作物轮作方式产量效应模拟与优化选择研究

针对田间轮作试验周期长、工作量大的实际问题 ,采用作物生长模型 DSSAT3和 AL MANAC模拟研究了黄土高原典型地区作物轮作方式的产量效益 ,提出了轮作耗水系数、轮作耗氮系数和轮作经济收益值的概念与计算公式 ,并应用于作物轮作方式资源利用效率和经济效益评价 ,得出了关中平原区、渭北高原区和银川平原区的最优轮作方式分别为“小麦—玉米→小麦—玉米”一年二熟制、“小麦→小麦—谷子→玉米”三年四熟制和“小麦 /玉米→小麦 /玉米”套作一年二熟制     

四川轮套作体系的干物质积累、产量及氮素利用效率研究

以"小麦/玉米/大豆"、"小麦/玉米/甘薯"2种三熟套作体系和"小麦-大豆"、"小麦-甘薯"、"蚕豆-玉米"3种两熟轮作体系为研究对象,通过2011和2012年2年的田间试验,探讨了不同种植模式下小麦、玉米干物质积累分配、产量、氮素利用效率和体系产量产值的变化。结果表明:套作小麦各时期地上部干物质积累量从拔节期后均显著高于单作小麦,套作玉米各时期干物质积累量与对应单作相比略有降低,但差异不显著;2种三熟套作模式中小麦/玉米、玉米/大豆和玉米/甘薯套作体系的土地当量比(LER)均大于1,具有明显的产量优势;与相应单作相比,玉米/大豆套作提高了体系的氮素利用效率(ΔNUE_ms＞0),平均提高38.5%,玉米/甘薯套作降低了体系的氮素利用效率(ΔNUE_ms＜0),平均降低46.0%;全年总收益2年平均以三熟套作"麦/玉/薯"体系最高,比三熟套作"麦/玉/豆"体系高13.1%,比两熟轮作体系小麦-甘薯、小麦-大豆和蚕豆-玉米分别高14.7%、2.4%和41.2%。综上,三熟套作相对两熟轮作能提高体系产量和产值,与大豆套作能提高体系氮素吸收利用效率。     

半干旱区3a不同轮作组合系统的综合评价

以当地主要种植的6种粮、菜作物组成的轮作组合为研究对象,通过在半干旱区连续3 a进行不同轮作方式试验,重点研究不同轮作方式下的系统等价产量、等价产值、耗水量及水分利用效率的差异,并在兼顾经济效益和生态效益的基础上,筛选出适应当地旱作农业生产的最优粮菜作物组合模式。结果表明,系统等价产量最高的组合模式为玉米→甘蓝→甘蓝,产量达到45 014 kg/hm2,其次为玉米3 a连作和谷子→甘蓝→甘蓝组合模式,最差的处理组合为谷子→马铃薯→马铃薯,产量仅为10 965 kg/hm2;系统产值较高的组合模式为玉米→菜豆→甘蓝、谷子→甘蓝→甘蓝、谷子→菜豆→甘蓝和玉米→甘蓝→甘蓝,产值均高于187 500元/hm2,菜豆连作表现次之,产值最低的是玉米→大豆→大豆组合,仅为39 465元/hm2;系统耗水量较低的组合模式为谷子→甘蓝→马铃薯、玉米→甘蓝→大豆和玉米→甘蓝→马铃薯,仅为1 073 mm,耗水量较高的组合有谷子→大豆→甘蓝、玉米→马铃薯→甘蓝和谷子→菜豆→甘蓝,最高与高低耗水量最大相差189 mm;系统水分利用效率较高的轮作组合为玉米→甘蓝→甘蓝和谷子→甘蓝→甘蓝,玉米→甘蓝→马铃薯的表现次之,大豆连作水分利用效率最低。综合以上4个方面所筛选出表现较好的轮作组合有:玉米→马铃薯→甘蓝、玉米→马铃薯→菜豆、玉米→甘蓝→马铃薯。     

松嫩平原旱作农区市场经济条件下轮作体系变化综合分析

通过轮作体系变化原因分析和１９９１－１９９５年定位模拟试验研究，比较当前生产上应用的几种轮作体系的利弊、优劣。结果表明：生产上运用的轮作体系中，玉米－大豆－小麦－甜菜、亚麻是高粮豆产量型的轮作体系，玉米－大豆－甜菜、亚麻－大豆是高效益型的轮作体系。高效益作物是玉米、甜菜。通过试验中前茬后作产量、效益分析得出，最佳轮作体系是玉米－大豆－甜菜、亚麻，以及玉米－大豆－玉米－甜菜、亚麻。此两种轮作体系的粮     

陇东旱塬不同作物种植组合模式效应初步研究

通过对３０余种不同类型种植模式连续４年的试验研究认为，在现阶段自然经济状况下，陇东旱塬 应以单作一熟型为基本模式，提倡发展一定面积的复种，在物质、资金和技术保证的情况下，适度发展多作多熟型种植模式。其中以小麦／西瓜、小麦／烤烟经济收益最高，以小麦／玉米、小麦／马铃薯、玉米／马铃薯的产量最高。     

黔中黄壤丘陵旱坡地不同耕作制与水土保持研究

1999－2000年连续2年试验研究表明：黔中黄壤丘陵旱坡地分带轮作水土保持效益优于净作，分带轮作制中洋芋（油菜或小麦）／绿肥／玉米／红薯轮作方式优于油菜（小麦）／绿肥／玉米／大豆；不同作物轮对对产量的影响小季以洋芋＞油菜＞小麦，大季以红薯＞大豆；适宜的分带轮作制为洋芋（或油菜）／绿肥／玉米／红薯，其水土流失量小，作物总产量最高。     

两种轮作制的钾肥合理分配及施用技术初步研究

对小麦－玉米、小麦－大豆两种轮作制下钾的分配及其施用技术的研究结果表明：小麦－玉米轮作施钾肥年产量、年净收益高于小麦－大豆轮作；小麦－玉米轮作，以两季均衡分配施用钾肥，年产量高，经济效益优；小麦－大豆轮作则以钾肥全部施于小麦上产量高，效益佳；轮作制下的年收益很大程度依赖于两季作物的价格比。     

不同轮作体系土壤残留硒锌对小麦产量与营养品质的影响

采用盆栽试验,通过玉米-小麦和大豆-小麦轮作,探讨了不同种植模式中,土壤残留硒锌对小麦产量与营养品质的影响。结果表明,土壤中残留硒锌对小麦生物量和产量的影响与作物轮作体系有关。玉米-小麦轮作,土壤残留硒锌并没有表现出增加小麦产量的趋势,而大豆-小麦轮作,土壤残留硒锌对小麦生物量和产量呈增加趋势。土壤残留硒锌可改变作物体内元素组成。玉米-小麦轮作,土壤残留硒锌有利于小麦籽粒对氮、钾、硫、钙、铁、锌、硒、铜元素的吸收累积。大豆-小麦轮作,土壤残留硒锌促进小麦对钾、硫、镁、铁、锌、硒、铜、锰、硼的吸收,而氮、磷、钙吸收减少。     

高寒地区不同轮作模式对玉米主要农艺性状和产量的影响

为了进一步完善玉米轮作体系,在黑龙江省克山县开展定点试验,对比分析不同轮作模式对玉米主要农艺性状和产量的影响。结果表明,玉米连作及玉米与大豆、小麦、马铃薯等作物轮作后,各处理间除植株叶面积系数外,其他项目如玉米株高、茎粗、穗粒数、百粒重等均没有明显差异。从产量结果看,玉米与其他作物轮作均在一定程度上提高了籽粒产量和生物量,其中以T2(豆—玉—薯)轮作模式籽粒产量和生物量最高,分别为775.4 kg/亩和2 245.6 kg/亩,各轮作模式与对照玉米连作相比,籽粒产量和生物量提高幅度分别为4.72%～15.16%、5.59%～8.15%,但产量差异都没有达到显著水平。     

小麦玉米轮作磷肥不同分配方式的肥效研究

小麦玉米轮作磷肥不同分配方式的肥效研究刘润田（沂水县农业技术推广中心２７６４００）小麦玉米轮作一年两熟，是山东省主要轮作栽培方式。其主要特点是轮作面积大，换茬少，产出率高，土壤负荷重。随着轮作小麦玉米产量的不断提高和氮肥用量的增加，磷的需求日益突出。...     

不同水分梯度和种植密度对谷子杂交种产量及水分利用效率的影响

为发挥杂交谷子耐旱节水丰产性能,对张杂谷6号进行了不同水分梯度和不同留苗密度试验研究。结果表明:拔节期补水与不补水之间产量差异达到极显著水平,但不同补水量之间产量差异未达到显著水平,说明谷子杂交种在拔节期补灌30 mm即可达到显著的增产作用,但补水量增加不利于提高水分利用效率;不同留苗密度处理间产量差异达到极显著水平,随着留苗密度增加产量随之增加;在自然降水和补灌水量30 mm情况下,种植密度以18万株/hm2和30万株/hm2为宜。杂交谷子拔节期补水增产但不利于提高水分利用效率,适宜的留苗密度是提高产量和水分利用效率的有效途径。     

渭北旱塬麦田保护性轮耕方式的产量和土壤水分效应长周期模拟研究

【目的】渭北旱塬是中国北方典型雨养旱作农区,干旱缺水是当地粮食生产主要限制因素,降水偏少且季节分布不均,制约着旱地冬小麦生长及发育,导致其产量低而不稳。研究旨在探索长周期下渭北旱塬连作冬小麦区在不同轮耕措施下麦田的土壤蓄水保墒和作物增产效应。【方法】在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型长周期定量模拟研究了1980-2009年渭北旱塬连作麦田连续翻耕、免耕/深松轮耕、翻耕/深松轮耕、免耕/免耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕不同保护性轮耕方式下冬小麦产量和土壤水分效应。【结果】在30年模拟研究期间,随着降水量的逐年趋势性减少,不同轮耕方式下渭北旱塬冬小麦产量、年度耗水量以及水分利用效率均呈现波动性下降趋势;免耕/深松、翻耕/深松、免耕/免耕/深松和免耕/翻耕/深松轮耕处理产量较连续翻耕处理分别高14.4%、12.2%、2.4%和3.2%,以免耕/深松轮耕处理产量最高,30年平均值为3.53 t×hm^-2;免耕/深松、翻耕/深松、免耕/免耕/深松和免耕/翻耕/深松轮耕处理水分利用效率较连续翻耕处理分别高6.36%、6.13%、6.40%和6.41%,以免耕/免耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕处理水分利用效率最好,30年平均值为8.68 kg×hm^-2×mm^-1;与连续翻耕处理相比,干旱年型免耕/深松、翻耕/深松、免耕/免耕/深松耕和免耕/翻耕/深松轮耕处理耗水量明显增加,平水年型和丰水年型各耕作处理间耗水量差异不显著,以免耕/深松轮耕处理麦田耗水量高于其他轮耕方式。冬小麦田0-3 m土层土壤有效含水量呈现季节性波动降低趋势;与连续翻耕处理相比,免耕/深松轮耕、翻耕/深松轮耕、免耕/免耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕处理麦田土壤有效含水量分别高28.7%、27.2%、26.8%和26.7%;免耕/深松轮耕处理蓄水保墒效果最好,0-3 m土层土壤有效含水量平均为107.1 mm,翻耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕次之,连续翻耕最差。麦田0-1 m土层土壤湿度随季节降水而上下波动性变化,在降水较多或者较为干旱的年份1-1.5 m土层土壤湿度也会发生变化,1.5-3 m土层土壤湿度较为稳定,不同轮耕处理间差异不大;免耕/深松轮耕土层土壤湿度较其他耕作处理稍高。【结论】与连续翻耕处理相比,翻耕/深松产量和土壤蓄水保墒效果较好,但水分利用效率稍低。免耕/免耕/深松和免耕/翻耕/深松轮耕处理水分利用效率和土壤蓄水保墒效果较好,但产量较低。综合考虑麦田产量和水分利用效率以及土壤蓄水保墒效果,在长期连作冬小麦田,免耕/深松轮耕处理为渭北旱塬麦田最适宜保护性轮耕模式。     

绿洲灌区不同施氮水平下玉米绿肥间作模式的水分利用特征

【目的】针对玉米连作对化肥依赖过高、水分利用效率低下等问题,探讨间作绿肥和减施氮肥对玉米农田耗水特征的影响,以期明确间作绿肥生产玉米的水分利用特征,为玉米生产减氮及水分高效利用技术的优化提供理论实践依据。【方法】2018—2019年,在河西绿洲设置田间定位试验,设玉米间作绿肥和单作玉米（M）两种种植模式,减量25%施氮（N1：270 kg·hm^-2）和传统施氮（N2：360 kg·hm^-2）两个施氮水平,绿肥种类包括作箭筈豌豆（V）和油菜（R）,研究不同处理下耗水特性和产量表现。【结果】间作绿肥可保证玉米稳产,在玉米/绿肥带状间作模式中,N1与N2处理的玉米产量差异不显著。间作绿肥和减施氮肥25%处理可提高绿肥刈割期、玉米收获后土壤含水量,以M/VN1处理提高幅度最大,较传统施氮下单作玉米（MN2）分别高17.2%—18.9%、28.6%—31.3%;间作绿肥和减施氮肥25%处理可降低作物在绿肥播前至刈割、绿肥刈割至玉米收获和作物全生育期的耗水量,以M/VN1处理降低幅度最大,较MN2分别降低38.8—48.8、32.9—53.9和80.9—92.7 mm;间作绿肥可提高玉米水分利用效率,以M/V处理最为突出,比M处理高14.9%—15.6%;N1与N2相比,M/R、M/V处理水分利用效率分别提高3.4%—5.2%、5.7%—6.5%,M处理的降低4.0%—5.5%;提高幅度以M/VN1处理最大,较MN2高14.8%—16.8%。玉米间作绿肥、减施氮肥25%处理可有效改善土壤含水量,降低系统耗水,提高玉米水分利用效率,具有较高的水分生产力。【结论】在水资源短缺的河西绿洲灌区,间作绿肥可保证玉米稳产,具有较高的水分供给潜力,其中玉米间作箭筈豌豆集成减量25%施氮处理的综合效果最好。     

分布式水文模型在徒骇马颊河流域灌溉管理中的应用Ⅱ.水分生产函数的建立和灌溉制度的优化

【目的】优化徒骇马颊河流域冬小麦-夏玉米轮作体系的灌溉制度。【方法】以经过参数率定与模拟验证的SWAT为手段,设置了1种充分灌溉和9种非充分灌溉情形,拟合得到冬小麦和夏玉米的水分生产函数,在此基础上,以不考虑氮磷胁迫的历史灌溉情景为基本情形,设置了3种优化灌溉方案。【结果】模拟结果表明,与基本情景相比,轮作体系粮食稳产,平均节约灌溉用水29.00%,水分利用效率平均提高6.58%;与相应时段的年鉴统计值和模拟的历史情景下的产量相比,情景三下全区轮作体系粮食平均增产8.32%和11.24%;与模拟的历史情景相比,优化情景下轮作体系的水分利用率平均提高36.33%。【结论】优化灌溉方案能够在保证徒骇马颊河流域冬小麦－夏玉米轮作体系粮食稳产的前提下,有效地节约灌溉用水,提高水分利用率。     

根间作用对玉米间作豌豆耗水特征的影响

通过大田试验,在高、中、低供水水平和根系部分分隔(尼龙网隔根)、完全分隔(塑料布隔根)、不分隔条件下,探讨玉米间作豌豆的产量和水分利用特征,以期为通过调控根间作用提高间作水分利用效率(WUE)提供依据。结果表明,9个间作处理的LER处于1.13~1.42,即间作较单作具有明显的产量优势。两种作物地上互作对间作产量的贡献率为15.7%~17.2%,根系空间生态位重叠对产量的贡献率占0.9%~3.4%,地下互作对间作增产的贡献率为82.6%~86.1%,供水水平相对较高时利于间作优势的发挥。玉米间作豌豆耗水量较相应单作高24.8%~28.8%。供水水平较低且存在作物生长带间水分迁移时,根系空间生态位重叠有利于降低群体耗水量。间作WUE较单作平均高27.5%~38.3%,高供水间作处理的WUE高于中、低灌水处理。无论是完全隔根还是部分隔根,间作WUE较未隔根处理显著下降,且尼龙网隔根间作的WUE最低。间作作物地下水分的带间迁移、根系空间生态位的适度重叠是提高作物WUE的重要途径。     

西北半湿润渠灌区作物节水高效种植制度

对半湿润渠灌区农田系统中作物不同种植制度用水量、产品生产力、经济生产力以及水分利用效率的研究表明,种植系统类型和种植制度不同,水分利用效率差异明显。露地栽培的粮—粮系统用水量较高,经济用水效率最低;粮—菜系统用水量和经济用水效率居中;菜—菜系统用水量较低,经济用水效率最高。节水效果粮—菜系统达27.4%~44.2%,菜—菜系统达60.0%~62.1%。在粮—菜系统中,小麦—黄瓜种植系统的经济收入及经济用水效率最高,其次是小麦—辣椒系统,而甘蓝—玉米系统的经济收入及经济用水效率最低。在菜—菜系统中,黄瓜—黄瓜的种植制度要比青笋—番茄的节水效果好,其经济用水效率也高。为保持土地生产力可持续性及增加经济收入,应采用轮作种植制度,如黄瓜—豆角、青笋—番茄等。在粮—菜系统中,小麦—辣椒系统作业方便,效益也好。     

西南地区水旱轮作系统养分管理存在问题分析与管理策略建议

本文通过农户调查的方法研究了西南地区水旱轮作系统养分管理现状与存在的主要问题,并提出了管理策略建议。调查结果表明,农户间施肥量差异大,过量与不足现象并存;养分施用不平衡、偏施氮肥的现象比较普遍;氮肥施用时期不合理,与作物需求不同步;没有考虑环境养分供应与水旱轮作系统养分动态特征。养分管理应当遵循:从整个轮作系统出发调控养分,综合应用各种养分资源,根据不同养分资源的特征确定管理策略,以及综合应用减少养分损失,高产栽培等农作技术的养分资源综合管理策略。     

少耕轮作小麦间作玉米的产量表现和水分利用效率

通过田间定位试验,研究少耕轮作和小麦秸秆覆盖方式对小麦间作玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明,少耕轮作和留茬覆盖小麦间作玉米具有明显的增产和提高水分利用效率(WUE)的作用。一个轮作周期内,间作轮作中小麦籽粒产量较相应单作轮作提高43.98%～55.55%,玉米籽粒产量较相应单作轮作提高61.03%～69.98%,增产效果显著;间作轮作的耗水量及WUE较相应单作轮作分别增加42.07%～43.94%与11.54%～15.51%。与传统间作相比,少耕轮作留茬覆盖可显著提高产量、水分利用效率和降低间作的耗水量,25cm高等量秸秆覆盖免耕处理较其他间作处理产量与水分利用效率分别提高2.54%～10.97%与4.13%～15.69%,耗水量降低1.54%～4.09%。所以25cm高等量秸秆覆盖免耕处理为本试区减少水分无效损耗、提高WUE的可行模式,是试区内较适宜采取的耕作措施。     

Improvement of Wheat Water Use Efficiency in Semiarid Area of China

The greatest fear of global climate change is drought since in most areas where wheat is grownwater is the most important factor influencing wheat yield. Average wheat yield throughout the world is only30 -60% of the attainable yield potential because water shortage is the major factor preventing the realizationof maximum yield. Periods of drought alternating with short periods of available water are common conditionsto influence wheat productivity. Such conditions include variable frequency of dry and wet periods, intensityof drought, rate of drought onset and patterns of soil water deficit and/or atmospheric water deficit. It is thisdeficit and variable water conditions in semiarid environments that influence wheat productivity variously.This paper reviewed the physiological adaptation and benefits associated with deficit and variable water condi-tions. In addition, it also highlights the compensative effect of limited irrigation and breeding of new varietiesfor high water use efficiency (WUE) that could improve wheat productivity under water-limited environmentsin the semiarid regions. Considerable potential for further improvement in wheat WUE and productivity insemiarid environments seems to depend on effective conservation of moisture and effici ent use of this limitedwater such as soil fertility improvement, conservation tillage, residues and film mulch, rain water harvestingfor limited irrigation, and breeding for water saving varieties. Different crop, soil and water managementstrategies should be adjusted according to the conditions that prevail in various semiarid areas. By combiningsoil and water conservation approaches and adjusting the cropping system by growing drought-tolerant and wa-ter-saving cultivars, increase in wheat WUE and productivity could be achieved.     

麦稻两季秸秆还田不同施氮量对水稻产量及其产量结构的影响

研究了麦稻两季秸秆还田条件下,麦季不同氮肥用量(纯N 180、225、270 kg/hm2)和水稻不同氮肥用量(纯N225、300、375 kg/hm2)对水稻产量及其产量结构的影响。结果表明:麦季氮肥用量对后茬水稻产量、单位面积穗数、每穗粒数和千粒重的影响较小,在每公顷施氮(N)180~270 kg范围内差异未达显著水平;水稻氮肥用量对水稻产量及其构成因素的影响较大,在每公顷施N 225~375 kg范围内,随着施氮水平的提高,对水稻的增穗效果明显,3个施氮量处理间的差异显著,对每穗粒数的影响不大,但水稻结实率降低、千粒重下降,施N 375 kg/hm2的处理与225 kg/hm2、300 kg/hm2两处理间的差异达显著水平,产量随着施氮水平提高而增加,但施N 375 kg/hm2与300 kg/hm2处理间的差异不显著。