科尔沁沙地南缘旱作农田不同作物配置土壤水分效应及作物响应研究

针对科尔沁沙地南缘风蚀沙漠化严重、水资源短缺等突出问题,在大田条件下,以仁用杏、花生、谷子、甘薯为研究对象,进行了旱作农田不同作物配置土壤水分效应及作物响应研究。结果表明,不同作物配置方式在西侧距仁用杏2 m（W2）、1 m（W1）、仁用杏树带下（T0）,东侧距仁用杏1 m（E1）、2 m（E2）处土壤水分效应均为负值,且程度不同。在垂直方向上,农林复合系统可有效保持表层土壤水分,但仁用杏与农作物之间也存在着水分竞争,20～80 cm为水分的主要竞争层,其中40～60 cm竞争最为强烈,不同作物的竞争程度表现为甘薯>谷子>花生;水平方向上,随带距的变化,土壤水分均呈现出中间小、两侧大的开口向上类似抛物线形状的分布趋势,但不同作物表现程度不尽相同。在作物产量方面,间作作物产量均出现一定程度的减产,花生、谷子和甘薯的产量分别比对照降低70.7%、63.3%和64.0%。     

不同施氮量下玉米花生间作不同玉米行对土地当量比和产量贡献的研究

评价不同施氮量下玉米花生间作系统中作物种间互作对不同行玉米生长发育、干物质积累、产量及其构成因素的影响。于2019—2020年,利用长期定位微区试验,设置3个施氮量(N0:0 kg·hm-2、N150:150 kg·hm-2、N300:300 kg·hm-2)处理和2种种植模式(玉米花生间作:IM、玉米单作:SM),以玉米为研究对象,分析间作系统中不同行玉米竞争优势、土地当量比、干物质积累及产量对施氮量的响应。在间作系统中玉米的竞争能力显著强于花生,但毗邻花生带的玉米行(IM1)与远离行(IM2)间无显著差异。玉米花生间作土地当量比大于1,土地生产力提高15%～23%,具有间作优势;而随着施氮量增加,玉米竞争能力增强。间作显著增加了玉米产量,IM1产量较SM处理增幅为37.8%～65.3%,IM2较SM处理增幅26.4%～56.1%,2019年氮肥施用量为150 kg ·hm-2时玉米土地当量比表现出边行效应。玉米产量变化趋势为N150>N300>N0。施氮可增加玉米穗粒数和千粒重。间作通过影响成穗数和穗粒数来影响产量,而氮肥通过影响穗粒数来影响产量。间作玉米氮肥农学效率比单作玉米提高92.4%;N300的玉米氮肥农学效率比N150低60.4%。在玉米花生间作系统中,适宜施氮量(150 kg·hm-2)下间作可显著促进玉米生长发育、干物质积累,提高玉米产量和氮肥农学效率,表现出产量边行效应,但并没有表现出氮肥利用边行效应。     

辽西半干旱区不同施氮水平下玉米 ‖花生系统对花生结瘤特性的影响

以农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站为研究平台,采用微区试验,设置不同种植模式(玉米单作、花生单作和玉米‖花生间作)及不同施氮量(0、100和200 kg/hm2),研究不同供氮水平下玉米‖花生系统对花生根瘤特性的影响,结果表明,辽西风沙半干旱区玉米‖花生系统可显著增加各个生育时期的花生根瘤数,与单作花生相比,间作花生在不施氮条件下的根瘤增幅为1.79倍,施氮条件下平均增幅为4.81倍,即间作可明显促进花生根瘤形成,且在施氮条件下促进作用更加显著;研究还发现,玉米‖花生体系对花生根瘤形成的影响存在边行效应,靠近玉米的花生行根瘤增幅大于远离玉米的花生行。此外,单作及间作花生都存在"氮阻遏"现象,即随着施氮量的增加,花生根瘤形成受到抑制,玉米‖花生系统作物相互作用可对花生"氮阻遏"起到减缓作用。     

不同类型地膜添加对辽西褐土硝化潜势的影响

土壤硝化作用是肥料氮素进入到土壤中后参与氮素循环的关键过程,为了明确不同种类地膜对辽西褐土硝化活性的影响,本试验采用室内培养分析的方法,研究3种不同类型地膜(普通PE膜,PBAT全生物降解地膜和氧化-生物降解地膜)及不同地膜添加量(0、300、900 kg/hm~2)对辽西褐土硝化潜势的影响,探讨可降解地膜的混入是否会对土壤微生物硝化作用产生抑制和毒害作用。结果表明,与对照土壤相比,添加普通PE膜(T1)、PBAT生物降解膜(T2)和氧化-生物降解膜(T3)并没有显著影响土壤的硝化潜势,3种地膜添加后土壤硝化潜势表现为T1[NO_2-N 5.61 ng/(g·h)]T2[(NO_2-N 4.30 ng/(g·h)]T3[NO_2-N 3.42 ng/(g·h)],且对于普通PE膜和PBAT生物降解膜处理土壤,存在随着地膜添加量增加硝化潜势降低的趋势。通过进一步计算和评估,基于3种供试地膜的污染土壤未对土壤微生物硝化作用产生抑制和毒害作用。研究结果丰富了可降解地膜对土壤环境影响的相关理论,为实现可降解地膜在辽西地区推广应用提供数据参考。     

辽西地区膜下滴灌玉米高水效品种筛选与评价

以10个玉米品种为试材,研究辽西地区膜下滴灌对不同玉米子粒产量和水分利用效率的影响,表明灌溉与不同玉米品种产量互作显著,各灌溉处理总耗水量(ET)差异均不显著,部分灌溉高产品种的水分利用效率差异不显著,不同品种灌水利用效率(IWUE)差异显著,豫丰508与新单001的IWUE较高,分别为2.07 kg/m3与2.02 kg/m3;通过聚类分析将玉米划分为低水效和高水效品种,表明高水效品种产量比低水效品种增产,辽单1211(产量最高为955.43 kg/667m2)是子粒产量和水分利用效率兼顾的最优品种,高水效品种增产的主要原因是行粒数、百粒重的显著增加。     

虚实并存耕层提高春玉米产量和水分利用效率

为了探明耕层构造对春玉米产量及水分利用效率的影响,在农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站利用长期定位试验,设置了虚实并存耕层(furrow loose and ridge compaction plough layer,FLRC)、全虚耕层(all loose plough layer,AL)、全实耕层(all compaction plough layer,AC)、以及作为对照(controlled trial,CK)的上虚下实耕层(up loose and down compaction plough layer,ULDC)4种耕层结构,研究了不同耕层构造对春玉米产量及水分利用效率的影响。利用2011和2012年数据分析结果表明,不同耕层构造对春玉米产量影响显著(P0.05),2a平均表现为FLRCALULDCAC,FLRC和AL比CK分别增加16.39%、5.30%,收获指数在0.38~0.44之间。在平水年(2011)和丰水年(2012)虚实并存耕层和全虚耕层均可有效蓄积降水,改善土壤水分状况,明显提高玉米的降水利用效率,2011年FLRC比ULDC提高11.95%(P0.05);2012年FLRC和AL分别比CK提高21.23%(P0.05)和12.43%(P0.05);不同降雨年型和不同耕层结构对作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)影响不同,2011年FLRC比CK增加15.68%(P0.05),2012年FLRC比CK增加23.13%(P0.05),2a平均提高18.43%。综合分析认为,虚实并存耕层是提高土地生产力和农田水分利用效率的最优耕层结构。该研究为辽西旱作农业区合理耕层构建、确定适宜的耕作技术和实现作物的高产稳产提供参考。     

玉米‖花生间作系统作物产量及根系空间分布特征的影响

在农业部阜新农业环境与保育科学观测试验站分别设置2行玉米:4行花生间作(2M4P)、4行玉米:4行花生间作(4M4P)和玉米单作、花生单作4个种植模式,开展不同种植模式对作物产量及产量构成因素、生物量和根系特征的影响研究。结果表明,2个间作模式的土地当量比(LER)为1.16~1.24,具有一定的产量优势和较高的土地利用效率。间作中的玉米干物质积累量与单作接近,间作花生干物质积累量较单作明显下降。对根系研究发现,间作减少作物的细根生长,2M4P、4M4P处理的比根长(SRL)较单作玉米和花生分别下降了25%、23%和18%、12%,复合系统作物根表面积密度(RSAD)在0~40 cm土层中能够占到总土层的80%以上,间作作物的RSAD显著高于单作,表明作物根系在表层分布较为密集,间作影响了作物的根系生长与分布。     

不同配置对辽西玉米‖花生间作系统氮素吸收利用的影响

【目的】通过研究不同配置条件下玉米‖花生间作系统地上部氮含量和吸收量,结合间作系统花生结瘤固氮和土壤有效氮分布,明确不同配置下玉米‖花生间作体系对氮素的吸收利用特征,为玉米‖花生间作氮高效利用模式的区域筛选提供依据。【方法】本试验于2015—2016年在国家农业环境阜新观测实验站进行,设置玉米单作（M）、花生单作（P）、2行玉米4行花生间作（M2P4）和4行玉米4行花生间作（M4P4）模式,玉米单作及每种间作模式下设3种不同玉米种植密度（6、9和12株/m²）,共10个处理,分析不同配置（行比和密度）玉米‖花生间作系统氮素吸收利用特征和优势。【结果】与单作相比,间作玉米和花生植株氮浓度变化并不明显,受作物占地比例影响,间作模式下玉米和花生的产量、氮产量均低于相应单作,且氮产量与间作生物产量表现相一致。玉米‖花生间作可以显著提高系统氮的吸收利用（氮吸收当量比NER>1）,且主要归因于玉米的养分吸收优势（pNER_m为0.63—0.80）。随着玉米行比和密度的增加NER也随之增大,其中M4P4模式（NER 1.06—1.22）的氮吸收要显著高于M2P4模式（NER 1.0—1.06）。在玉米‖花生间作系统中,玉米比花生更有竞争力（A_mp>0）,且竞争吸收氮养分能力也更强（CR_mp>1）,M4P4行比以及玉米增密有助于增强玉米对氮营养的竞争,增加系统氮养分吸收优势（△NU>0）以及间作养分对产量的贡献（C）。与玉米间作可促进花生结瘤固氮,M4P4行比配置下花生根瘤数量、单株根瘤重量和单个瘤重均高于M2P4配置,且以中、低密度处理为优。间作系统中土壤有效氮含量（N_min）表现为花生条带土壤N_min高于玉米条带,且单作花生土壤N_min高于间作花生,而单作玉米土壤N_min低于间作玉米。【结论】玉米‖花生间作可显著提高系统氮的吸收利用,其中玉米对系统氮吸收的贡献较大,适度增加玉米行比和密度有助于增加系统氮素吸收当量比、增强玉米对氮营养的竞争以及间作养分对产量的贡献。综合分析认为,本研究中M4P4-6和M4P4-8为玉米‖花生间作较佳配置,玉米花生种间互作对间作系统干物质量和花生生物固氮的促进,以及玉米在吸收氮养分上的强竞争能力是玉米‖花生间作具有氮素吸收利用优势的重要原因。     

辽西半干旱区浅埋滴灌对春玉米生长的影响

为探究浅埋滴灌条件下,不同灌溉定额对春玉米生长发育的影响,开展单因素完全随机区组试验,共6个水平,727(T1)、1454(T2)、2181(T3)、2908(T4)、3635(T5)和4362(T6)m3/hm2,并设置无灌溉(T0)和常规沟灌(CK)灌溉定额4154 m3/hm2为对照,共8个处理,分别重复3次,结...