轮作对土壤肥力及玉米生长发育的影响

黑龙江省西部半干旱区土壤常年风沙侵蚀,土壤质量不断恶化,玉米大豆轮作和玉米连作深翻秸秆还田是当地生产中提高耕地质量、保护农田土壤生态的两种生产模式。利用长期定位试验玉米大豆轮作、玉米深翻秸秆还田种植模式和玉米连作处理对比,研究分析土壤理化性质、玉米生长发育指标和产量,评价两种种植模式技术效果。结果表明,轮作处理显著增加土壤速效氮、速效钾和有机质的含量,显著降低土壤容重10%左右,提高土壤孔隙度8%,对土壤物理结构改善具有良好作用。深翻秸秆还田处理能够显著增加土壤有机质26%～32%,增加土壤速效钾含量,能够显著降低土壤pH值0.4～1.2个单位,提升西部半干旱区地力,改善西部土壤盐碱化。深翻秸秆还田处理更有利于玉米拔节和抽丝期根长生长,有利于茎粗和穗干重的形成,对玉米产量具有显著增产作用。     

玉米‖花生间作系统作物产量及根系空间分布特征的影响

在农业部阜新农业环境与保育科学观测试验站分别设置2行玉米:4行花生间作(2M4P)、4行玉米:4行花生间作(4M4P)和玉米单作、花生单作4个种植模式,开展不同种植模式对作物产量及产量构成因素、生物量和根系特征的影响研究。结果表明,2个间作模式的土地当量比(LER)为1.16~1.24,具有一定的产量优势和较高的土地利用效率。间作中的玉米干物质积累量与单作接近,间作花生干物质积累量较单作明显下降。对根系研究发现,间作减少作物的细根生长,2M4P、4M4P处理的比根长(SRL)较单作玉米和花生分别下降了25%、23%和18%、12%,复合系统作物根表面积密度(RSAD)在0~40 cm土层中能够占到总土层的80%以上,间作作物的RSAD显著高于单作,表明作物根系在表层分布较为密集,间作影响了作物的根系生长与分布。     

初期保护性耕作和秸秆还田对土壤物理特性及大豆玉米产量的影响

在黑龙江垦区852农场研究了初期保护性耕作和秸秆还田对土壤温度、土壤水分、土壤容重和机械阻力等土壤物理特性及对玉米、大豆产量的影响,为中长期保护性耕作和秸秆还田的应用提供理论依据.试验于2009年进行,轮作顺序为大豆-玉米-玉米;大豆试验圃(前茬为玉米)和玉米试验圃(前茬为玉米)处理为免耕、灭茬还田、旋耕还田和传统耕作;玉米试验圃(前茬为大豆)处理包括免耕、直播还田、旋耕还田和传统耕作.结果表明:大豆试验圃(前茬为玉米)免耕和灭茬还田处理生育前期的土壤温度分别比传统耕作低3.38℃和2.6℃,玉米圃(前茬为大豆)免耕和直播处理同期的土壤温度分别比传统耕作低1.93℃和1.39℃;春季播种期大豆试验圃(前茬为玉米)免耕和灭茬还田处理的土壤体积含水量分别高于传统耕作9.3 %和4.8%,玉米试验圃(前作为大豆)免耕和直播还田处理的土壤体积含水量分别高于传统耕作16.0 %和12.6 %;此外,免耕模式的5～20 cm深度的土壤容重和0～25 cm的土壤机械阻力均显著高于传统耕作模式,但是均未达到对作物根系生长产生抑制的阀值;免耕和灭茬/直播还田模式前期的耕层低温并未对产量构成不利影响,与传统耕作相比并未显著减产.     

秸秆还田与施氮量对春玉米产量及土壤理化性状的影响

2013年在辽宁省昌图县设秸秆还田和不同施氮量两个因素试验,探讨秸秆还田与施氮量对春玉米产量及土壤理化性状的影响。结果表明,秸秆还田与不同施氮量对春玉米产量影响显著,秸秆还田比秸秆不还田表现为增产,但玉米产量未随着施氮量的增加而增加;秸秆还田对土壤温度有明显影响,其中0~10 cm和11~20 cm处地温整个生育期平均温度分别增加0.5℃左右;秸秆还田能降低土壤容重,在收获期5~10 cm、25~30 cm和45~50cm处的土壤容重分别比秸秆不还田低3.76%、2.61%和1.32%;土壤平均含水量秸秆还田处理比秸秆不还田处理的土壤含水量低14.59%。综合分析认为,秸秆还田量为9 000 kg/hm2(全量还田)和配施氮(纯氮)112.5 kg/hm2是辽西北地区比较理想的秸秆还田模式。     

盐碱地花生‖棉花间作系统群体配置对产量和效益的影响

棉花花生间作能充分利用边行优势和提高光热资源利用率,具有显著的经济效益、生态效益和社会效益。以花育25号和鲁棉研37号为试材,在0.25%和0.35%土壤含盐量条件下,研究不同花生棉花间作系统群体配置对产量和效益的影响。结果表明,2种土壤含盐量条件下,棉花行数相同时,随着花生株行配比增大,棉花、花生单位面积产量逐渐增加;花生行数相同时,随着棉花株行配比增大,棉花、花生单位面积产量逐渐降低。相同株行配比时,0.35%土壤含盐量棉花、花生单位面积产量较0.25%含盐量均降低。2种土壤含盐量条件下,当棉花‖花生不同株行配置为4:6时,2种作物幅宽相等,单位面积花生产量较单作降幅较小,分别为5.9%和11.4%,单位面积棉花产量较单作增幅较大,分别为23.2%和16.8%;花生产量较高,分别为3565.5kg/hm~2和2926.58kg/hm~2,棉花产量较低,分别为1966.5kg/hm~2和1788.0kg/hm~2,2种作物总产量较高,单位效益亦较高。棉花‖花生4:6等幅间作种植,年际间交替轮作,可作为棉花、花生复合种植技术的最佳株行配置。     

不同灌水量和秸秆还田量对春玉米产量及水分利用效率的影响

通过连续两年定位试验,研究不同灌水量和秸秆还田量对春玉米生长发育、干物质积累与分配、产量与构成因素以及水分利用效率影响。结果表明,相同秸秆还田量不同灌水量处理间差异明显,株高、茎粗、叶面积、地上部干物质均随着灌水量的增加而增加。适宜秸秆还田量有利于提高春玉米成熟期株高与叶面积,灌水量和秸秆还田量互作显著影响成熟期穗重。不同灌水量下春玉米的穗长、穗粗、穗粒数、百粒重和产量差异均显著,不同秸秆还田量对穗粒数、百粒重和产量的影响也差异显著,350 mm灌水量下秸秆还田3 000 kg/hm²处理、450 mm灌水量下秸秆还田6 000 kg/hm²处理产量具有显著优势。不同秸秆还田量对播前土壤蓄水量、收获土壤蓄水量及水分利用效率的影响显著,秸秆还田比不还田土壤蓄水量增加6.38%～9.88%,水分利用效率提高7.67%～22.68%。在沈阳地区枯水年春玉米秸秆还田量3 000 kg/hm²、平水年秸秆还田量6 000 kg/hm²是区域最佳的秸秆还田量。     

长期秸秆还田对黑土碳氮及玉米产量变化的影响

利用黑土长期定位试验,研究长期秸秆还田对黑土碳氮及玉米产量变化的影响。结果表明:与NPK处理比较,玉米秸秆还田处理没有显著促进黑土有机碳的积累。与试验初期相比,3个处理(CK、NPK和秸秆还田+NPK)土壤有机碳均同步增加,2006年与试验初比较均呈显著差异。与CK、NPK处理相比,秸秆还田+NPK处理能显著提高土壤N素的供应水平。各处理C/N比值在10.23～11.26之间。秸秆还田+NPK处理19年的玉米平均产量为8 958kg/hm2,与NPK处理基本一致,显著高于CK处理,表明施用有机氮(玉米秸秆还田)代替部分无机氮可以达到相同玉米产量水平。     

基于秸秆还田条件下辽北地区适宜耕作方式及施肥量研究

通过两年田间小区试验,在秸秆还田条件下,设不同耕作方式(旋耕、翻压和免耕)和还田周期(连年和隔年),研究不同秸秆还田模式和施肥量对土壤理化性质和玉米产量的影响。结果表明,与常规种植不还田相比,翻压还田处理显著降低耕层土壤容重,免耕还田处理显著增加耕层土壤含水率,秸秆还田提高土壤有机质、氮、磷、钾养分含量。连年翻压还田处理玉米穗部性状最优,子粒产量最高;其次为免耕还田处理,旋耕还田处理不利于玉米产量的提高。在同等氮肥施用水平下,秸秆还田处理使玉米产量显著提高,在此基础上增加氮肥投入量并未带来显著增产效应。相同秸秆还田条件下,减施50%钾肥处理的玉米子粒产量无显著变化。在辽北地区,秸秆还田配合翻压、免耕耕作措施能够改善土壤理化形状,有利于玉米稳产高产,连年翻压还田对玉米增产效应最理想,且秸秆还田配合适宜的化肥减量措施不仅能保证作物产量,可降低养分流失污染环境的风险。     

保护性耕作对黑土农田土壤水热及作物产量的影响

保护性耕作措施是干旱区农田提高作物产量的有效耕作技术,为研究其在冷凉区域的适用性,于2004～2009年,以中国科学院海伦农业生态试验站黑土农田为研究对象,开展了免耕秸秆覆盖、少耕和传统旋耕3种耕作措施长期定位对比研究.结果表明:在大豆玉米轮作制度下,实施免耕秸秆覆盖和少耕的保护性耕作方式,连续3 a免耕大豆产量均表现...     

坡耕地嵌入覆盖作物条件下不同秸秆还田方式对玉米农艺性状及产量的影响

2016年,在吉林省东部坡耕地玉米生产上设计秸秆覆盖还田+覆盖作物(T1)、秸秆深翻还田+覆盖作物(T2)、秸秆粉耙还田+覆盖作物(T3)、秸秆离田(CK)4种种植方式的定位试验,通过玉米秸秆还田结合种植覆盖作物解决冬季土壤裸露、培肥地力、改善玉米生产等问题。2019～2020年,分析不同处理方式对玉米农艺性状及产量的影响。结果表明,与CK处理相比,T1、T2和T3处理对株高、叶数、SPAD值、干物质积累均有提高。在拔节期和开花期,T3处理的叶面积指数对比CK显著提高。在成熟期,T1、T2和T3处理比CK显著增加千粒重,增幅均在5%以上(P<0.05)。各秸秆处理的产量对比CK均有显著增加,其中,T3处理为最佳处理。利用秸秆还田结合覆盖作物的种植方式有利于地上部生物量和养分的积累,进而提高产量。     

土壤水分对玉米秸秆还田腐解率、土壤肥力及小麦籽粒蛋白质产量的影响

为提高玉米秸秆还田效果,通过防雨棚微区控水设施,研究了土壤水分对还田玉米秸秆腐解、土壤肥力及小麦籽粒蛋白质产量的影响,3个土壤水分水平分别为田间持水量的50%～55%(干旱)、60%～65%(轻旱)和70%～75%(适宜水分)。结果表明,小麦季还田玉米秸秆腐解速率表现为"快-慢-快"的变化趋势。随着土壤水分含量的增加,秸秆量减少率逐渐增加。秸秆腐解前期(0～70 d),干旱条件下秸秆量累计减少率、氮素释放率显著降低(P0.05);成熟期,不同土壤水分条件下秸秆量累计减少率及氮素释放率分别为66.50%～69.51%和75.88%～77.31%,不同土壤水分处理间差异不显著。与播前相比,成熟期不同处理0～25 cm耕层土壤有机质含量基本表现为降低趋势,但秸秆还田(RS)处理土壤有机质含量下降幅度较对照(CK)显著降低。与CK相比,RS处理0～25 cm耕层土壤有机质含量显著提高(16.1%～17.2%);不同生育时期土壤0～25 cm耕层的碱解氮含量显著提高(11.65%～23.10%);小麦籽粒蛋白质含量略有降低,籽粒蛋白质产量显著降低(4.63%)。在秸秆还田条件下,干旱处理的小麦籽粒蛋白质含量均显著高于轻旱和适宜水分处理。综上,还田玉米秸秆的腐解和氮素释放需要较好的土壤水分条件;土壤水分适宜时进行秸秆粉碎翻压还田有利于提高土壤有机质和碱解氮含量;干旱条件下秸秆还田导致小麦籽粒产量和蛋白质产量均显著降低。     

不同季秸秆还田对冬小麦干物质积累分配及氮素利用率的影响

为了解不同季秸秆还田对小麦产量形成和氮素利用的效果,以安徽淮北平原砂姜黑土麦区主栽小麦品种烟农19为供试材料,设置W0M0(小麦、玉米双季秸秆均不还田)、W0M1(小麦秸秆不还田,玉米秸秆还田)、W1M1(小麦、玉米双季秸秆还田)和W1M0(小麦秸秆还田,玉米秸秆不还田)4个处理,比较分析了不同季秸秆还田对冬小麦干物质积累分配及氮素利用率的影响。结果表明：(1)与W0M0处理相比,秸秆还田处理(W0M1、W1M1和W1M0)的冬小麦开花期和成熟期干物质积累量分别增加了7.9%～25.4%和17.0%～33.3%,花前干物质转运效率提高了4.5～9.7个百分点,花前干物质对籽粒产量贡献率增加了10.8～18.5个百分点;(2)秸秆还田处理可增加冬小麦产量4.3%～12.7%,且W1M0处理增产效果最显著;(3)W0M1和W1M0处理均能提高冬小麦氮素利用效率和氮肥生产效率。总体而言,单季小麦秸秆还田有利于实现淮北平原砂姜黑土区冬小麦高产与氮高效。     

风沙半干旱区秸秆还田对间作花生土壤酶活性与产量的影响

在风沙半干旱区间作（大扁杏—花生—大扁杏）条件下,以花生品种＂阜花10号＂为材料,研究了不同秸秆还田量对花生土壤酶活性和产量的影响。结果表明：秸秆覆盖还田能显著提高土壤脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶的活性,处理Ⅲ的土壤脲酶与蛋白酶活性较强,处理Ⅱ过氧化氢酶活性略高于处理I与处理Ⅲ。秸秆覆盖还田对花生产量和WUE的影响达到显著水平。产量与WUE的高低顺序均为：处理Ⅱ〉处理Ⅲ〉处理I〉处理Ⅳ（CK）。因此,处理Ⅱ较适宜本地区。     

吉林玉米带不同玉米//小麦间作模式对作物产量及水分利用率的影响

采用田间试验,设置4∶2(四垄玉米两垄小麦)、3∶2(三垄玉米两垄小麦)、2∶2(两垄玉米两垄小麦)3种不同的玉米//小麦间作模式及玉米、小麦单作共5个处理,探讨不同玉米//小麦间作模式对作物产量、水分利用率及种间竞争等方面的影响。两年试验表明,玉米//小麦间作模式与单作模式相比具有显著优势,间作处理的土地当量比(LER)均大于1。玉米//小麦间作系统中,小麦相对玉米的竞争力(Awm)均大于0。在小麦收获后,3种不同间作处理的玉米相对生长率(RGR)相比单作玉米提高显著。在作物耗水等方面,玉米//小麦的全生育期耗水量及水分利用率均高于单作。间作模式能显著增加玉米//小麦间作的子粒产量,其中2∶2处理组在产量表现等方面为最优。     

秸秆还田与覆膜对土壤理化特性及玉米生长发育的影响

试验研究秸秆还田对不同覆膜时期的全膜双垄沟播玉米生长发育与土壤理化特性的影响。结果表明,经秸秆还田后全膜双垄沟播耕层土壤养分含量变化依次表现为整株还田>秸秆粉碎>免耕留茬,不同覆膜时间对土壤养分变化影响不明显;秸秆还田土壤容重明显降低但免耕留茬一膜两年用处理土壤容重增大。在玉米生育前期经秸秆还田后的土壤温度与水分均显著低于对照,其株高、茎粗与叶面积均小于对照;在玉米生育后期秸秆腐解后对土壤水分起到一个补偿效应。玉米产量表现为秋覆膜整株秸秆还田>顶凌覆膜整株秸秆还田>秋覆膜秸秆粉碎还田>顶凌覆膜秸秆粉碎还田>免耕留茬一膜两年用,秸秆还田后玉米产量较对照有增产趋势,而免耕留茬一膜两年用有减产倾向,但处理间差异不显著。     

耕作模式对夏玉米产量及灌浆特性的影响

以玉米品种郑单958为试验材料,通过4年(2009～2012年)的定位试验,比较研究了深松40 cm+秸秆还田(SSS)、连续深耕+秸秆不还田(CT)、连续深耕(30～35 cm)+秸秆还田(CTS)、常规耕作(旋耕)+秸秆还田(CK) 4种处理对玉米产量及农艺性状的影响。结果表明:(1)与CK相比,SSS处理平均增产幅度达到16. 9%;与CT处理相比,CTS处理平均增产11. 6%;(2) SSS处理有利于提高玉米散粉中后期灌浆速率,增加平均灌浆速率和最大灌浆速率,最终增加千粒重;而与CTS处理比较,CT处理的中后期灌浆速率、平均灌浆速率和最大灌浆速率均较低,最大灌浆速率出现日较早,灌浆总天数较少,最终千粒重较低;(3)SSS处理能改善土壤物理状况,降低土壤R值,有利于玉米根系下扎;而CT处理则较CTS增加了0～10 cm和20～30 cm土层容重,不利于玉米根系生长。因此深松和覆盖有利于玉米后期生长和土壤物理性状的改良,改善籽粒灌浆特性,从而提高夏玉米产量。     

强化豆科作物在北方现代农业结构中的作用

针对我国日趋严峻的粮油安全形势,近年来《中央一号文件》对农业种植结构进行了全面的、科学的调整：“生产上重点是保口粮,油料重点发展油菜和花生;东北地区扩种大豆杂粮薯类和饲草作物,构建合理轮作制度;黄淮海地区重点是扩种花生、大豆和饲草作物”。以豆科作物为主体的北方现代农业种植制度对保障粮油安全生产、饲草的供应以及农民增收具有重大意义。首先,从生产布局看,北方区域（东北、西北及黄淮海）是油料作物大豆、花生、杂豆以及饲草作物苜蓿主要产区。其中,大豆种植面积和产量分别约占全国68%和66%、花生分别占全国的63%和70%。其次,从豆科作物的生态效益来看,可实现用地与养地相结合、充分利用生态位优势、提高资源利用率。目前,北方豆科作物种植模式主要有：单作、间套作（玉米‖大豆、花生,玉米‖蚕豆、玉米‖豌豆等）、 轮作（大豆-冬小麦,夏花生-冬小麦,绿豆-冬小麦等）等生态友好型耕作制度。其中,玉米‖大豆、花生宽幅间作是农业部在黄淮海区域主要推广模式,具有经济、社会、生态效益,能有效缓解“粮油争地、人畜争粮”矛盾,大幅提高 粮油综合生产能力。通过加大国家农业政策调控,培育和推广大豆和花生耐阴、抗旱、高产及玉米矮秆、抗旱、高产 新品种,提高农业全程机械化水平和科技服务效率等措施,进一步提高农民生产积极性,强化豆科作物在北方现代农业结构中的比重和作用。     

东北黑土区秸秆不同还田方式下玉米产量及养分累积特征

通过4年田间定位试验,研究均匀垄和宽窄行种植模式下秸秆不同还田方式对玉米产量、地上部养分累积的影响。结果表明,种植年份、种植方式和秸秆还田方式均对玉米产量影响显著。宽窄行种植模式下子粒产量较均匀垄种植模式下高5.4%;秸秆还田方式处理间以秸秆深翻还田处理下产量最高,较秸秆不还田处理和秸秆覆盖还田处理分别增幅5.3%和10.0%。在产量构成中,收获穗数是各处理间产量差异的主要因素。进一步分析表明,秸秆深翻还田处理下出苗率和成穗率均最高,且在部分年份处理间差异显著。秸秆深翻还田处理下植株生物量及氮磷累积量分别较秸秆覆盖还田处理增加8.9%、8.3%、19.6%,其子粒中氮累积量最高。研究表明,秸秆深翻还田可显著提高玉米田间保苗率与植株成穗率,显著增加植株对养分的吸收能力以及养分向子粒中的转运效率,进而促进植株生长与产量形成,实现玉米高产稳产。     

玉米保护性耕作措施水温效应及其产量效果分析

针对宁夏中部干旱带水资源贫乏、干旱频繁发生、土壤风蚀严重的特点,采取地膜覆盖、秸秆覆盖、起垄、免耕等不同保护性耕作措施结合方式,与传统耕作的玉米进行对比试验。结果表明,整个生育期垄膜集水处理具有明显的保水效果,随着中后期降雨的增多,集雨效果更加明显;传统耕作+地膜覆盖和免耕+地膜覆盖处理玉米生长前期含水量最高,到抽穗期以后土壤含水量逐渐下降;秸秆覆盖各处理均有保水作用,整个生育期种植行间各层(5～25cm)平均地温的变化在苗期表现明显,传统耕作+地膜覆盖、免耕+地膜覆盖和起垄+地膜覆盖处理均提高地温,分别提高2.6℃、2.0℃和1℃,其他保护性耕作地温均低于传统耕作,免耕+秸秆覆盖温度最低,比传统耕作低2.1℃;穗期以后,各处理温差逐渐降低。垄膜集水措施和传统耕作+秸秆覆盖处理表现出增产,平均产量分别为17330.4kg/hm2和1109.52kg/hm2,较对照分别提高14%和11%。其他处理均表现出减产。     

南疆滴灌条件下复播玉米冠层内温光特征分析

对南疆特定干旱气候条件下滴灌和漫灌的复播玉米冠层内温、湿度变化及光分布状况进行研究。结果表明,扬花期冠层内温度、光截获率在下午14：00时达最高,且相对湿度达最低,其日平均温度为30.0℃～31.9℃,日平均相对湿度为40.9%左右,群体平均光截获率为43.3%～46.1%。与漫灌相比,滴灌能提高复播玉米群体的相对湿度和光截获率,降低冠层温度和表层土壤温度,“平抑”地温,这种效应在生育后期更加明显。在灌浆期,滴灌处理群体平均温度较漫灌处理低1.05℃,相对湿度高4.63个百分点,光截获率高11.1个百分点。滴灌改善了复播玉米群体内温、湿度和光分布条件,增强长势,产量较漫灌提高14.95%,生育期推迟5 d左右,在生产中应注意早播或选用早熟品种,以免影响成熟。