玉米覆膜沟穴播综合栽培技术对产量和水分利用效率效应的试验研究

宁南山区旱地玉米,采取覆膜沟穴播种植,施肥水平为Ｎ１５０Ｐ１５０,并选用旱地宝＋锌肥＋锰肥浸各可获得最高的产量和最大的水分利用效率;覆膜沟穴播比覆膜穴播增产７．７５％,水分利用效率提高５．１个百分点。     

晋东豫西（寿阳）旱农试区水肥效应研究

在晋东豫西（寿阳）旱农试区，研究土壤水肥状况及施肥措施对玉米产量和水分利用效率的影响，结果表明，播前土体贮水量影响玉米的产量和生育期耗水量，适宜的土壤水分状况，有益于产量的提高，耕层土壤养分越充裕，玉米产量和水分利用效率就越高，相反，则越低，适宜的土壤养分状况。促进玉米水分的吸收及其有效利用，各种肥料的优化施用，培肥土壤实行秋季施肥，是改变该区低产面貌，有效利用降水的重要途径。     

秸秆覆盖农田的小气候特征和增产机理研究

利用2000～2002年的试验资料和2002～2003年的示范推广资料,对秸秆覆盖的农田小气候和增产机理进行分析.结果表明:秸秆覆盖对农田近地层气温、空气湿度和地温均产生明显影响,但对风速的影响不明显;秸秆覆盖可使地表层显热通量增大,潜热通量和土壤热通量减小,从而使土壤蒸发受限;由于覆盖抑制土壤表面蒸发,使土壤水分无效消耗减少,增加前期土壤水分积累,有利于植株后期蒸腾,使水分消耗从物理过程向生理过程转化,从无效消耗向有效消耗转化,从而增加作物产量,提高水分利用效率.秸秆覆盖可使冬小麦增产8.08%～10.71%,水分利用效率提高3.5%～8.4%;夏玉米增产6.08%～11.97%,水分利用效率提高7.8%～14.4%.     

黄土高原休闲期深松后覆盖播种对旱地小麦产量的影响

为明确旱地麦田休闲期深松、生育期覆盖对土壤水分的影响及其与产量构成因素的关系，探索旱地小麦增产增效的最佳蓄水保墒土壤管理技术，于2014-2016年在山西省闻喜县旱地麦田进行大田裂区试验，以休闲期深松和当地传统耕作（对照）为主区，以全膜覆土穴播、膜际条播、常规条播三种播种方式为副区，研究休闲期深松、生育期覆盖播种对土壤水分和产量及其构成因素的影响。结果表明：两试验年度休闲期深松耕作显著提高了播种期土壤蓄水量，0~300 cm土层较传统耕作多蓄水达24~33 mm；越冬-成熟期土壤蓄水量提高了12%~16%，休闲期土壤蓄水效率显著提高了18%~24%，降水生产效率提高了6%~11%，水分利用效率显著提高了15%~23%。2 a休闲期深松较对照小麦产量分别提高了12%~16%、18%~24%。休闲期深松条件下两种覆盖播种模式较常规条播产量显著提高了9%~13%、8%~21%；对照条件下，产量分别提高了6%~13%、12%~19%。2 a膜际条播较全膜覆土穴播产量分别提高了3%~7%、6%~12%，降水生产利用效率和水分利用效率均以膜际条播最高。年份对产量和穗数有极显著影响，休闲期深松效果大于播种方式效果。此外，本试验条件下，穗数的形成与越冬期上层土壤水分、拔节期中层土壤水分、孕穗期深层土壤水分相关性极显著。产量的形成与越冬期上层、拔节期上层和中层、孕穗期和开花期深层水分相关性极显著。休闲期深松可实现蓄水增产，土壤蓄墒每增加1 mm，2 a休闲期增墒增产量分别达26 kg·hm^-2、46 kg·hm^-2，且结合膜际条播蓄水对产量的贡献最高。总之，休闲期采用深松、生育期采用覆盖，均有利于提高花前土壤水分，增产主要通过提高穗数来实现，且降水少的年份增产效果明显。因此，休闲期深松结合生育期膜际条播处理是兼顾高产蓄水高效的耕作栽培方式。     

宁南山区保护性耕作对农田水分状况影响的研究

为研究保护性耕作对宁南山区农田水分状况的影响,在宁夏彭阳县对三种不同保护性耕作措施下玉米农田休耕期及生长期土壤水分、作物生长发育指标进行了实验研究。结果表明:(1)在休耕期,整秸秆覆盖处理的土壤水分贮存量(236.80mm)最高,半秸秆覆盖(224.10mm)次之,传统无覆盖(208.45mm)最低;(2)在生长期,采用秸秆覆盖方式可使春玉米的株高、穗长、生物产量及经济产量等指标得到显著提高,土壤的蓄水保墒性能增强,水分利用效率提高,增产增效明显;与传统方式相比,整秸秆覆盖可使春玉米的产量及水分利用效率分别提高3.5%及16.5%。研究认为,保护性耕作可有效改善玉米田土壤水分状况,促进玉米的生长发育。     

地膜覆盖方式与施肥对春玉米农田土壤水分及产量的影响

于2011—2013年在甘肃省定西唐家堡村连续三年进行田间定位试验,以裸地为对照,研究不同地膜覆盖方式和施肥对玉米农田土壤水分特征、子粒产量及水分利用效率的影响。结果表明:全膜双垄沟播较裸地0~200 cm土层土壤含水量明显增加,其中深层60~200 cm土层土壤含水量提高24.9%,水分利用效率显著提高129.9%~188.3%,丰水年效果更突出,配施N、P、K肥(N、P2O5和K2O的用量分别为225、120、60 kg·hm~(-2))时,玉米子粒产量和水分利用效率分别达到10 430 kg/hm~(-2)和31.9 kg·mm-1·hm~(-2),较当地农民习惯施肥分别提高10.2%和11.5%。说明全膜双垄沟播种植有利于纳雨蓄墒,具有集水高效利用和增产的效果,配套平衡施肥效果更佳。     

黄土高原半湿润区旱地一年两熟复种模式土壤水分效应

以冬小麦—夏闲种植模式为对照,比较了不同作物种植模式的土壤水分动态、作物耗水量及作物产量等指标。研究了旱地"一年两熟"种植模式的农田土壤水分动态及耗水规律,揭示了不同种植模式对土壤水分的影响机理。结果表明:旱地一年两熟种植模式具有较好的水分利用效率和经济效益,4种一年两熟种植模式的水分利用效率和经济效益较对照分别高48.4%~107.5%和62.3%~119.2%;发展旱地复种对土壤水分的影响程度有限,各复种处理与对照相比,水分差异主要存在于1 m以下的深层土壤;冬小麦—芝麻、冬小麦—大豆、冬小麦—玉米3种作物模式的全季度耗水强度仅较对照分别高0.05、0.07和0.09 mm/d。综合经济效益及土壤水分可利用性分析,冬小麦—玉米模式的经济产量、收益最佳,冬小麦—大豆则为水分生产效益次佳,但显著降低了对土壤水分的消耗。     

有机无机配施对旱地春玉米产量及土壤水分利用的影响

通过田间试验,研究夏旱发生年份有机无机配施对旱地春玉米产量及水分利用状况的影响.结果表明,施肥处理显著提高旱地春玉米产量(1.49 ～ 2.63 t/hm2)和水分利用效率WUE(41.3％～72.3％)、降水利用效率PUE(45.7％～80.7％).以有机无机配施的处理产量(5.89 t/hm2)和WUE[13.15 kg/(hm2·mm)]、PUE[14.39 kg/(hm2·mm)]最高.增施有机肥极显著降低了表层(0 ～ 40 cm)土壤容重,增加了土壤总孔隙度,提高了土壤的蓄水保墒能力.在夏旱发生前期,由于降雨和土壤贮水稳定,施肥处理尤其是有机肥处理能够提高表层(0 ～ 60 cm)土壤含水量,60 ～ 200 cm土层土壤含水量变化不明显.随着夏旱发生程度的加剧,0～ 200 cm土层含水量持续降低,各处理的表层土壤含水量无明显差异.同时,施肥处理条件下由于作物生长耗水量持续增加,对深层土壤贮水消耗增加,导致40 cm以下的土壤含水量较无肥处理下降较快.     

不同条件下黄腐酸对春小麦生长和水分利用的影响

通过大田实验研究了不同条件下黄腐酸对春小麦与水分利用效率的影响。结果表明：黄腐酸拌种和地膜覆盖均能有效促进根系生长。但由于作物生长中后期土壤严重干旱，导致耗水量全生育期分配不合理，产生同化产物的浪费，进而影响水分利用效率和产量。因此黄腐酸能否实现抗 旱增产，一方面取决于必要的土壤水分条件和合理的耗水过程，同时还有赖于最大限度提高水分利用效率。     

内蒙古东部干旱年份玉米需水规律及灌溉制度优化

基于通辽市丰田灌溉试验站3年野外实测试验,对该地区干旱年份玉米需水规律开展研究,结果表明:研究区干旱年份玉米拔节期与抽雄期耗水量占玉米整个生育期的50%以上,耗水强度依次表现为抽雄期拔节期灌浆期苗期,各生育阶段日耗水强度介于0.79~6.50 mm·d~(-1)之间;玉米干旱年份苗期、拔节期水分胁迫处理减产率较小,均未达到显著水平,抽雄期水分胁迫造成的减产量最大,多年平均达10%以上。干旱年份随着玉米耗水量的增加,产量持续增加,而水分生产率先升后降,合理的水分胁迫有利于提高干旱年份水资源的利用效率;同时通过数学模型与动态规划,提出了干旱年份玉米不同灌溉定额条件下的非充分优化灌溉制度,干旱年份应首先保证玉米抽雄期、灌浆期各灌水1次的要求,每次灌水约600 m3·hm-2。     

丘陵黄壤区不同土层厚度下3个玉米品种花后水分利用效率比较

用水分试验池和人工干旱棚模拟0.4~1.0 m土层夏季干旱胁迫,研究不同基因型玉米花后水分利用特性。结果表明:花后植株伤流强度、叶片RW C、保水力与品种的抗旱性正相关,品种的抗旱性由强至弱的顺序为C 19>C 202>C 14,并且干旱处理的伤流强度和叶片RW C随土层增厚而增强;夏旱导致玉米灌浆持续期缩短2~4d,抽雄吐丝间隔期延长0~7 d;土层厚度和品种抗旱性均与籽粒产量和WUE正相关,土层深厚(1 m)夏旱胁迫处理有利于抗旱品种成单19提高籽粒产量和WUE。但以0.7 m土层的平均产量和WUE最高,其可作为坡耕地改造和利用的参考指标之一。     

氮肥深施对旱作覆膜农田土壤养分含量及春玉米产量的影响

以春玉米为供试作物,于2021—2022年在甘肃省定西市进行不同深度施肥田间试验,以双垄沟覆膜种植为基础,设置3个氮肥施用深度：5 cm(D5)、15 cm(D15)和25 cm(D25),以不施氮(N0)处理为对照,共4个处理,分析不同氮肥施用深度对农田土壤养分含量、干物质积累、水分利用及玉米产量的影响,为优化施肥模式和进一步提升其节水增产效能提供理论依据。结果表明,随施肥深度的增加,农田0～40 cm土层土壤养分含量逐渐增大,D25处理较D15和D5处理的土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量分别平均提高8.67%、2.23%、22.11%和15.18%;氮肥深施可提高生育后期养分供给能力,玉米干物质积累量显著提高,D25处理播后105 d～收获期干物质积累量分别较D15和D5提高6.53%和25.30%;2个试验年份农田耗水量和水分利用效率均随着施肥深度的增加逐渐增大,D25处理分别较D15和D5平均提高10.09%和10.08%;D25处理玉米生物产量和经济产量较D5处理分别平均提高27.20%和34.93%。在西北旱作区,氮肥25 cm深施模式能为玉米提供更好的养分供给,是提高...     

不同水肥管理措施对春玉米产量和土壤硝态氮时空分布的影响

采取大田结合小区试验的方法,研究了不同水肥管理措施对春玉米产量和土壤硝态氮时空分布的影响。结果表明:水肥一体管理区春玉米产量为17 107 kg·hm-2,显著高于传统水肥管理区(13 349 kg·hm-2);从春玉米出苗期到收获期,无肥区0~90 cm各土层硝态氮含量不断降低,累积总量也从452.5 kg·hm-2降低到279.1 kg·hm-2,传统水肥管理区和水肥一体管理区0~90 cm各土层硝态氮含量和累积总量均呈先上升后下降的趋势,但水肥一体管理区分次追肥避免了传统水肥管理大喇叭口期过量追氮带来的淋溶风险;春玉米大喇叭口期和收获期随着土层深度的增加,0~180 cm土层硝态氮含量呈下降趋势;不同水肥管理措施0~180 cm土层硝态氮累积总量传统水肥管理区最高,大喇叭口期和收获期分别达到1 119.3 kg·hm-2和945.5 kg·hm-2,淋溶风险最大。因此以水肥一体化为核心的水肥管理措施可实现冀西北地区春玉米高产和环境友好。     

氮肥类型对夏玉米及后作冬小麦产量与水、氮利用的影响

研究了华北平原夏玉米季施用不同类型氮肥对当季与后作冬小麦及周年产量与水、氮利用的影响,结果表明:(1)随施氮量增大,夏玉米产量、耗水量与水分利用效率(WUE)增大,氮肥利用率(NUE)降低。夏玉米WUE与NUE受到氮肥类型的影响,WUE以复合肥处理较大,NUE以包膜尿素和复合肥较高,且存在较明显的基因型差异,WUE以郑单958较大,NUE以农大108较大;(2)夏玉米季施氮使冬小麦氮生理效率降低,氮肥效率增大,并显著影响冬小麦产量和WUE,但因夏玉米季品种、氮肥类型与施氮量不同而表现有差异。夏玉米季氮肥后效明显,但氮肥类型间差异显著,一般以尿素处理及包膜尿素与复合肥高N处理较大;(3)夏玉米—冬小麦轮作制度下,两季总产量、总氮素累积量、总耗水量及水、氮利用效率明显受到夏玉米季氮肥类型与施氮量的影响,且受到夏玉米基因型的影响。     

不同施肥制度对作物产量及土壤磷钾肥力的影响

在潮棕壤上进行了19 a的定位试验,研究了不同施肥制度对作物产量和土壤磷钾肥力变化的影响。结果表明,单施氮肥能显著提高玉米产量,施钾肥能显著提高大豆籽实产量,其效果优于磷肥。循环猪圈肥的施用能在一定程度上增加作物的产量,但不能达到显著水平。氮磷钾配合循环猪圈肥不仅能增加作物产量而且有很好的稳产作用。未施磷肥处理,土壤速效磷含量呈迅速下降趋势,随种植时间推移,土壤速效磷含量下降速率趋缓。施用磷肥,土壤速效磷含量均有显著增加。不施钾肥处理加剧了土壤钾素的消耗,土壤速效钾和缓效钾浓度下降明显;氮磷钾肥并施处理基本能维持土壤钾初始水平;同时施用氮磷钾肥和循环堆肥土壤速效钾和缓效钾浓度均有所增加。     

不同比例有机肥替代化肥对玉米生长及水分利用效率的影响

为了探索黄土高原半干旱区全膜双垄沟播玉米适宜的有机氮替代无机氮水平,于2018—2019年通过大田试验研究了单施化肥(F100M0)、有机肥50%替代(F50M50)、有机肥37.5%替代(F62.5M37.5)、有机肥25%替代(F75M25)以及有机肥12.5%替代(F87.5M12.5)化肥和不施肥(CK)对玉米耗水特性、籽粒产量及水分利用效率的影响。结果表明：两个丰水年,玉米耗水差异主要表现在播种期50~110 cm土层和成熟期10~30 cm土层;与对照相比,F62.5M37.5和F87.5M12.5处理的籽粒产量和生物产量分别较对照增加100.6%、122.0%和132.7%、156.8%,水分利用效率和降水利用效率分别增加了73.1%、165.1%和93.6%、179.8%,水分利用效率和降水利用效率增加的原因主要是F62.5M37.5和F87.5M12.5处理协调了籽粒产量与耗水量之间的关系,使玉米水分利用效率和降水利用效率较对照分别增加。所有处理中,F87.5M12.5处理表现出与单施化肥相当的经济效益。因此,在200 kg·hm^-2施氮水平下,适度降低有机肥替代比例能提高玉米的水分利用效率和经济效益,本研究推荐有机肥替代化肥的水平为12.5%~37.5%。     

Effects of variation in rainfall on rainfed crop yields and water use in dryland farming areas in China

Crop production in the dryland farming areas of northern China is constrained by low and variable rainfall. This article presents the analysis of the relationships between variations in rainfall and yields of winter wheat and spring maize. The analysis is based on data from both several short-term and our ongoing long-term field experiments in dryland farming research projects in Tunliu, Linfen, Shouyang, and Luoyang. Grain yields of wheat and maize ranged from 1,548 to 5,169 and from 2,612 to 8,789 kg ha^-1 respectively, with differences up to above 200% (between dry and wet years). Wheat yields are sensitive to growing season rainfall but also correlated to water use (ET), whereas maize yields are sensitive to the critical time of water supply (especially June rainfall) but not correlated to ET. The ratio of grain yields to soil water at sowing is an important indicator, showing close relationships between yields and soil water-related ratio within the rainfed crops site. Comparison between the indices of water use efficiency (WUE) and precipitation use efficiency (PUE) suggests that the index WUE is more grain-related indicator than the PUE used for assessing rainfed crop water use by both maize and wheat. The index PUE should be used in caution, especially for wheat crops in dry years. Our results indicate that options to alleviate crop moisture stress must be tailored to the rainfall pattern. This holds especially for conservation tillage with response nutrient management practices that aim at enhancing water use efficiency.     

不同灌水水平下少耕地膜覆盖对玉米农田土壤温度和水分利用效率的影响

以大田玉米为研究对象,在少耕地膜覆盖和不同灌水水平下,研究了一膜两年用地膜覆盖、秋免耕春覆膜和传统耕作覆膜对玉米农田土壤温度和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明:与传统耕作覆膜和秋免耕春覆膜两种新膜覆盖处理相比,一膜两年用处理在玉米播种到拔节期的增温效果显著低于新膜覆盖,农田0~25 cm土壤平均温度较传统覆膜处理低13.35%,而对玉米拔节期到成熟期的土壤温度无明显影响,且农田0~25 cm土层土壤积温差异也不显著,相同覆膜方式下不同灌水水平间有显著差异,随着灌水水平的降低土壤积温增加;一膜两年用地膜覆盖方式下玉米籽粒产量和WUE与两种新膜覆盖方式相当,中灌水水平下WUE最高,达到17.89kg·mm-1,且在低灌水水平下获得籽粒产量显著高于传统覆膜处理,一膜两年用覆盖、灌溉定额5 700 m3·hm-2较传统耕作覆膜、灌水定额5 700 m3hm-2处理的玉米产量高出16.39%。说明,一膜两年用地膜覆盖在玉米播种到拔节期的增温效应低于新膜覆盖,但并不影响籽粒产量的形成,且在存在水分胁迫的低灌水水平下一膜两年用覆盖模式可减缓干旱胁迫,提高作物籽粒产量,是适于西北绿洲灌区的具有较好经济效益和生态效益的覆膜农田管理新技术。     

玉米抗旱相关生理生化指标研究及品种筛选

对水分胁迫下12个玉米品种产量、水分利用效率和抗旱相关生理生化指标的分析表明,各品种产量与水分利用效率差异均达到显著水平(p<0.05),其中宁玉309、辽单565、郑单958、大民338四个品种的产量与水分利用效率达到较高水平;叶片相对含水量、脯氨酸含量、丙二醛含量、可溶性糖含量、叶绿素含量等抗旱相关生理生化指标值的差异在水分胁迫下达到显著水平(p<0.05)。通过12个玉米品种生理生化指标值进行的聚类分析表明,辽单565、郑单518、北育288及大民338聚为一类,它们可溶性糖含量、脯氨酸含量、叶绿素含量、相对含水量较高,丙二醛含量较低,抗旱性强;郑单958、益丰29、铁研124及秀青74-5聚为一类,它们可溶性糖含量、脯氨酸含量、叶绿素含量、相对含水量较低,丙二醛含量较高,抗旱性弱;宁玉309、大丰26、冀玉10及抚玉8号的各抗旱相关生理生化指标含量居中,抗旱性中等。结果表明:辽单565和大民338两个品种在具有较高抗旱性基础上,产量与水分利用效率也达到较高水平,达到了节水、抗旱、增产的目标,适合推广应用。     

耕作与施肥模式对渭北旱塬春玉米田蓄水保墒与玉米产量的影响

为揭示渭北旱塬春玉米田休闲期不同保护性耕作模式的蓄水保墒与增产增收效应,寻找适合渭北旱塬春玉米田水肥高效利用的耕作方式和施肥水平,于2013—2014年度在陕西省合阳县甘井镇春玉米田分别设置传统农户模式(翻耕+低肥,S1)、现有高效模式(免耕+高肥,S2)、创新高效模式(深松+平衡施肥,S3)等模式处理,研究各类耕作与施肥相结合保护性耕作模式下春玉米水分利用率、产量和经济效益差异。结果表明,创新模式S3和现有模式S2较农户模式S1播前增加了土壤贮水量;创新模式S3和现有模式S2处理在玉米主要生育期0~200 cm土层平均土壤贮水量分别比农户模式S1增加23.3 mm和18.1 mm,水分利用效率分别提高12.3%和10%,产量增加11.1%、9.2%。创新模式和现有模式均较农户模式能够增加土壤贮水量,提高水分利用效率,增加产量和经济效益,但创新模式蓄水保墒,增产增收优势明显,是适合渭北旱塬地区春玉米生产的水肥管理模式。