液态地膜覆盖下种植方式对土壤水分和玉米生长的影响

于2013—2014年间采用大田试验方法,探讨了平地无覆盖种植(CK)、平地全液态地膜覆盖种植(YM1)、垄覆液态地膜沟种植(YM2)及连垄全液态地膜覆盖种植(YM3)4种种植方式对土壤水分变化和夏玉米产量的影响。结果表明,不同覆盖种植方式下,2 a土壤储水量变化趋势基本一致,随着播种后天数的增加呈现"先升高再降低,再升高再降低"的波浪起伏状态;前期降水16.1 mm后,YM1、YM2、YM3处理雨后土壤储水量分别比CK对照高出1.23%、4.29%、4.79%,且差异显著(P0.05),后期雨后储水量均与CK无显著差异;对土壤0~200 cm总储水量和耗水量研究发现,YM1、YM2、YM3处理收获后2 a平均储水量分别较CK增加了2.74%、2.87%、9.79%,2 a平均耗水量均比CK对照减少了1.26%、2.03%、8.17%,其中覆盖YM3处理与CK对照差异显著(P0.05)。与CK对照相比,覆盖YM1、YM2和YM3处理2 a平均增产1.88%、11.32%、21.96%,2 a平均水分利用效率较CK对照提高3.17%、13.51%、32.67%,其中,覆盖处理YM3增产保水效果显著(P0.05),处理YM1与CK无显著差异。研究认为,液态地膜与连垄全覆盖种植方式结合(YM3)更有利于发挥液态地膜的效果,促进产量的增加和水分利用效率的提高。     

生物降解膜促进冬油菜养分吸收减少土壤硝态氮累积

针对普通地膜覆盖导致的农田环境污染和土地退化问题,通过2 a田间试验,从土壤有机质含量、硝态氮累积与分布、作物养分吸收和籽粒产量等层面出发,进行了普通地膜覆盖(PM)、生物降解地膜覆盖(JM)和露地(CK)栽培冬油菜的对比研究。结果表明,播种后60和150 d,JM处理的土壤有机质含量、土壤硝态氮的累积和分布与PM处理无显著差异;播种后240 d,JM处理的土壤有机质含量显著大于PM处理,土壤硝态氮的累积量显著小于PM处理,且PM处理土壤硝态氮的淋洗下移峰值更大。PM和JM处理冬油菜的产量及地上部各器官的氮、磷、钾吸收量均显著大于CK,且PM和JM无显著差异。与PM处理相比,JM处理在播种后240 d时土壤有机质质量分数提高7.0%,土壤硝态氮累积量减少34.1%。可见,PM处理在冬油菜生育后期过分消耗地力,且残留在土壤中的硝态氮含量较高。该研究从土壤营养和作物养分吸收利用方面为生物降解地膜应用于农业生产的可行性提供了理论依据。     

覆膜与施氮对花生生育中期叶绿素和光合特性的影响

为探究覆膜与施氮对花生生育中期叶绿素、光合特性的影响,设置不覆膜(B)和覆膜(F)与施氮水平(N0、N1、N2、N3、N4、N5)组合,研究不同组合处理对花生生育中期叶绿素、光合特性的影响规律。结果表明,花针期,与不施氮相比,施氮能提高叶绿素含量,B处理下叶绿素含量随施氮水平提高而提高,F处理下叶绿素含量随施氮水平提高呈先提高后保持稳定的变化趋势;施氮能提高净光合速率、气孔导度、蒸腾速率,施氮水平N4均达到峰值;相同施氮水平,覆膜能显著提高净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度;此时期施氮影响的效果较弱,覆膜发挥主导作用。结荚期,与不施氮相比,施氮能显著提高叶绿素、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,施氮水平N2均达到峰值,说明0～120 kg/hm~2内,施氮水平和叶绿素、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度成相互促进的关系,而超过此范围,四者与施氮水平成抑制的关系。胞间二氧化碳浓度随施氮水平的增加先减小后增加,与净光合速率随施氮水平的变化趋势相反。相同施氮水平,覆膜能提高净光合速率、气孔导度、蒸腾速率,但较施氮影响更加微弱,远低于花针期内的提高效果,覆膜影响的效果减弱,施氮水平发挥主导作用。     

氮肥运筹对夏玉米氮素盈亏与利用的影响

基于2年田间试验,确立了尿素(纯氮0、80、160、240 kg/hm2,基追比为2∶3)和控释氮肥(纯氮0、60、120、180、240 kg/hm2,一次性基施)运筹下夏玉米临界氮浓度稀释曲线模型,据此构建氮素吸收模型、氮素营养指数模型和氮积累亏缺模型进行夏玉米氮素营养诊断,并比较不同氮肥运筹的氮素利用效率。结果表明,夏玉米临界氮浓度与地上部最大生物量间符合幂函数关系。利用独立试验数据对模型进行验证,结果表明该模型可靠性较高(相对误差为0.46%~4.08%)。氮素营养指数模型和氮积累亏缺模型可用于诊断植株氮素营养并定量调控氮肥管理。尿素和控释氮肥的适宜施氮范围分别为160~174 kg/hm2和120~150 kg/hm2。与尿素相比,控释氮肥的氮肥利用率显著提高,获得理论最高产量时,可节省氮肥用量约14%。     

连垄全覆盖降解膜集雨种植促进玉米根系生长提高产量

普通地膜覆盖导致的环境污染和土地退化已越来越严重,用降解膜代替普通地膜覆盖是目前研究较多的一种解决方法。为了探究更加有效的降解膜覆盖方式,2013—2014年采用田间试验方法,探讨平地无覆盖种植(CK)、平地全降解膜覆盖种植(M1)、垄覆降解膜沟种植(M2)、连垄全降解膜覆盖种植(M3)4种覆盖种植方式对土壤水分蓄积、玉米根系生长、产量以及水分利用效率的影响。结果表明,M1、M2、M3处理下,2 a平均贮水量较CK分别提高了7.40%、9.54%和13.2l%,整个生育期蓄水量也显著高于CK对照(P0.05)。3种覆盖处理的根长、根表面积、根体积以及根干质量均显著高于CK处理,根系密度较CK分别增加了9.23%、13.85%、16.92%,蓄水量与玉米总根长、根表面积相关系数分别达到0.83、0.77。M1、M2、M3覆盖处理2 a平均产量比CK增加16.03%、18.53%、40.22%,水分利用效率提高2I.29%、26.57%、57.27%,蓄水量与籽粒产量、水分利用效率均具有极显著的正相关性,相关系数分别为0.91和0.86,其中M3覆盖处理对田间集水效果、作物根系生长以及产量影响最大,覆盖效果显著优于Ml、M2处理。因此,连垄全覆盖降解膜种植方式(M3)能有效发挥最佳的蓄积雨水、促进玉米生长和提高产量的效果,对于旱区降解膜覆盖研究具有重要的实际意义和理论价值。     

缓释尿素减施对冬小麦产量和氮素利用效率的影响

为优化旱地小麦高效施氮管理，实现高效生产目标，通过2 a（2019—2020年度和2020—2021年度）田间试验，设不施肥（CK）、不施氮（T1）、300 kg·hm^-2尿素N（T2，常规施氮处理）、300 kg·hm^-2缓释尿素N（T3）、195 kg·hm^-2缓释尿素N（T4）和90 kg·hm^-2缓释尿素N（T5）6个处理，分析不同缓释尿素减施量对农田土壤硝态氮分布及累积、氮素吸收与转运、冬小麦产量和氮素利用效率的影响。结果表明，缓释尿素减施处理（T4和T5）显著降低收获期0~200 cm土层的土壤NO^-₃-N累积量，同时提高0~40 cm土层NO^-₃-N占比。施用缓释尿素显著提高冬小麦氮素转运量和花后氮素吸收量，T3处理较当地常规施氮处理分别提高12.9%和13.6%。氮素转运对籽粒的贡献率随缓释尿素减施比例的增加呈先增后降的变化趋势，T4处理最大，较其他施氮处理提高0.2%~50.0%。施用缓释尿素可不同程度地改善冬小麦产量构成因素和提高产量；T4处理两年产量分别为8 434、9 060 kg·hm^-2，2019—2020年度较T2和T3处理分别提高19.7%和13.9%，2020—2021年度分别提高17.3%和10.4%，其经济效益2019—2020年度较T2和T3处理分别提高33.3%和34.0%，2020—2021年度分别提高26.8%和23.2%。缓释尿素减施显著降低氮素表观损失，提高了氮素利用效率和氮肥偏生产力。通过拟合分析发现，缓释尿素施用量为208.7 kg·hm^-2时，两年产量分别为8 054、8 806 kg·hm^-2，净效益分别为6 890、8 475 CNY·hm^-2，NHI分别为78.2%和78.9%，可实现西北旱区冬小麦高产高效。     

水氮耦合对冬油菜氮营养指数和光能利用效率的影响

于2012—2013年和2013—2014年在冬油菜蕾薹期,设置3个施氮水平0、80、160 kg/hm2(分别记为N0、N1和N2)和3个灌溉水平0、60、120 mm(分别记为I0、I1和I2),探究蕾薹期不同灌溉、施氮量对冬油菜氮营养指数(NNI)、光能利用效率(RUE)、产量、水分利用效率(WUE)和氮肥偏生产力(NPFP)的影响。2 a田间试验结果表明,灌水且施氮能明显提高冬油菜地上部干物质量、光能利用效率和产量。I1N1处理的地上部干物质量比I1N2、I2N1和I2N2分别低0.80%、9.18%和11.12%。冬油菜在I0N1、I0N2、I2N1和I2N2处理下,均会出现氮素亏缺状况,不利于油菜生长;在I1N1和I1N2处理下,不同时期的NNI均大于1,I1N1的NNI在1附近波动,I1N2的NNI则远大于1,表明氮素过剩。2 a施氮和灌水处理对RUE的影响有显著的交互作用(P0.05),I1N1无论在干旱年(2012—2013年)或降水量较多年份(2013—2014年)均能显著提高冬油菜的RUE,而过量灌溉或施氮对冬油菜RUE促进作用不明显,甚至有下降趋势。2 a灌溉和施氮处理对冬油菜籽粒产量、耗水量、WUE和NPFP影响的交互作用均达显著水平(P0.05),2 a中灌水量为120 mm、施氮量为80 kg/hm2(I2N1)处理的产量最高,平均产量为3 385 kg/hm2,平均耗水量374 mm,平均WUE为9.1 kg/(hm2·mm),而2 a中灌水量为60 mm、施氮量为80 kg/hm2(I1N1)处理的WUE最高,其平均WUE比I2N1提高8.79%,平均耗水量减少42.5 mm,仅减产3.57%。从节水和生态可持续发展角度出发,灌水60 mm、施氮80 kg/hm2为冬油菜蕾薹期较优的灌溉施氮策略。     

垄沟集雨补灌对冬油菜根系、产量与水分利用效率的影响

为确定垄沟集雨栽培条件下冬油菜蕾薹期的适宜补灌量,设置垄沟集雨雨养(T1)、垄沟集雨补灌60 mm(T2)和120 mm(T3)3个处理,并设平作补灌120 mm作为对照(CK),通过2年田间试验,系统地对比分析了不同补灌处理对冬油菜0~30 cm和30~100 cm土层的平均土壤含水率、地上部干物质量、主根性状和侧根密度、产量构成及水分利用效率的影响。结果表明,T2和T3处理不同时期0~30 cm土层的平均土壤含水率、花期和角果期地上部干物质量均明显高于T1和CK处理,T2和T3处理角果期的主根直径和干质量、0~10 cm和10~20 cm侧根密度显著增加,且T2和T3处理间不存在显著差异。T2和T3处理能显著增加油菜籽粒产量和水分利用效率,T2和T3处理2年平均分别比T1增产50.99%和58.15%,比CK增产53.89%和61.19%;T2和T3处理2年平均水分利用效率比T1分别提高37.28%和25.98%,比CK分别提高92.77%和76.90%。2年中T3处理均能获得最高的籽粒产量,但T3与T2处理间产量不存在显著差异,T3较T2仅增产4.74%,但T2比T3能够减少灌水量60 mm,减少耗水量45.5 mm,水分利用效率提高8.97%。从节水和农业可持续发展的角度来看,垄沟集雨种植并在蕾薹期补灌60 mm(T2)为较优的冬油菜栽培灌溉措施。     

土壤残膜对水分入渗过程的影响

地膜残留会改变土壤的湿润过程,进而影响土壤水分分布及有效性。通过四元二次正交旋转组合试验,分析土壤湿润锋运行时间与土壤初始含水率、土壤干容重、残膜含量、残膜埋深的相关关系。结果表明:初始含水率、土壤干容重和残膜含量是显著影响湿润锋运移时间的主要因素,因素影响大小顺序依次为:初始含水率>土壤干容重>残膜含量;湿润锋运移时间随土壤干容重和残膜量的增加而增加,随初始含水率的增加直线减小。交互效应分析显示:当残膜量大于150 kg/hm2时,随着土壤容重的增加,湿润锋运移时间保持稳定趋势;当土壤干容重大于1.41 g/cm3时,湿润锋运移时间随残膜含量的增加逐渐减小。可见,残膜对土壤湿润锋下移具有一定的阻塞作用,在一定条件还具有导流作用。     

优化缓释氮肥与尿素配施比例提高冬小麦产量和氮肥利用效率

为探究匹配冬小麦氮素需求规律的最佳缓释氮肥与尿素配施比例,优化施肥结构,达到氮肥高效利用与经济效益“双赢”的目标,该研究以冬小麦为研究对象,通过2 a(2019—2020年和2020—2021年)田间试验,设置7个施肥处理：仅施尿素(U)、仅施缓释氮肥(S)、缓释氮肥与尿素1:3配施(SU1)、缓释氮肥与尿素1:1配施(SU2)、缓释氮肥与尿素3:1配施(SU3)、不施氮肥(N0)和不施肥(CK),研究缓释氮肥配施比例对冬小麦干物质积累和转运、产量和氮肥利用效率的影响。结果表明,冬小麦干物质快速生长期和最大累积速率随缓释氮肥配施比例的增加而增加,缓释氮肥与尿素配施的冬小麦干物质平均累积速率比普通尿素提高1.90%～19.91%。缓释氮肥与尿素配施可在改善花前干物质转运量的同时提高花后生产量,花后干物质生产量对籽粒贡献率达53.18%～71.83%。产量随缓释氮肥配施比例的增加而显著提高,SU3处理2 a产量分别为7 243和8 021 kg/hm²,较S和U处理分别提高了7.25%和16.07%,其经济效益较S和U处理提高了15.18%和25.67%。与仅施尿素相...