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:DR2FR1CK;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324.1kg·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。     

覆膜时期和方式对黄土高原春玉米耗水特性和产量的影响

黄土高原中南部水资源匮乏和降雨时空错位限制了该区春玉米产量潜力的提升,通过分析不同的覆膜时期和覆膜方式对休闲期土壤蓄水、保墒和春玉米生育期耗水特性、产量的影响,旨在提出适宜于黄土高原雨养农业区春玉米高效用水的栽培模式。以‘先玉335'作为供试品种,采用覆膜时期和覆膜方式的双因素设计,随机区组排列,通过设置平地无覆盖(CK)、秋季全膜双垄沟覆盖(AFF)、播前全膜双垄沟覆盖(SFF)、秋季半膜平铺覆盖(ASF)、播前半膜平铺覆盖(SSF)5种处理的对比研究,分析不同覆膜时期和覆膜方式相结合下春玉米耗水规律,以及互作模式下耗水特性与产量之间的关系。AFF和SFF集雨、蓄水、保水能力显著高于半膜平铺和平地无覆盖,整个生育期内耗水强度和玉米生长吻合。秋季全膜双垄沟覆盖(AFF)休闲期土壤贮水消耗量较露地减少53.82%,较秋季半膜平铺减少33.89%,最大程度保证春玉米苗期土壤含水量,为出苗提供了充足的水资源,提高出苗率,为后期生长奠定基础。秋季全膜双垄沟覆盖虽然生育期耗水量相比其他处理增加,但有较高的水分利用效率和降水生产效率。2016年玉米收获季,秋季全膜双垄沟播模式0~200cm各土层水分含量较低,但是,经过下一个休闲期处理,土壤含水量从总量上得到完全恢复,2017年播前,秋季全膜双垄沟播模式0~200cm大多数土层水分含量显著高于平地处理。秋季全膜双垄沟覆盖(AFF)产量相比CK、SSF、ASF、SFF分别增产81.88%、34.01%、42.55%、20.60%,达到显著差异。在黄土高原中南部推广秋季全膜双垄沟播栽培模式可以显著提高玉米产量、水分利用效率和降水生产效率,同时可以实现土壤水分的可持续利用。     

不同覆膜方式对西北旱地麦田土壤水热特征和产量形成的影响

为了改善西北旱区土壤水热条件,提高降水利用效率,研究西北旱作条件下白膜平铺覆土穴播(T1)、黑膜平铺覆土穴播(T2)、白膜垄沟覆土穴播(T3)、黑膜垄沟覆土穴播(T4)、白膜平铺无土穴播(T5)、黑膜平铺无土穴播(T6)和露地穴播(CK)对麦田土壤水热效应和籽粒产量及水分利用效率的影响,以期为实现春小麦高产高效种植提供理论依据。结果表明:地膜覆盖具有明显增温和降温双重效应。与CK相比,在春小麦苗期和分蘖期覆膜处理下0~25cm土层土壤平均温度增加0.73℃和0.88℃,而在扬花期和灌浆期降低0.38℃和0.75℃。从整个生育期看,不同覆膜处理在0~25cm土壤温度变异系数(18.24%~20.02%)低于CK处理(21.48%),说明地膜覆盖有利于减轻土壤温度波动。不同处理下小麦全生育期0~25cm土层地温随土层的加深而逐渐降低,在25cm处的平均地温低于5cm处5.38℃。春小麦抽穗至灌浆期阶段的耗水量和耗水比例均最大,平均分别为126.83mm和47.37%,T3处理在此阶段的耗水量最高,显著高于CK处理21.33%。地膜覆盖可显著提高春小麦的籽粒产量和水分利用效率,增幅分别为9.64%~21.92%和6.45%~20.15%,且T3处理的籽粒产量最高(3 915.40kg·hm~(-2));而T4处理的水分利用效率最高,T1处理次之,T5处理最低,分别较CK显著增加20.15%、15.39%和6.45%。综合考虑,T4处理是最适宜在西北旱区条件下推广的春小麦种植模式。     

不同覆膜方式对玉米产量和水分利用效率的影响

干旱缺水影响玉米产量,提高燕山丘陵区春玉米子粒产量及水分利用效率具有重要意义。覆膜可减少土壤水分蒸发、改善水分条件。于2017—2018年开展玉米田间试验,设置不覆膜（CK）、行上覆膜、行间覆膜和全膜双垄沟播4个处理,测定土壤含水率、玉米生育期、土壤容重、玉米产量及产量影响因素,计算土壤贮水量、耗水量和水分利用效率。结果表明,各处理间0～20 cm和20～40 cm土层土壤含水率变化趋势一致,最高均为全膜双垄沟播处理。全膜双垄沟播的玉米子粒产量和穗长、穗粗、穗粒数和千粒重等产量构成因素最高。全膜双垄沟播种植模式可延长玉米生育期,提高水分利用效率,显著增加玉米子粒产量,适宜在干旱少雨地区应用。     

秋覆膜对旱地玉米土壤水分和产量的影响

针对甘肃省旱作农业区年降水量少、季节分布不均匀、玉米生产中春旱严重的问题,采用田间试验的方法,研究了4种不同覆膜时期对旱地玉米生育期、土壤水分变化、水分利用效率、产量及经济效益的影响。结果表明,全膜双垄沟秋季覆膜优于顶凌覆膜、春覆膜和播前覆膜,即早覆膜优于晚覆膜。全膜双垄沟秋覆膜增加了降水利用率和水分利用效率,降水利用率为70.21%,产量为10039.34kg/hm2,比播前覆膜增产24.81%,水分利用效率30.19kg/(hm2·mm),比播前覆膜提高15.26%。全膜双垄沟秋覆膜可明显减少冬春季土壤水分的无效蒸发,增加土壤水分含量,使玉米的经济性状明显改善,增产增收,是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产田创建的有效途径。     

秋覆膜对旱地玉米土壤水分和产量的影响

针对甘肃省旱作农业区年降水量少、季节分布不均匀、玉米生产中春旱严重的问题,采用田间试验的方法,研究了4种不同覆膜时期对旱地玉米生育期、土壤水分变化、水分利用效率、产量及经济效益的影响。结果表明,全膜双垄沟秋季覆膜优于顶凌覆膜、春覆膜和播前覆膜,即早覆膜优于晚覆膜。全膜双垄沟秋覆膜增加了降水利用率和水分利用效率,降水利用率为70.21%,产量为10039.34kg/hm ^2,比播前覆膜增产24.81%,水分利用效率30.19kg/（hm ^2·mm）,比播前覆膜提高15.26%。全膜双垄沟秋覆膜可明显减少冬春季土壤水分的无效蒸发,增加土壤水分含量,使玉米的经济性状明显改善,增产增收,是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产田创建的有效途径。     

黄土高原半干旱区不同覆膜方式对土壤水热环境及糜子耗水特性的影响

【目的】探明黄土高原旱作区不同覆膜方式中的土壤水温效应及糜子增产机制。【方法】2015—2016年,以陇糜10号为试验材料,设置全膜双垄沟留膜免耕穴播(A1)、全膜双垄沟穴播(A2)、全膜平铺膜上覆土穴播(A3)、全膜平铺穴播(A4)、露地等行距条播(CK)5个处理,研究土壤水热效应及其对糜子耗水特性、水分利用效率及产量的影响。【结果】与露地条播(CK)相比,两年间在糜子生育期内,A1、A2、A3、A4处理5—25 cm土层平均温度变化及土壤平均温度日变化均表现出不同程度的增温效果。糜子生育期内,丰水年份(2015年)A1、A2、A3、A4处理较CK贮水量分别提高94.7、67.9、58.0、21.0 mm,而耗水量表现为CKA1A4A2A3,且各处理在不同土层、不同生育阶段耗水均衡;严重干旱年份(2016年)A1、A2处理较CK贮水量提高83.9、57.4 mm,而A3、A4较CK降低27.1、25.3 mm,耗水量表现为A3A4A1A2CK,其中,A3、A4、A1、A2较CK依次加强了对80—100 cm土层水分的利用,且播种至苗期4种覆膜方式较CK耗水量降低,均衡调控了拔节至成熟期的耗水强度;基于4种覆膜方式间土壤水热环境的不同和对糜子生育期内耗水特性的差异,A1、A2、A3、A4处理较CK水分利用效率分别提高1.3—3.9、5.2—5.5、3.4—3.5、4.1—4.2 kg·hm-2·mm-1,增产9.0%—43.3%、34.8%—58.2%、20.8%—49.4%、29.0%—52.9%,且干旱年份的增产幅度更高。【结论】4种覆膜栽培均改善了糜子生育期内的土壤水热环境,调节了其不同生育阶段的耗水强度,显著提高作物水分利用效率、产量及其相关性状,增产潜力依次为A2A4A3A1。     

陇中半干旱区不同覆盖种植方式对土壤水热效应和玉米产量的影响

【目的】探讨黄土高原半干旱区不同覆盖种植方式对土壤水热效应及春玉米产量和水分利用效率的影响,为优化陇中旱作农业区春玉米农田土壤水热环境,提高作物产量提供依据。【方法】于2015—2016年在甘肃省榆中县石头沟省级旱作农业示范点开展田间定位试验,设平地全膜覆盖(WM)、平地半膜覆盖(HM)、隔沟覆膜垄播(MRM)、全膜双垄沟播(WRF)、秸秆覆盖(SM)和露地平播(CK)6种种植方式,测定分析春玉米各生育时期土层剖面水热状况、物候特征、不同生长阶段耗水特性和水分利用效率,以及收获后春玉米产量与水分利用效率。【结果】与露地平作(CK)相比,地膜覆盖处理较CK具有增温效应,全生育期土壤平均增温2.42℃,而SM处理表现为降温效应,平均降温0.36℃,且该调节效应主要表现在苗期,随后温度调节效应逐渐减弱;MRM、WRF、HM和SM处理在春玉米整个生育期内保墒效果显著,而WM处理不利于降水收集,仅在春玉米生长前期具有保墒效果,而在中后期随作物耗水增加,土壤含水率低于CK;春玉米在生长中期(拔节至吐丝)耗水最多,生长后期(吐丝至成熟)次之,生长前期(出苗至拔节)耗水最少,其中地膜覆盖耗水量大于秸秆覆盖,全膜覆盖耗水量大于半膜覆盖;地膜覆盖能显著提高春玉米中前期水分利用效率,其中生育前期和中期分别以HM和WRF处理提高幅度最大,2年平均较CK分别提高250.68%和61.30%;地膜覆盖种植方式在增温、促进耗水作用下使春玉米各生育期提前并增加单株干重,最终表现为产量和水分利用效率的提高,其中以WRF和MRM处理增产和提高水分利用效率效果最为显著,产量较CK分别平均增加171.40%和155.05%,水分利用效率分别平均增加142.80%和125.44%。【结论】垄沟集雨种植方式可明显改善黄土高原半干旱地区土壤水热环境,增加玉米物质积累量,其中全膜双垄沟播种植方式的玉米产量和水分利用效率最佳。     

不同覆膜方式对旱作冬小麦耗水特性及籽粒产量的影响

【目的】研究黄土高原雨养条件下,不同地膜覆盖方式对冬小麦耗水特性、产量和休闲期土壤水分补给的影响,为促进增产和提高水分利用效率提供理论依据。【方法】2008—2009和2009—2010年小麦生长季,设置全膜覆土穴播(A)、全膜覆盖穴播(B)、垄膜沟播(C)和露地条播(CK)4种不同栽培模式,测量不同处理的土壤贮水量、耗水量、产量和水分利用效率。【结果】全膜穴播可使冬小麦增产64.4%—79.1%,水分利用效率提高22.1%—24.0%,达到11.9—16.6 kg·hm-2·mm-1;全膜覆土穴播可增产43.4%—44.4%,水分利用效率提高8.8%—14.6%,达到11.0—14.8 kg·hm-2·mm-1;垄膜沟播可增产37.0%—39.3%,水分利用效率提高4.2%—4.4%,达到10.0—14.2 kg·hm-2·mm-1。主要原因是,地膜覆盖可增加冬小麦拔节前0—200 cm土层贮水量,提高拔节至成熟阶段的耗水量及其占总耗水量的比例,促进生育期对土壤贮水的利用,同时干旱年份可促进冬小麦利用深层土壤水分,最终提高冬小麦成熟期的生物量和籽粒产量;虽然生育期耗水增加,但水分利用效率也提高。冬小麦产量与生育期耗水量呈显著正相关(r=0.96*)。覆膜的高产建立在高耗水基础上,但通过休闲期水分补充,地膜茬0—200 cm土层水分在冬小麦秋播前可恢复到露地水平。覆膜处理间的耗水差异远小于覆膜与露地间的差异。综合考虑产量、经济效益和田间操作难易程度,全膜覆土穴播一次覆膜可多茬使用,节省地膜成本,田间操作简单,经济效益高,是本试验条件下的最优栽培方式。【结论】全膜覆土穴播是西北黄土高原旱地小麦兼顾高产高效的栽培模式。     

地膜覆盖条件下黄土高原玉米产量及水分利用效应分析

【目的】综合评价地膜覆盖玉米的产量以及水分利用效应,为黄土高原地区玉米生产合理利用地膜覆盖技术提供指导。【方法】本文在中国知网(CNKI),Web of Science与EI Compondex文献数据库,收集了从2000—2017年间已发表的黄土高原地膜覆盖玉米产量及水分利用文章数据,综合分析了地膜覆盖对玉米产量、水分利用及水分利用效率的影响。【结果】黄土高原半膜覆盖平均产量为9 348 kg·hm~(-2),较对照产量7 059 kg·hm~(-2)增产33%,全膜覆盖平均产量为9 191 kg·hm~(-2),较对照产量5 910 kg·hm~(-2)增产56%,半膜覆盖或者全膜覆盖均显著提高了玉米产量,但是全膜覆盖和半膜覆盖之间玉米产量相近,没有显著差异。另外,半膜覆盖海拔高度超过630m时或全膜覆盖海拔高度超过900 m时,玉米增产率随海拔高度的增加而呈增加的趋势,可能与覆膜提高土壤温度有关。半膜覆盖平均蒸散量为385 mm,较对照蒸散量389 mm减少1.0%,全膜覆盖平均蒸散量为366 mm,较对照蒸散量357 mm增加2.8%,半膜覆盖玉米蒸散量较不覆膜有所减少,但是全膜覆盖显著增加了玉米蒸散量,不过2种覆膜措施的蒸散量之间差异不显著。半膜覆盖平均水分利用效率为17.3 kg·hm~(-2)·mm-1,较对照水分利用效率13.2 kg·hm~(-2)·mm-1增加31%,全膜覆盖平均水分利用效率为17.5 kg·hm~(-2)·mm-1,较对照水分利用效率11.7kg·hm~(-2)·mm-1增加50%,半膜覆盖与全膜覆盖均显著提高了玉米水分利用效率,但是全膜覆盖和半膜覆盖之间玉米水分利用效率相似,没有显著差异。覆膜显著增加玉米产量及水分利用效率与其降低土壤无效蒸发量(57 mm),提高玉米潜在的蒸腾效率有关(11.2 kg·hm~(-2)·mm-1)。【结论】在区域尺度上半膜覆盖与全膜覆盖对玉米产量、蒸散量及水分利用效率具有等效性,考虑到地膜的环境污染与经济成本等因素,推荐黄土高原玉米栽培选用半膜覆盖。     

不同覆膜栽培方式对胡麻水分利用效率和产量的影响

为探讨不同覆膜栽培方式对干旱无灌溉胡麻田水分动态和胡麻产量的影响,以露地条播种植为对照(CK),对4种栽培方式(全膜穴播、残膜穴播、露地穴播、垄膜沟播)下胡麻田土壤水分、胡麻生长状况、水分利用效率和产量进行研究。结果表明,覆膜处理可缩短胡麻生育期约3d,提高出苗率7.3%~11.0%,生长前期增加生物干质量2.11~4.31倍,后期增加16.97~22.31倍。水分利用效率较CK高出19.73%~26.00%,籽粒产量提高23.60%~29.67%。综合考虑经济效益和生产可操作性,覆膜栽培优于露地栽培,穴播优于条播,残膜穴播优于揭膜后全膜穴播。残膜穴播是兼顾可操作性和经济效益的胡麻栽培方式,适宜在干旱无灌溉区推广。     

黄土高原南部地膜覆盖小麦产量及水分利用效应分析

综合评价地膜覆盖的产量以及水分利用效应，有利于干旱半干旱地区合理利用地膜覆盖技术。本研究收集1997─2017年间黄土高原南部地膜覆盖小麦产量及水分利用已发表文章的数据，分析地膜覆盖对小麦产量、水分利用及水分利用效率的影响，同时利用边界函数方法求得区域小麦潜在蒸腾效率。研究表明，与不覆膜相比，半膜覆盖平均增产率为29%（-21%～97%），全膜覆盖平均增产率为34%（-14%～153%）。半膜与全膜覆盖间小麦产量相似，无显著差异。半膜与全膜覆盖小麦蒸散量较不覆膜显著增加，但两种覆膜措施蒸散量差异不显著。黄土高原南部覆膜条件下小麦潜在蒸腾效率为22.5 kg·hm^-2·mm^-1，最低土壤蒸发量为35 mm；不覆膜小麦潜在蒸腾效率为18.5 kg·hm^-2·mm^-1，最低土壤蒸发量为54.4 mm。半膜覆盖与全膜覆盖较不覆膜显著增加了小麦水分利用效率，半膜覆盖水分利用效率平均增加24%（-21%～84%），全膜覆盖平均增加率为31%（-15%～152%）。半膜与全膜覆盖间水分利用效率也相似。覆膜显著增加小麦产量及水分利用效率与其降低土壤蒸发量及提高小麦潜在蒸腾效率有关。基于半膜覆盖与全膜覆盖对小麦产量、蒸散量及水分利用效率具有等效性，考虑到地膜的环境污染与经济成本因素，黄土高原南部小麦栽培推荐半膜覆盖。     

陇中半干旱区不同覆盖种植方式对土壤水热效应和玉米产量的影响

【目的】探讨黄土高原半干旱区不同覆盖种植方式对土壤水热效应及春玉米产量和水分利用效率的影响,为优化陇中旱作农业区春玉米农田土壤水热环境,提高作物产量提供依据。【方法】于2015—2016年在甘肃省榆中县石头沟省级旱作农业示范点开展田间定位试验,设平地全膜覆盖（WM）、平地半膜覆盖（HM）、隔沟覆膜垄播（MRM）、全膜双垄沟播（WRF）、秸秆覆盖（SM）和露地平播（CK）6种种植方式,测定分析春玉米各生育时期土层剖面水热状况、物候特征、不同生长阶段耗水特性和水分利用效率,以及收获后春玉米产量与水分利用效率。【结果】与露地平作（CK）相比,地膜覆盖处理较CK具有增温效应,全生育期土壤平均增温2.42℃,而SM处理表现为降温效应,平均降温0.36℃,且该调节效应主要表现在苗期,随后温度调节效应逐渐减弱;MRM、WRF、HM和SM处理在春玉米整个生育期内保墒效果显著,而WM处理不利于降水收集,仅在春玉米生长前期具有保墒效果,而在中后期随作物耗水增加,土壤含水率低于CK;春玉米在生长中期（拔节至吐丝）耗水最多,生长后期（吐丝至成熟）次之,生长前期（出苗至拔节）耗水最少,其中地膜覆盖耗水量大于秸秆覆盖,全膜覆盖耗水量大于半膜覆盖;地膜覆盖能显著提高春玉米中前期水分利用效率,其中生育前期和中期分别以HM和WRF处理提高幅度最大,2年平均较CK分别提高250.68%和61.30%;地膜覆盖种植方式在增温、促进耗水作用下使春玉米各生育期提前并增加单株干重,最终表现为产量和水分利用效率的提高,其中以WRF和MRM处理增产和提高水分利用效率效果最为显著,产量较CK分别平均增加171.40%和155.05%,水分利用效率分别平均增加142.80%和125.44%。【结论】垄沟集雨种植方式可明显改善黄土高原半干旱地区土壤水热环境,增加玉米物质积累量,其中全膜双垄沟播种植方式的玉米产量和水分利用效率最佳。     

河西灌区全膜双垄沟播玉米的节灌增产效应

对在半干旱雨养区大面积推广的全膜双垄沟播技术作为低成本节灌措施在河西灌区的玉米栽培中进行试验研究.结果表明:在民勤试验点上,全膜双垄沟播处理的增产效果明显,且灌水量减少.其中,生育期灌水量为对照1/2的处理,其灌水量减少2190m3·hm-2,而玉米籽粒产量增加902kg·hm-2.在民乐辅助试验点上,玉米生育期不灌水,尚能获得10000kg·hm-2以上的籽粒产量;且与灌2次水比较,每公顷节水量可达4500m3.说明全膜双垄沟播技术可作为内陆河流域灌区农田的低成本节水措施,可在进一步试验研究的基础上予以示范和推广.     

西北干旱灌区不同地膜覆盖利用方式对玉米水分利用的影响

【目的】资源型缺水严重制约干旱灌区的农业生产,传统玉米生产模式地膜投入量大。在极端高温和生态环境污染的挑战日益加剧的情境下,探讨通过免耕地膜重复利用维持较高水分利用的可行性,以期为构建试区地膜减量玉米高效生产技术提供理论支撑。【方法】2017—2018年,在甘肃河西绿洲灌区,设置免耕地膜重复利用（免耕覆膜,NM）、秋免耕春覆膜（少耕覆膜,RM）与传统耕作每年覆盖新膜（传统覆膜,对照,CM）3种地膜覆盖利用方式,研究其对玉米田土壤水分利用的影响,以期为优化试区玉米高产高效栽培管理技术提供理论依据。【结果】NM与RM处理较CM处理提高玉米播种时0—120 cm土层平均土壤重量含水量,分别为7.8%与5.1%,这为玉米播种创造良好的土壤水分环境。玉米播种—拔节期及吐丝—灌浆初期,NM处理较CM处理提高0—120 cm土层平均土壤重量含水量,分别为5.0%与4.7%,弥补了灌浆期玉米植株旺盛生长对土壤水分的大量需求。与CM处理相比,NM处理增加了玉米播种—大喇叭口期的耗水量,降低了玉米吐丝—灌浆初期的耗水量,增大了玉米灌浆初期—收获期的耗水量,有效协调玉米各生育阶段的水分需求关系。虽然NM处理较RM与CM处理提高了玉米吐丝期之前的棵间蒸发量,分别为11.7%与26.0%,提高棵间蒸发量占耗水量的比例（E/ET）,分别为13.4%与19.9%,但是NM处理较RM与CM处理降低了玉米吐丝期之后的棵间蒸发量,分别为9.2%与19.4%,降低E/ET,分别为9.7%与20.7%,说明NM处理有利于增强玉米吐丝期之后土壤水分的有效利用。因而,在地膜减投与免耕措施下,NM处理获得与RM及CM处理相当的籽粒产量与水分利用效率。【结论】在西北干旱灌区,应用免耕地膜重复利用并没有导致玉米产量和水分利用效率的降低,具有稳定产量及水分利用效率的作用,是玉米生产中地膜减投的可行措施。     

春小麦膜上灌最佳覆膜宽度和单宽流量试验研究

研究了河西内陆灌区膜上灌在不同覆膜宽度和单宽流量条件下对春小麦全生育期耗水量、产量构成要素以及产量和水分利用效率的影响,得出该区春小麦膜上灌采用覆膜宽度和单宽流量分别为125 cm和1.3 L/(s.m)时节水增产效应明显.     

不同施肥模式和覆盖方式对春玉米干物质积累和水分利用效率的影响

研究南方红壤旱地不同施肥模式和覆盖方式下春玉米干物质积累、产量及水分利用效率的变化特征,对于该区域科学评价及合理利用施肥模式具有重要意义。以当地常规施肥模式(CK)为对照,研究了南方红壤旱地不同施肥模式和覆盖方式(TOK:常规施肥+有机肥+K肥+地膜覆盖;TO:常规施肥+有机肥+地膜覆盖,TK:常规施肥+K肥+露地)对春玉米干物质积累、产量及水分利用的影响。结果表明:各处理春玉米叶片叶绿素含量大小顺序为TOKTKTOCK。苗期和拔节期,TOK和TK处理春玉米的单株叶面积和叶面积指数均明显高于对照;抽雄期和成熟期,TOK处理均显著(P0.05)高于对照。各个主要生育时期,TOK处理植株的根系干重均显著(P0.05)高于其他处理,TOK和TK处理植株的茎和叶干重均显著(P0.05)高于其他处理。各个主要生育期,不同处理0~20 cm的土壤含水量均高于对照,其大小顺序为TOKTOTKCK;水分利用效率大小顺序为TOKTKTOCK,以TOK处理为最高,比对照增加38.04%。TK、TO和TOK处理的穗粗、行数与对照均无明显差异,但其穗长、行粒数、每穗粒数和百粒重均显著高于(P0.05)对照。玉米产量大小顺序为TOKTKTOCK,TOK、TK和TO处理的籽粒产量分别比对照增加34.41%、11.72%和8.36%。在常规施肥的基础上,增施有机肥和K肥、采取地膜覆盖有利于增加春玉米干重物质积累量,增加籽粒产量和提高水分利用效率。     

Response of carbon footprint to plastic film mulch application in spring maize production and mitigation strategy

Producing more food with a lower environmental cost is one of the most crucial challenges worldwide. Plastic mulching has developed as one of the most dominant practices to improve crop yields, however its impacts on greenhouse gas(GHG) emissions during the production life cycle of a crop are still unclear. The objective of this work is to quantify the impacts of plastic film on GHG emissions and to reduce GHG emissions with innovative agronomic practices. Carbon footprint per unit of area(CFa), per unit of maize grain yield(CFy), and per unit of economic output(CFe) were evaluated for three maize cultivation systems: a no mulch system, a conventional plastic mulching system(PM) and a biennial plastic mulching pattern, namely a 'one film for 2 years' system(PM2), during 2015–2018 in a maize field located on the Loess Plateau of China. The results suggested that PM induced a 24% improvement in maize yields during the four experimental years compared to a no-mulch treatment(NM). However, PM dramatically increased the CFa by 69%, 59% of which was created by the input of the plastic film material, and 10% was created by increases in the soil N_2O emissions. The yield improvements from PM could not offset the increases in CFa, and CFy and CFe were both increased by 36%. Shifting from PM to PM2 did not reduce crop yields, but it led to a 21% reduction in CFa and 23% reductions in CFy and CFe due to the reduced input amount of plastic film, decreased soil N_2O emissions, and less diesel oil used for tillage. Compared to NM, CFy and CFe were only 5% higher in PM2. This study highlights the necessity of reducing the amount of plastic film input in the development of low-carbon agriculture and shifting from conventional PM cultivation to PM2 could be an efficient option for mitigating GHG emissions while sustaining high crop yields in plastic mulched fields.     

西北旱区不同覆膜和灌溉水平下的玉米冠层氮含量垂直分布及高光谱反演

为探究不同覆膜和灌溉水平下玉米叶片氮含量垂直分布特征及其遥感反演规律,2020年在甘肃省武威绿洲农业高效用水国家野外科学观测研究站进行大田试验,设置3种灌水量水平(春玉米灌溉需水量的100%(W₁₀₀)、70%(W₇₀)和40%(W₄₀))和3种覆膜处理(不覆膜(M₀)、普通塑料膜(M₁)和生物可降解膜(M₂)),测定春玉米在不同灌水量和覆膜条件下叶片氮含量垂直分布、冠层反射特征和反射率与叶片氮含量等指标,并采用随机森林法构建氮含量估测模型分析垂直分布的叶片氮含量。结果表明,相同灌水处理的玉米冠层叶片中氮含量由高到低为M₀>M₂>M₁,M₀比M₂的上、中、下部位叶片氮含量分别增加6.78%、5.11%、2.55%,M₂比M₁的上、中、下部位叶片氮含量分别增加7.14%、5.24%、5.39%。相同覆膜条件下玉米冠层叶片氮含量由高到低为W₁₀₀>W₇₀>W₄₀,W₁₀₀比W₇₀的上、中、下部位叶片氮含量分别增加6.84%、6.23%、7.74%,W₇₀比W₄₀的上、中、下部位叶片氮含量分别增加4.41%、3.32%、9.49%。在M₀W₁₀₀处理中,玉米冠层叶片氮含量从上到下依次减小,上部比中部叶片氮含量增加7.44%,中部比下部叶片氮含量增加7.60%。在相同覆膜条件下,在可见光波段范围内,冠层反射率随着灌水量的增加而降低;在近红外波段范围内,冠层反射率随着灌水量的增加而增加。综上,基于随机森林的春玉米不同垂直部位叶片中氮含量估算模型均与实测结果相吻合(验证的R²>0.5),上部叶片中氮含量估算精度最高(R²为0.63,RMSE为1.66 g/kg,RPD为1.57),其次为中部叶片(R²为0.73,RMSE为1.66 g/kg,RPD为1.30),精度最低的下部叶片(R²为0.00)。