东北地区节水农作制度研究

针对我国东北区粮食生产的地位与水资源供应的现状,研究该区主要作物的耗水特性,给出节水种植结构调整建议,认为灌溉农业应"压稻扩玉豆",雨养农业应"稳玉豆,扩谷油,增林经".比较了该区节水种植模式的产量与节水效益,认为应以一年一熟制粮食作物单作为主.分析了该区主要节水技术的节水效果与经济效益,认为应优先发展耕作保墒类与覆盖保墒类等节水技术.     

膜下滴灌对加工番茄水分利用效率与品质的影响

在新疆石河子研究了膜下滴灌对加工番茄耗水特征、水分利用效率和品质的影响。结果表明,膜下滴灌处理番茄总耗水量较常规沟灌降低8.37%~59.33%,总耗水量也随滴灌量的增加而增加。膜下滴灌加工番茄耗水量以盛果期最高,开花座果期次之,成熟期和苗期最低,其日耗水强度表现出先升后降的变化趋势,总体低于常规沟灌处理。与常规沟灌相比,膜下滴灌能提高番茄果实硬度、可溶性固形物、番茄红素、Vc、可溶性酸和总糖含量以及糖酸比。从节水高产灌溉的角度考虑,当地加工番茄膜下滴灌量以6150 m3/hm2较为适宜。     

双季稻区不同栽培方式对水稻光合生理特性、粒叶比及产量的影响

为探明洞庭湖平原双季稻区不同栽培方式对水稻光合生理特性、粒叶比和产量的影响,以常规稻和杂交稻为材料,对塑料软盘育秧抛栽、手插和机插3种栽培方式水稻的光合生理特性、粒叶比和产量进行系统的比较研究。结果表明:1)抛栽和手插水稻叶片的叶绿素含量(SPAD值)在分蘖期、齐穗期和灌浆期均显著高于机插,但各栽培方式间在成熟期无显著差异。2)叶面积指数(Leaf area index,LAI)在水稻主要生育期表现为:抛栽手插机插。3)手插早稻的颖花数/叶面积、实粒数/叶面积和粒重/叶面积分别比机插平均增加17.7%、20.6%和10.0%,抛栽晚稻分别比机插平均增加29.1%、37.3%和12.1%。4)分蘖期、齐穗期和灌浆期,不同栽培方式水稻叶片光合速率大小顺序为抛栽手插机插。5)分蘖期和齐穗期,水稻叶片气孔导度大小顺序为抛栽手插机插;成熟期,则表现为手插机插抛栽。6)水稻各个生育期,叶片蒸腾速率表现为抛栽手插机插,但各栽培方式间均无显著性差异。7)不同栽培方式间水稻产量差异显著,抛栽最高,机插最低;抛栽和手插早稻分别比机插增产1 203.3~1 346.7和776.7~1 045.4kg/hm2,晚稻分别比机插增产2 128.7~2 212.2和1 574.2~1 603.9kg/hm2。说明不同栽培方式水稻光合生理特性和产量有各自特征,与机插相比,抛栽和手插处理提高水稻粒叶比,改善源库关系,有利于改善水稻群体质量和产量构成因素,增加水稻产量。     

不同厚度秸秆隔层对河套灌区盐碱土壤温度、水分和食葵产量的影响

【目的】研究不同厚度秸秆隔层对盐碱地食葵农田土壤温度、水分动态变化及产量的影响,为河套灌区筛选适宜盐碱地食葵生长的合理厚度秸秆隔层措施提供依据。【方法】2015—2017年在内蒙古河套地区典型盐碱农田设置了4个不同厚度的秸秆隔层,分别为CK（无秸秆隔层）、S3（厚度3 cm秸秆隔层）、S5（厚度5 cm秸秆隔层）和S7（厚度7 cm秸秆隔层）,研究不同厚度秸秆隔层对食葵生育期土壤温度、水分动态变化特征和食葵产量的影响。【结果】秸秆隔层处理（S3、S5和S7）显著提高了食葵全生育期0—40 cm土层温度,其中2015—2017年在食葵苗期分别较CK处理显著增加了0.7、0.6、0.5℃（P<0.05）,但其增温幅度随秸秆埋设时长的增加逐渐减小,花期秸秆隔层处理间差异显著,其中S5、S7处理3年平均分别较CK处理提高了0.4、0.6℃（P<0.05）;40—50 cm土层的秸秆隔层处理在食葵苗期、蕾期表现出增温趋势,在生长后期表现出降温趋势。不同处理下向日葵全生育期土壤温度整体上均随土层加深而降低,且土壤温度和大气温度间均具有极显著的正相关关系,3年内R²值的分布范围为0.628—0.735,秸秆隔层处理增强了土壤温度对大气温度的敏感程度,且土壤温度对大气温度的响应随秸秆埋设时长的增加而减弱。不同秸秆隔层处理与不同灌水时期间交互作用对土壤含水量有显著影响（P<0.05）,秸秆隔层处理能够降低灌溉前、收获后0—40 cm土层平均土壤含水量,其中S7处理降幅最大,3年平均分别较CK处理降低了7.9%、5.4%（P<0.05）;但在灌溉后S3、S5和S7处理平均土壤含水量3年分别较CK处理提高了2.3%、3.4%、3.6%（P<0.05）。秸秆隔层处理能够促进食葵生长,增加食葵产量,提高灌溉水生产率和水分利用效率,其中以5、7 cm厚度秸秆隔层处理增幅最大,但两处理间无显著差异（P>0.05）。【结论】不同厚度秸秆隔层均能够提高食葵生育期0—40 cm土层温度,温度增幅随秸秆埋设时长的增加而减小,在花期各处理间差异较显著,并且秸秆隔层处理能够提高灌后0—40 cm土层平均土壤含水量,为食葵提供适宜的生长环境,综合考虑3年土壤温度、作物水分利用效率等,5 cm厚度秸秆隔层处理最适宜在内蒙古河套灌区推广应用。     

种植密度对3个玉米杂交种产量及品质的影响

2002年在吉林省梨树,以中单9409、郑单18和哲单14为试材,在30000、60000、90000和120000株/hm2种植密度下,研究了种植密度对3个玉米品种产量及子粒品质的影响。结果表明,3个品种产量的种植密度效应基本相同,产量随种植密度增加先升后降。随种植密度增加,高淀粉玉米郑单18的蛋白质含量和油分含量逐渐下降,淀粉含量上升,而蛋白质、油分、淀粉含量之和穴POSC雪呈现升-降-升的变化趋势。普通玉米哲单14蛋白质含量和POSC随种植密度增加而上升,淀粉含量下降,而油分含量呈现降-升-升趋势。优质蛋白玉米中单9409随种植密度增加POSC和油分含量呈下降趋势,而蛋白质含量和淀粉含量变化较为复杂。以上表明,玉米子粒养分含量在不同种植密度时品种间具有很大的差异。     

地膜覆盖结合秸秆深埋条件下盐渍土壤呼吸及其影响因素

【目的】研究土壤呼吸排放特征及其影响因素是评价土壤碳平衡的基础。本课题组前期研究发现在地表下35 40 cm处埋设作物秸秆隔层结合地表地膜覆盖,具有明显的耕层控抑盐效果。但由于秸秆隔层结合地膜覆盖调控土壤微环境,可能影响土壤CO2的排放。然而,相关研究特别是基于野外试验的研究还比较缺乏,不利于正确评价该技术措施的综合效应。为此本研究拟通过相关试验揭示不同耕作方式对河套灌区盐渍化土壤呼吸的影响。【方法】本文以位于河套灌区实施秸秆深埋三年后的典型盐碱地农田为研究对象,观测研究地膜覆盖结合秸秆深埋条件下盐渍化土壤呼吸及温度、水分、盐分、有机质等影响因素的动态变化。该研究主要分析翻耕(CK)、翻耕结合地膜覆盖(PM)、上盖地膜下埋秸秆(PM+SL)和秸秆深埋(SL)4种耕作措施下盐渍化土壤呼吸速率的动态变化及其与影响因素的关系。【结果】1)4种耕作方式的土壤呼吸速率在食葵全生育期内均呈降低趋势,PM+SL处理在整个生育期内土壤呼吸速率最高,PM次之,SL处理呼吸速率仅在蕾期较CK略高,其余时期与CK基本持平,在盛花期、成熟期10:00和15:00两个关键时间点各处理间土壤呼吸值同样表现为:PM+SLPMSLCK;各耕作方式0—40 cm土壤温度变化趋势保持一致,仅在收获期出现差异;PM+SL处理0—40 cm土壤含水量在所有处理中均为最低值,但其在控盐和增加有机质上明显优于其它处理;2)土壤呼吸速率与0—40 cm土壤温度呈极显著的正相关关系(P0.01),与0—40 cm土壤水分、盐分、有机质含量无相关性。拟合方程显示盐渍化土壤呼吸受土壤温度、水分、盐分的综合效应影响。【结论】干旱区域盐渍化土壤的呼吸速率受土壤温度、水分、盐分等因素的综合影响,在该区域通过上盖地膜下埋秸秆等相应措施起到保温抑盐效果的同时,可增强食葵根系生长以及微生物的代谢活动。     

秸秆还田配施氮肥对春玉米水氮利用效率的影响

为了探明秸秆还田配施氮肥对春玉米水氮利用效率的影响,2014-2015年在辽宁铁岭设置了秸秆0.0 kg/hm~2+纯NPK 0.0 kg/hm~2(S0F0)、秸秆9 000 kg/hm~2+纯N 0.0 kg/hm~2+纯P 112.5 kg/hm~2+纯K 90.0kg/hm~2(SN0)、秸秆9 000 kg/hm~2+纯N 112.5 kg/hm~2+纯P 112.5 kg/hm~2+纯K 90.0 kg/hm~2(SN1),秸秆0.0 kg/hm~2+纯N 225.0 kg/hm~2+纯P 112.5 kg/hm~2+纯K 90.0 kg/hm~2(S0N2)(CK),秸秆9 000 kg/hm~2+纯N225.0 kg/hm~2+纯P 112.5 kg/hm~2+纯K 90.0 kg/hm~2(SN2),秸秆9 000 kg/hm~2+纯N 337.5 kg/hm~2+纯P 112.5kg/hm~2+纯K 90.0 kg/hm~2(SN3)6个处理开展了研究。结果表明,秸秆还田配施氮肥对春玉米产量、氮肥农学利用率影响明显。全量还田9 000 kg/hm~2和配施氮肥225.0 kg/hm~2产量最高,相同施氮条件下,2年秸秆还田比秸秆不还田增产1.10%~11.56%,增加的主要原因是百粒质量和行粒数的显著提高和秃尖的显著降低,但产量并未随着施氮量的增加而持续增加;秸秆还田配施氮肥春玉米干物质最大生长速率(Cm)和干物质最大积累量(Wm)均随着施氮量的增加而增加,秸秆未还田和不施氮肥春玉米干物质最大生长速率时间(tm)出现延后,这在一定程度上导致了干物质积累量的减少;秸秆还田配施氮肥对土壤水库起到了扩蓄增容作用,提高春玉米水分利用效率,相同施氮量条件下,秸秆还田比秸秆不还田有一定程度的提高,但并未达到显著差异(P0.05);秸秆还田配施氮肥能够提高氮肥农学利用率,提高土壤有机质含量,但速效养分增加并不明显。秸秆还田量9 000 kg/hm~2和配施氮肥225.0 kg/hm~2是辽北棕壤区比较理想的还田方式,在该区域农业发展中具有一定的应用价值。     

河套灌区不同秋浇年限对土壤细菌群落的影响

【目的】 针对内蒙古河套灌区农民自愿放弃秋浇造成干地面积逐渐增多的现象,通过调查研究不同秋浇年限对盐碱土壤细菌群落组成差异的影响,为灌区盐碱地改良与秋浇制度改革提供科学依据。【方法】 选取盐荒地（CK）、一直秋浇（AUI1）、隔2—3年秋浇（AUI2）、3—4年不秋浇（AUI3）以及6—7年不秋浇（AUI4）5种类型的典型地块,采用高通量测序（Illumina HiSeq）技术,分析不同秋浇年限处理下土壤细菌群落的变化特征,并对土壤化学性质与细菌群落进行了冗余分析以及与群落组成的相关性分析。【结果】 AUI1和AUI2处理对降低0—30 cm土层盐分含量最显著,分别比CK、AUI3、AUI4降低了128.82%和29.04%、108.76%和17.72%、108.44%和17.55%,在30—40 cm土层AUI1处理的盐分含量显著低于其他处理;各个土层的pH值均以AUI2处理最低,其0—40 cm土层pH平均值较CK、AUI1、AUI3、AUI4处理分别显著降低了0.28、0.32、0.16、0.88个单位（P＜0.05）。另外,AUI2处理0—40 cm土层微生物量碳平均含量分别较CK、AUI1、AUI3、AUI4提高了252.89%、148.59%、58.10%和60.10%,可溶性有机碳平均含量分别提高了48.41%、29.42%、6.01%和14.27%（P＜0.05）。AUI1与AUI2处理间的丰富度指数（ACE和Chao1）显著高于CK、AUI3和AUI4处理（P＜0.05）。变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为不同秋浇年限处理的3大优势菌门,占所有菌门的53.93%,而AUI2、AUI3处理分别有利于增加拟杆菌门、酸杆菌门的丰度（P＜0.05）。相关性分析结果表明,变形菌门（Proteobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）与土壤微生物量碳和可溶性有机碳均具有很强的负相关性,其中与微生物量碳的相关系数分别为（r=-0.559**和-0.522*）,与可溶性有机碳的相关系数分别为（r=-0.795**和-0.820**）;而放线菌门（Actinobacteria）、奇古菌门（Thaumarchaeota）、厚壁菌门（Firmicutes）和疣微菌门（Verrucomicrobia）均与土壤盐分呈显著负相关,与土壤微生物量碳和可溶性有机碳呈显著正相关。因子分析显示,土壤盐分、pH、微生物量和可溶性有机碳总共解释了97%的群落变化,成为土壤细菌群落组成变化的主控因子,贡献率依次为：土壤盐分＞pH＞微生物量碳＞可溶性有机碳。【结论】 隔2—3年秋浇（AUI2）处理不仅可以有效降低耕层土壤盐分并能使0—40 cm土层微生物量碳和可溶性有机碳含量显著增加,而且还可提高土壤优势菌群中拟杆菌门的相对丰度。综上所述,隔2—3年秋浇（AUI2）是河套地区兼顾盐碱土壤改良与节水的优化措施。     

CT扫描分析秸秆隔层孔隙特征及其对土壤水入渗的影响

为阐明不同物理形态玉米秸秆建立的隔层对盐碱土壤灌溉水入渗特征的影响机制,该文采用室内模拟试验方法,在距地表40～45 cm处均匀铺设同一隔层厚度(5 cm)段状秸秆(SL)、颗粒状秸秆(SK)与粉末状秸秆(SF),以不埋设秸秆隔层为对照(CK),并利用CT扫描和图像处理技术,定量分析不同形态秸秆隔层内部孔隙度、孔隙大小分布、连通度等孔隙参数及其与灌溉水入渗特征之间的关系。结果表明:与CK处理相比,不同物理形态的玉米秸秆隔层均显著提高了40～45 cm隔层处总孔隙度,其中以SF处理最高,分别较CK、SL与SK处理显著提高了29.25、12.09与12.61个百分点(P 0.05),但SL与SK处理间差异不显著。SF处理在灌溉水入渗各阶段均显著增加了孔隙直径≤1 mm的孔隙度(P 0.05),入渗开始前、结束后分别较SL与SK处理提高了19.18、17.25和9.45、9.41个百分点,从而增大了封闭气体体积,导致灌溉水入渗速率较慢,而SL处理在灌溉水入渗开始前孔隙直径1 mm孔隙度较SK处理提高了1.04个百分点,但在入渗结束后SK处理孔隙直径1 mm孔隙度较SL处理显著提高,这种 1 mm大孔隙的变化导致SK处理出现湿润锋通过秸秆隔层耗时长于SL处理,而湿润锋通过隔层后至土柱底部耗时短于SL处理的现象。相关性分析结果表明:湿润锋通过秸秆隔层用时与入渗开始前、结束后隔层处总孔隙度、≤1 mm直径孔隙度均呈极显著正相关,与入渗前 1 mm直径孔隙度呈极显著负相关(P 0.01),而在入渗结束后这种大孔隙的作用减弱,但≤1 mm孔隙度的阻渗作用依旧显著,孔隙连通度对灌溉水入渗速率的影响较总孔隙度小。可见,不同形态玉米秸秆隔层均影响灌溉水入渗过程,CT扫描技术可作为定量研究秸秆隔层内部孔隙结构及其对灌溉水入渗影响机制的手段,该结果可为筛选和建立盐碱土壤最佳灌溉淋盐效果的物理形态秸秆隔层提供参考。