旱地玉米秋覆膜春播增产机理研究

旱地秋覆膜具有明显的蓄水保墒性能,尤其对1.0 m以内土层土壤贮水保蓄效果更为明显.玉米秋覆膜较春覆膜水分利用效率(WUE)平均提高4.88 kg/(mm·hm2),产量平均提高21.2%,产量之间具有显著差异.且随着田间地膜覆盖面积的增大,土壤保水效率(蓄水效率)增加、玉米苗期至大喇叭口期蒸腾速率提高、叶面积系数(LAI)增大,抽雄前增温效果明显,促进了生长发育.     

施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响

【目的】在黄淮冬麦区,研究施氮量对旱地小麦氮素利用规律的影响,为该区旱地小麦合理的氮肥运筹提供理论依据。【方法】于2009-2010和2010-2011两个小麦生长季,在大田条件下设置6个施氮量处理（0、90、120、150、180和210 kg•hm-2）,研究施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响。【结果】在150 kg•hm-2及以下的处理增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、成熟期籽粒氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量显著增加;在150 kg•hm-2基础上增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量与150 kg•hm-2处理无显著差异,成熟期籽粒氮素积累量及分配比例降低,营养器官氮素积累量及分配比例升高。施氮量为180 kg•hm-2和210 kg•hm-2,成熟期0-140 cm土层土壤硝态氮含量显著高于150 kg•hm-2处理,深层土壤硝态氮含量增加。施氮150 kg•hm-2处理小麦籽粒产量最高,氮素利用效率和氮肥生产效率较高。【结论】本试验条件下,施氮量为150 kg•hm-2,是兼顾产量和氮肥利用效率的适宜施氮量。     

施氮量对超高产夏玉米产量与氮素吸收及土壤硝态氮的影响

【目的】探讨超高产夏玉米（≥12 000 kg•hm-2）节肥增效的适宜氮肥用量。【方法】在夏玉米超高产区连续两年田间试验,研究不同氮肥用量对超高产夏玉米产量、氮代谢、氮素积累、氮肥效率及土壤硝态氮的影响。【结果】超高产区夏玉米施用氮肥两年增产幅度分别为6.76%—9.62%和5.21%—9.80%,夏玉米产量随氮肥用量增加呈先增加后降低趋势,以施氮量300 kg•hm-2产量和收益最佳,经济最佳施氮量为255.40 kg•hm-2;施氮量300 kg•hm-2有利于提高硝酸还原酶和蔗糖磷酸合成酶的活性,促进氮素吸收积累,可维持土壤硝态氮平衡,其氮肥利用率和农学效率两年平均值分别为16.12%和3.69 kg•kg-1。【结论】综合产量、收益、氮素吸收、氮肥利用效率及土壤氮素平衡等方面考虑,豫北地区黏壤质潮土超高产夏玉米合理的氮肥用量为255—300 kg•hm-2。     

渭北旱地冬小麦监控施氮技术的优化

【目的】氮素是限制旱地小麦增产的主要养分因子,不合理施氮不仅难以增加小麦产量,还会造成土壤剖面硝态氮累积、氮素损失增大和氮素利用效率降低。优化氮肥用量推荐方法、解决旱地小麦不合理施氮问题,对旱地小麦可持续生产有重要意义。【方法】基于平衡土壤氮素携出,以稳定作物产量、培肥土壤和调控硝态氮残留为目标,对现有的土壤硝态氮监控施氮方案（施氮量=作物目标产量需氮量+肥料氮素损失量+收获/播前土壤硝态氮安全阈值（55.0/110.0 kg•hm-2）-环境氮素投入量-秸秆还田带入氮素量-种子带入氮素量-生长季土壤氮素矿化量-收获/播前1 m土壤硝态氮）进一步优化,得出公式：施氮量=作物目标产量需氮量+收获/播前土壤硝态氮安全阈值（55.0/110.0 kg•hm-2）-收获/播前1 m土壤硝态氮。应用这一方法在西北典型旱地冬小麦种植区渭北旱塬两年6县30个地块布置田间试验。【结果】在该区域由于不合理施氮或没有规范的氮肥推荐方法,不同试验地播种前1 m土壤累积硝态氮积累量变化较大,介于34.2-708.4 kg•hm-2,平均为165.2 kg•hm-2,其中有17块在小麦播种前超过110 kg•hm-2。优化后的监控施氮技术确定的小麦氮肥用量介于30.0-247.3 kg•hm-2,平均为128.4 kg•hm-2,较农户习惯氮肥用量（171.6 kg•hm-2）减少25.2%。监控施肥和农户习惯施肥的小麦籽粒产量平均分别为5 658和5 489 kg•hm-2,籽粒氮含量为20.8和20.3 g•kg-1,两者均无显著性差异。监控施肥能够显著提高氮素利用率和氮肥偏生产力,较农户习惯施肥分别提高24.0%（由46.3%提高到57.3%）和130.1%（由34.9 kg•kg-1提高到80.3 kg•kg-1）。收获时,农户习惯施肥0-100 cm土层的硝态氮残留量介于17.4-203.4 kg•hm-2,地块间变幅大,平均为70.6 kg•hm-2;而监控施肥介于15.6-113.9 kg•hm-2,平均为51.4 kg•hm-2,稍低于预期的55 kg•hm-2的目标。在降水较多的夏闲期,优化的监控施氮技术可使0-100 cm土层的硝态氮淋失减少47.9%。【结论】优化后的旱地冬小麦监控施氮技术可以方便地确定和有效调控氮肥用量,稳定小麦籽粒产量,提高氮素利用效率和氮肥偏生产力,降低土壤硝态氮残留和淋溶。     

高产春玉米源库特征及其关系

【目的】明确高产春玉米（15 000 kg•hm-2）的源库特征及其数量关系,揭示玉米不同密度对源、库及其产量的调控规律。【方法】在新疆、宁夏具有相似气候特征的玉米高产区共设置4个试验点（新疆农四师71团、新疆农六师奇台农场、宁夏大学试验农场、宁夏同心县）,按照统一的栽培管理措施,以广适、耐密、高产品种郑单958为试材,设12个密度处理（从1.5万—18万株/hm2）以创造不同源库类型和产量水平,研究高产（15 000 kg•hm-2及以上）玉米的物质生产特征、最大叶面积指数（LAI）、光合势、单株粒重、单穗粒数、收获指数和粒叶比等源库特征及其相互关系。【结果】高产玉米干物质积累量与籽粒产量呈二次函数关系,15 000 kg•hm-2以上玉米干物质积累量为24 937—54 895 kg•hm-2,19 270 kg•hm-2（最高单产）玉米干物质积累量为37 417 kg•hm-2,其中吐丝前占44.31%,吐丝后占55.69%;高产玉米产量与最大LAI、光合势均呈二次函数关系,15 000 kg•hm-2以上玉米最大LAI为3.9—11.4,光合势为113 401—502 703 m2•d,最高单产玉米最大LAI为6.68,光合势为348 142 m2•d;产量与单株穗重呈极显著负相关（r=0.7188**）,15 000 kg•hm-2以上的玉米,单株穗重为95.5—289.6 g,穗粒数为366.6—545.9粒,千粒重为232.6—388.6 g,最高产量玉米单株穗重平均为169 g,穗粒数为469粒,千粒重为361.0 g;产量与穗粒数、千粒重均呈二次函数关系;高产玉米产量与收获指数呈二次函数关系,15 000 kg•hm-2以上玉米收获指数为31.5%—61.9%,最高单产玉米收获指数为51.5%,产量与粒数/叶面积和粒数/叶干重相关不显著（r粒数/叶面积=0.1520,r粒数/叶干重=0.2577）,而与粒重/叶干重极显著相关（r=0.5847**）,两者呈二次曲线关系,15 000 kg•hm-2以上高产玉米,粒重/叶重为1.1—7.13,粒重/叶面积为149.4—506.5 g•m-2,最高产量时的粒叶比为5.39和366.4 g•m-2。【结论】不同产量水平玉米物质积累量、光合势、吐丝前、吐丝后物质积累和吐丝前、吐丝后光合势比例均有差异,产量越高,对吐丝前干物质积累量要求越高,吐丝后光合势比例也越高;郑单958类型的品种在低密度下源不足是产量的主要限制因子,此时增密能够增产,而增产的主要机制是叶源的增加;高密度下源、库同时增加但增加比例不同导致的库相对不足是产量的主要限制因子,此时提高结实率和增加粒重等扩库措施是增产的主要机制。     

渭北旱塬春玉米田保护性耕作蓄水保墒效果与增产增收效应

【目的】探索渭北旱塬春玉米田不同保护性耕作措施对土壤蓄水保墒效果及其与不同施肥处理组合的增产增收效应。【方法】在2007—2009年通过大田试验,测定冬闲期和玉米生育期秸秆还田免耕、深松和翻耕处理土壤湿度,分析各耕作处理在平衡施肥、无肥和常规施肥处理下春玉米产量和经济收益。【结果】2年冬闲期免耕和深松处理0—200cm土层平均土壤贮水量分别较翻耕处理高33.4和31.1mm,2年玉米生育期免耕和深松处理平均土壤贮水量分别较翻耕处理高36.3和37.3mm;平衡施肥深松处理组合春玉米产量和水分利用效率最高,2年平均产量和水分利用效率分别达到10341.0kg.hm-2和24.89kg.hm-2.mm-1,平衡施肥免耕次之,平衡施肥翻耕处理位居第三位。【结论】无论在何种施肥处理下,土壤蓄水保墒能力和增产增收效应均为深松免耕传统翻耕处理。平衡施肥深松处理组合效益最好,为渭北旱塬较适宜的春玉米保护性耕作种植模式。     

黄土旱塬几种农田水分管理模式下春玉米氮素吸收及分配的差异

【目的】以高原沟壑区典型代表性土壤黑垆土为供试土壤,以紧凑型玉米品种先玉335为供试作物,根据目标产量,在高密栽培及优化施氮量和施氮时期基础上,研究4种农田水分管理模式下春玉米氮素吸收、分配及转移规律,以期为黄土高原南部半干旱区春玉米高产高效栽培提供依据。【方法】田间试验以补充灌溉、雨养、地膜覆盖和秸秆覆盖等为农田水分管理模式,通过在玉米苗期、大喇叭口期、抽雄吐丝期、灌浆期、蜡熟期和生理成熟期等关键生育时期采集地上部植株样品,研究春玉米各生育时期不同器官氮素累积、分配和转移规律与产量及水分养分效率的关系。【结果】随生育阶段推进,春玉米生长速度加快,氮素吸收累积逐渐增加,进入生殖阶段后,各器官氮素分配随生长中心转移而发生变化。不同农田水分管理模式明显影响春玉米氮素累积、分配及转移,在各个测定时期,补充灌溉处理氮素累积量均高于其它3个处理,地膜覆盖处理在玉米成熟期氮素累积量仅次于补充灌溉处理,成熟期雨养和覆秸秆处理氮素累积量相对较低。在补充灌溉条件下,各器官氮素向籽粒转移量最多,完熟期籽粒氮素累积量最大,为235.5kg·hm-2,其次是覆膜处理为225.3kg·hm-2,二者差异不显著;秸秆覆盖处理籽粒氮素累积量与雨养处理差异也不显著,但补充灌溉处理和地膜覆盖处理显著高于雨养和秸秆覆盖处理,与产量及氮素利用效率高低具有一致性。【结论】有利于提高产量及水分利用效率的农田水分管理模式可提高氮素吸收及籽粒氮素累积。从玉米氮素累积、分配及与产量和水分养分效率关系看,补充灌溉和地膜覆盖为本试验条件下的较优农田水分管理模式,从节约水资源及充分利用天然降雨角度考虑,应首选地膜覆盖管理模式。     

长期施氮引起的黄土高原旱地土壤不同形态碳变化

【目的】提高土壤碳固持,特别是增加有机碳累积、减少碳损失,对于提高旱地土壤肥力、缓解大气温室效应具有重要意义。黄土高原旱地土壤有机碳含量低,增施氮肥是这一地区重要的作物增产措施,但氮肥投入对土壤碳的影响如何,一直没有报道。【方法】利用黄土高原旱地持续23年的长期定位试验,在每年施磷39 kg P2O5•hm-2条件下,设置0、45、90、135、180 kg N•hm-2 5个氮水平种植冬小麦,在小麦收获期采集0-40 cm不同土层的土壤样品,研究长期施用不同用量的氮肥对旱地土壤总碳、有机碳、轻质有机碳及无机碳的影响,分析不同氮肥用量引起的土壤有机碳、轻质有机碳及无机碳累积量的变化,定量分析氮肥用量对旱地土壤不同形态碳的影响。【结果】随氮肥用量增加,旱地土壤不同土层总碳无显著变化,但0-30 cm土层有机碳含量却随之增加,与不施氮肥相比,增幅可达7%-28%;0-40 cm土层轻质有机碳含量也增加,增幅达31%-106%,但施氮量过高不利于有机碳累积。对不同形态土壤碳累积量与氮肥用量的回归分析表明,施氮量120 kg N•hm-2时,0-30 cm土层有机碳累积量达最高值36.6 Mg;施氮量161 kg N•hm-2时,0-40 cm土层轻质有机碳累积量达最高值2.69 Mg;每千克肥料氮每年可使土壤有机碳增加1.34 kg•hm-2,轻质有机碳增加0.31 kg•hm-2;0-20 cm表层土壤轻质有机碳占有机碳的百分比也随施氮量增加而升高。相反,5-20 cm土层土壤无机碳含量却随氮肥用量增加而显著降低,施氮量180 kg N•hm-2时,无机碳累积量比不施氮减少2.8 Mg,每千克肥料氮每年可使无机碳减少0.67 kg•hm-2。【结论】在黄土高原旱地长期施用不同用量的氮肥虽不显著影响土壤的总碳数量,却显著地改变了旱地土壤碳的组成,即通过增加土壤的轻质有机碳,增加了土壤的有机碳累积量,同时降低了土壤的无机碳累积。因此,合理调控氮肥用量,不仅是旱地作物增产的关键措施,对增加土壤有机碳固持、培肥土壤也有重要意义。同时,施用氮肥引起的土壤无机碳损失不容忽视,其潜在的农业、生态与环境效应需引起大众关注。     

水肥耦合效应对玉米产量及青贮品质的影响

【目的】研究水肥耦合效应对青贮玉米产量、发酵品质、营养价值及灌溉水利用效率的影响,探讨肥料和灌溉水更有效的综合利用途径。【方法】以青贮专用型玉米中北410为试验材料,设水、氮二因素：氮肥（尿素）施用量分别设0、75、225和300 kg•hm-2 4个水平,灌水量分别设0、1 839.96、2 069.96和2 299.95 m3•hm-2 4个水平,测定各水肥处理组的田间产量,原料乳酸（LA）、乙酸（AA）、丙酸（PA）、丁酸（BA）、氨态氮（NH3-N）、缓冲能（BC）含量,原料和青贮料干物质（DM）、粗蛋白（CP）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、粗灰分（CA）、粗脂肪（EE）、可溶性碳水化合物（WSC）的含量。【结果】灌水2 069.96 m3•hm-2、施氮肥225 kg•hm-2处理组的玉米产量最高,达到87 229.87 kg•hm-2,产量增幅为36.67%;施氮肥225 kg•hm-2处理组（W0N2、W1N2、W2N2和W3N2）乳酸含量显著高于其各自同灌溉水平处理组（P＜0.05）,较不灌水不施肥处理组（control check,CK）提高11.96%、15.03%、12.58%和15.64%;青贮消耗了原料的可溶性碳水化合物,降低了原料的洗涤纤维含量,提高了青贮饲料的消化率。灌水2 069.96 m3•hm-2、氮肥的施用量为225 kg•hm-2处理组中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量最低,分别为53.61%DM和28.39%DM。【结论】在一定范围内,灌水利用效率随灌水量增加而增加。在节水灌溉的同时,施以合理的氮肥量,是干旱、半干旱地区提高产量及灌溉水利用效率的有效途径;灌水2 069.96 m3•hm-2,施氮肥225 kg•hm-2处理组的玉米产量和玉米青贮时的乳酸含量高,营养品质好,为理想的水肥组合。     

旱地春小麦秋覆膜春穴播栽培技术

定西地区的降水多集中于夏秋两季,夏粮收获后的休闲期土壤水分蒸发量大,加之春旱严重,土壤墒情差,常造成旱地春小麦不能适时覆膜播种或播种后出苗不全,影响地膜春小麦的产量和效益.针对当地春小麦地膜栽培中的这一突出问题,我们采用秋覆膜春穴播方式种植春小麦获得成功,该种植方式是一种旱区主动抗旱、增产的新技术,其技术的关键是改常规当年春季覆膜为上年秋季覆膜,把解决土壤缺水问题的侧重点放在保蓄秋季降水和抑制冬春蒸发上,在不增加成本的情况下可比常规地膜春小麦增产500kg/hm2左右,增产率达15%以上,受到农户的欢迎.     

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630 m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11.7 kg·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。     

黄土高原半干旱区不同覆膜连作玉米产量的水分承载时限研究

【目的】以黄土高原半干旱区有限降水持续高效利用为目标,研究不同覆膜方式下连作玉米（Zea May L.）的产量表现和水分利用特征,揭示其增产机理,明确不同覆膜方式下有利于土壤水分持续高效利用的连作年限,为试区高产、水分高效持续利用型玉米连作技术提供理论依据。【方法】以田间定位试验为基础,量化连作玉米农田土壤水分的年际平衡关系、产量稳定性;以持续高产和收获期不发生土壤干燥化为依据,确定适用于不同覆膜方式的玉米连作年限。【结果】3年试验结果表明,全膜双垄沟播具有良好的保墒、提高土壤水分有效性,利于协调关键生育时期土壤-作物的水分供需关系,提高产量和水分利用效率的作用。与半膜平作处理相比,全膜双垄沟播玉米的籽粒产量、水分利用效率分别提高了41.8%和33.4%,生物产量、单位耗水的干物质累积量、总产值、净产值、毫米水产值和产投比分别提高了21.8%、12.3%、31.2%、27.8%、21.1%和-3.2%;与露地栽培处理相比生物产量、单位耗水的干物质累积量、总产值、净产值、毫米水产值和产投比分别提高了24.9%、39.1%、225.5%、1 423.9%、212.4%和93.5%。地膜覆盖增大了玉米全生育时期的耗水量,全膜双垄沟播、全膜平作和半膜平作耗水量较露地栽培增幅分别为15.5%-29.2%、10.0%-20.8%和4.2%-12.6%。单季较高的耗水量导致3种覆盖处理在连作第二年收获期土壤贮水量较连作开始期分别降低了37.3%、33.5%和30.9%,第三年降低了29.6%、27.5%和23.9%,造成土壤水分亏缺;随着连作年限的延长,土壤水分亏缺累计,出现土壤干化现象,引起产量波动,不利于土壤水分的持续利用。【结论】黄土高原半干旱区,在同等降雨条件下,全膜双垄沟播具有明显的增产增效和提高水分利用效率的作用,是理想的玉米种植模式;当年降雨量在320 mm左右时,全膜双垄沟播玉米连作不宜超过2年,全膜平作、半膜平作玉米的连作时间不宜超过3年。     

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。     

渭北旱塬不同施肥与覆盖栽培对冬小麦产量形成及土壤水分利用的影响

 【目的】研究不同施肥和覆盖栽培模式对渭北旱塬旱地冬小麦产量和水分利用的影响。【方法】通过田间试验,研究测土推荐施氮、顶凌追肥、垄覆沟播、秸秆还田覆盖等措施对冬小麦产量、生物量、收获指数、水分利用效率及土壤水分周年变化的影响。【结果】旱地早春追肥使冬小麦增产6%—14%,水分利用效率提高7%—10%,达到12.2—13.6 kg•hm-2•mm-1;“减氮+垄覆沟播”增产达15%—41%,水分利用率提高10%—30%,达到12.2—16.5 kg•hm-2•mm-1。主要原因是,通过测土优化氮肥用量,采用基肥﹕追肥（3﹕1）方式,并与起垄覆膜栽培措施相结合可促进冬小麦利用深层土壤水分,提高冬小麦抽穗开花期植株含水量和成熟期的生物量及收获指数;虽然生育期耗水增加,但水分利用效率也提高。而单纯减少氮肥用量,不利于水分利用效率的提高;夏季垄上覆膜沟内覆盖作物秸秆可提高休闲效率,利于土壤水分恢复,实现土壤水分周年平衡和旱地小麦可持续增产。【结论】优化施氮结合垄覆沟播是黄土高原渭北旱地小麦增产增效的栽培模式。     

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。     

不同方式周年覆盖对黄土高原玉米农田土壤水热的调控效应

【目的】探究黄土高原半干旱区不同覆盖方式调控土壤水、热与持续增产、增效的协同效应,为该区确立高效、环保覆盖方式提供理论依据。【方法】设置塑料地膜全膜覆盖(PM)、降解膜全膜覆盖(BM)、膜垄种植(RH)和秸秆覆盖(SM)4种不同周年覆盖(休闲期+生育期)方式,以裸地不覆盖为对照(CT),通过3年大田定位试验,研究不同覆盖方式对土壤水、热时空动态变化规律及其利用特征的影响。【结果】周年覆盖能有效抑制休闲期土壤水分无效蒸发,提高降水潜在利用效率,PM、BM、RH和SM处理休闲期分别较CT多储水53、51、32和36 mm,降水潜在利用效率分别提高了14%、12%、11%和10%。地膜覆盖增温显著,有效提高了玉米干物质累积速度,缩短了其生育进程,其中PM、BM和RH处理拔节期分别较CT提前了15、8和7 d,成熟期分别提前了17、7和7 d。与CT处理相比,PM、BM和RH处理产量增幅分别为52%、32%和27%,积温生产效率分别提高了57%、15%和58%,水分利用效率分别提高了31%、14%和26%,降水利用效率分别提高了53%、27%和29%,耗水系数则分别降低了33%、21%和22%。SM处理能有效增加玉米生育期土壤储水量,但土壤温度的降低导致其生长发育迟缓,其拔节期和成熟期分别较CT推迟了4 d和5 d,最终产量、水分生产效率和积温生产效率分别降低了21%、18%和9%。PM处理增加了农田耗水量,其季末供水能力分别较BM、RH和SM降低了19、56和86 mm。但PM处理土壤水分平衡受生育中后期降水量影响较大,2015年7—9月降水量较多年平均值减少71 mm,PM处理收获期100—200 cm土层土壤储水量较CT处理减少28 mm,并较土壤稳定度降低5.4 mm,造成深层土壤水分亏缺。【结论】塑料地膜全膜覆盖是黄土高原半干旱区协同提高土壤水、热资源利用效率,增加玉米产量的有效措施,然而在玉米生育中后期遭遇干旱容易引起深层土壤水分亏缺和产量波动;降解膜全膜覆盖和膜垄种植处理的增温和增产效果均弱于塑料地膜全膜覆盖,但更有利于维持土壤水分平衡;秸秆覆盖降温、减产效果明显,不推荐在气温较低的半干旱区应用。     

半干旱区全覆膜双垄沟播技术对玉米产量和水分利用效率的影响

在黄土高原旱农耕作地上以春玉米为试验作物进行大田试验,研究不同覆膜模式即全膜双垄沟播(SL)、条膜起垄覆盖(TL)、条膜平铺覆盖(TP)全膜平铺覆盖(QP)和不覆膜的大田(CK)对土壤含水量、春玉米经济性状及产量和水分利用效率的影响.结果表明:地膜覆盖能够增加播种行的土壤含水量,改善作物的经济性状,提高水分利用效率,显著增加籽粒及地上部分的生物量,其中SL集雨保墒效果最好.地膜覆盖播种的玉米产量均高于不覆膜播种,其中SL产量最高,达6 129.0kg.hm-2,籽粒产量从高到低依次为SLQPTLTPCK.全膜双垄沟播技术大幅度提高了玉米的水分利用效率,使玉米的水分利用效率达到28.95kg.hm-2.mm-1(以籽粒计算)和135.00kg.hm-2.mm-1(以地上生物量计算),比CK各增加915.8%和156.4%,比QP各增加44.03%和42.41%,比TL各增加73.87%和24.48%,比TP各增加42.96%和22.45%.覆膜(尤其是SL)改变了作物生长中后期的能量分配情况,使其将更多的能量用于生殖生长,从而获得较高的籽粒产量,籽粒相对产量(Gn/Bs)从高到低依次是SLQPTPTLCK,其中SL比CK高288.2%.     

覆膜时期和施氮量对陇东旱塬玉米产量和水氮利用效率的影响

目的以抗逆性强的紧凑型玉米品种先玉335为供试作物,研究施氮量、覆膜时期及其互作对陇东旱塬玉米生理指标、产量性状及水氮利用效率的影响,以期为陇东旱塬区玉米高产高效栽培提供理论依据。方法2012年11月至2019年11月,连续设置覆膜时期（春季覆膜和秋季覆膜）和施纯N量（0、75、150、225、300、375、450 kg·hm^-2）两因子的长期定位裂区试验,分析不同处理玉米生理指标、产量性状及水氮利用效率的变化。结果覆膜结合合理施氮可提高玉米光合速率和叶片叶绿素相对含量（SPAD值）,延长叶片持绿期,有效协调源库关系,增加穗粒数和百粒重。年份、施氮量及年份与施氮量互作均极显著影响玉米产量、穗粒数和百粒重,三者均随施氮量增加呈先增加后降低趋势。黄土旱塬玉米产量在施氮量150—450 kg·hm^-2范围内均显著高于75 kg·hm^-2的产量,以施氮量300 kg·hm^-2最高,为15 142.5kg·hm^-2,与施氮量225 kg·hm^-2无显著差异,显著高于施氮75 kg·hm^-2,施氮量进一步增加,增产效应逐渐降低,甚至减产。降雨年型及关键生育期降雨量与产量变化关系密切。尤其是7—9月降水量,特别是7月上旬（玉米抽雄—吐丝期）降雨量及降雨年型对陇东旱塬玉米产量影响较大。年份、覆膜时期、施氮量及年份与施氮量互作也极显著影响水分利用效率,秋覆膜较春覆膜水分利用效率显著增加8.6%。与施氮300 kg·hm^-2相比,施氮225 kg·hm^-2氮肥偏生产力、氮素生理利用效率分别提高28.6%、20.1%,平均氮肥利用率从34.8%提高到35.8%,可实现产量和氮素效率的同步提高。结论覆膜结合施氮150—225 kg·hm^-2可作为陇东旱塬雨养农业区较理想的高产高效栽培模式,干旱年份秋覆膜的增产效应更突出,生产中建议结合气象预测预报的降雨年型选择适宜的施氮量和覆膜时期。