基于Meta-analysis的中国北方地区免耕玉米产量效应研究

【目的】定量分析免耕对中国北方地区玉米产量的时空效应和影响机制,为该地区免耕的科学应用和推广提供依据。【方法】以中国北方为研究区域,以传统耕作为对照,通过检索文献整合已发表的相关田间试验数据（截止2017年4月共获得68篇文献和82组试验数据,将数据按照区域（东北、华北和西北）、年降水量（＜500 mm和≥500 mm）、年均气温（＜10℃和≥10℃）、耕作模式（平作和垄作）、种植制度（连作和轮作）、是否秸秆还田、试验年份（2000年之前、2000-2009年和2010年之后）和免耕持续年限（1-2 a、3-5 a、6-9 a和≥10 a）进行分组）,利用Meta-analysis方法系统探究免耕对玉米产量的时空效应与影响因素。具体分析过程包括异质性检验、综合效应量计算、发表偏倚检验、敏感性分析、累积Meta-analysis和亚组分析（影响因素分析）。【结果】与传统耕作相比,免耕总体上可显著提高玉米产量,平均增产率为3.1%（置信区间0.7%-5.5%,数据不存在发表偏倚和极端值）。2000年之前,免耕的累积增产效应不稳定（平均-0.7%-6.6%）;2000年之后,免耕与传统耕作的累积产量差异逐渐由不显著变为显著。在东北地区,免耕表现出显著的增产效应（平均5.3%,置信区间1.5%-9.2%）;而在华北和西北地区,免耕的增产效应不显著,分别为-2.6%-6.4%和-1.0%-6.4%。在年降水量＜500 mm、年均气温＜10℃的地区和轮作、秸秆还田条件下,免耕的增产率显著提高,平均分别为5.4%（置信区间1.7%-9.1%）、3.8%（置信区间0.8%-6.7%）、4.4%（置信区间1.3%-7.5%）和3.3%（置信区间0.8%-5.8%）。平作和垄作下,免耕的增产效应均不显著。2010年之后,免耕的增产效应显著提高（平均6.1%）,且变幅较小（2.5%-9.7%）。随着免耕持续年限的延长,玉米增产率呈先增加后降低的趋势,当持续3-5 a时,免耕的增产效应显著且达到峰值（平均3.8%,置信区间1.6%-6.0%）。【结论】在年降水量较少或年均气温较低的区域,轮作或秸秆还田条件下,有利于发挥免耕的增产效应;东北地区较华北和西北地区更适宜免耕;3-5 a为较合理的免耕持续年限。     

中国可降解膜覆盖对玉米产量效应的Meta分析

可降解膜是解决农业生产中地膜残留污染的有效措施,但覆盖可降解膜的作物产量效应仍存在较大分歧.该研究以玉米为研究对象,分别以不覆盖和覆盖普通地膜作为覆盖可降解膜的对照,通过检索已发表的相关田间试验数据,利用Meta分析方法定量研究覆盖可降解膜对玉米的产量效应和影响因素.结果表明,在可降解膜和不覆盖组合中,覆盖可降解膜的玉米产量较不覆盖平均提高17.8%(95%置信区间14.8%~20.9%);该组合不存在发表偏倚和极端值.可降解膜和普通地膜组合存在发表偏倚,校正前覆盖可降解膜的玉米产量显著低于覆盖普通地膜(平均相差1.8%),校正后二者差异不显著(置信区间-0.9%~2.7%);该组合也不存在极端值.与不覆盖和覆盖普通地膜相比,覆盖可降解膜的累计平均产量效应均随时间趋于稳定.近5 a来,覆盖可降解膜与覆盖普通地膜的玉米产量差异和变幅均较2000—2010年有所减小.在高海拔、低气温区域,平作和使用0.008 mm厚度降解膜时,更有利于提高可降解膜的增产效应.该研究可为降解膜的大规模推广应用和开发研制提供依据.     

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。     

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。     

泥沙浓度与进口压力对迷宫流道滴头堵塞的影响

为探明泥沙浓度与进口压力对内镶片式迷宫流道滴头堵塞的原因及规律,采用全组合试验方法。分选出粒径小于0.10 mm的泥沙,配制成3种泥沙浓度的浑水,分别在0.025和0.075 MPa压力下,采用周期性间歇灌水试验观测流量变化,通过激光粒度仪分析堵塞泥沙粒径,结合克里斯琴森均匀系数和滴头相对流量分析滴头堵塞规律。试验结果表明:0.025 MPa,堵塞部位分布较集中,且堵塞部位较靠管末;0.075 MPa,堵塞部位分布较分散,且均匀地分布在滴灌管上。相同泥沙浓度下,0.075 MPa压力较0.025 MPa易引起滴头堵塞;滴头堵塞程度并不完全随泥沙浓度增大而加快,部分浓度较小的浑水堵塞发展较快于浓度较大的浑水,在一定的压力下,存在易造成滴头堵塞的敏感浓度范围。