覆膜秸秆还田对旱作农田土壤水温及春玉米产量的影响

探索半干旱区秸秆还田对覆膜农田土壤水分、温度、春玉米产量及水分利用效率的影响。以宁南典型旱作区覆膜种植和传统种植为基础,设置平作不还田(T)、平作秸秆还田(TS)、平覆膜秸秆不还田(P)、平覆膜秸秆还田(PS) 4个处理。结果表明,覆膜种植与秸秆还田增加耗水量,P和PS较T和TS平均提高玉米耗水量5.72%,PS较P,TS较T分别提高2.54%和2.81%。不同种植方式提高播前至收获0～200 cm土壤贮水量58.19～104.20 mm。生育期内,PS与P分别提高0～20 cm土壤平均昼、夜温度1.40℃、1.71℃和3.71℃、3.51℃,TS分别降低和提高土壤平均昼、夜温度0.46℃和0.50℃。生育期0～60 cm土壤有效积温总量以PS最多,为332.31℃,较P、TS、T分别多1%、20.95%和19.42%。覆膜处理(P、PS)的经济产量和生物产量较不覆膜处理(T、TS)平均提高70.06%和35.13%。经济产量与播后0～30 d的土壤贮水量呈极显著正相关。生物产量与播后0～30 d、30～60 d贮水量呈显著相关。耗水量与土壤贮水量、土壤温度的相关性先随生育期呈先升高后降低。在宁南典型旱作区,秸秆还田与地膜覆盖通过优势互作,弥补了单一覆膜种植的弊端。平覆膜秸秆还田(PS)无论在贮水量、水分利用效率、有效积温、作物产量等方面效果均为最佳。     

不同施氮水平下小麦/玉米套作群体产量和水氮利用

通过2018—2020年连续两年田间试验,以小麦/玉米套作群体为试验对象,研究N0、N1和N2 3个水平下（施N量分别为小麦0、120 kg·hm^-2和240 kg·hm^-2,玉米0、180 kg·hm^-2和360 kg·hm^-2）小麦/玉米套作群体产量、土地当量比与土壤水分利用的差异。结果表明：小麦/玉米套作具有明显的产量与水分利用优势,与单作相比,套作小麦产量提高21.34%~27.80%（P＜0.05）,产量优势主要来源于边1行与边2行的增产,而套作玉米表现受氮肥供应的调控,在N0与N1水平下套作产量减少3.02%~11.43%,仅在N2水平下高于单作玉米;小麦/玉米套作群体的土地当量比（LER）在1.04~1.16,具有土地利用优势;在相同产量下小麦/玉米套作群体比单作群体的耗水量更少,水分利用效率更高,其中在N1水平下耗水量减少最为明显,两年内平均减少消耗47.30 mm的水分,而水分利用效率比单作系统提高2.77%~6.46%,小麦/玉米套作群体在3个施氮水平下均表现出节水与水分利用优势;套作种植还可以提高小麦和玉米的氮肥农学利用率及小麦的氮肥偏生产力,两年内套作小麦的氮肥偏生产力和氮肥农学利用率最高可达64.17 kg·kg^-1和11.17 kg·kg^-1。因此在半湿润区雨养条件下具有发展小麦/玉米套作种植模式的可行性。     

集雨节灌种植技术对春玉米光合特性及产量的影响

以春玉米为供试材料,以传统灌溉方式沟灌、水平畦灌为对照,研究了集雨节灌种植技术对春玉米功能叶片的相对叶绿素含量（SPAD值）、光合参数以及籽粒产量的影响。结果表明,在同期灌溉处理中,集雨节灌处理各测定时期的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）以及气孔导度（Gs）较沟灌处理分别提高10.57%～16.15%、4.10%～9.24%、15.38%～33.33%;较水平畦灌分别提高11.31%～26.19%、5.73%～13.56%、22.73%～47.37%;较沟垄集雨种植分别提高-0.12%～26.19%、0.16%～9.95%、-4.35%～25%。集雨节灌处理的相对叶绿素含量（SPAD值）和瞬时水分利用效率（WUE）与沟灌、水平畦灌、沟垄集雨种植相比差异不明显。在播前灌1水条件下集雨节灌处理的产量和水分利用效率（WUE_Y）较沟灌、畦灌和沟垄集雨种植分别提高15.45%（P<0.05）、21.85%（P<0.05）、3.28%和39.82%（P<0.05）、53.13%（P<0.05）、4.44%,在开花期灌1水条件下分别提高7.06%、18.42%（P<0.05）、2.32%和28.41%（P<0.05）、39.58%（P<0.05）、5.09%,在播前和开花期均灌1水条件下分别提高5.03%、14.57%（P<0.05）、5.72%和40.23%（P<0.05）、54.70%（P<0.05）、2.99%。试验表明,集雨节灌 种植技术在大幅度降低灌水量的情况下可以提高叶片的光合性能,并显著提高玉米籽粒产量。     

我国旱区作物根域微集水种植技术研究进展及展望

概述了我国旱作区作物根域微集水种植技术的增产机理与效果,在总结现有研究基础上,指出了目前根域微集水种植技术研究中存在的若干问题,并提出针对该技术的完善与深化应加强其影响作物生产力机制及水肥耦合机理方面的研究,科学评价在不同雨量区根域微集水种植的应用效果和水保效应,同时应进一步规范根域微集水种植技术的相关技术标准和操作规程。作者认为该技术在深化试验研究与广泛示范的基础上,在旱农区有十分广阔的应用前景,是提高旱区降水资源化效率及作物增产的重要技术途径。     

旱区集雨种植方式对土壤水分、温度的时空变化及春玉米产量的影响

【目的】探索不同集雨种植方式春玉米旱作田土壤水分转运、分配、土壤温度的时空变化特征及其对玉米产量和水分利用效率的影响,为试区玉米高产、水分高效持续利用型种植模式提供理论依据。【方法】2013-2014年在宁夏彭阳区设置传统露地平作（CK）为对照,分析4种不同集雨覆膜种植方式下春玉米各生育期的土壤水分、土壤温度、水分利用效率及产量变化。4种集雨覆膜种植方式分别为双垄沟全覆膜种植（D）、半膜平铺种植（F）、沟播垄膜双行种植（R1）、沟播垄膜单行种植（R2）。沟播垄膜双行处理和半膜平铺处理覆膜宽度均为60 cm,沟播垄膜单行处理垄宽50 cm、沟宽10 cm,双垄沟全覆膜大垄宽70 cm,垄高15 cm、小垄宽50 cm,垄高10 cm。播种密度均为75 000株/hm²。播前基施化肥102 kg N·hm^-2和90 kg P₂O₅·hm^-2,拔节期追施153 kg N·hm^-2,试验为随机区组设计,3次重复。【结果】各覆膜处理较CK可明显改善土壤水温条件,在玉米苗期（0-30 d）,D、F、R1、R2处理0-200 cm土层的贮水量比CK分别增加了10%、8.9%、10.9%和14.4%。在玉米生长中后期（90-120 d）,受降雨量与不同覆膜种植方式下玉米耗水量不同,各覆膜处理0-200 cm土层贮水量表现出差异,2013年（前期降水为309.4 mm）各覆膜处理显著低于CK,覆膜处理间无显著差异,2014年（前期降水为104.9 mm）R1、R2处理贮水量均显著高于其他覆膜处理。2年试验中,R1处理0-40 cm土层贮水量显著高于其他处理,平均增加了5%;D、F、R1、R2 处理0-25 cm土层土壤温度在玉米苗期较CK分别增加了3.5、2.3、0.9和1.1 ℃;玉米全生育期总干物质积累量呈“S”型曲线,在0-60 d,积累量较小,各处理仅占整个生育期的4.3%-15.4%,各处理大小顺序为：D＞R2＞F＞R1＞CK;在60-120 d（大喇叭口期至灌浆期）,积累了玉米干物质的74.5%,此期D、R2的干物质积累速率达309.3和324.1 kg·hm^-2·d^-1;2013年（玉米全生育期降雨量为594.1 mm）D、F、R2的水分利用效率和玉米产量较CK分别提高13.4%、21.2%、13.3%和18.0%、11.2%、20.3%;2014年D、R1、R2（玉米全生育期降雨量为341.9 mm）的水分利用效率和玉米产量比CK分别显著提高了31.1%、33.8%、35.1%和42.5%、39.9%、40.8%,D、R1、R2处理间产量无明显差异。各覆膜处理在降水较少的年份水分利用效率和产量增加幅度较大,且R1效果明显。【结论】沟垄集雨种植方式可明显改善宁南半干旱地区土壤浅层水分状况,提高土壤温度,增加物质积累量;沟播垄膜种植在降水较少的年份集雨优势明显,双垄沟全覆膜、沟播垄膜单行种植的水分利用效率和产量最佳。该项研究丰富了宁南半干旱地区旱作集水种植模式,对进一步完善和筛选适合半干旱地区玉米高产稳产的可持续发展种植模式提供了理论依据。     

沟垄集雨种植模式下谷子种植密度对土壤水分及产量的影响

为探索半干旱地区沟垄集雨种植模式下不同种植密度对旱地谷子降雨生产潜力的影响,以谷子品种大同29为试材,设置低、中、高三种留苗密度,于2013—2014年在宁南半干旱区进行了大田试验。结果表明,在两种降雨年型下,集雨各密度产量和总耗水量均随密度的升高而增加,在雨水偏少的2014年谷子总耗水量较少,中、高密度产量亦无显著差异(P0.05);高密度处理两年平均产量较低密度增加26.41%,总耗水量平均增加10.40%;谷子抽穗期土壤含水率、各时期0~200 cm土壤储水量及收获期供水能力在两种降雨年型下均随密度的升高而降低。WUE在多雨的2013年随留苗密度的增加而升高,在少雨的2014年则以中密度WUE最高,达到24.35 kg·mm~(-1)·hm~(-2),且该年WUE平均较2013年高10.37 kg·mm~(-1)·hm~(-2)。     

滴灌水肥一体化对枸杞产量、水氮利用及经济效益的影响

  【目的】  本研究针对当前柴达木盆地枸杞(Lycium barbarum L.)生产中水肥过量施用的现象,通过分析水氮互作对枸杞水氮利用效率、产量及经济效益的影响,为当地枸杞种植节水减肥及增产增效提供理论依据。  【方法】  试验于2018—2019年在青海省海西州德令哈市怀头他拉灌区进行,以2年生‘宁杞7号’为研究对象,采用水、氮两因素三水平设计,水分处理水平为W1 (198 m3/hm2)、W2 (158 m3/hm2)和W3 (119 m3/hm2),氮肥水平为N1 (345 kg/hm2)、N2 (276 kg/hm2)和N3 (207 kg/hm2)。分析不同水氮条件对0—100 cm土层土壤蓄水量、耗水量、水氮利用效率、产量及经济效益的影响。  【结果】  水氮互作对土壤蓄水量存在显著影响,其中W2N2处理两年内蓄水量最高。不同灌水处理间的水分利用效率表现为W2>W3>W1,与W1相比,W2和W3分别提高79.4%和59.3%。W2N3处理下水分利用效率最高,两年平均为17.26 kg/(hm2·mm)。两年平均氮肥偏生产力表现为W2>W3>W1。在相同灌溉水平下,氮肥偏生产力随施氮量的增加显著降低。所有处理中以W2N3的平均氮肥偏生产力最高,为15.71 kg/kg。灌水和施氮均可增加枸杞产量和经济效益,不同灌水处理间产量和经济效益整体均表现为W2>W3>W1。与W1相比,W2和W3产量分别提高49.4%和29.1%,净收益分别提高3.36和2.88倍;与W2N1处理相比,W2N2和W2N3产量分别提高10.6%和16.7%,净收益分别提高29.1%和41.6%。  【结论】  只有适量灌水才可以提高0—100 cm土层含水量,提高枸杞水分利用效率。在适量灌溉条件下,降低氮肥投入有利于提高枸杞产量、水氮利用效率及经济效益。综合评价,灌水量150～160 m3/hm2,施氮200～220 kg/hm2为柴达木盆地枸杞种植适宜的水肥模式。     

模拟降雨量条件下沟垄集雨种植对土壤养分分布及夏玉米根系生长的影响

为了探索沟垄集雨种植的增产机理及其适宜的雨量范围，在人工模拟降雨条件下研究了不同降雨量沟垄集雨种植对夏玉米（ZeaMaysL．）根系性状及土壤速效养分含量的影响。结果表明，沟垄集雨种植处理后，耕层（0~40cm）土壤速效N、P、K和有机质的含量明显增加（P〈0．05）。夏玉米根长、根表面积、根体积和根干重在230mm和340mm降雨量下明显增加，440mm雨量下，分别有所减小（P〈0．05）；籽粒产量增加幅度在230~440mm雨量下随雨量增大而减小（P〈0．05），440mm时增产效果已不明显。可见，沟垄集雨种植协调了土壤水分和养分的关系，在一定雨量下可促进植株根系的发育，其种植玉米适宜的雨量上限可能在全生育期降雨量440mm左右。     

半干旱区施氮和灌溉条件下覆膜对春玉米产量及氮素平衡的影响

以典型半干旱区干湿砂质新成土（Ust-Sandic Entisols）为供试土壤进行田间试验,研究地膜覆盖、施氮及补充灌水量对春玉米（Zea mays L.）产量、土壤矿质氮（NO3--N和NH4+-N）及氮素平衡的影响。结果表明,0—100 cm土体范围内,随着土层加深,播前和收获后土壤NO3--N含量呈降低趋势,NH4+-N有所增加,但变幅不大;总矿质氮量（NO3--N和NH4+-N）表现为下降。说明地膜覆盖和施氮并没有使NO3--N深层累积量增加,这可能与土壤本身供氮能力严重不足有关。与不施氮相比,施氮各处理氮肥表观损失量增加;与不覆膜相比,作物氮素累积量比不覆膜显著增加（P0.05）。在低灌（80 mm）覆膜和高灌（160 mm）覆膜条件下,玉米的氮肥利用率均比不覆膜均提高了18.8%,说明覆膜低灌在相同施氮条件下,可节约80 mm灌水。但低灌（80 mm）与高灌（160 mm）不覆膜间氮肥利用率差异不显著,表明在相同施氮条件下,覆膜可有效提高氮肥利用率,减少氮素损失。综合考虑籽粒产量和氮肥利用率,“覆膜+补灌80 mm+施氮90 kg/hm2”可能为本试验条件下较优的栽培模式。     

关中西部灌区限量节水灌溉对冬小麦水分利用效率和产量的影响

为探索在半湿润灌区基于沟垄集雨种植模式的小麦高产节水栽培技术途径,于2015年10月-2017年6月在西北农林科技大学农学院试验基地,以西农979为材料,研究了不同种植模式结合小麦主要生育期限量灌水对作物水分利用效率和小麦产量的影响。结果显示,在传统平作常量畦灌(F150)的基础上,减少50%的灌水量,F75小麦产量两年分别下降18.86%、10.07%;集雨种植+灌水75 mm处理(R75)与F150处理相比,小麦产量略有小幅降低,但尚未达显著(P0.05)水平,且R75与R150处理亦无显著(P0.05)差异。此外,R75较F150处理灌水利用效率显著(P0.05)提高,两年增幅分别为95.51%、104.2%,作物水分利用效率分别提高了31.23%、13.1%。结果表明,集雨种植可高效利用降水及灌溉水,满足小麦生长发育及产量提升;基于集雨种植模式,通过在小麦关键生育期限量灌水,较传统平作常量畦灌(F150)产量无明显降低情况下,实现节水40%~70%。