分层供水施磷对冬小麦生长及水分利用效率的影响

【目的】研究分层供水条件下磷对冬小麦根系分布及产量的影响。【方法】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 cm和30-60 cm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 cm土层干旱胁迫,30-60 cm土层湿润）两种水分处理。【结果】不同土层水磷处理显著影响冬小麦根系分布、产量及水分利用效率。上干下湿水分处理上层根系生物量较整体湿润水分处理降低19.6%,下层根系生物量增加18.8%;磷肥对根系分布的影响大于对总根系生物量的影响,施磷能明显增加施磷层次根系生物量,在上干下湿条件下,深层施磷更有利于深层根系分布。土壤水分极显著影响冬小麦产量和水分利用效率（P＜0.01）,与整体湿润水分处理相比,上干下湿水分处理产量和水分利用效率分别增加10.0%和47.4%;施磷显著提高产量,改善水分利用效率。不同水分条件下,施磷位置对产量和水分利用效率的影响不同,上干下湿条件下,下层施磷处理冬小麦产量及水分利用效率较上层施磷处理提高11.2%和28.6%,整体湿润条件下则相反,分别降低41.1%和37.9%。【结论】本模拟试验结果表明,磷肥深施有利于冬小麦深层根系发育,提高水分利用效率及小麦产量,在上干下湿条件下更为明显。     

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。     

不同耐旱性棉花品种根系生长及水分利用效率对干旱的响应机制

【目的】研究耐旱性不同的棉花品种根系生长及水分利用效率对干旱的响应机制,为棉花抗逆栽培和耐旱性品种选育提供理论依据。【方法】以不耐旱性品种新陆早17号和耐旱型品种新陆早22号为试材,设常规灌溉(CK)、轻度干旱(W₁)和中度干旱(W₂)处理,测定不同处理下棉花产量形成期0~120 cm 土层根长密度、根体积密度、根重密度及水分利用效率。【结果】干旱处理下,0~20 cm土层内,2品种根重密度、根体积密度、根长密度均显著低于CK;80~120 cm土层内,新陆早22号随干旱胁迫程度的增强而增加,新陆早17号则降低。W₁、W₂处理的水分利用效率分别比CK高15.18%、21.91%。品种间,新陆早22号根长密度在40~80 cm土层的分布比例显著高于新陆早17号,80~120 cm土层的分布比例显著低于新陆早17号。新陆早22号耗水量比新陆早17号低6.30%,但水分利用效率比新陆早17号高40.95%,差异显著。新陆早22号在80~120 cm 土层根体积密度与生物学水分利用效率呈显著正相关。【结论】耐旱型棉花品种通过增加深土层根系分布比例延伸其在干旱下汲取水分空间,保证地上部生长,实现有限水分高效吸收与利用。     

耕作和秸秆还田方式对东北春玉米吐丝期根系特征及产量的影响

【目的】针对东北春玉米主产区秸秆处理的突出矛盾,优化秸秆还田方式对促进该区农业绿色可持续发展意义深远。本文研究了耕作和秸秆还田方式对春玉米根系形态及分布特征、干物积累和产量的影响,旨在为该区域耕作措施调整、实现秸秆还田维持耕地农业生产提供理论依据。【方法】2017—2018年在辽宁沈阳进行田间试验,采用二因素随机区组设计,分别设置秸秆全层翻耕还田（PTS）、秸秆条带翻耕还田（PSS）、秸秆全层旋耕还田（RTS）和秸秆条带旋耕还田（RSS）4个处理。分析不同耕作和秸秆还田方式下春玉米根长、根干重及其空间分布、植株地上部干物质积累动态和产量性状的差异。【结果】耕作和秸秆还田方式对吐丝期春玉米根长及其分布、根干重和比根长影响显著。在0—30 cm垂直土层,PTS处理根长2017年和2018年分别高出其他处理7.9%—43.2%和17.3%—41.5%;在30—60 cm垂直土层,秸秆条带还田（PSS和RSS处理）根长较秸秆全层还田（PTS和RTS处理）平均高出20.1%和20.3%;以植株为中心,PTS处理距植株0—10 cm的根长分布最高,RTS处理最低。根干重在0—10 cm土层表现为RTS处理最低,PTS、PSS、RSS处理2年平均高出36.5%、59.6%和17.3%。PTS处理在0—20 cm土层2年均具有最高比根长,2017年和2018年较其他处理分别高出8.7%—73.8%和14.3%—44.7%。不同处理根表面积的空间分布差异明显,PTS和RSS处理在0—30 cm土层具有较高的根表面积,在水平和垂直方向具有更广的根表面分布。耕作和秸秆还田方式对拔节期、吐丝期和成熟期春玉米地上部干物质积累的影响差异显著,RTS处理较其他处理降低了拔节期茎鞘和地上部总干物重,平均达15.5%—19.2%;PTS处理成熟期果穗和地上总干物重比其他处理提高3.6%—12.3%和2.7%—12.4%,其次为PSS和RSS处理,RTS处理最低。耕作和秸秆还田方式处理显著影响春玉米穗数和籽粒产量,与RTS处理相比,PTS、PSS和RSS处理2年产量平均高出8.3%、7.9%和5.8%;RTS穗数2017年和2018年较其他处理显著降低2.9%—9.1%和7.0%—9.7%。【结论】适当的耕作和秸秆还田方式有利于促进作物根系形态发育及耕层空间分布,促进干物质积累和分配特征优化及成熟期干物质向果穗的分配,达到提高春玉米产量的目的,在本研究区域中推荐秸秆条带翻耕还田方式。     

水分和氮素对玉米苗期生长、根系形态及分布的影响

【目的】 东北地区春旱频发严重影响玉米出苗与苗期生长,明确水分、氮素对玉米苗期生长和根系发育的影响及其耦合效应,可为东北春玉米水、氮调控措施的优化提供依据。【方法】 2016—2017连续2年设置水分、氮素两因素盆栽试验,土壤相对含水量设4个水平,分别为重度干旱（W0,30%）、适度干旱（W1,50%）、水分适宜（W2,70%）和水分过量（W3,90%）;施氮量设3个水平,分别为不施氮（N0,0）、低氮（N1,0.12 g N·kg ^-1土）和高氮（N2,0.24 g N·kg ^-1土）。【结果】 水分、氮素均显著影响玉米苗期的植株生长、根系发育、氮素吸收与利用,且两因素对植株干重、根系形态、吸氮量和氮肥利用率交互作用显著。土壤水分亏缺或过量均抑制了植株生长、干物质累积、根系发育和氮素吸收。W0处理的负面影响最为严重,其地上部干重、根系干重和植株吸氮量与W2处理相比分别降低55.5%、60.1%和47.4%,氮肥利用率下降6.4个百分点,根长和根表面积分别减少58.2%和59.5%。施氮显著促进玉米苗期植株生长与氮素吸收,降低根冠比,且不同水分条件下氮肥效应及对根系发育的影响存在明显差异。水分适宜条件下施氮促进根系生长,显著增加根长、根表面积和根体积,植株干重和吸氮量增幅最高。干旱胁迫条件下施氮抑制了根系发育,显著降低根长和根表面积,氮肥效应偏低。水分过量条件下施氮改善根系生长,但施氮效应仍低于W2处理。各水分条件下,N1处理的根长和根表面积均高于N2处理,而体积接近或更小,说明低氮增加了细根的比例。水分、氮素不仅显著影响根系形态,也导致根系空间分布出现明显差异。干旱胁迫促进根系下扎,增加深层土壤的根长分布,W0和W1处理0—12 cm土层根长比例相比W2处理分别下降11.0和8.3个百分点,而24—36 cm土层分别提高9.5和6.9个百分点。与干旱胁迫相反,水分过量趋向于增加根系在表层土壤的聚集。施氮显著促进表层土壤的根系分布,N1和N2处理0—12 cm土层根长比例相比N0处理分别增加16.3和13.7个百分点,而24—36 cm土层分别下降11.5和12.5个百分点。所有水-氮处理中,W1N1处理根系的空间分布最为均衡。【结论】 水分、氮素对玉米苗期生长和根系发育有显著的耦合效应,适宜的水、氮措施可优化根系形态与空间分布,增加植株干重和氮素吸收利用。春玉米生产中建议降低氮肥基施用量以发挥水氮耦合效应,促进根系下扎和细根增殖,提高植株耐旱性和氮肥利用率。     

砂姜黑土区小麦玉米秸秆全量还田对玉米抗倒性能的影响

 【目的】探讨砂姜黑土区小麦玉米秸秆全量还田对夏玉米抗倒性能的影响。【方法】以夏玉米品种郑单958为材料,通过定位试验研究小麦玉米秸秆全量还田对玉米抗倒性能的影响。【结果】小麦或玉米秸秆全量还田均能提高玉米气生根条数、0—30 cm土层根条数及根系干重,同时,玉米株高和单株鲜重均有所增加。秸秆还田后,在吐丝期和灌浆中期,玉米茎秆基部3—7节间的长度、直径、干重和单位茎长干物质重有增加的趋势,尤其是基部节间的茎秆压碎强度和穿刺强度显著提高。另外,玉米的根倒伏系数显著降低,而植株抗倒指数则显著升高。相关分析表明,根倒伏系数与根倒率显著正相关,而与单株鲜重、根系干重和基3节压碎强度显著负相关。玉米总倒折率与节间长度极显著正相关,而与节间干重、充实度、压碎强度和穿刺强度显著负相关。【结论】小麦玉米秸秆连续全量还田可以显著降低夏玉米的根倒率和茎折率,提高籽粒产量。     

耕作和秸秆还田方式对东北春玉米吐丝期根系特征及产量的影响

【目的】针对东北春玉米主产区秸秆处理的突出矛盾,优化秸秆还田方式对促进该区农业绿色可持续发展意义深远。本文研究了耕作和秸秆还田方式对春玉米根系形态及分布特征、干物积累和产量的影响,旨在为该区域耕作措施调整、实现秸秆还田维持耕地农业生产提供理论依据。【方法】2017—2018年在辽宁沈阳进行田间试验,采用二因素随机区组设计,分别设置秸秆全层翻耕还田(PTS)、秸秆条带翻耕还田(PSS)、秸秆全层旋耕还田(RTS)和秸秆条带旋耕还田(RSS)4个处理。分析不同耕作和秸秆还田方式下春玉米根长、根干重及其空间分布、植株地上部干物质积累动态和产量性状的差异。【结果】耕作和秸秆还田方式对吐丝期春玉米根长及其分布、根干重和比根长影响显著。在0—30 cm垂直土层,PTS处理根长2017年和2018年分别高出其他处理7.9%—43.2%和17.3%—41.5%;在30—60 cm垂直土层,秸秆条带还田(PSS和RSS处理)根长较秸秆全层还田(PTS和RTS处理)平均高出20.1%和20.3%;以植株为中心,PTS处理距植株0—10 cm的根长分布最高,RTS处理最低。根干重在0—10 cm土层表现为RTS处理最低,PTS、PSS、RSS处理2年平均高出36.5%、59.6%和17.3%。PTS处理在0—20 cm土层2年均具有最高比根长,2017年和2018年较其他处理分别高出8.7%—73.8%和14.3%—44.7%。不同处理根表面积的空间分布差异明显,PTS和RSS处理在0—30 cm土层具有较高的根表面积,在水平和垂直方向具有更广的根表面分布。耕作和秸秆还田方式对拔节期、吐丝期和成熟期春玉米地上部干物质积累的影响差异显著,RTS处理较其他处理降低了拔节期茎鞘和地上部总干物重,平均达15.5%—19.2%;PTS处理成熟期果穗和地上总干物重比其他处理提高3.6%—12.3%和2.7%—12.4%,其次为PSS和RSS处理,RTS处理最低。耕作和秸秆还田方式处理显著影响春玉米穗数和籽粒产量,与RTS处理相比,PTS、PSS和RSS处理2年产量平均高出8.3%、7.9%和5.8%;RTS穗数2017年和2018年较其他处理显著降低2.9%—9.1%和7.0%—9.7%。【结论】适当的耕作和秸秆还田方式有利于促进作物根系形态发育及耕层空间分布,促进干物质积累和分配特征优化及成熟期干物质向果穗的分配,达到提高春玉米产量的目的,在本研究区域中推荐秸秆条带翻耕还田方式。     

旱地小麦不同栽培条件对土壤水分利用效率的影响

在陕西渭北旱原进行了连续3 a定点小麦田间试验,通过栽培模式,氮肥水平,种植密度的不同处理,对各年度播前、收获后2 m土层贮水量,生育期降水量,籽粒产量,生物产量等进行了调查研究,结果表明不同栽培模式对土壤水分利用效率有显著影响,地膜覆盖模式的生物水分利用效率显著高于常规种植和秸秆覆盖模式,地膜覆盖能提高作物产量和降低土壤水分损耗,干旱地区降水量高的年份采用垄沟模式及秸秆覆盖模式对小麦产量产生负效应,秸秆覆盖模式的生物水分利用效率显著高于常规种植;种植密度对籽粒产量土壤水分利用效率影响不明显,但对生物产量土壤水分利用效率影响明显。施用氮肥极显著提高了土壤水分利用效率,增施氮肥提高了籽粒产量,但籽草比降低。干旱地区小麦生产中,以氮促水是解决干旱地区土壤水分紧缺的重要措施之一。     

不同水分管理下全田土下微膜覆盖的冬小麦耗水特性

【目的】针对海河平原水资源匮乏与冬小麦生产水分高耗的现实矛盾,研究不同水分管理条件下全田土下微膜覆盖的冬小麦耗水特性,探索区域小麦节水生产新方法。【方法】采用大田试验,以小麦常规种植方法为对照,进行两地3年试验研究。【结果】全田土下微膜覆盖下,小麦生育期田间耗水量显著降低116.1—167.9 mm,土壤贮水消耗占总耗水的55.5%—77.9%。覆膜显著减少了小麦返青前的耗水量,生育后期耗水占总耗水量的比例提高。覆膜条件下,拔节前根系吸水深度较露地处理浅40 cm,生育期2 m土体可供水212.2—240.3 mm,春季灌水75 mm小麦对土壤贮水消耗集中在0—140 cm土层,比常规生产（CK,3次灌水共225 mm）深40 cm,灌水时间后移可显著减少2 m土体贮水消耗。土下微膜覆盖条件下,雨养耗水284.3 mm可获得不低于7 500 kg•hm-2的小麦产量,播前灌水≥60 mm或抽穗期灌水75 mm,可获得与CK相当的产量,水分利用效率比CK提高40%以上、净水分利用效率和灌溉水利用效率达到最高。【结论】全田土下微膜覆盖雨养或适时少量灌水是海河平原大幅降低小麦耗水,缓解水资源供需刚性矛盾的一种新型种植方法。     

耕作覆盖对宁南旱区土壤团粒结构及马铃薯水分利用效率的影响

【目的】探讨耕作覆盖对旱作土壤团粒结构、马铃薯产量和水分利用效率的影响。【方法】于2013—2016年进行连续3个作物生长季定位试验,通过设置3种耕作方式（深松、免耕、翻耕）和3种覆盖措施（秸秆覆盖、地膜覆盖和不覆盖）,研究耕作结合覆盖对土壤团聚体数量、土壤蓄水量及马铃薯产量和水分利用效率的影响。【结果】耕作方式、覆盖措施及二者交互作用可显著增加0—40 cm土层>0.25 mm土壤团聚体含量,深松覆盖秸秆处理0—20 cm土层>0.25 mm土壤团聚体含量在欠水年（2016）和相对欠水年（2014）分别较翻耕不覆盖显著提高14.2%、16.9%,而免耕覆盖秸秆处理在平水年（2015）较翻耕不覆盖显著提高8.5%;20—40 cm土层>0.25 mm土壤团聚体含量在欠水年以深松覆盖秸秆、相对欠水年深松覆盖地膜和平水年免耕覆盖秸秆处理最高,分别较翻耕不覆盖显著提高18.2%、21.5%、18.7%。耕作方式、覆盖措施及二者交互作用对0—200 cm土层蓄水量影响显著,深松覆盖秸秆处理休闲期土壤蓄水量分别在相对欠水年、欠水年和平水年较翻耕不覆盖处理显著提高29.6%、9.3%、11.4%;其关键生育时期平均土壤蓄水量分别在欠水年和相对欠水年较翻耕不覆盖显著增加21.9%、28.9%,而免耕覆盖秸秆处理在平水年较翻耕不覆盖处理显著增加17.1%。在相对欠水年,耕作方式对马铃薯产量和水分利用效率无显著影响,而覆盖措施及耕作与覆盖交互作用对其有显著影响,以免耕覆盖秸秆处理最佳,分别较翻耕不覆盖处理显著提高51.8%和50.5%;在平水年和欠水年,耕作方式、覆盖措施及其二者交互对马铃薯产量和水分利用效率有极显著影响,产量、水分利用效率均以深松覆盖秸秆处理效果最佳,平均较翻耕不覆盖处理显著提高56.9%和44.8%。【结论】耕作结合覆盖措施可改善耕层土壤团粒结构,显著增强休闲期和生育期土壤蓄水保墒能力,从而显著提高马铃薯产量和水分利用效率,在平水年和欠水年采用深松结合秸秆覆盖、相对欠水年采用免耕结合秸秆覆盖模式可实现宁南旱作马铃薯增产。     

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。     

翻耕深度对遮阴油菜根系生长和养分吸收利用的影响

【目的】长江流域油菜季降雨丰沛,导致该地区光照强度下降,加之密植技术的推广,加剧了个体间对光照的竞争。故光照不足、土壤质地差成为制约该地区油菜高产的重要因素。通过研究耕作深度对遮阴油菜根系生长和养分利用的影响,以期为油菜的稳产增收提供理论支撑。【方法】2019—2021年在湖北武汉华中农业大学试验基地进行裂区试验,品种为主区（湘杂油518,XZY518;浙油50,ZY50）,土壤翻耕深度（T5,5 cm;T20,20 cm）为副区,不同光照强度（S0,0%遮阴;S1,30%遮阴）为副副区,研究不同耕作深度下遮阴油菜的土壤养分和理化性质、干物质累积、抗氧化酶活性、根冠生长、养分吸收的变化。【结果】深耕可以促进各层土壤的有机质、碱解氮、速效磷和速效钾养分的积累,其中10—20 cm土壤的养分含量增幅最大,为7.5%—42.3%。两种翻耕深度下,遮阴均导致土壤电导率下降,根表面积减少13.3%—36.6%,主根长、根冠比和侧根占比增加,氮素利用率显著下降3.0%—28.4%,根系干重减少,抗氧化酶（POD、SOD、CAT）活性增加。遮阴条件下,翻耕深度的增加,使土壤含水量降幅减小,油菜主根伸长且根表面积增大,根冠比和侧根占比增加,氮素利用率提高,根系的抗氧化酶（POD、SOD）活性增强,干物质积累增多。方差分析表明翻耕深度和遮阴对根系形态、干物质累积、抗氧化酶活、养分利用的互作效应多呈显著或极显著水平。在浅耕和深耕条件下,与正常光照相比,遮阴导致根表面积分别下降24.9%—36.6%、13.3%—19.2%,氮素利用率分别下降10.0%—28.4%、3.0%—23.9%。【结论】弱光胁迫下,深耕通过提高各层土壤养分含量,使油菜主根伸长,侧根占比增加,根表面积增大,同时根系抗氧化酶活力的增强延缓了根系的衰老,使根系养分吸收能力增强,氮素利用率增大,干物质积累量增大,最终促进了油菜的生长。     

花粒期光照强度对夏玉米根系生长和产量的影响

【目的】近年来全球太阳辐射不断下降已经成为作物生产的一个限制性因素,弱光成为影响夏玉米生长发育和产量形成的重要非生物逆境之一。本研究旨在探讨花粒期不同光照强度对夏玉米根系生长和产量的影响。【方法】2012—2014年,大田条件下选用玉米品种登海605(DH605)为试验材料,种植密度为67 500株/hm~2,设计花粒期遮阴(S)和花粒期增光(L)两个试验处理,遮光度为60%,阴雨天气下增光的光照强度可达到8×10~4—10×10~4 lx,以自然光照作为对照(CK),研究夏玉米根系生理特性、叶片光合性能、干物质积累量及产量对花粒期光照强度的响应。【结果】本试验表明,花粒期遮阴导致玉米根系特性降低,产量降低;而补充光照有利于生育后期根系活性保持,显著提高籽粒产量。2012—2014年间,遮阴处理的产量较对照分别降低79%、61%和60%,增光处理较对照则分别增加13%、7%和15%。具体表现为花粒期遮阴处理使地上部功能叶片光合速率降低,干物质积累量减少,根冠比显著下降,根系直径和根长密度降低,根系总吸收面积和活跃吸收面积显著降低,致使夏玉米产量降低;花粒期增光处理则有利于玉米根系的健壮生长和根系活力提高,增光后根系总吸收面积和活跃吸收面积显著增加,即根系吸收能力增强,使产量显著提高。在花后20 d、40 d和成熟期,增光处理的0—30 cm和30—60 cm土层根系总吸收面积较对照分别增加17%、18%、17%和21%、27%、27%,根系活跃吸收面积分别增加11%、18%、17%和27%、33%、28%,有助于夏玉米植株从土壤中吸收更多的水分和养分来供给地上部的生长,增加穗数和千粒重,进而提高产量。【结论】花粒期遮阴导致夏玉米生育后期根系特性降低和产量降低,而增光有利于保持根系活力和提高产量。针对近年来黄淮海区域夏玉米生育后期阴雨寡照天气频发的情况,本研究建议适当调整播期,使夏玉米生育后期避开阴雨天气;通过蹲苗或者合理的水肥调控措施促进根系下扎和健壮生长,提高抗逆能力,以减轻阴雨寡照的不利影响。     

休闲期深松蓄水适期播种对旱地小麦产量的影响

【目的】解决黄土高原旱地麦区多数年份只能等雨晚播种导致产量降低等生产实际问题,研究休闲期深松蓄水和适期播种对旱地小麦产量及其构成因素的影响,以提高自然降水利用效率,构建合理群体结构,实现高产、高效。【方法】于2012—2014年度在山西省闻喜县邱家岭开展大田试验研究,以休闲期深松和当地传统耕作(对照)为主区,以9月20日(早播,T_1)、10月1日(适期播种,T_2)、10月10日(晚播,T_3)3个播期为副区,研究休闲期深松蓄水对旱地小麦产量形成的影响及播期的调节效应。【结果】休闲期深松较对照,两试验年度播种期3 m内土壤水分分别提高59—71 mm、34—52 mm;冬前分蘖数、各生育时期植株干物质量显著提高,两试验年度分别提高穗数8%—18%、8%—15%,产量19%—36%、17%—22%,水分利用效率6%—21%、10%—12%。休闲期深松条件下,越冬至孕穗期土壤蓄水量以适期播种处理最高;冬前群体分蘖数、开花前植株干物质量以适期播种处理最高,但与早播处理差异不显著;开花后植株干物质量以晚播处理最高,但与适期播种处理差异不显著;穗数、穗粒数、产量和水分利用效率均以适期播种处理最高,且与其他处理差异显著,而千粒重随播期推迟而增加。传统耕作条件下,降水少的年份(2012—2013年度)越冬至孕穗期土壤蓄水量以早播处理最高,穗数、穗粒数、产量也均以早播处理最高。此外,3个播期休闲期深松处理,穗数、穗粒数、成熟期植株干物质量、产量与开花前各土层土壤蓄水量相关性较开花后显著,且与开花前深层土壤水分相关性极显著。休闲期深松配套适期播种,播种期土壤水分每增加1 mm,两试验年度增产分别达17 kg·hm~(-2)、23 kg·hm~(-2)。【结论】休闲期深松有利于蓄积休闲期降雨,提高底墒;且休闲期深松蓄水条件下,采用早播和适期播种处理均有利于形成冬前壮苗,但最终以适期播种处理穗数、产量和水分利用效率最高。总之,旱地小麦休闲期采用深松蓄水前提下,10月1日播种可优化产量结构,实现高产与高效。     

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CK＞A1＞A4＞A2＞A3,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A3＞A4＞A1＞A2＞CK,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A2＞A4＞A3＞A1。     

深松对覆膜滴灌棉田根腐病害发生及根区环境的影响

【目的】 研究深松结合覆膜滴灌对绿洲棉田根区土环境与根腐病发生的影响。【方法】 在新疆阿克苏地区阿瓦提县设置深松30、40和50 cm(S₃₀、S₄₀和S₅₀)3种深松模式,以传统翻耕为对照(CK),研究深松对根腐病发病指数、土壤含水率、根系形态、根系活力及产量构成等影响。【结果】 与传统耕作相比,深松可有效降低耕层土壤容重,增加土壤储水能力,增加土壤扩库增容效果,病情指数的降低与土壤容重下降、土壤含水率的增加和根系活力增加具有显著的相关性。其中深松降低生育期根腐病发病指数7.0%～26.0%,以S₄₀处理效果最佳,发病指数较传统耕作相比降低26.0%。随着深松深度的增加土壤容重依次下降,与对照相比降低2.4%～10%。深松深度与根系主要形态指标与活力具有线性相关性,与传统耕作相比根系长度增加4%～34.6%,根系表面积增加13.1%～44.8%,根系体积增加9.2%～40.6%,根系活力增加7%～42.9%。根区环境的改善促进产量增加,S₄₀处理皮棉产量分别较CK、S₃₀、S₅₀增加了22.2%、15.7%和2.5%。【结论】 在新疆南疆棉区采用深松结合覆膜滴灌措施具有良好的蓄水保墒和防病增产效果,对棉花生长有利,深松40 cm处理可作为较为理想的根腐病农艺防治措施在生产中推广应用。