辽西半干旱区玉米大豆间作对作物产量及水分利用的影响

为探明玉米大豆间作的作物增产、土地生产力提升和水分高效利用机理,优化辽西半干旱区适宜的玉米大豆间作模式,于2018−2019年在国家农业环境阜新观测实验站,采用田间定位试验方法,设置了玉米大豆间作2行﹕2行（M2S2）、4行﹕4行（M4S4）、6行﹕6行（M6S6）,玉米单作（M）和大豆单作（S）5种种植模式,研究玉米大豆间作对作物产量、土地生产力、土壤水分空间分布及水分利用效率的影响。结果表明,5种单、间作模式作物总产量表现为M＞M6S6＞M4S4＞M2S2＞S,间作模式中作物对总产量的贡献率表现为玉米＞大豆,玉米贡献率为79.0%～87.3%,大豆贡献率为12.7%～21.0%;M6S6和M4S4间作模式土地当量比（LER）分别为1.13～1.19和1.06～1.07,均具有间作产量优势,其中M6S6间作优势最强;M2S2间作模式土地当量比（LER）小于1,表现为间作劣势;土壤水分空间分布结果表明,0−50cm土层间作玉米与大豆存在水分竞争,60−100cm土层玉米和大豆存在水分互补;3种间作模式均提高了单位面积的玉米水分利用效率,除M6S6间作模式外,M4S4和M2S2间作模式均降低了大豆水分利用效率;M6S6和M4S4间作模式水分当量比（WER）分别为1.18～1.21和1.05～1.06,水分生产力提高5%～21%,均具有间作水分利用优势,其中M6S6间作优势最强,M2S2间作模式水分当量比（WER）为0.99～1.01,间作水分利用优势不显著。综合分析认为,玉米大豆间作模式中M6S6间作产量优势和水分利用优势最强,能够显著提高农田土地生产力和水分利用效率,在辽西半干旱区农业生产中具有更好的应用价值。     

追施不同形态氮素对膜下滴灌玉米光合特性和产量的影响

为进一步提升膜下滴灌玉米产量,2014-2015年以玉米杂交种辽单1211为材料,研究了追施不同形态氮素对膜下滴灌玉米光合特性、干物质积累量和子粒产量的影响。结果表明,灌浆期玉米叶片净光合速率追施氮肥处理显著高于对照,其中硝酸铵处理光合速率最大,其次为硝酸钙处理,二者净光合速率与氯化铵、硫酸铵、尿素处理差异显著;各生育时期玉米干物质积累量以硝酸铵处理最高,与其他追施氮肥处理差异显著;追施氮肥处理的产量显著高于对照,其中以硝酸铵处理产量最高,其次为硝酸钙处理,氯化铵处理产量较低,各处理主要是通过影响粒重来影响玉米产量。膜下滴灌追施硝酸铵可显著提高玉米产量。     

干旱胁迫下杂草稻和栽培稻根系基因表达差异研究

利用Affymetrix水稻表达谱芯片(GeneChip Rice Genome Array)研究抗旱杂草稻HEB07-2与巴西陆稻(IAPAR9)在PEG模拟干旱胁迫下根系基因表达变化。结果表明,杂草稻HEB07-2转录组对干旱信号的响应程度与方向均与巴西陆稻存在很大差异,HEB07-2以正向调控为主,而巴西陆稻以负调控为主。干旱胁迫下杂草稻HEB07-2与巴西陆稻分别有6878个和2923个基因表达,其中HEB07-2受干旱胁迫诱导上调的基因有4693个,下调的基因有2185个;而巴西陆稻则分别有983个和1940个。在差异基因表达的倍数上也是HEB07-2高于巴西陆稻。进一步的GO分析表明,在干旱胁迫下,HEB07-2和IAPAR9根系基因响应途径的差异表现为HEB07-2在钾离子转运(GO:0006813)、次生物质代谢(GO:0019748)、细胞生长(GO:0016049)、葡萄糖代谢(GO:0006006)、跨膜离子转运器活性(GO:0015075)、亚铁血红素结合体(GO:0020037)、氧化还原酶活性(GO:0016491)等方面基因显著上调,这与生理数据和表型数据一致。     

秸秆还田与氮肥配施对春玉米产量及水分利用效率的影响

为了探讨长期玉米秸秆还田与氮肥配施对辽西风沙半干旱区春玉米产量和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4个秸秆还田量水平(0,3 000 kg·hm~(-2),6 000 kg·hm~(-2),9 000 kg·hm~(-2))与两个施氮肥水平(210 kg·hm~(-2),420 kg·hm~(-2)),共8个处理。结果表明,连续秸秆还田与氮肥配施可以显著增加玉米的群体生物产量(P0.05)和经济产量(P0.05),2013年(平水年)和2014年(枯水年)的产量均为C3N1处理最高,分别为14 719.95 kg·hm~(-2)和12 397.95 kg·hm~(-2),大小顺序为C3N1C3N2C2N1C2N2C1N2C1N1C0N2C0N1;秸秆还田可以充分利用作物生育期降水,提高降水利用效率和作物水分利用效率,2 a的研究结果显示,C3N1处理的水分利用效率最高,在生物产量和子粒产量水分利用效率方面,2013年与2014年分别比最低的C0N1处理高26.83%、43.15%和44.64%、70.55%,两年平均水分利用效率的大小顺序与生物产量相同。综合分析认为,秸秆量9 000 kg·hm~(-2)、氮肥量210 kg·hm~(-2)是提高该区域类型土地生产力和农田水分利用效率的较优方案。     

以菌土覆盖法鉴定玉米品种对茎腐病抗性的研究

在田间以菌土覆盖的接种方法鉴定不同品种玉米对茎腐病的抗性。结果表明:由禾谷镰孢菌引起的玉米茎腐病,其发生程度与土壤中病原菌含量即菌土浓度呈近似正相关,菌土浓度越高,玉米发病越重,但达到一定浓度后,供试种质发病率的增幅会逐渐减小,发病率趋于平稳。在同一浓度的菌土胁迫下,不同抗病水平的品种发病程度存在明显差异,对于抗性种质,接种菌土的浓度需达到20%以上,才能较准确地评价其抗性。该方法可有效解决伤根接种和注射接种在田间操作难度高、工作量大、发病不理想以及埋土法影响出苗的问题,更适用于大批量种质资源田间抗病性鉴定的相关研究。     

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%。     

辽西北风沙半干旱区垄膜沟播处理对土壤氮、磷吸附/解吸特性的影响研究

为了探明不同垄膜沟播处理对土壤氮、磷养分吸附-解吸的影响,本研究以农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站为平台,通过定位7年(2007年~2013年)的田间试验,结合实验室内批量平衡法,以传统种植(T0/CK)为对照,对长期垄膜沟种(垄上覆膜沟内不覆盖(T1),垄上覆膜沟内覆膜(T2))条件下根际土壤对重要养分氮、磷的吸附/解吸能力进行研究和分析,结果表明:垄膜沟种处理有助于降低土壤对氮、磷养分的吸附,通过拟合Langmuir方程和Freundlich方程所求得的MBC和Kf值等相关参数可知,垄覆膜沟不覆盖种植处理土壤对氮、磷的吸附容量和吸附强度最小,最有利于削弱土壤对氮、磷的吸附作用,减少氮、磷固定,各处理对氮吸附的MBC值表现为:T1(6.70)T2(62.3%)>T0(53.5%),平均滞后系数为:T0(0.46)>T2(0.37)>T1(0.34);对磷解吸能力表现为:T2(16.8%)>T1(14.6%)>T0(8.8%),平均滞后系数为T0(0.91)>T1(0.85)>T2(0.83),垄覆膜沟不覆膜(T1)处理最有利于氮的解吸,垄覆膜沟覆膜处理(T2)最有利于磷的解吸。垄膜沟种可通过降低土壤有机质含量、p H和阳离子交换量来减少氮、磷的吸附,增加氮、磷养分的解吸。     

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。     

滴灌施药对覆膜玉米茎腐病防效及产量影响

在辽西风沙半干旱地区,开展了人工接种茎腐病病原菌条件下覆膜滴灌施用多菌灵和戊唑醇防治玉米茎腐病效果研究。结果表明:滴灌施用50%多菌灵WP和25%戊唑醇WP对玉米茎腐病防治效果均在54%以上,两年平均防效最高的是25%戊唑醇可湿性粉剂140 g/667 m^2滴灌处理,达到72.60%,平均产量为948.94 kg/667 m^2,与接种不施药处理相比显著增产59.92%,50%多菌灵可湿性粉剂60、120 g/667 m^2滴灌处理防效分别为54.79%和67.99%,平均产量分别为755.24、810.43 kg/667 m^2;不同药剂处理间玉米穗长、百粒重差异显著;每667 m^2滴灌施用多菌灵可增加收入218.68元/年。滴灌施用戊唑醇和多菌灵可有效防治玉米茎腐病,显著提高产量和效益。     

奈安添加剂对玉米生长发育和产量的影响

在正常使用除草剂的基础上,添加奈安添加剂,能够预防、消除或缓解除草剂药害。在阜蒙县玉米生产试验中,设计除草剂加入奈安添加剂的3种不同处理,以验证奈安添加剂对除草剂的防控效果。试验结果表明,使用奈安添加剂可以改变玉米生长发育的特性,从而可提高玉米产量,具有推广使用价值。