—18%,提高产量3%—25%,提高2012—2013年水分利用效率4%—20%。施磷肥对土壤水分有一定影响,施磷量在0—225 kg·hm~(-2)范围内,旱地小麦生育期内0—300 cm土壤蓄水量以施磷量150 kg·hm~(-2)最低;施磷(4年定位试验)降低了生育期内0—300 cm土壤蓄水量,各处理间差异以第4年最显著。本试验中施磷肥的第3年和第4年的土壤水分未达平衡,施磷量150 kg·hm~(-2)与未施磷肥间的周年耗水量差异显著,说明长期施磷肥增加了作物对水分的消耗和利用,0—300 cm土壤蓄水量会降低。随施磷量(0—225 kg·hm~(-2))增加,旱地小麦4年平均产量和水分利用效率表现为先增加后降低的变化趋势,并且均以施磷量150 kg·hm~(-2)最高,产量各处理间差异显著,水分利用效率施磷量150 kg·hm~(-2)与未施磷肥处理间差异显著。此外,F测验显示年份对产量和水分利用效率影响最大,增产效果显示休闲期深松的增产效果高于磷肥的增产效果,最终4年定位试验形成的播前0—300 cm底墒414—546 mm配施磷量150 kg·hm~(-2)、底墒556—607 mm配施磷量75 kg·hm~(-2),穗数、产量、水分利用效率均较高。【结论】旱地麦田休闲期深松有利于蓄积休闲期降水,改善底墒;施磷增加了旱地小麦对土壤水分的消耗和利用,降低了生育期土壤水分,增加了周年耗水;休闲期深松每多蓄1 mm水分可增产2—31 kg·hm~(-2),在施磷量0—150 kg·hm~(-2)范围内每多施1 kg·hm~(-2)磷肥可增产2—13 kg·hm~(-2);播前0—300 cm底墒550 mm以下配施磷量150 kg·hm~(-2)、底墒550 mm以上配施磷量75 kg·hm~(-2)均可实现较高的产量和水分利用效率。     

秋闲期秸秆覆盖与减氮优化根系分布提高冬小麦产量及水氮利用效率

【目的】冬春干旱频发和氮的过度施用限制了西南丘陵旱地雨养农业区小麦的产量与可持续发展,探讨秋闲期秸秆覆盖与氮肥减施对旱地小麦根系分布、产量及水氮吸收利用的影响,为优化四川旱地小麦耕作制度和绿色高质高效生产提供依据。【方法】试验于2016–2018年在四川省仁寿县四川农业大学试验基地进行,采用裂区设计,在夏玉米收获后,以秋闲期秸秆粉碎覆盖（SM）和不覆盖（NM）为主区,以不施氮（N₀：0）、减氮（RN：120 kg N·hm^-2）和常规施氮（CN：180 kg N·hm^-2）为裂区,研究分析土壤含水量、根长、根系分布、小麦产量、耗水量（ET）、水分利用效率（WUE）和氮素利用情况。【结果】与不覆盖相比,秋闲期秸秆覆盖显著提高播种至孕穗期0—10 cm和10—20 cm土层含水量及播种时与拔节期0―100cm土层土壤贮水量,秸秆覆盖的保墒效应可持续至孕穗开花阶段;覆盖显著促进小麦拔节期和开花期耕层根系生长,尤其是0—10 cm土层根系直径增加、根长密度显著提高;覆盖下小麦总耗水量、WUE、氮素吸收量、播种至拔节期氮素积累速率、拔节至开花期氮素积累速率、氮素籽粒生产效率（NUEg）、氮肥农学效率（AEN）和氮肥偏生产力（NPFP）两年均值较不覆盖分别提高11.4%、71.8%、73.1%、119.0%、100.0%、3.6%、264.7%和78.2%;覆盖下氮肥回收效率（REN）较不覆盖增加44.4个百分点。覆盖后冬小麦有效穗数、穗粒数和产量两年均值较不覆盖分别提高31.8%、44.4%和92.9%。秸秆覆盖效应大于施氮量效应。与常规施氮量相比,减氮处理未显著降低0—10 cm土层根长密度、耗水量、水分利用效率与籽粒产量;覆盖结合减氮显著提高群体氮素籽粒生产效率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮肥回收效率。【结论】秋闲期秸秆覆盖提高播种至拔节期土壤水分含量和储量,促进拔节期小麦根系在表层土壤中的生长,进而促进氮素吸收利用、提高冬小麦产量与水肥利用效率;秋闲期覆盖结合120 kg·hm^-2施氮量是适宜四川旱地冬小麦的减氮增效高产栽培技术模式。     

耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响

【目的】黄淮海地区是中国粮食主产区之一,但农业生产中旱涝频繁发生,同时还存在土壤紧实、耕层变浅和土壤蓄水保墒能力低等问题,严重影响了该区的粮食生产。耕作方式和秸秆还田作为农业生产中两项重要的技术措施,对改善土壤结构、提高土壤蓄水能力和水分利用效率有显著作用。本文旨在探索耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响,为优化黄淮海地区的土壤耕作方式提供依据。【方法】采用土壤耕作方式与秸秆还田相结合的方法,设置常规耕作＋秸秆还田、常规耕作＋无秸秆还田、深耕＋秸秆还田、深耕＋无秸秆还田、深松＋秸秆还田、深松＋无秸秆还田6个处理,研究耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米一年两熟农田耗水量、耗水模系数、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率的影响,分析不同耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响。【结果】耕作方式、秸秆还田对土壤容重、农田耗水量、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率均存在显著或极显著影响。与常规耕作相比,深耕和深松主要降低了20-40 cm土层的土壤容重,增加了冬小麦、夏玉米和周年总农田耗水量,提高了0-100 cm土层的土壤贮水消耗量,同时降低了休闲期无效农田耗水量。此外,深耕和深松还降低了夏玉米的株间蒸发量,但深耕显著增加了冬小麦的株间蒸发量,深松则相反。秸秆还田也可以降低土壤容重,提高土壤贮水消耗量,增加冬小麦农田耗水量,降低夏玉米和休闲期农田耗水量,增加冬小麦的株间蒸发量,降低夏玉米的株间蒸发量。与常规耕作相比,深耕和深松处理的周年作物产量分别提高了10.7%和9.8%,周年水分利用效率分别提高了8.8%和6.3%。秸秆还田处理的周年作物产量和水分利用效率分别比秸秆不还田处理提高了6.3%和7.6%。耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米的耗水特性、籽粒产量和水分利用效率存在显著交互作用。与常规耕作＋无秸秆还田处理相比,深耕＋秸秆还田和深松＋秸秆还田处理的周年农田耗水量分别提高3.3%和2.4%,冬小麦-夏玉米的农田耗水量分别提高了4.2%和3.3%,休闲期的农田耗水量分别降低了7.0%和9.9%,周年作物产量分别提高了18.0%和19.3%,水分利用效率分别提高了15.9%和15.1%。【结论】在几种耕作模式中,深耕＋秸秆还田、深松＋秸秆还田的周年作物产量和水分利用效率最高,且二者无显著性差异,表明深耕或深松结合秸秆还田有利于作物产量和水分利用效率的提高。因此,在本试验条件下,在秸秆还田的基础上深松或深耕是黄淮海地区适宜的耕作方式。     

深松（耕）方式对砂姜黑土耕层特性、作物产量和水分利用效率的影响

【目的】研究深松（耕）方式对砂姜黑土耕层特性、作物产量、水分利用效率和经济效益的影响,筛选砂姜黑土区适宜的土壤耕作制度,为构建砂姜黑土合理耕层提供依据。【方法】试验设置5个冬小麦-夏玉米周年耕作处理,分别为秋季旋耕+夏季免耕（ART+SNT,对照）、秋季深松+夏季免耕（ASS+SNT）、秋季深耕+夏季免耕（ADMP+SNT）、秋季深耕+夏季下位深松（ADMP+SSSS）和秋季深耕+夏季侧位深松（ADMP+SSSL）。研究深松（耕）方式对冬小麦-夏玉米土壤物理特性、根系形态、作物产量和水分利用效率的影响。【结果】深松（耕）显著降低了土壤紧实度和土壤三相比R值,促进了冬小麦和夏玉米根系生长,提高了作物产量和水分利用效率,且深耕的效应大于深松,在冬小麦季深松（耕）的影响大于夏玉米季。与秋季旋耕+夏季免耕相比,秋季深松（耕）土壤紧实度降低20.9%,土壤三相比R值降低12.9%,作物根系干重密度增加29.8%,冬小麦、夏玉米及周年总产分别增加22.0%、8.8%和15.2%,冬小麦季、夏玉米季及周年水分利用效率分别增加18.2%、7.9%和14.0%,经济效益增加19.8%。秋季深耕+夏季深松对土壤耕层特性的改良效果优于单一秋季深松（耕）,其作物根系生长、产量和水分利用效率均高于单一秋季深松（耕）。与单一秋季深松（耕）相比,秋季深耕+夏季深松土壤紧实度和土壤三相比R值降低5.6%和15.0%,作物增产4.4%,水分利用效率和经济效益增加4.0%和3.3%。5个处理中,以秋季深耕+夏季侧位深松对土壤耕层特性的改良效果最好,作物根系生长量、产量和水分利用效率最高。秋季深耕+夏季侧位深松土壤紧实度和土壤三相比R值比秋季旋耕+夏季免耕分别降低28.4%和26.6%,夏玉米根长、根系表面积、根系体积和根系干重密度分别增加67.0%、45.3%、23.1%和49.5%。秋季深耕+夏季侧位深松冬小麦、夏玉米和周年作物产量比秋季深耕+夏季免耕分别增加5.5%、3.4%和4.4%,比秋季旋耕+夏季免耕分别增加27.8%、11.6%和19.4%;冬小麦季、夏玉米季及周年水分利用效率比秋季深耕+夏季免耕分别增加3.7%、3.5%和4.1%,比秋季旋耕+夏季免耕分别增加20.9%、10.7%和18.1%;经济效益比秋季旋耕+夏季免耕增加24.4%。【结论】秋季深耕+夏季深松的作物产量和水分利用效率均高于单一秋季深松（耕）。在5个不同的深松（耕）方式处理中,秋季深耕+夏季侧位深松的产量和水分利用效率最高,是砂姜黑土区适宜的深松（耕）方式。     

磷对小麦利用土壤深层累积硝态氮的影响

 【目的】在粮食主产区华北平原,研究磷对小麦利用土壤深层累积硝态氮的影响。【方法】采用15N微区注射技术,布置田间微区试验,将15N标记于110 cm土层处。【结果】在本试验条件下,小麦能够利用注射并扩散于100～120 cm土壤层次的标记硝态氮,3种磷水平的利用率分别为6.8%、16.4%和11.2%;耕层施用磷肥有利于小麦地下部根系发育,根长密度及根干重较不施磷均有增加,提高了小麦对深层硝态氮的利用,耕层适量供磷有利于小麦对土壤剖面深层标记硝态氮的吸收利用。【结论】磷促进小麦根系发育,提高小麦对土壤深层累积硝态氮的利用,过量施磷起抑制作用。     

黄土塬区冬小麦产量及水分利用效率对播前底墒变化与生育期差别供水的响应

【目的】通过黄土塬区播前底墒变化和生育期差别供水(降水+补充灌溉)对冬小麦产量、耗水量以及水分利用效率影响的田间试验,揭示该区域农田有限水资源高效利用的调控机制,明确现有措施下冬小麦旱作生产潜力可实现水平。【方法】划设田间试验小区,在夏闲期通过覆盖保水与生物耗水措施形成底墒差异的基础上,设计如下试验:(1)由不同底墒+生育期降水形成4个冬小麦全生育期无补灌处理,以分析冬小麦产量及水分利用效率对播前底墒变化的响应。其2 m土层底墒变化范围为350—550 mm。(2)相同底墒下不同生育期灌一水处理:在平均底墒约为500 mm下分别在拔节期、孕穗期和灌浆期补充灌溉40 mm,探讨冬小麦不同生育期对等量灌溉的响应差别。(3)高底墒542.3 mm与571.6 mm下分别进行灌2水与4水处理,形成冬小麦全生育期比较充分的供水条件,研究冬小麦在低水分胁迫下产量提升的可能程度及其水分利用效率特征。【结果】(1)在黄土塬区降水季节分布特征下,播前底墒对冬小麦产量具有决定性作用,产量随底墒线性增加。在做好夏闲期蓄水保墒的基础上,旱作冬小麦产量可达到充分供水情况下能够取得产量的88%—90%水平。(2)与2 m土层底墒为500 mm且生育期无补充灌溉的处理比较,供水增加同为40 mm时,表现为底墒增加处理的产量提高了11.8%,次之是在拔节期与孕穗期分别补灌的处理,但三者间产量无显著差异;播前底墒较高并在拔节期及孕穗期补充灌溉的处理冬小麦产量达到试验年份较高水平,且作物水分利用效率(WUE)也得到提高。(3)冬小麦产量与耗水量表现为Logistic曲线关系,随着耗水量的增大,产量提升速率表现为先快后慢,边际水分利用效率(MWUE)则持续降低,而WUE表现为上升、达到峰值和下降三个阶段,且WUE到达其最高值的耗水量小于产量到达其最高值的耗水量。【结论】黄土塬区气候条件下,播前底墒差别与生育期差别供水对冬小麦产量均有影响,由底墒或不同生育时期分别增加等量供水在总供水水平相同时其增产效应基本一致;采用Logistic曲线模型可以较好地模拟冬小麦产量与耗水量之间的关系,揭示产量、耗水量及WUE间的内在联系。     

旱区集雨种植方式对土壤水分、温度的时空变化及春玉米产量的影响

【目的】探索不同集雨种植方式春玉米旱作田土壤水分转运、分配、土壤温度的时空变化特征及其对玉米产量和水分利用效率的影响,为试区玉米高产、水分高效持续利用型种植模式提供理论依据。【方法】2013-2014年在宁夏彭阳区设置传统露地平作（CK）为对照,分析4种不同集雨覆膜种植方式下春玉米各生育期的土壤水分、土壤温度、水分利用效率及产量变化。4种集雨覆膜种植方式分别为双垄沟全覆膜种植（D）、半膜平铺种植（F）、沟播垄膜双行种植（R1）、沟播垄膜单行种植（R2）。沟播垄膜双行处理和半膜平铺处理覆膜宽度均为60 cm,沟播垄膜单行处理垄宽50 cm、沟宽10 cm,双垄沟全覆膜大垄宽70 cm,垄高15 cm、小垄宽50 cm,垄高10 cm。播种密度均为75 000株/hm²。播前基施化肥102 kg N·hm^-2和90 kg P₂O₅·hm^-2,拔节期追施153 kg N·hm^-2,试验为随机区组设计,3次重复。【结果】各覆膜处理较CK可明显改善土壤水温条件,在玉米苗期（0-30 d）,D、F、R1、R2处理0-200 cm土层的贮水量比CK分别增加了10%、8.9%、10.9%和14.4%。在玉米生长中后期（90-120 d）,受降雨量与不同覆膜种植方式下玉米耗水量不同,各覆膜处理0-200 cm土层贮水量表现出差异,2013年（前期降水为309.4 mm）各覆膜处理显著低于CK,覆膜处理间无显著差异,2014年（前期降水为104.9 mm）R1、R2处理贮水量均显著高于其他覆膜处理。2年试验中,R1处理0-40 cm土层贮水量显著高于其他处理,平均增加了5%;D、F、R1、R2 处理0-25 cm土层土壤温度在玉米苗期较CK分别增加了3.5、2.3、0.9和1.1 ℃;玉米全生育期总干物质积累量呈“S”型曲线,在0-60 d,积累量较小,各处理仅占整个生育期的4.3%-15.4%,各处理大小顺序为：D＞R2＞F＞R1＞CK;在60-120 d（大喇叭口期至灌浆期）,积累了玉米干物质的74.5%,此期D、R2的干物质积累速率达309.3和324.1 kg·hm^-2·d^-1;2013年（玉米全生育期降雨量为594.1 mm）D、F、R2的水分利用效率和玉米产量较CK分别提高13.4%、21.2%、13.3%和18.0%、11.2%、20.3%;2014年D、R1、R2（玉米全生育期降雨量为341.9 mm）的水分利用效率和玉米产量比CK分别显著提高了31.1%、33.8%、35.1%和42.5%、39.9%、40.8%,D、R1、R2处理间产量无明显差异。各覆膜处理在降水较少的年份水分利用效率和产量增加幅度较大,且R1效果明显。【结论】沟垄集雨种植方式可明显改善宁南半干旱地区土壤浅层水分状况,提高土壤温度,增加物质积累量;沟播垄膜种植在降水较少的年份集雨优势明显,双垄沟全覆膜、沟播垄膜单行种植的水分利用效率和产量最佳。该项研究丰富了宁南半干旱地区旱作集水种植模式,对进一步完善和筛选适合半干旱地区玉米高产稳产的可持续发展种植模式提供了理论依据。