干旱灌区小麦间作玉米麦后复种绿肥的可持续性分析

[目的]针对干旱灌区传统生产模式的资源利用率和产投比低等问题,研究小麦间作玉米集成麦后复种绿肥的光能利用率、灌溉水生产力及经济效益表现,结合试区常规种植模式,评价不同种植模式的可持续性,对于干旱灌区农业生产的节本增收有重要指导意义.[方法]2018-2020年,在河西绿洲灌区设置田间定位试验,研究了不同种植模式(春小麦...     

干旱灌区麦后复种绿肥与施氮水平对小麦光合性能与产量的影响

【目的】探究绿肥还田对不同施氮水平下绿洲灌区小麦产量性能指标的影响,为建立基于绿肥与化学氮肥减量配施的小麦绿色生产模式提供理论指导。【方法】2018—2020年在甘肃省河西绿洲灌区进行裂区试验,主区设置单作小麦（W）和麦后复种毛叶苕子（W-G）2种种植模式;副区为5种施氮水平,分别为不施氮肥（N₀）、55%氮肥（N₁）、70%氮肥（N₂）、85%氮肥（N₃）、100%氮肥（N₄）,其中100%氮肥为农户传统春小麦施氮水平180 kg·hm^-2。测定小麦全生育期叶面积指数、光合势、净同化速率以及成熟期籽粒产量及其构成因素,以期为该区优化小麦种植模式和施氮水平提供依据。【结果】麦后复种毛叶苕子（W-G）较单作小麦（W）显著提高小麦全生育期的平均叶面积指数（MLAI）和光合势（LAD）,提高幅度分别为9.5%—19.7%和9.7%—21.0%;适量减施氮肥有利于提高小麦MLAI和LAD,以N₃最突出,W-G-N₃处理较W-N₃和W-N₄处理MLAI分别提高4.1%—15.4%和8.8%—17.5%,总光合势分别提高4.6%—9.2%和16.8%—18.8%。麦后复种毛叶苕子降低了小麦全生育期的平均净同化率（MNAR）,较单作小麦降低幅度为17.7%—17.8%;W-G-N₃处理较W-N₃和W-N₄处理降低MNAR,幅度分别为16.4%—17.5%和26.5%—40.1%。麦后种植翻压毛叶苕子和适量减施氮肥提高了小麦籽粒产量,W-G-N₃处理较W-N₃及W-N₄处理分别增产6.9%—16.7%和7.9%—13.6%。灰色关联分析及相关性分析表明,麦后复种毛叶苕子且搭配适宜施氮量使作物高产主要是因为平均叶面积指数、总光合势及产量构成因素的协同提高。【结论】麦后复种毛叶苕子配施85%氮肥促进了营养器官生长,有利于籽粒库的建成、扩大和充实,从而获得高产。因此,W-G-N₃处理是绿洲灌区优化小麦产量性能指标而获得高产的理想种植模式及施氮水平。     

行距及密度影响玉米密植潜力的干物质累积和产量构成机制

空间布局是决定玉米密植潜力的重要因子,但有关行距配置对不同密度玉米产量及其构成因素的调控研究比较薄弱,使得生产实践中缺乏通过行距配置优化挖掘玉米密植潜力的理论依据。2017-2018年,在带宽相同条件下,研究了7∶3(L1:宽行56 cm∶窄行24 cm)、6∶4(L2:宽行48 cm∶窄行32 cm)、5∶5(L3:行距配置均为40 cm)3种行距配置对5种密度(D1:82 500株·hm~(-2)、D2:90 000株·hm~(-2)、D3:97 500株·hm~(-2)、D4:105 000株·hm~(-2)、D5:112 500株·hm~(-2))玉米产量及其构成因素的影响。行距配置、密度及二者的互作效应显著影响玉米籽粒产量, L1行距配置较L3增产5.2%～10.5%,增幅显著; D2、D3密度处理分别较D1密度处理增产6.1%～12.0%、6.5%～15.0%(P0.05), L1D3、L2D3产量较L3D1提高了8.3%～34.2%、4.8%～27.5%(P0.05), L1D3的增产效果最好,说明宽窄行种植增强了玉米植株的耐密性,提高了玉米群体的密植潜力。宽窄行结合密植有利于提高玉米的生物产量,其中L1行距配置较L3提高3.0%～6.6%(P0.05),D3密度较D1密度高3.4%～8.0%(P0.05), L1D3较L3D1处理提高5.2%～15.0%(P0.05)。宽窄行种植提高玉米密植潜力的原因是:1)提高了玉米生长后期(大喇叭口期至灌浆期)的干物质累积速率,该时期玉米的干物质累积速率L1行距配置较L3提高32.9%～42.0%, D3密度较D1密度高9.2%～23.9%, L1D3处理较L3D1处理高29.1%～34.3%,增幅均显著; 2)提高了光合产物向穗部的转移, 2017年度玉米收获指数D3密度较D1密度高6.4%, L1D3处理较L3D1处理高16.2%,2018年无显著差异;3)提高了玉米的成穗数和穗粒数,D3密度的成穗数较D1密度高16.0%～20.2%,L1D3较L3D1成穗数高16.9%～25.9%,L1行距配置较L2、L3穗粒数分别高3.0%～4.4%、3.9%～7.0%,提高幅度均显著。56 cm∶24 cm宽窄行结合密度97 500株·hm~(-2)是绿洲灌区获得高产,密植潜力充分发挥的理想种植模式。     

绿洲灌区复种豆科绿肥条件下小麦稳产的减氮潜力

  【目的】  通过大田试验，探讨麦后复种豆科绿肥在维持第二年小麦稳产前提下的氮减施潜力及产量形成机制，为建立基于绿肥替代氮肥的小麦减氮栽培模式提供理论和实践依据。  【方法】  于2018—2019年，在甘肃武威开展田间裂区试验。主区为麦后复种豆科绿肥毛叶苕子 (Vicia villosa Roth，W-G) 和单作小麦 (W) 两种种植模式；副区设传统施氮量 (180 kg/hm2，N₄)，在传统施氮量基础上减氮15% (153 kg/hm2，N₃)、减氮30% (126 kg/hm2，N₂)、减氮45% (99 kg/hm2，N₁) 以及不施氮肥 (N₀) 5个水平。测定小麦全生育期干物质积累量、籽粒产量及产量构成因素。基于小麦籽粒产量，采用逐次分析插值法计算麦后复种绿肥模式下的氮肥减施潜力。  【结果】  麦后复种绿肥 (W-G) 处理较单作小麦 (W) 平均增产10.8%。W-G-N₃处理的籽粒产量与W-G-N₄处理无显著差异，比W-N₃和W-N₄处理分别增产6.9%和7.9%，收获指数分别显著提高了27.2%和16.7%。W-G-N₃处理的氮肥替代潜力较W-G-N₂和W-G-N₁处理分别提高了27.5%和39.0%。W-G-N₃处理的生物量较W-N₄处理提高了17.5%。W-G-N₃处理的小麦最大生长速率较W-G-N₄处理提高了6.0%，较W-N₃和W-N₄处理分别提高了28.4%和23.8%。W-G-N₃处理能提高小麦的单位面积穗数、穗粒数以及千粒重。通过灰色关联分析进一步表明，与小麦产量关联度由高到低依次为千粒重、最大生长速率、穗粒数和单位面积穗数。W-G-N₃处理使小麦的营养生长高效进行，促进了光合同化物向籽粒的转运，提高了小麦的粒重，进而促进增产，氮肥替代潜力也随之提高。  【结论】  连续两年的试验结果表明，甘肃绿洲灌区麦后复种豆科绿肥可有效提高小麦的最大生长速率，增加千粒重。复种绿肥后，减氮15%可获得最高的小麦生长速率和千粒重，进而维持甚至提高小麦产量和收获指数。与绿肥复种条件相比，单作小麦条件下减氮30%或者45%则显著降低小麦产量。因此，甘肃绿洲灌区麦后复种豆科绿肥条件下的减氮潜力是15%。     

河西绿洲灌区减量灌溉下绿肥对小麦光合源及产量的补偿效应

  【目的】  资源性缺水严重制约河西绿洲灌区小麦生长,针对小麦种植模式单一,水资源投入量大、利用效率不高等问题,研究限量供水条件下不同处理对小麦光合源及产量的补偿效应,对该区小麦节水种植模式的构建具有重要意义。  【方法】  河西绿洲灌区麦后复种箭筈豌豆(Vicia sativa L.)的田间定位试验始于2017年,供试小麦品种为‘宁春4号’,箭筈豌豆品种为‘兰箭2号’。试验采用裂区设计,设置传统灌水(540 mm,I₃)、减量50 mm灌水(490 mm,I₂)、减量100 mm灌水(440 mm,I₁) 3个灌水水平和小麦收获后复种并翻压绿肥(WG)、复种但不翻压绿肥(WGr)、休闲(WF) 3种绿肥处理方式。2020―2021年,调查了绿肥小麦光合源(叶面积指数、光合势)和产量补偿效应。  【结果】  从全生育期平均值来看,与2020和2021年I₃处理的小麦叶面积指数(LAI)、光合势(LAD)相比,I₁处理小麦LAI分别显著降低了6.26%和5.84%,LAD分别下降了6.21%和5.87%;I₂处理小麦LAI分别降低3.55%和2.85%,LAD分别下降3.17%和3.13% (P<0.05);与传统灌水休闲对照(WFI₃)相比,WGI₂的LAI提高了2.31%和3.69%,LAD分别提高了3.07%和4.03%,WGrI₂无显著差异,绿肥翻压显示出对I₂处理下小麦LAI、LAD的补偿效果。与2020和2021年I₃相比,I₁处理小麦干物质累积量分别平均显著降低了16.31%和15.19%,籽粒产量分别平均降低了14.00%和12.98%;I₂处理小麦干物质累积量分别平均降低6.20%和6.58%,籽粒产量分别平均降低1.78%和4.05%;WGI₂小麦干物质累积量较WFI₃分别提高了4.84%和5.30%,籽粒产量分别提高了5.89%和6.01%,显示出绿肥翻压对I₂下小麦干物质累积和产量的显著补偿效应;而WGrI₂产量的补偿效应不明显,且2021年绿肥翻压对I₂下光合源、干物质累积量的补偿效应优于2020年。WG对产量的补偿主要归因于对小麦LAI、LAD的同步补偿。  【结论】  在河西绿洲灌区,复种并翻压绿肥能够获得与常规灌溉量相近的小麦叶面积和光合势以及产量,即可以补偿减少50 mm灌水量对次年小麦造成的负效应,因此,可作为该区实现小麦节水生产的生态技术模式。     

氮肥后移满足绿洲灌区全膜覆盖玉米的氮素需求

【目的】 在水热资源有限区,地膜覆盖使得玉米对氮素的需求前移,容易造成后期脱肥。本研究在河西绿洲灌区通过田间试验,探讨氮肥后移对全膜覆盖玉米产量、氮素积累特征和氮肥利用率的影响,以期为优化地膜覆盖栽培玉米的施氮制度提供理论依据。 【方法】 试验为单因素试验,在施氮量450 kg/hm2水平下,基肥和大喇叭口期追肥分别占总施氮量的20%和40%,其余40%的氮追施时期和比例分为3个处理:N1 (拔节肥10% + 花粒肥30%),N2(拔节肥20% + 花粒肥20%),N3 (传统方式,拔节肥30% + 花粒肥10%),此外,还设定了不施氮肥空白对照。调查了玉米氮素积累动态及氮素利用状况。 【结果】 氮肥后移对玉米生育前期植株氮素的积累影响不显著,但能显著提高生育后期的氮素积累量。与N3相比,N1处理玉米植株氮素积累量在成熟期提高10.0%,籽粒吸氮量提高44.6%;氮肥后移对玉米籽粒产量和收获指数均有显著影响,N1处理籽粒产量较N3提高15.8%,收获指数提高12.2%,N2处理的籽粒产量与收获指数与N3处理差异不显著。N1处理的玉米氮素收获指数较N3处理提高31.0%,氮肥利用率 (NUE)、氮肥农学效率 (NAE) 和氮肥生理利用率 (NPE) 分别提高15.1%、79.4%和55.7%,N2处理与N3处理间则无显著差异。 【结论】 在总施氮量为450 kg/hm2的水平下,玉米拔节期追施45 kg/hm2、大喇叭口期追施180 kg/hm2、花后10 d追施135 kg/hm2氮肥,可有效提高地膜覆盖玉米的氮素供需吻合度,增加玉米生育后期氮素积累量,提高产量、氮素收获指数和氮肥利用率,是河西绿洲灌区实现玉米增产和提高氮肥利用率的一项有效措施。      

绿洲灌区春小麦光能利用与水分生产效益对秸秆还田方式的响应

针对干旱灌区作物生产中光资源浪费和水分生产效益低等问题,研究不同秸秆还田方式对春小麦光能利用率、灌溉水生产力及经济效益的影响,以期为该区筛选适宜春小麦生产的秸秆还田方式提供依据。2014—2016年,在甘肃省武威绿洲农作基地以春小麦秸秆还田为研究对象,传统翻耕无秸秆还田为对照,设4个处理,包括免耕25～30cm高茬收割秸秆覆盖(NTSM)、免耕25～30cm高茬收割秸秆立茬(NTSS)、传统翻耕25～30cm高茬收割秸秆还田(CTS)、传统翻耕无秸秆还田(CT,对照),以期为该区筛选适宜春小麦生产的秸秆还田方式提供依据。结果表明,秸秆还田(NTSM、NTSS、CTS)较CT提高平均叶面积指数(MLAI)达到14.6%～17.2%、10.4～11.9%、7.3%～9.4%,提高总叶日积(LAI-D)达到14.6%～17.6%、9.2%～12.3%、8.3%～9.8%, NTSM较NTSS提高MLAI与LAI-D分别为6.6%～7.1%和5.9%～7.2%,NTSM处理利于扩大春小麦光合源。NTSM、NTSS较CT降低了春小麦孕穗期之前MLAI与LAI-D分别为6.1%～7.6%、4.6%...