灌水与覆膜对春玉米生长及水分利用效率的影响

在移动式遮雨棚内采用子母桶栽土培法,研究了充分灌水和调亏灌水2种灌水模式以及拔节期揭膜、抽雄期揭膜和全生育期覆膜3种覆膜时长对春玉米生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明,覆膜可促进春玉米早期生长,而对后期生长不利。抽雄期是春玉米需水关键期,阶段蒸散模数达41.4%~47.2%。受前期亏水锻炼,调亏灌水复水后产生补偿效应,可有效协调植株根冠比并延缓衰老。与充分灌水相比,调亏灌水处理的总蒸散量减少4.3%~7.1%,水分利用效率提高1.9%~6.7%。抽雄期揭膜处理前期(覆膜时)增温保墒,后期(揭膜后)降温透气,与拔节期揭膜处理和全生育期覆膜处理相比,其相对产量和水分利用效率分别提高19.0%~23.3%和23.2%~26.0%。综合考虑产量、水分利用和环境因素,调亏灌水+抽雄期揭膜具有较好的节水、增产和环保效应,是适宜的春玉米灌水覆膜模式。     

氮肥运筹对夏玉米根系生长与氮素利用的影响

基于2季夏玉米田间试验,对比研究了尿素(纯氮0、80、160、240 kg/hm~2,基追比为2∶3;记为N0、N80、N160、N240)和控释氮肥(纯氮0、60、120、180、240 kg/hm~2,一次性基施;记为K0、K60、K120、K180、K_240)运筹对夏玉米根系生长、产量及土壤硝态氮分布和氮素吸收利用的影响。结果表明,施用尿素和施用控释氮肥的夏玉米整根各参数均表现为随施氮水平的提高呈先增加后减小的趋势。其中处理N160和处理K120的根系各项指标较高,且根长比根表面积和产量的拟合效果更优,更能反映不同氮肥运筹间产量的差异。与尿素相比,控释氮肥各处理土壤硝态氮累积量与作物需肥规律吻合较好,收获后0~200 cm土层硝态氮含量变幅较小,且硝态氮峰值所在土层深度较浅。2种氮肥中,处理N160与处理K120的籽粒产量、氮收获指数和氮素利用效率较高。其中处理K120的节肥增效潜力显著,其2季夏玉米平均氮收获指数和氮素利用效率分别较处理N160提高5.38%和4.96%,是适宜的氮肥运筹方式。     

不同地膜对土壤水热状况和冬小麦植株氮素的影响

地膜覆盖是一种现代农业生产技术,不同颜色、不同材料地膜对冬小麦的影响却不尽相同。比较不同地膜对小麦生长发育的影响,以期探寻更为有效的覆膜技术。试验于2014-2015、2015-2016年在西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室试验站进行,以小偃22号为供试品种,对比研究起垄不覆盖(CK)、垄覆普通膜(P)、垄覆降解膜(J)、垄覆黑膜(H)对大田土壤水热状况、水分利用效率和冬小麦生长后期植株氮素积累和转运的影响。2014-2015年P、J、H处理0~100 cm平均土壤含水量分别较处理CK提高8.94%、7.56%、9.54%,2015-2016年分别较处理CK提高7.15%、4.28%、9.46%,覆膜处理的保墒效果显著优于CK对照(P0.05);2014-2015年P、J、H处理的0~25 cm土层平均土壤温度分别较处理CK提高9.53%、8.14%、3.16%,2015-2016年分别较处理CK提高10.21%、8.37%、3.47%;小麦生长后期垄覆黑膜(H)氮素的积累转运量高于垄覆普通膜(P)和垄覆降解膜(J),普通膜和降解膜之间无显著差异(P0.05);P、J、H处理2a的平均产量和平均水分利用效率分别较CK提高16.22%、16.63%、24.90%和46.57%、45.05%、61.08%。降解膜和普通膜的增温保墒效果相当,黑膜保墒效果最好,增温效果并不显著,垄覆黑膜可有效促进冬小麦生长后期氮素的积累转运,节水增产效果最优。     

不同微喷灌灌水量对冬小麦生长、产量和水分利用效率的影响

为研究微喷灌模式下不同灌水量对冬小麦生长、产量及水分利用效率的影响,于2015年10月开展了大田试验。以"小偃22号"为供试品种,研究高水W3(拔节期和开花期各灌水60 mm)、中水W2(拔节期和开花期各灌水40 mm)、低水W1(拔节期和开花期各灌水20 mm)和全生育期不灌水W0 4个处理下冬小麦的生长、产量及水分利用效率。结果表明:随着灌水量的增加,各处理的生长指标呈上升趋势,处理W1、W2、W3的籽粒产量分别较处理W0增产17.75%、35.78%和36.72%,但W2和W3处理间无显著差异;处理W2的水分利用效率和收获指数最高,较处理W3提高了0.22 kg·m~(-3)和0.01。综合对比冬小麦生长、产量和水分利用效率,得出拔节期和开花期各灌水40 mm为冬小麦最优灌水量。     

垄覆黑膜沟覆秸秆促进夏玉米生长及养分吸收

针对中国西北干旱半干旱地区降水年际变率大、年内分配不均衡的气候特点,探究更为有效的农田集雨模式以实现农业的稳产高效和可持续发展。通过2 a田间试验,对比研究了不覆盖(CK)、垄覆白膜沟不覆盖(M1)、垄不覆盖沟覆秸秆(M2)、垄覆白膜沟覆秸秆(M3)和垄覆黑膜沟覆秸秆(M4)5种集雨模式对夏玉米生长、养分吸收利用及土壤有机质含量和硝态氮分布的影响。结果表明,夏玉米地上部生物量随生育进程的动态变化符合Logistic生长模型。处理M4地上部生物量理论最大值最高,快速生长持续时间最长,根系最发达;夏玉米根系主要分布在0~40 cm土层,且覆盖条件下,根长分布呈浅根化趋势。覆盖秸秆可有效提高土壤有机质含量;不同集雨模式下土壤硝态氮峰值所在土层深度存在差异,其中处理M3和M4硝态氮入渗较深,但其峰值仍保持在200 cm土层内,不会产生深层渗漏。夏玉米各器官中养分累积量表现为果叶茎根(其中K素累积量为茎略大于叶)。2 a中各覆盖处理夏玉米植株氮、磷和钾吸收效率及肥料偏生产力均显著(P0.05)高于对照。其中处理M4的平均肥料偏生产力分别较处理M1、M2和M3提高8.37%、14.93%和3.74%。综合分析,全程微型聚水覆盖(M3和M4)尤其是垄覆黑膜沟覆秸秆可较好的促进植株生长及养分吸收,同时能维持地力,具有较大的增效潜力。该研究可为干旱半干旱地区改善集雨种植模式、提高农业生产力提供参考。     

覆膜集雨及行距配置对冬小麦灌浆特性的影响

为了探究覆膜集雨及行距配置对冬小麦灌浆特性的影响,在大田冬小麦起垄沟播模式下设置裸地(LD)、普通膜(PM)、降解膜(JM)处理,在沟内设置两种种植行距20 cm(L4)、30 cm(L3)。采集灌浆期籽粒粒重变化数据,运用logistic方程模拟,进而分析灌浆特性。试验结果表明:JM处理灌浆速率变化幅度小且具有较小的平均灌浆速率,但其明显延长灌浆持续时间。行距配置对灌浆速率影响较小,但整体显示为前期L3大,后期L4大。快增期对冬小麦籽粒积累干物质的贡献最大,其次为渐增期。达到最大灌浆速率的时间与粒重呈极显著正相关。灌浆时间参数较速率参数变异系数大,易受环境影响,覆膜集雨较行距配置对灌浆参数的影响大。覆盖降解膜行距20 cm是对提高籽粒粒重有益的种植模式。     

集雨模式对农田土壤水热状况与水分利用效率的影响

基于2 a田间试验数据,对比研究了不覆盖(CK)、垄覆白膜沟不覆盖(M1)、垄不覆盖沟覆秸秆(M2)、垄覆白膜沟覆秸秆(M3)和垄覆黑膜沟覆秸秆(M4)5种集雨模式对农田土壤水热状况及夏玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明,垄沟覆盖集雨措施可显著提高土壤贮水量、土壤含水率及土壤储水亏缺补偿度(P0.05),其中全程覆盖处理(M3和M4)优于单一覆盖处理(M1和M2),垄覆黑膜处理(M4)优于垄覆白膜处理(M3)。黑色地膜较白色地膜可显著降低膜下(除表层)土壤温度(P0.05);沟内覆秸秆较沟内无覆盖可有效改善根层土壤温度。M4处理较优的水热条件可显著提高玉米经济产量和水分利用效率(P0.05),其2 a平均籽粒产量和水分利用效率分别较处理CK提高30.90%和57.49%,是陕西关中地区合理有效的集雨模式。     

覆盖模式对农田土壤环境与冬小麦生长的影响

基于2年田间试验,对比研究了平作不覆盖(CK)、垄覆普通塑料地膜(M1)、垄覆普通塑料地膜至拔节期揭膜(M2)、垄覆生物降解膜(M3)和垄覆液态地膜(M4)5种覆盖模式对农田土壤水分、土壤温度和土壤养分及冬小麦生物量累积、生育进程、产量和水肥利用效率的影响。结果表明,垄覆普通塑料地膜、生物降解膜和普通塑料地膜至拔节期揭膜均具有一定的保墒作用,而垄覆液态地膜的保墒性则较差。连续2年试验后,各处理耕层(0~40 cm)土壤养分含量均较播前有所减少,其中处理M2和M3有机质含量较高,而处理M1最低。与对照相比,覆盖处理可明显增加冬小麦生长前中期土壤温度,促进冬小麦出苗、拔节及地上部生物量累积,同时能提高产量和水肥利用效率。其中,处理M2和M3的增加幅度最大,与处理CK相比,其2年平均产量分别提高25.93%和25.24%,平均水分利用效率分别提高27.86%和27.44%,平均肥料偏生产力分别提高25.94%和25.23%,且二者无显著差异,是陕西关中地区缓解残膜污染合理有效的冬小麦覆盖模式。