半干旱区全膜覆盖垄沟间作种植马铃薯和豆科作物的水热及产量效应

【目的】间套作是克服马铃薯连作障碍、提高降水利用效率和农田生产力的有效途径,但在半干旱旱作区发展间套作,必须选择基于水分承载力的模式。【方法】依托4年大田定位试验,测定全膜覆盖垄沟种植马铃薯单作（PM）、马铃薯蚕豆间作（PF）、马铃薯豌豆间作（PS）和马铃薯扁豆间作（PH）的土壤温度、土壤贮水量、作物产量等指标,计算耗水量、经济收益和水分经济收益率,明确其产量和水分效应,并评价其农田水分持续性。【结果】间作有利于缓解6-7月份的高温胁迫,在2012-2014年,PF、PS和PH处理在该时期0-25 cm土层的土壤温度较PM处理下降0.8-3.6℃、0.4-2.8℃和0.8-1.8℃。间作促进作物利用深层土壤水分,在干旱和平水年的耗水深度达200 cm。与马铃薯单作相比,PF处理使花前耗水增加41.6-131.7 mm,而使干旱（2011）和平水年份（2012）的花后耗水分别减少48.6 mm和34.3 mm;PH同样增加了花前耗水,但花后耗水量和单作处理无显著差异;PS的花前花后耗水量介于二者之间。PH的经济收益和水分经济收益率最高,分别较马铃薯单作增加了29.8%-51.4%和19.8%-24.0%。4个处理0-200 cm土层土壤贮水量在4年期间增加了100 mm以上,表明全膜覆盖条件下马铃薯和豆科作物间作种植,对土壤水分的年际平衡无显著负影响。【结论】PH能够降低6-7月高温期间0-25 cm土层的土壤温度,增加马铃薯花后耗水量,增产效果显著,并对土壤水分持续性无明显负面影响,可作为西北黄土高原半干旱区较为理想的间作模式推广应用。     

晚冬早春田间阶段性覆膜增温促进冬小麦产量提高

针对华北平原北部冬春温度变化与冬小麦生长发育所需适宜温度间的矛盾,以及由此造成的冬小麦相对低产问题,于2012-2013和2013-2014连续两个生长季,通过大田试验研究了晚冬早春搭建棚室阶段性升高田间温度对小麦产量的影响。结果表明,2月20日前后麦田塑膜覆盖每提前1周积温提高23.0~49.7℃,1月下旬至3月上旬的整个升温阶段内可增加积温167.7~176.8℃,从而小麦生长发育提前。塑膜揭除后形成的相对低温环境使后续各生育阶段持续时间延长4~10 d。与常规种植（对照）相比,最早增温处理的开花期干物质产量提高18.8%,叶面积指数提高14.7%,花后光合势增加43.6%,花后净光合速率高值持续期延长10 d以上;返青后各生育阶段的延长促进了干物质积累和向籽粒转移,有效穗数增加48~98万hm^-2、单穗粒数增加3.9~4.5粒、千粒重增加2.5~5.6 g。在全生长季积温较少的2012-2013年度,最早增温处理的籽粒产量提高37.5%,在积温较多的2013-2014年度增产18.2%,并提前5 d成熟。晚冬早春农田阶段性覆膜增温是有效提高小麦籽粒产量的新型方法,提前并延长了生长发育和干物质累积的时间是改善小麦产量构成因素和获得高产的原因。     

长期秸秆还田对潮土土壤各形态磷的影响

基于黄淮海低平原区潮土上33年长期肥料定位试验,采用蒋柏藩―顾益初的石灰性土壤无机磷分级方法,研究冬小麦―夏玉米轮作中长期不同氮磷用量下秸秆还田对土壤全磷、有效磷(Olsen-P)及各形态无机磷的影响。结果表明:黄淮海低平原区潮土上冬小麦―夏玉米轮作中P2O5用量0~240 kg hm~(-2),随磷肥用量的增加,土壤全磷、Olsen-P、无机磷总量及无机磷中Ca2-P、Ca8-P、Al-P和Fe-P均显著增加,O-P和Ca10-P无显著变化;当土壤输入磷量低于作物输出磷量时,无论秸秆还田与否,土壤全磷、无机磷总量、Olsen-P和无机磷中除Ca8-P外的其他各形态磷均无显著变化;当土壤输入磷量高于作物输出磷量时,随秸秆用量的增加土壤全磷、Olsen-P和无机磷中的Ca2-P、Ca8-P、Al-P均显著增加,其中以Olsen-P增幅最大,无机磷中以Ca2-P增幅最大,其次为Ca8-P,再次为Al-P;土壤磷素盈余和亏缺量与土壤中各磷形态含量均呈显著正相关关系。     

不同倍性冬小麦根系生长对水分和密度的响应

为探讨不同倍性冬小麦根系生长对水分和密度的响应,利用3个倍性小麦材料（二倍体栽培一粒、四倍体栽培二粒、六倍体现代品种‘长武134’）通过在不同水分条件下进行密度试验,研究其拔节期和开花期的根系生长和水分消耗特征,结果表明,在拔节期密度的增加显著提高了小麦根系干物质累积量和根长总量,而竞争加剧使得高密度处理的根量优势到花期显著减弱;拔节期四倍体和六倍体的根重和根长均表现出高于二倍体的趋势,花期各倍性材料之间的根重无显著差异,但是高倍性材料仍保持显著的根长优势;干旱和高密度处理均减少了花期根系在表层的分布,增加了深层根系的分布量,利于深层水分的利用。最终得到结论,六倍体现代小麦根系在不同生育期的根系干物质分配更利于产量增长,而在水分亏缺地区构建合理的群体有益于根系下扎,从而促进土壤深层水分的利用,并提升产量。     

密度与氮肥运筹对陇东旱塬全膜双垄沟播春玉米产量及生理指标的影响

【目的】研究全膜双垄沟播玉米在陇东雨养农业区产量和生育指标同步提高的最佳种植密度、氮肥施用量及运筹方式,制定合理的栽培措施。【方法】本试验以先玉335为试材,在全膜双垄沟播种植条件下设置了2个氮肥用量（150、225kg·hm^-2）,2个密度（6×10⁴、7.5×10⁴株/hm²）和5个氮肥追施比例及时期（底肥100%;拔节期追施100%;底肥50%、拔节期50%;底肥50%、拔节期30%、抽雄期20%;底肥50%、拔节期10%、抽雄期40%）。通过3年田间试验,研究种植密度、氮肥用量及运筹方式对旱地春玉米产量及生理指标的影响。【结果】在试验氮肥用量及密度范围内,相同施氮量随种植密度增加,玉米产量极显著增加,净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）均减少;相同密度不同氮肥用量间产量差异不显著,但高氮处理玉米产量优于低氮处理;相同密度及氮肥用量条件下,氮肥运筹方式间产量差异均极显著,以基肥﹕拔节肥比例为50%﹕50%的处理Pn、Gs、Tr均最高,水分利用效率与产量变化一致。与播前或拔节期一次性施肥相比,氮肥分期施用可以延缓玉米生育后期叶片叶绿素相对含量的下降,增加生育后期光合物质生产量和转运量,优化产量构成,基肥和拔节肥施用比例为50%﹕50%时效果尤为显著。因此,通过种植密度和氮肥运筹方式的集成优化,可以实现陇东雨养农业区春玉米产量和生理指标的协同提高。【结论】产量不降低是农业生产的目的,玉米生理指标的提高是保证产量的根本。因此,在本试验条件下,采用密度7.5×10⁴株/hm²、施氮量150 kg·hm^-2以及基肥：拔节肥比例为50%﹕50%的氮肥运筹方式,是陇东雨养农业区的一种高产、节氮、增效、环保的栽培模式。     

麦蛾卵龄对玉米螟赤眼蜂寄生选择及后代质量指标的影响

比较了麦蛾卵龄对亚洲玉米螟赤眼蜂寄生以及其后代羽化率、雌蜂率、寿命和生殖力等质量指标的影响。研究结果显示,在仅供给单一卵龄寄主卵的条件下,玉米螟赤眼蜂对发育48 h以后的麦蛾卵寄生率显著降低,但在蜂卵比1:40的条件下,对卵龄48~84 h的麦蛾卵仍有不低于68.61%的寄生率,对卵龄84~96 h的麦蛾卵寄生率可达57.53%,表现出较好的寄生能力。在同时供给赤眼蜂不同卵龄寄主卵使其有选择寄生的条件下,玉米螟赤眼蜂对发育60 h以后的麦蛾卵寄生选择性显著下降,在总蜂卵比1:80的条件下,对卵龄60~72 h,卵的寄生比例达到总寄生卵数的9.13%,显著低于对卵龄低于36 h的3组卵的寄生比例,而对卵龄72~84 h、84~96 h两组卵的寄生比例则进一步降至6.46%和3.39%,显著低于卵龄60 h以内的所有处理组。对玉米螟赤眼蜂后代质量指标的测定结果显示,寄生不同卵龄麦蛾卵的赤眼蜂在试验条件下羽化率均高于95%,且处理间没有显著差异;寄生在卵龄2~12 h和12~24 h麦蛾卵内羽化的赤眼蜂雌蜂率分别为71.94%和71.40%,显著低于卵龄48 h以上各组卵内的羽化的赤眼蜂78.45%~79.79%的雌蜂率;随着寄主卵龄的增长,所羽化的赤眼蜂成蜂寿命呈下降趋势,且寄生卵龄高于60 h,寄主卵发育羽化的赤眼蜂成蜂平均存活时间降至5.3 d以下,显著低于卵龄2~12 h组6.4 d的存活时间;寄生在不同卵龄麦蛾卵上羽化的玉米螟赤眼蜂雌蜂生殖力没有显著差异。研究结果表明,玉米螟赤眼蜂对麦蛾卵的龄期有较广的选择适应性。     

Identification of QTLs for seedling vigor in winter wheat

Seedling vigor is an important trait characterized by rapid development of vegetative cover above the soil surface, particularly in rainfed environments. To elucidate the genetic basis of seedling vigor, 207 F_2:4 lines derived from Jingdong 8/Aikang 58 were investigated in the field at Beijing and Gaoyi, Hebei province, during the 2011–2012 and 2012–2013 cropping seasons. A total of 148 SSR markers polymorphic between the parents, and the RhtD1b-specific marker were used to map QTL for seedling vigor by inclusive composite interval mapping (ICIM). Normalized difference vegetation index (NDVI) and ground cover (GC) before winter and in late spring showed a continuous distribution. Significant differences in NDVI and GC among lines were detected. Broad-sense heritability of NDVI and GC ranged from 0.69 to 0.74 based on the mean values averaged across four environments. GC was highly correlated with NDVI (r = 0.74–0.85, P < 0.001). Four seedling traits were positively correlated with thousand kennel weight and grain yield. Thirty-seven QTLs distributed on 14 chromosomes for the seedling traits were identified; 18 were on genome A chromosomes, 8 on genome B chromosomes and 11 on genome D chromosomes. QTLs QGCs.caas-3B.1, QGCw-caas-1D and QGCw-caas-5D explained more than 20 % of the phenotypic variation in seedling traits, with over-dominance effects. QGCw.caas-1A.1, QNDVIw-caas-6D, QGCs-caas-6A, QGCs-caas-2A.2, QNDVIs-caas-3A, and QGCw-caas-5B explained more than 10 % of the phenotypic variation in seedling traits. The major QTLs QGCs-caas-6A and QGCw.caas-5B showing strong additive effects and linked with agronomic traits, could be used for molecular marker-assisted selection to improve seedling vigor and yield-related traits.     

土下微膜覆盖与灌水管理对冬小麦水分利用与物质生产效果的影响

针对华北平原小麦生产水资源高耗与存量极度稀缺的问题,通过河北省两地大田试验,研究了全田土下微膜覆盖与不同灌水管理对冬小麦水分利用和物质生产效果的作用。结果表明,土下微膜覆盖条件下,冬小麦雨养或少量灌水消耗了占常规生产(对照) 2/3~3/4的耗水量,生产了不少于7500 kg hm^-2的籽粒产量;籽粒产量水分利用效率达到24.8~26.5 kg mm^-1 hm^-2,较对照提高28.3%~41.0%。与对照相比,生物产量水分利用效率高峰由抽穗扬花期提前至拔节期,且提高1.3~2.7倍,雨养或少量灌水还可有效提高小麦收获指数。土下微膜覆盖下的土壤贮水消耗速度变缓,2 m土体贮水量播种时不小于600 mm就可满足小麦的全生育期耗水,壤质土壤供水量为212.2 mm,黏质土壤供水量为230.0 mm。土下微膜覆盖下,雨养或扬花前少量灌水能够显著促进花后20 d内的光合速率,蒸腾速率减小同步显著提高光合水分利用效率,但在灌浆中期灌水则对提高光合速率及光合水分利用效率无意义。在华北平原,全田土下微膜覆盖雨养或适时少量灌水是大幅降低小麦耗水和提高水分利用效率,保证小麦产量的有效方法。     

海冰水灌溉对棉田水分及棉花产量的影响

采用海冰水（全盐含量为3‰）灌溉与井水灌溉对比,结合3种施肥措施：无机肥（传统施肥）、有机肥与无机肥配施、土壤调理剂与无机肥配施和不施肥处理,研究不同施肥条件下海冰水灌溉对土壤水分、棉花产量及水分利用效率的影响。结果表明：1）棉花整个生育期海冰水灌溉处理1m土层的土壤含水率均高于井水灌溉的处理,尤其在灌溉后0—40cm土层的土壤含水率差异显著,约为12个百分点。2）海冰水灌溉条件下,有机肥与无机肥配施、土壤调理剂与无机肥配施较传统无机肥处理均可显著提高盐碱地棉花籽棉产量,分别增产约10％、27％,井水灌溉处理也有相同的趋势,分别增产约12％、22％。3）无论井水或海冰水灌溉,有机肥与无机肥配施或土壤调理剂与无机肥配施均可显著提高棉花的水分利用效率,海冰水灌溉小区的棉花水分利用效率,两种施肥处理均高于传统无机肥处理,约为8％、30％。两种灌溉水源对棉花产量和水分利用效率均无显著影响。     

旱地玉米抗旱覆膜方式研究

针对陇东旱作农业区年降水量少、季节分布不均,特别是玉米生产中春旱严重等问题,研究了6种不同覆膜方式对旱作玉米水分利用效率、土壤水分变化、生育时期、出苗率、产量及经济效益的影响。结果表明,双垄面全膜覆盖沟播种植技术能够把小于5mm的无效降水蓄积起来,最大限度地减少了玉米棵间蒸发,提高自然降雨的利用效率,提高出苗率和出苗速度,提早成熟,增产效果明显,经济效益显著,是陇东旱地玉米有效的抗旱覆膜方式。