玉米双垄全膜模式土壤水分与降水的灰色关联分析及水分利用率研究

对玉米双垄全膜覆盖沟播栽培技术条件下的降水利用、土壤蓄水、保水和供水特征进行了研究,结果表明:在15 d测定时段,双垄全膜覆盖栽培模式的0～60 cm土层平均储水量分别比全膜平铺覆盖、半膜覆盖和露地多14.7 mm、17.9 mm,29.6 mm;4种模式土壤储水量与降水量的灰色关联序为露地(0.727)＞双垄全膜覆盖(0.645)＞全膜平铺覆盖(0.641)＞半膜覆盖(0.635),说明玉米双垄全膜覆盖集雨沟播栽培模式接纳降水的能力仅次于露地;在双垄面全膜覆盖栽培模式下,玉米的耗水系数分别比露地、半膜覆盖和全膜平铺覆盖减少35.9%、10.5%和17.1%,水分利用效率分别提高10.41、3.34和4.95 kg/(mm·hm2).由此得出,玉米双垄面全膜沟播栽培技术可使旱作雨养农业区有限的水资源得到高效利用.     

旱地玉米双垄全膜覆盖“一膜用两年”免耕栽培模式研究

在推广应用旱地玉米双垄面集雨全膜覆盖沟播技术基础上,从减少投入、提高经济效益入手,进行了旱地玉米双垄全膜覆盖"一膜用两年"免耕栽培模式的试验研究.结果表明,该项技术玉米农艺性状明显优于常规覆膜栽培,玉米产量比常规栽培增产956.1 kg/hm2,增加16.31%;前期土壤含水量显著提高,玉米出苗率比双垄面集雨全膜覆盖沟播和常规覆膜栽培分别提高2.58%、14.5%;比双垄面集雨全膜覆盖沟播栽培和常规覆膜栽培分别减少投入1 350元/hm2、1 860元/hm2,纯收入分别增加703.9元/hm2、3 055.1元/hm2,经济效益显著.     

双垄全膜覆盖沟播栽培对甘肃中部坡耕地水土流失和作物产量的影响

在甘肃省榆中县黄土高原丘陵沟壑区的坡耕地,采用双垄全膜覆盖沟播(DRM)、全膜平铺覆盖(WM)、条膜(半膜)起垄覆盖(RM)、条膜(半膜)平铺覆盖(NM)、露地条播(CK)5个处理进行对比试验。结果表明,双垄全膜覆盖沟播栽培具有良好的减少坡耕地土壤水土流失的作用,土壤流失量分别较露地条播、条膜起垄、条膜平铺、全膜平铺下降了56.07%、67.24%、71.59%、82.47%;作物产量大幅度提高,玉米产量分别比半膜垄作和半膜平铺增产46.76%和58.07%,蚕豆产量分别比条膜起垄、条膜平铺和对照增产46.52%、54.99%和102.96%,马铃薯产量分别比条膜起垄、条膜平铺和对照增产95.21%、76.30%和74.89%。玉米的水分生产率分别比半膜垄作和半膜平铺提高4.77 kg/(mm.hm2)和9.47 kg/(mm.hm2),蚕豆的水分生产率比半膜垄作、半膜平铺和露地对照提高3.24、6.58 kg/(mm.hm2)和5.03 kg/(mm.hm2),马铃薯的水分生产率比半膜垄作、半膜平铺和露地对照提高47.35、42.02、41.57 kg/(mm.hm2)。黄土高原丘陵沟壑半干旱雨养农业区坡耕地采用双垄全膜覆盖沟播栽培,具有良好的减少土壤水土流失的作用,能够最大限度地集蓄天然降水,加之其明显的增温保温作用,可大幅度地提高作物产量,降水生产率显著提高。     

不同覆盖种植模式对马铃薯土壤温度、水分及产量的影响

以陇薯6号为试验材料,研究了不同覆盖种植模式对甘肃定西马铃薯田土壤温度、水分和产量的影响,并对其经济效益进行分析比较。结果表明,全地面覆盖双垄垄作侧播和全地面覆盖垄上微沟穴播处理在马铃薯整个生育期0~30 cm平均土壤温度较CK增加2.2℃和2.5℃,秸秆带状覆盖处理平均土壤温度较CK降低了1.0℃。覆膜垄沟集雨和秸秆带状覆盖技术都能明显改善土壤水分状况,在马铃薯生长前期集雨保墒效果尤为明显,出苗期全地面覆盖双垄垄作侧播、全地面覆盖垄上微沟穴播、秸秆带状覆盖在0~100 cm平均土壤含水量分别较CK提高2.6%和2.2%和1.6%。各处理马铃薯土壤温度和含水量垂直变化随着土壤深度的增加而减弱。全地面覆盖双垄垄作侧播、全地面覆盖垄上微沟穴播和秸秆带状覆盖增产效果明显,产量分别较CK增加33.6%、28.6%和23.2%。全地面覆盖双垄垄作侧播纯收益最高,秸秆带状覆盖次之,纯收益较CK分别增加7 201.56元·hm~(-2)和5996.04元·hm~(-2)。因此,黑膜全覆盖双垄垄作侧播技术在改善土壤水温效应的同时能显著增产增收,是定西地区马铃薯种植的高效栽培模式。     

旱地马铃薯不同覆盖种植方式的土壤水热效应及其对产量的影响

在大田条件下,以不同沟垄覆盖种植方式为处理,通过测定土壤含水量、耕层土壤温度和产量等,计算马铃薯耗水量和水分利用效率,研究旱作条件下马铃薯不同覆盖种植方式的土壤水热效应及其对产量和水分利用效率的影响.结果表明,马铃薯采用高垄膜覆盖沟覆草垄播能有效增加马铃薯生育前期地温,苗期日均地温较传统平播(CK)增加了0.5℃～2.23℃,0～ 100 cm土壤贮水量提高52.8 mm.6月底至7月中旬的伏旱期间,高垄膜覆盖沟覆草垄播处理0～25 cm土层日均地温较全地膜覆盖处理降低3.6℃～6.9℃,较CK仅增加0.6℃～0.8℃;0～100 cm土层土壤贮水量较全膜覆盖处理增加6.2～ 8.3 mm,较CK增加27.3 mm.表明采用高垄膜覆盖沟覆草垄播种植,可改善伏旱期间的土壤水热状况,有利于马铃薯的生长发育,产量和水分利用效率较其它覆盖种植方式分别提高8.39％～58.38％和8.46％ ～67.97％.因此,高垄膜覆盖沟覆草垄播处理实现了水温对马铃薯生长的协同作用,能显著提高马铃薯对自然降水的利用效率和产量.     

旱地玉米全膜双垄沟播技术土壤水分效应研究

采用田间小区试验研究了旱地玉米全膜双垄沟播技术不同覆膜模式的土壤水分效应。结果表明,玉米播前至拔节期,0～20 cm土壤含水量,秋季全覆膜较传统播前半膜平铺提高5.6～6.2个百分点,顶凌全覆膜较播前半膜平铺提高3.9～5.2个百分点,播前全覆膜较播前半膜平铺提高0～4.0个百分点;1 m土壤贮水量,秋季全覆膜较播前半膜平铺增加49.5～51.3 mm,顶凌全覆膜较播前半膜平铺增加33.9～39.6 mm,播前全覆膜较播前半膜平铺增加0～26.9 mm,正是由于秋季全覆膜和顶凌全覆膜前期较高的土壤含水量,从而有效解决了玉米4～5月份因春旱无法播种、出苗的瓶颈。全膜双垄沟播技术大幅度提高了农田降水利用率和玉米水分利用效率,使降水利用率最高达到75.2%、平均降水利用率达到70.1%,使玉米水分利用效率最高达到35.93 kg/(mm.hm2),平均达到33.63 kg/(mm.hm2),在旱作农田降水高效利用方面取得了新进展。     

不同覆膜方式对旱地玉米生长发育、产量和水分利用效率的影响

针对甘肃陇东旱作区年降水量少、季节分布不均,特别是玉米生产春旱严重等问题,以露地平播为对照(CK),研究了双垄面全膜覆盖沟播,双垄面半膜覆盖沟播,宽膜覆盖平播,窄膜覆盖平播,全地面覆盖平播,膜侧播种等6种覆膜种植方式对旱作玉米出苗率、干物质积累量、株高、叶面积指数、生育时期、产量和水分利用效率的影响。结果表明,全膜双垄沟提高了玉米出苗率和出苗速度,提早成熟,整个生育期玉米株高、叶面积指数和干物质积累量始终大于其它处理,显著提高了产量和水分利用效率,是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产田创建的有效途径。     

西北旱区玉米不同覆膜方式下土壤水热效应数值模拟研究

为了进一步探明西北旱区玉米在不同覆膜方式下土壤水热效应规律以及保温保水性能,采用数值模拟的方法通过ABAQUS软件分别建立了露地平作、全膜平作、单垄覆膜、全膜双垄沟播4种覆膜方式下的土壤模型,并对不同覆膜方式下玉米出苗期土壤热平衡和降雨入渗进行了数值模拟试验。通过热平衡模拟得出,起垄和覆膜改变了土壤剖面温度和热通量分布,增加了表层温度和热传递能力。在40 cm土层范围内全膜平作模式下垄沟内土壤平均温度最高,为24.1℃,其次为全膜双垄沟播模式,但全膜双垄沟播模式下温度变化趋势最为缓慢,稳定性最好。降雨入渗模拟结果表明:降雨结束后全膜双垄沟播模式产生了明显的侧渗现象,垄沟内土壤平均含水率最高,为19%,高于其他3种模式。研究表明在玉米出苗期全膜双垄沟播技术保水和保温性达到最佳。     

不同地表覆盖方式油菜花后干物质积累与分配规律研究

为探索春油菜在西北沿山旱作区的最佳地表覆盖栽培方式,采用田间试验法,以常规露地平播为对照,研究了双垄面全膜覆盖沟播、全地面覆盖平播、膜侧沟播、半地面覆盖平播、麦秸覆盖平播等5种地表覆盖方式下春油菜的干物质积累及分配规律。结果表明,不同地表覆盖栽培方式对油菜植株各器官的干物质分配比率产生不同程度的影响,双垄面全膜覆盖沟播和全地面覆盖平播栽培方式与对照差异最大;各种地膜覆盖栽培方式均有利于油菜单株干物质积累,但不同覆膜方式效果不同。双垄面全膜覆盖沟播和全地面覆盖平播栽培方式油菜单株干物重、单位面积产量最高,秸秆覆盖未能显著提高油菜的单株产量及单位面积产量;油菜单位面积产量同油菜单株干物重呈现正相关关系,并获得最优线性回归方程;采用地膜覆盖栽培技术能有效地加快油菜植株茎秆、叶片同化物向角果的转移速度,提高油菜地上部干物质积累量和单位面积产量。其中,双垄面全膜覆盖沟播和全地面覆盖平播栽培方式比常规露地栽培增产达到30%以上,应在生产上大面积推广应用。     

半干旱区不同秋覆膜方式对土壤水分及春玉米光合特性的影响

为了提高旱作农区降雨利用效率,并解决春旱问题,在西北半干旱地区设置了秋季地膜全覆盖(PA)和秋季沟垄集雨半膜覆盖(RH)两种覆膜方式,以裸地不覆盖(CK)为对照,对土壤水分、春玉米功能叶片的光合参数、荧光参数和籽粒产量进行了研究。结果表明:与对照(CK)相比,不同秋覆膜方式显著增加了春玉米播前0~100 cm土壤储水量,2013年春旱严重,PA和RH处理分别提高了26.15%和13.40%;2014年春季有雨雪,两种覆膜方式分别提高了10.44%和11.20%。不同秋覆膜处理的春玉米净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、最大荧光(Fm)、最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSII的潜在活性(Fv/F_0)和光化学猝灭系数(q P)较对照有不同程度提高,且2014年增幅高于2013年。2013年PA和RH处理的籽粒产量较CK分别提高了40.98%和25.83%,水分利用效率增加了29.70%和22.87%;2014年两个处理春玉米籽粒产量分别提高了74.60%和48.64%,水分利用效率增加了64.87%和47.08%。试验表明,不同秋覆膜方式在西北半干旱地区均可提高春玉米叶片的光合性能,并显著提高春玉米籽粒产量及水分利用效率,在偏旱的年份效果尤为明显,且秋季地膜全覆盖优于秋季沟垄集雨半膜覆盖,是西北半干旱区春玉米一种高效的栽培模式。     

垄沟覆膜集雨系统膜垄保墒增温对马铃薯产量的影响

大田试验,观测半干旱黄土高原地区垄沟覆膜集雨系统中覆膜垄的增温保墒作用对马铃薯产量的影响.试验设4个处理,P30:30 cm宽垄覆膜,60 cm宽沟;P45:45 cm宽垄覆膜,60 cm宽沟;P60:60 cm宽垄覆膜,60cm宽沟;P0:裸地平作.结果表明,覆于垄上的地膜有提高垄下土壤温度和保持垄下土壤湿度的作用,集于沟中的部分降雨会渗透到垄下,形成降雨在沟中和垄下的分布.由于部分根系在膜垄下生长,从而使马铃薯受到地膜覆盖的增温保墒作用,生长迅速.P20、P45、P60的产量、水分利用效率显著高于裸地平作,而耗水量显著低于裸地平作.     

不同覆膜方式对陇东旱塬玉米田土壤温度的影响

在海拔1 700 m以下的陇东旱塬选择年降雨量和年平均积温相近的3个试验点,以玉米为栽培作物,进行秋季全膜双垄沟播栽培、春季顶凌全膜双垄沟播栽培、播前全膜双垄沟播栽培、半膜平铺和不覆膜5种栽培模式试验,分别测定地表5 cm、10 cm、15 cm、20 cm的土层地温,以探索全膜双垄沟播栽培技术对土壤地温的影响。结果表明,在玉米生长的每一个生育期,不同的土壤深度的地温和有效积温均是A.秋季全膜双垄沟播栽培>B.春季顶凌全膜双垄沟播栽培>C.播前全膜双垄沟播栽培>D.半膜平铺>E.不覆膜。并且在海拔1 700 m以下区域,秋季全膜双垄沟播栽培、春季顶凌全膜双垄沟播栽培、播前全膜双垄沟播栽培、半膜平铺的有效积温均能满足玉米正常生长所需的积温。不覆膜的有效积温不能满足玉米正常生长所需的积温。     

Soil nutrient availability and microbial properties of a potato field under ridge-furrow and plastic mulch

Ridge-furrow with plastic mulching (RFPM) has been commonly used in the production of field crops, but it is unknown whether this practice would affect soil quality attributes. Field experiments were conducted to determine the effects of RFPM on potato tuber yield and soil quality under semi-arid conditions. Six different planting patterns (i.e., various ridges and furrows were in combination with plastic mulching) were compared in randomized complete block with three replicates. It was consistent in the two years of study that the completely mulched with ridge planting significantly increased soil available N, available P, available K, and soil organic matter (SOM) content, and decreased the numbers of fungi in the 0-20cm soil, compared to the control (flat plots with no ridge and no mulching). Also, ridge planting increased the numbers of aerobic azotobacter, nitrifying bacteria and ammonifying bacteria and decreased anaerobic azotobacter and denitrifying bacteria compared to furrow planting. In addition, the completely mulched with ridge planting increased hydrogen peroxidase, alkaline phosphatase, and urease (UR) activities in the soil. The enhanced enzymatic activities in the soil were largely attributable to decreased soil evaporation and increased soil temperature due to the use of black plastic on the soil surface. Therefore, ridge planting with plastic mulching can be considered to be one of the best approaches in the improvement of potato productivity, whereas, at the same time, maintaining or enhancing soil health in semiarid areas.     

黄土高原旱地不同保护性耕作措施对马铃薯田土壤水温效应及产量的影响

设计实施了黄土高原西部旱农区马铃薯传统耕作(T)和五种保护性耕作措施:垄上覆膜沟内覆草摆种(PDSS)、垄上覆膜沟内覆草浅播(PDSSH)、垄上覆草摆种(RSS)、平作覆草摆种(FSS)和垄上不覆膜沟内覆草摆种(DSS)的大田对比试验,对不同耕作措施下各层次土壤水分、地温及产量进行了研究.结果表明:马铃薯免耕秸秆覆盖能明显改善0～80 cm土壤贮水量,特别是对0～30 cm土壤贮水量的影响尤为突出;与传统耕种相比,免耕秸秆覆盖可以降低各个土壤测定层的日均积温(≥0℃),并能在晴天14∶00时有效降低结薯层的温度,结薯层的温度FSS为27～29℃,PDSSH为21～28.5℃,较传统耕种的27～32℃略低,降低了高温对马铃薯生长的不利影响;免耕秸秆覆盖除RSS外,出苗率和产量均高于传统耕种,且FSS的产量最高,达27 468.3 kg/hm2,较传统耕种增产30.05%.     

Effects of mulch and planting methods on Medicago ruthenica seed yield and soil physical-chemical properties

Medicago ruthenica (L.) Trautv., a wild grass species, is commonly grown as a forage crop in arid and semi-arid areas of China. Herein, we explored mulch patterns and planting methods for optimizing M. ruthenica seed production in the loess plateau of the Gansu Province, China from 2017 to 2019. The experiments comprised of six treatments including (1) flat ground without mulch (F0, control); (2) flat ground with a transparent white 0.008 mm thick plastic film mulch (FP); (3) flat ground with 4500 kg/hm² straw mulch (FS); (4) furrow with 10 cm ridges (R0); (5) furrow with plastic film mulch (RP); and (6) furrow with straw mulch (RS). Results showed that the harvested seed yield of M. ruthenica was the highest under RP treatment, followed by FP and FS treatments. Soil moisture content from mid-May to mid-August in 2017 was the highest under RP and FP treatments, followed by RS and FS treatments. In 2018, soil moisture content was the highest under RS and FS treatments. In 2017 and 2018, soil temperature was the highest under FP and RP treatments, followed by F0 and R0 treatments. Total and available nitrogen, phosphorus, and potassium contents were the highest under RS and FS treatments, followed by RP and FP treatments. Comprehensive analysis result showed that surface mulch improved soil microenvironment and increased seed yield of M. ruthenica. Straw mulch also effectively recycled excess crop straw, thereby encouraging the sustainable development of agriculture in this area. In conclusion, FS treatment was considered the best mode for M. ruthenica seed production in this area.     

揭膜对土壤温湿度及棉花根系发育的影响

为缓解残膜污染对棉田生态的影响,在新疆农垦科学院作物所1~2号试验地进行了棉田揭膜试验,研究头水后揭膜和2水后揭膜对土壤温湿度和棉花根系发育的影响,以期为新疆滴灌棉田揭膜工作的开展提供理论依据。本研究设置头水后(6月14日)和2水后(6月23日)揭膜两个处理,以正常覆膜为对照,连续测定头水后到灌溉结束棉田土壤温湿度的变化,同时测定棉花根系发育及干物质积累动态,成熟期进行产量测定。结果表明:7月5日之前,揭膜会降低土壤温度且幅度随着深度增加逐渐减少;4水前揭膜会降低土壤湿度,降低幅度随着浇水后天数增加逐渐变大。揭膜可促进棉花根系提前建成,增加干物质的积累量及侧根数的发生。揭膜处理地上部干物质积累线性增长期较CK缩短8.54~12.72 d,根系干物质积累时间缩短9.91~11.68 d。揭膜处理干物质积累量较CK增加12.34%和11.67%,产量较CK增加6.0%~8.3%。     

垄作覆膜对川中丘区土壤物理性状和春玉米产量的影响

采用大田试验,设置垄作覆膜(A1B1)、平作覆膜(A1B2)、垄作不覆膜(A2B1)、平作不覆膜(A2B2)4个处理,研究垄作与覆膜对川中丘区春玉米田土壤物理性状和产量的影响。结果表明:地膜覆盖显著提高了丘陵旱地玉米生育前期耕层土壤水分和温度;垄作栽培显著降低耕层土壤容重,增大土壤总孔隙度和毛管孔隙度;垄作与覆膜措施相结合可有效改善土壤水热状况和物理结构。从玉米穗部性状和产量看,覆膜显著提高玉米穗长、穗粗、穗粒数、百粒重,降低秃尖长,产量较不覆膜处理平均增加20.2%。垄作对玉米穗部性状和产量的影响因覆膜与否而异。覆膜下,垄作较平作显著提高了穗粒数,降低了秃尖长,产量较平作增加7.7%;不覆膜下,垄作则显著降低穗粒数、百粒重,产量较平作降低12.6%。相关分析表明玉米产量与生育前期土壤温度和土壤含水量呈显著正相关关系。垄作覆膜通过提高玉米生育前期土壤温度和含水量,改善了耕层土壤物理性状,最终提高了玉米产量。