旱地麦田休闲期耕作配施磷肥对土壤水分及小麦籽粒品质的影响

为研究旱地麦田休闲期耕作配施磷肥对土壤水分及小麦籽粒品质的影响,明确最佳的蓄水保墒配套磷肥施用技术,试验于2014年在运城市闻喜县小麦试验基地展开,以前茬小麦收获后(7月)的休闲期耕作方式为主区,设深翻和免耕2个水平;以播前基施磷肥量为副区,设P2O50(P0),75(P75),150(P150),225 kg/hm2(P225)4个水平,探索旱地麦田0～300 cm土壤蓄水量、产量及品质对耕作及施磷量的响应。结果表明,休闲期深翻可充分蓄纳休闲期降雨,提高旱地麦田播前底墒,并将其蓄积效果延续至孕穗期,最终显著提高产量及籽粒蛋白质及其组分含量;可溶性糖、蔗糖和淀粉含量也显著提高,且均在施磷量为150 kg/hm2时达最大值。经相关性分析可知,旱地麦田越冬—孕穗期0～300 cm土壤需水量与小麦籽粒产量及蛋白质、糖类的形成呈极显著正相关。休闲期深翻可促进旱地麦田土壤蓄积休闲期降水,配施150 kg/hm2磷肥有利于小麦籽粒蛋白质及糖类的积累,从而同时实现旱地小麦增产优质。     

不同降水年型施氮量对冬小麦水氮资源利用效率的调控

  【目的】  研究不同降水年型氮肥用量引起的小麦生育期耗水量、植株氮素积累与运转、产量及效率的变化,为黄土高原旱地冬小麦精准施肥提供理论依据。  【方法】  于2017—2020年在山西农业大学闻喜试验示范基地开展大田试验,种植制度为冬小麦后夏休闲,一年一熟。3个试验年降水量分别属于正常、干旱和湿润年型。试验设施氮量 0、120、150、180、210 kg/hm2 5个处理,分析了小麦耗水量、氮素吸收与利用、产量形成及不同降水年型间的差异。  【结果】  不同降水年型旱地小麦生育期总耗水量均以N 180 kg/hm2最高,且丰水年和欠水年耗水变化率以施N 150～180 kg/hm2最高,平水年则以施N 120～150 kg/hm2最高。与其他施氮处理相比,丰水年施N 180 kg/hm2提高了播种—拔节期植株氮素积累量,显著提高了花前叶片和穗轴+颖壳氮素运转量,平水年和欠水年施N 150 kg/hm2提高了播种—拔节期植株氮素积累量及花前叶片和茎秆+叶鞘氮素运转量。不同降水年型花前植株氮素运转量、成熟期的植株氮素积累量变化率均以N 120～150 kg/hm2最高。与其他施氮处理相比,丰水年施N 180 kg/hm2产量显著提高了8.4%～35.6%,平水年施N 150 kg/hm2产量显著提高8.9%～33.7%,欠水年施N 150 kg/hm2产量显著提高13.4%～48.9%;不同降水年型产量变化率以施N 120～150 kg/hm2最高,且施氮量增加到N 180 kg/hm2时在丰水年仍可增产。丰水年施N 150～180 kg/hm2肥效最高,达14.9 kg/kg,平水年和欠水年均施N 120～150 kg/hm2肥效最高,分别达18.0和15.2 kg/kg;丰水年施N 180 kg/hm2、平水年和欠水年施N 150 kg/hm2均可获得较高的水、氮利用效率和氮肥表观利用率。此外,不同降水年型增加施氮量条件下,产量、水分利用效率均与花前植株氮素运转量呈显著相关关系。  【结论】  综合考虑氮肥用量氮肥变化量对耗水量、氮素运转量及产量等变化率的影响,丰水年施N 180 kg/hm2,平水年和欠水年施N 150 kg/hm2可提高产量、水氮利用效率和氮肥表观利用率,该施氮量为该区域的推荐施肥量。     

旱地小麦休闲期深翻覆盖对幼苗生长特性的影响及施氮量的调控效应

采用大田试验方法,研究旱地小麦休闲期深翻覆盖对幼苗生长特性的影响及施氮量的调控效应。结果表明,旱地小麦休闲期深翻、深施有机肥后,起垄覆盖可提高越冬期0～60 cm土壤蓄水量,可显著增加高氮(HN)条件下越冬期株高、分蘖数、单株叶面积和单株干物质量,可增加HN条件下越冬期幼苗根系活力和植株含氮率,且与不起垄覆盖、不覆盖处理间差异显著;起垄覆盖和全膜覆盖可显著降低越冬期植株可溶性糖含量。结果还表明,增加施氮量,可提高起垄覆盖、全膜覆盖条件下0～60 cm土壤蓄水量、分蘖数和主茎叶龄,可显著提高这2种覆盖处理下的单株叶面积、单株干物质量;增加施氮量还可提高起垄覆盖、全膜覆盖条件下根系活力和氮素积累量、可溶性糖含量。总之,旱地小麦休闲期深翻+深施有机肥条件下,采用起垄覆盖或全膜覆盖的栽培措施可增加土壤蓄水量;同时,适当增加施氮量有利于旱地小麦的生长。     

不同施磷水平对旱地小麦产量及其构成要素的影响

【目的】探索旱地小麦适宜施磷量。【方法】于2012—2014年在山西农业大学闻喜县邱家岭村开展大田试验,设置了施磷量(P2O5)分别为0、75、150、225 kg/hm~2共4个处理,分析了磷肥对旱地小麦土壤水分、土壤和植株含磷量、产量及其构成的影响。【结果】随施磷量的增加,花前0~300 cm土壤蓄水量、拔节后表层土壤有效磷量、各生育时期植株磷素积累量均呈先升后降的变化趋势,以施磷量150 kg/hm~2最高。2012—2013年度和2013—2014年度施磷量均为150 kg/hm~2时,产量及其构成要素最高(与拟合方程结果一致,2个试验年度施磷量分别为153、148 kg/hm~2增产效果较好),各农艺性状均有提高,穗数增幅为9%~18%和14%~22%,穗粒数增幅为5%和5%,千粒质量增幅为4%~6%和8%~12%,产量增幅为21%~41%和19%~24%,水分利用效率增幅为19%~25%和17%~20%。相关分析表明,降水年份对穗数、穗粒数、千粒质量具有显著或极显著调控作用,磷肥对产量构成因素的影响均不明显,降水年份和磷肥之间的交互作用对穗数、穗粒数具有显著或极显著影响,降水年份对产量的调控作用大于磷肥;穗数、千粒质量与产量极显著正相关。【结论】施磷量为150 kg/hm~2时,有利于旱地麦田保持土壤水分,提高土壤表层有效磷量和植株磷素积累量,从而优化了产量构成要素,最终提高了籽粒产量、水分利用效率和磷肥贡献率。     

年际间周年覆盖保水对旱地小麦植株氮素利用的调控研究

为深入探索旱地小麦覆盖保水、增产、高效栽培技术途径,于2011—2014年在山西农业大学闻喜试验基地,以夏季覆盖渗水地膜与不覆盖为主区,以生育期膜际条播、常规条播为副区,研究年际间周年覆盖对麦田土壤水分运行和植株氮素积累、利用及氮效率的影响。结果表明:夏季覆盖提高播前3m内土壤水分,其保水效果可至孕穗期,且采用膜际条播效果更佳。夏季覆盖提高各生育时期植株氮素积累量,丰水年效果显著,提高27~31kg/hm~2,且采用膜际条播,夏季覆盖条件下欠水年提升空间较大,提高2~8kg/hm~2。夏季覆盖促进丰水年花前叶片和穗中氮素运转,促进平水年和欠水年茎秆+茎鞘中氮素运转,提高花前氮素运转量及对籽粒的贡献率,尤其欠水年;且采用膜际条播促进平水年茎秆+茎鞘和欠水年叶片中氮素运转,提高花后氮素积累量及对籽粒的贡献率。夏季覆盖提高氮素利用效率和氮素生产效率,欠水年采用膜际条播氮素吸收效率效果更佳;且采用膜际条播提高氮素吸收效率,欠水年夏季覆盖条件下氮素生产效率影响较大。结果还表明,夏季覆盖后,丰水年和平水年单位花后氮素积累量的增产效果较好,每增加1kg/hm~2可增产176~224kg/hm~2,而欠水年单位花前氮素运转量的增产效果较好,每增加1kg/hm~2可增产142~185kg/hm~2;采用膜际条播较常规条播,丰水年和平水年单位花前氮素运转、单位花后氮素积累的增产量均较大,欠水年夏季覆盖条件下采用膜际条播单位花后氮素积累量的增产量较大,每增加1kg/hm~2可增产234kg/hm~2。总之,周年覆盖有利于植株氮素吸收、运转,实现旱地小麦高产高效。     

夏闲期覆盖配施氮肥对旱地小麦土壤水分及氮素利用的影响

【目的】针对黄土高原旱地小麦降水少且分配不均、水分和氮素利用效率低的问题,探索旱地小麦覆盖保水和氮肥施用的最佳技术途径。【方法】于2010—2013年在山西省闻喜县邱家岭村开展试验,主区为覆盖方式,设夏闲期深翻后覆盖与不覆盖2个水平,副区为施氮量,设低(纯氮75 kg·hm~(-2))、中(纯氮150 kg·hm~(-2))、高(纯氮225 kg·hm~(-2))3个水平,明确年际间夏闲期深翻覆盖配施氮肥对旱地麦田土壤水分、植株氮素利用、产量的影响。【结果】各生育时期土壤水分、植株氮素积累量、花前氮素转运量及其对籽粒的贡献率均以丰水年最高,欠水年最低,丰水年、平水年较欠水年分别提高产量80%、69%,提高水分利用效率7%、20%,提高氮素利用效率6%、5%。夏闲期覆盖较不覆盖,播种期0—300 cm土壤蓄水量显著提高,达50—62 mm;花前各生育时期土壤蓄水量显著提高,各生育时期植株氮素积累量提高,籽粒氮素积累量显著提高;丰水年和平水年拔节后各阶段氮素积累量显著提高,花前叶片和穗氮素转运量对籽粒贡献率提高;欠水年花前各阶段氮素积累量及其所占比例提高,花前茎秆+茎鞘氮素转运量对籽粒贡献率显著提高;产量显著提高,达23%—41%;水分利用效率提高3%—15%;丰水年和平水年氮素利用效率显著提高,达14%—26%,欠水年低氮条件下也显著提高,达10%。丰水年配施高氮,平水年和覆盖条件下的欠水年配施中氮,不覆盖条件下的欠水年配施低氮,孕穗期前土壤蓄水量、产量和水分利用效率均较高。丰水年配施高氮,花前氮素转运量和花后氮素积累量均最高,且各处理间差异显著,主要是由于促进花前叶片和穗中氮素向籽粒转运;平水年和覆盖条件下的欠水年配施中氮,花前氮素转运量和籽粒氮素积累量最高,且各处理间差异显著,平水年主要促进叶片和穗中氮素向籽粒转运,穗叶片,覆盖条件下的欠水年主要促进茎秆+茎鞘和穗中氮素向籽粒中转运,茎秆+茎鞘穗;不覆盖条件下的欠水年配施低氮,籽粒氮素积累量最高,且各处理间差异显著,花前氮素转运量及其对籽粒贡献率最高,茎秆+茎鞘和穗氮素转运量及其对籽粒贡献率最高,且各处理间差异显著。【结论】旱地麦田夏闲期覆盖有利于蓄积降水,有利于促进丰水年和平水年小麦生育中后期氮素积累,促进叶片和穗中氮素向籽粒转运;有利于促进欠水年生育前中期氮素积累,促进茎秆+茎鞘中氮素向籽粒转运。丰水年施氮225kg·hm~(-2),平水年和覆盖条件下的欠水年施氮150 kg·hm~(-2),不覆盖条件下的欠水年施氮量75 kg·hm~(-2)可实现产量和水分利用效率的同步提升。     

旱地小麦休闲期深翻覆盖配套不同播种方式对幼苗抗旱性的影响

采用大田试验方法,研究旱地小麦休闲期深翻深施有机肥、覆盖和不覆盖下不同播种方式对幼苗抗旱性的影响.结果表明,覆盖可显著提高越冬期0～60cm土壤蓄水量,增加分蘖数、单株叶面积和干物质量;显著降低越冬期幼苗POD,SOD的活性以及幼苗脯氨酸含量,提高越冬期幼苗丙二醛的含量.结果还表明,无论覆盖或不覆盖,全膜覆土穴播提高了0～60cm土壤蓄水量,增加了单株叶面积、分蘖数和干物质量;采用全膜覆土穴播的POD,SOD活性降低、脯氨酸含量减少、丙二醛含量提高,且差异与其他处理达到显著水平.可见,旱地小麦休闲期深翻覆盖配套全膜覆土穴播的栽培措施有利于提高土壤蓄水量,促进旱地小麦生长.     

休闲期施肥覆盖对旱地小麦越冬期幼苗生长的影响

采用大田试验研究了休闲期不同施肥、不同覆盖对旱地小麦越冬期0～20cm土壤蓄水量、农艺性状、倒二叶POD和SOD活性、MDA含量的影响,从而通过改革耕作技术,达到形成冬前壮苗的目的。结果表明:休闲期施农家肥可增加旱地小麦越冬期0～20cm土壤蓄水量,可增加越冬期分蘖数、单株干重,显著增加倒二叶的POD、SOD活性,显著降低MDA含量。无论施农家肥与否,0～20cm土壤蓄水量、单株干重、POD和SOD活性均以渗水地膜覆盖最高,不覆盖显著最低,液态地膜居中,且渗水地膜处理较液态地膜和不覆盖处理可显著增加0～20cm土壤蓄水量和单株干重;MDA含量以不覆盖最高,液态地膜覆盖居中,渗水地膜覆盖条件处理最低。可见,旱地小麦采用休闲期施农家肥+渗水地膜覆盖的栽培措施有利于提高土壤蓄水量,促进旱地小麦生长。     

不同降水年型旱地小麦休闲期耕作的蓄水增产效应

为明确旱地小麦通过休闲期耕作实现蓄水增产的技术途径, 2009-2012年连续3个小麦生长季, 在山西闻喜县进行了休闲期深翻、深松或无耕作的田间试验, 以明确不同耕作措施对土壤水分变化、小麦产量形成的影响。结果表明, 深翻和深松处理播种期0~300 cm土壤蓄水量增加, 枯水年增加63~91 mm, 平水年增加41~70 mm, 丰水年增加54~74 mm, 尤其在枯水年和丰水年生育后期蓄水效果仍显著, 休闲期土壤蓄水效率显著提高, 枯水年提高147%~205%。深翻和深松处理在枯水年和丰水年可促进小麦生育后期吸收300 cm土层土壤水分, 使产量和产量构成因素显著提高, 尤其在枯水年产量提高34%~45%。在平水年, 穗数、穗粒数和产量显著提高, 且在平水年和丰水年深翻和深松处理对产量构成因素中的穗数影响最大。深翻和深松处理后降水生产效率和水分利用效率显著提高。不同降水年型休闲期耕作条件下, 穗数与播种至拔节期120~180 cm、拔节至开花期60~120 cm土层土壤贮水减少量关系密切, 穗粒数与播种至拔节期60~120 cm土层关系密切, 产量与拔节至开花期60~120 cm、开花至成熟期 120~180 cm土层关系密切。总之, 在本研究条件下, 旱地小麦休闲期深翻或深松耕作有利于蓄积休闲期降水, 改善底墒, 尤其枯水年的效果更为明显; 有利于增加土壤水分, 促进小麦向深层吸收土壤水分, 优化产量构成, 实现增产。在枯水年和平水年, 以休闲期深翻效果较好, 在丰水年以休闲期深松效果较好。