不同亏缺灌溉方式对冬小麦产量及水分利用效率的影响

【目的】优选适宜的小麦节水灌溉模式。【方法】采用田间小区试验,以生育期内灌越冬水、拔节水和开花水为对照(CK),设置了3种不同的亏缺灌溉模式:浇拔节水和开花水(T1)、拔节水+开花水隔畦交替灌溉(T2)、返青水+孕穗水+开花水隔畦交替灌溉(T3)。在拔节期和开花期,测定了小麦光合速率、蒸腾速率、棵间蒸发量、干物质量,并测定了小麦的产量和水分利用效率。【结果】T1处理小麦的光合速率与CK无显著差异,但蒸腾速率显著低于CK。在T2、T3处理中,干区、湿区的光合速率与CK也无显著差异,但干区小麦的蒸腾速率显著低于CK和湿区。各处理棵间蒸发量均显著低于CK。T2、T3处理中干区小麦的棵间蒸发量均显著低于湿区。T1处理提高了小麦花后干物质积累量,但花前干物质转移量减少。T2、T3处理湿区小麦花后干物质积累量高于CK,但花前干物质转移量显著低于CK。T2、T3处理干区小麦花后干物质积累量均显著低于湿区,但花前干物质转移均高于湿区小麦。T1、T2和T3处理对小麦产量没有显著影响,但均显著减少灌溉水量和作物的耗水量。【结论】3种时空亏缺灌溉模式均显著提高了小麦灌溉水利用效率和水分利用效率。     

不同沟灌方式下土壤水、热分布研究

为了阐明不同沟灌方式对土壤水、热分布的影响,开展大田分区试验,研究了玉米生长期间交替隔沟(AFI)和常规沟灌(CFI)方式下不同位置处（沟位、坡位、垄位）土壤水热变化。结果表明,在一个灌水周期内,AFI的根区土壤水分以向下和侧向入渗为主,土壤水分有利于被作物根系吸收利用,而CFI的根区土壤水分始终保持较高的水平,促进土壤水分向根区以下移动,容易发生渗漏损失;沟灌方式引起剖面土壤温度的变化,高水分区域引起低土温,1个灌水周期内AFI根区平均土温比CFI高0.56~1.78℃,但不同点位之间根区平均土温差异较CFI小。在玉米生长期间,AFI根区平均土温比CFI高0.05~2.16℃,根区平均土壤含水量比CFI低3.31%左右。土温与土壤含水量存在良好的二次曲线关系,当土壤含水量X=37.30%时,土壤温度出现最低值。因此,与常规沟灌相比,交替隔沟灌溉具有控墒调温的作用,有利于根区土壤水分的高效利用,促进根区土温的均匀分布。     

麦前深松对夏玉米土壤物理性状和生长特性的影响

为探明华北地区深松耕作方式对夏玉米生育期土壤物理性状和水分利用效率的影响,在河南省新乡采用冬小麦播前深松耕作(PS)、传统旋耕(CK)2种耕作方式,对夏玉米各生育期间的土壤粒径组成、容重、土壤紧实度、夏玉米生长发育指标及水分利用效率等进行了研究。结果表明:PS处理下土壤粒径组成无明显变化,全生育期PS较CK处理0—40cm土层土壤容重降低0.63%~3.85%,孔隙度提高0.27%~3.67%;拔节期PS较CK处理20—30,30—40cm土层土壤紧实度显著降低37.76%,22.26%;全生育期PS处理的土壤含水率、夏玉米株高、叶面积指数、干物质积累量均高于CK,产量提高了9.50%,穗长和穗粒重提高了4.18%和6.50%(p0.05),水分利用效率提高5.08%,节水增产效果显著。     

NaCl溶液添加湿润剂灌溉对土壤入渗过程的影响

为进一步认识微咸水的入渗规律,采用室内土柱入渗试验,对比分析了不同矿化度(0,1,3,5g/L)的NaCl溶液加入湿润剂进行灌溉后盐碱土累积入渗量和入渗率随时间的变化,验证了在盐碱土中微咸水加湿润剂情况下不同公式描述入渗过程的适应性,并分析了全盐量和氯离子的剖面分布。结果表明:NaCl溶液添加湿润剂灌溉后,盐碱土的入渗能力随NaCl溶液矿化度的增加呈先增加后减小的趋势,入渗能力在NaCl溶液矿化度为3g/L时达到最大,超过3g/L后随NaCl溶液矿化度的增大而减小。湿润土层剖面含盐量及Cl-浓度在相同湿润锋随NaCl溶液矿化度的增加而增大,在湿润锋前达到最大。NaCl溶液矿化度为3g/L时,剖面含水率最大,其次是5,1,0g/L。4种不同矿化度NaCl溶液添加湿润剂条件下,Kostiakov公式的入渗率拟合值和实测值最为接近。     

间作群体内土壤呼吸和硝化-反硝化作用研究

通过田间试验,采用气压分离过程法(BaPS)测定了2个氮肥处理下,玉米/大豆间作群体的土壤呼吸速率、硝化速率和反硝化速率。结果表明,施氮处理根区根系生物量高于不施氮处理,而非根系生物量差异较小。施氮处理下,根区土壤呼吸速率约为不施氮处理的1.1倍,非根区土壤呼吸差异较小。施氮处理下,玉米和大豆条带土壤硝化速率分别约为不施氮处理的1.71倍和1.82倍。施氮和不施氮处理下,间作条带根区硝化速率均高于非根区。反硝化作用不是试验区玉米/大豆间作系统氮肥损失的主要途径。因此,该区加强水肥管理以控制硝化-反硝化作用,有利于减少间作系统的氮流失和提高氮肥利用效率。     

冬小麦根系形态性状及分布

【目的】了解冬小麦根系形态的动态分布规律,为优化根系构型、提高小麦产量潜力提供参考。【方法】本研究借助于微根管技术,对冬小麦根系生长至消亡过程中的根长密度、根尖数、表面积、直径和以根长为基础的根系生长速率进了原位监测。【结果】冬小麦根系的根长密度和根尖数均在拔节期达到最大值,根表面积和直径在抽穗前达到最大值;收获1周后,其根长密度、表面积和根尖数开始大幅降低;10—40 cm土层根系的平均直径较大,根长密度的最大值出现在30—40 cm土层;冬小麦绝大多数根系的直径（RD）小于0.5 mm,0.1 mm＜RD≤0.25 mm区间的根长密度是其它区间之和的1.3—2.1倍;返青至拔节前期,0—40 cm土层的根系增长速率最为显著,拔节中后期40—80 cm土层则显著增大。【结论】返青至抽穗期冬小麦的根系生长最旺盛,其生长重心也逐渐下移,收获后死亡节律滞后。深层根系的直径较小,0.1 mm＜RD≤0.25 mm区间的细根是冬小麦根系的主要组成部分。     

秸秆配施腐熟剂对土壤细菌群落及养分状况的影响

利用Illumina平台Miseq高通量测序技术,分析了盆钵培养条件下土壤添加秸秆和配施腐熟剂在不同时间节点土壤微生物群落组成和多样性变化规律及与土壤环境因子间的相关关系。结果表明,与无秸秆无腐熟剂(CK)组相比,添加秸秆无腐熟剂(S)组可显著提高土壤中有机质、碱解氮、速效磷含量及降低pH水平,添加秸秆和腐熟剂(SI)组可快速提高土壤中有机质含量和速效磷含量且显著高于S组。细菌多样性Chao指数、ACE指数及门、纲水平的物种丰度在腐熟期内均呈现S CK SI。SI的细菌门水平下的变形菌门和厚壁菌门、纲水平下的α-变形菌纲和芽孢杆菌纲及γ-变形菌属丰度相对最大;其中土壤细菌物种丰度在培养第15 d和30 d时与速效钾含量显著相关,在第45～75 d与碱解氮和有机质含量关系更密切。添加秸秆和腐熟剂的土壤在前期以优势度高的微生物物种促进秸秆快速腐解,随着秸秆腐解时间的延长、微生物种类持续增加至秸秆腐熟中后期,土壤微生物种群分布趋于稳定。     

基于SIMDual_Kc模型的豫北地区麦田土壤水分动态和棵间蒸发模拟

利用2a实测的冬小麦田间土壤剖面含水率和棵间蒸发数据,修正了基础作物系数和土壤物理参数等指标,率定了SIMDual_Kc双作物模型,并验证了其在豫北地区冬小麦田的适用性。结果表明,修订后的SIMDual_Kc模型模拟豫北地区冬小麦有效根层的土壤含水率和棵间蒸发量与实测值具有很好的一致性,误差较小。冬小麦整个生育期的棵间蒸发量占总腾发量的比例约为35%,分时期计算,此比值在生育前期明显高于生育后期。生育前期棵间蒸发量占总腾发量的比例高达73%,快速生长期该比例降至约30%,生育中期棵间蒸发比例最低,约为7.5%,生育后期棵间蒸发比例又升至约35.5%。研究结果可为地表覆盖、节水灌溉方式和适宜灌溉频率等减少棵间蒸发的技术措施研发与应用提供必要的理论支持。     

中国小麦优势区域生产格局及施肥现状研究

为了解中国小麦种植优势区域生产格局变化和小麦施肥研究现状，科学指导小麦生产管理，依托中国知网（CNKI）数据库、中国农村统计年鉴及2022年国家科学施肥指导意见，对中国小麦产量与施肥研究相关数据进行整合分析。结果表明，2011-2021年中国小麦种植面积持续稳定在2 400万hm²，小麦总产量和单产除2016-2018年有所波动外，其余年间均表现为稳步增产趋势。根据文献研究和各地区小麦总产量占比，将小麦主产区划分为西北、华北、西南和长江中下游4大麦区。2018-2021年华北冬小麦区年均种植面积、总产量和单产均最高，分别为1 210万hm²、7 806万t和6 104 kg·hm^-2，其中河南省各项指标稳居第一。文献资料关键词共现情况显示，近年来小麦产量、肥料利用率和栽培技术依然是国内小麦施肥研究重点。2012-2022年小麦施肥研究文献年发表量均在230篇以上，其中2021年为383篇。文献发表量趋势表现为2012-2014年逐年上升，2015-2022年有不同程度波动，其中华北麦区的研究机构分布广泛，总发文量占全国49.4%，其次是西南麦区。另外，统计数据显示小麦施肥研究论文类型以基础与应用基础研究为主，偏重技术推广应用。对比2012-2022年文献中实际施肥量与国家推荐施肥量，各麦区氮磷钾肥用量普遍下降，化肥减施和化肥替代效果明显，但部分地区或农户仍存在不合理施用氮磷钾肥的现象。总体而言，2012-2021年小麦优势区域生产格局稳定向好，化肥施用量仍需不断优化。