玉米整秸覆盖下小麦免耕播种技术研究与试验

为解决我国华北一年两熟区冬小麦保护性耕作的问题,进行了在玉米整秸覆盖下的小麦免耕播种试验。在60cm的夏玉米种植行距内,将玉米秸秆整株压倒和梳顺,覆盖于玉米行上的20cm内,采用所研制的4JS-2型玉米秸秆梳压机和2BMF-6型小麦全免耕播种机组在玉米行间免耕播种小麦,机组的作业动力与费用比传统的深耕、旋耕作业动力和费用分别减少了67.7%～73.7%和41.1%～48.7%,节水保墒效应为150～300m3/hm2,配套增加播种量和增施底化肥的比例等技术措施的实施可实现小麦高产。     

重金属铅对不同品种小麦种子发芽和幼苗生长的影响

[目的]探讨重金属铅胁迫对小麦种子发芽率和根系生长的影响。[方法]以4个小麦品种为试材,铅胁迫处理设100、150、200、300、600和1200mg/L 6种浓度营养溶液,分别处理小麦种子,观测处理后各品种的种子发芽和幼苗生长情况。[结果]在种子萌发前期,低浓度铅对种子萌发有促进作用,但在种子萌发后期,所有浓度铅均对种子萌发产生抑制作用。不同品种对铅胁迫的耐受能力有所不同。从第7天的发芽率看出,普冰S-30、石4185和京411对铅胁迫的耐受能力优于科农199。铅胁迫对小麦根伸长和茎伸长均有抑制作用,且对根部的抑制作用强于对茎的伸长。当铅浓度达到300mg／L时,小麦根系生长受到严重胁迫。[结论]铅对小麦种子具有毒害作用,且不同品种种子对铅胁迫的耐受能力不同。     

基于手机相机获取冬小麦冠层数字图像的氮素诊断与推荐施肥研究

本文利用不同型号手机、通过不同拍摄角度获取冬小麦拔节期冠层图像,并对其图像进行色彩参数的提取、处理与分析,与传统小麦氮素营养指标进行相关性分析,筛选出敏感色彩参数,对二者进行拟合建模,建立了冬小麦氮素营养诊断指标体系和推荐施肥指标体系,为作物精准施肥提供参考。研究结果表明,在获取冬小麦冠层图像时,适宜从逆光俯视的角度拍摄,不同型号的手机拍照获取的冠层图像色彩参数没有明显差异,冠层图像色彩参数中可见光大气阻抗植被指数(VARI)及红光标准化值[R/(R+G+B)]与传统诊断指标叶片SPAD值、茎基部硝酸盐浓度均有显著的相关关系;其中VARI最为敏感,可作为冬小麦氮素营养诊断的色彩参数指标,诊断方程为冬小麦茎基部硝酸盐浓度=1.481×106×VARI4.987,依据此给出了不同VARI值下的冬小麦营养状况以及推荐施氮量。并基于此研究成果进行了手机软件开发,建立了一款针对冬小麦氮素营养诊断与推荐施肥的软件,为基于手机相机开展冬小麦氮素营养诊断与推荐施肥技术的推广与应用提供了技术支撑。     

农牧系统氨挥发减排技术研究进展

农牧系统包括种植业和畜牧业两个子体系,畜禽粪便管理是连接两个子系统的重要环节。农牧系统氨挥发主要发生在畜禽饲舍、粪尿储藏、粪尿处理、粪尿和化肥施用等环节。农牧系统氨挥发是大气氨排放的主要源,是中国近年来空气质量恶化的主要因素之一。农田化肥施用和畜牧业“饲喂-饲舍-储藏-处理-施用”各环节的氨挥发减排研究一直是农业和环境领域的研究热点。因此本文总结农牧系统氨挥发减排技术时,考虑了“饲喂-饲舍-储藏-处理-施用”链条的各个环节。过去10多年,欧美国家对于农牧系统氨挥发减排开展了大量的研究,而中国的氨减排技术研究主要针对农田施肥环节,畜禽养殖和粪便管理环节氨挥发减排理论与技术研究刚刚起步。本文综述了国内外关于农牧系统各生产环节主要氨挥发减排技术的减排机理、实施效果和适用范围等,并对今后中国农牧系统氨挥发减排技术研究的主要方向和重点进行了展望,旨在为中国农牧系统氨挥发减排研究提供参考和依据。建议如下：（1）目前的氨挥发减排研究主要关注农牧系统生产过程的特定环节和技术,而缺乏关于全链条综合减排技术研究。建议综合考虑经济效益、氨挥发和温室气体（CH₄和N₂O）协同减排及动物福利等因素,构建中国农牧系统氨挥发综合减排技术体系;（2）中国应大力支持氨挥发减排技术和配套机具的研发,并加强减排技术原理、技术规程和成本效益等研究,推动氨挥发减排技术的推广与应用;（3）建议制定农牧系统氨挥发减排技术的补贴政策,促进农牧业氨挥发减排技术的实施。     

玉米自交系秸秆粗蛋白质背景值研究

本文阐明了我国北方112个玉米自交系的秸秆粗蛋白质含量存在着明显差异,明确了差异因素虽与土壤肥力有关,但主要取决于玉米自交系的基因型差异.证实了玉米自交系秸秆和子实的粗蛋白质含量呈极显著的正相关,为今后筛选秸秆高蛋白型玉米自交系和选育优质的粮饲兼用玉米杂交种提供了理论依据。     

少免耕模式对冬小麦生长发育及产量性状的影响

通过田间试验研究了华北平原山前平原区不同耕作方式下,冬小麦的生长发育进程的变化及对产量的影响。根据冬小麦播种前的土壤耕作方式的不同,设深耕处理、少耕处理和免耕处理3类6、个处理。研究结果表明:耕作方式明显影响小麦的出苗率,传统翻耕处理出苗率比免耕高出27.1%~46.2%。由于秸秆的覆盖,免耕处理小麦返青期低温偏低,导致生育期推迟7~10 d,后期作物生长受到明显影响,是造成免耕处理减产的重要原因之一。另外,由于免耕处理蒸发较小和小麦根系不发达,NO3--N淋失到土壤剖面的100 cm以下,不仅使氮肥利用率低,也是造成免耕减产原因之一。     

保护性耕作对冬小麦-夏玉米农田氮肥氨挥发损失的影响

【目的】保护性耕作有利于水土保持和提高土壤有机碳库,而对氮素氨挥发的影响并不是很清楚。研究长期定位试验下华北农田施肥后氨挥发发生规律,探索保护性耕作条件下的氮素利用率。【方法】采用间歇动态箱式法对翻耕、旋耕和免耕3种耕作方式下冬小麦-夏玉米农田氨挥发通量及其影响因素进行比较研究。【结果】相对于翻耕和旋耕处理,免耕显著促进了小麦季和玉米季地表追肥的氨挥发,但显著降低了小麦基肥期的氨挥发速率。翻耕、旋耕和免耕下小麦-玉米全生育期氨挥发损失量为15.8、18.4和28.6 kg?hm-2?a-1,分别占施肥量的4.9%、5.7%和8.8%。实验室培养分析表明,免耕和旋耕显著提高了表层（0—5 cm）土壤脲酶活性,加速尿素水解为NH4+,从而促进氨挥发。【结论】免耕条件下,肥料表施易发生氨挥发,采用一次性深施是减少免耕氨挥发的有效途径之一。     

喷灌条件下冬小麦田棵间蒸发的试验研究

利用微型蒸渗仪研究了喷灌条件下冬小麦生长期间的土壤棵间蒸发过程,分析了3个不同灌溉量下的棵间蒸发占蒸散的比例及其随叶面积指数和表层土壤含水量的变化关系、灌溉后土壤蒸发的变化过程。通过对试验过程和实测数据的分析,总结了在喷灌条件下土壤棵间蒸发的规律,为制定喷灌的灌溉制度提供理论依据。     

喷灌条件下冬小麦根系分布与土壤水分条件的关系

根据喷灌水分在土壤中的分布特点,研究了不同灌水定额下冬小麦根系生长规律和分布状况．结果表明：同地面灌相比,喷灌条件下作物根系相对集中于表层,有上移现象,喷灌更适合作物生长需要,可提高水分的利用率;根长密度不论是在拔节期还是在收获时其最大值总是在20cm深度,在剖面上的垂直分布随深度增加而递减;不同灌水处理下根系的衰亡速率出现差异,灌水量大根系的衰亡速率较小,在灌水总量相近的情况下,表层能较长时间保持湿润的处理,其根系衰亡速率要小。总体根系的衰亡主要表现为表层根系的衰亡;在该试验的3个灌溉水平下,小麦拔节期和收获时各处理不同层次的根干质量无显著性差异．     

白洋淀流域浅层地下水硝酸盐分布及来源的区域分异特征

白洋淀位于雄安新区规划的核心范围，地下水是白洋淀流域主要的用水水源。由于白洋淀上游工业、生活污水的排放和农田肥料过量施用等农业面源引起的硝酸盐污染来源多样，使得流域内地下水硝酸盐污染较为普遍。然而，目前对全流域尺度地下水硝酸盐分布特征及来源仍不明晰。本文在分析过去近10年地表水和地下水硝酸盐数据的基础上，于2016年12月采集了平原区浅层地下水样品，结合水化学和硝酸盐氮同位素，从全流域尺度解析浅层地下水硝酸盐污染分布的时空差异和不同来源氮对地下水硝酸盐影响的程度。研究表明：山区典型流域河谷沉积带地下水硝酸盐浓度高值主要受农村厕所粪污水和局地污水排放影响（最高达313 mg·L^-1），而历史时期农田有机肥施用是近年来地下水硝酸盐普遍升高的原因；雨季降水淋滤作用使地下水硝酸盐浓度明显升高，硝酸盐超标率大于旱季的2倍以上。平原区地貌类型控制着不同来源地下水硝酸盐的空间分布和迁移转化。2016年12月平原区130个浅层地下水硝酸盐超标率为21.5%，从上游到下游不同地貌类型地下水硝酸盐浓度中值呈现下降趋势：洪积扇（42.4 mg·L^-1） > 冲洪积扇（24.1 mg·L^-1） > 冲洪积平原（6.0 mg·L^-1）和河道带（6.2 mg·L^-1），而硝酸盐氮同位素中值呈现上升趋势：洪积扇（12.8‰）和冲洪积扇（11.3‰） < 冲洪积平原（16.7‰） < 河道带（20.9‰），说明从上游到下游地下水硝酸盐反硝化作用增强。其中山前平原洪积扇和冲洪积扇地区渗透性较好，地下水硝酸盐超标率高达33.3%和34.0%，主要来源于污水和有机肥。湖泊洼淀区典型生活和工业污水河周边，地下水硝酸盐则存在工业、生活和化肥多污染源并存的特征，且随着地表治污措施的影响地表水和地下水硝酸盐浓度变化较大，污水侧渗导致河道周边地下水硝酸盐浓度较高，距河道较远含水层强烈的还原条件使地下水硝酸盐浓度降低（<10 mg·L^-1），污染风险较低。鉴于以上不同区域地下水硝酸盐脆弱性程度和风险水平的差异，提出了对白洋淀流域上游山区、山前平原洪积/冲洪积扇区、湖泊洼淀污水影响区等硝酸盐脆弱区实施区域分异农田面源污染和水环境整治及管理的建议，为雄安新区水环境安全保障提供科学依据。