大尺度冬小麦-夏玉米微喷灌精准自动施肥增产效应

为了明确微喷灌精准自动施肥对冬小麦-夏玉米产量、产值、生产成本效益等的影响,该文以传统施肥技术为对照,设置6.67 hm~2大尺度微喷灌精准自动施肥在冬小麦-夏玉米上的应用效果试验,定量分析微喷灌精准自动施肥对冬小麦和夏玉米产量、产值、生产成本、效益、氮磷用量和灌溉量等方面的影响。结果表明:大尺度冬小麦-夏玉米微喷灌精准自动施肥具有增产、增收、节约成本、节肥、节水的良好应用效果。与传统施肥相比,微喷灌精准自动施肥在冬小麦季显著提高小麦产量,增产10.6%,增加效益43.77%,降低生产成本26.17%,减少氮磷化肥24.20%,节约灌溉用水57.45%。微喷灌精准自动施肥在夏玉米季显著增加玉米产量,增产13.73%,增加效益13.73%,降低生产成本17.09%,减少氮、磷养分用量20.34%,节省灌溉用水36.94%。微喷灌精准自动施肥在冬小麦-夏玉米轮作季增产12.26%,增收效益37.39%,降低生产成本21.85%,减少氮磷化肥22.26%,节省灌溉用水46.51%,具有良好的经济效益和生态效益。研究结果可为该技术的推广提供参考依据,促进农业生产力和农业可持续发展。     

垄作对冬小麦、夏玉米产量和水分利用率的影响

试验于2005-2007年两年度在河南省浚县农业科学研究所试验田进行,设冬小麦、夏玉米一体化垄作和平作（对照）2个处理,重复2个周期。采用水分平衡法,研究了一体化垄作条件下冬小麦和夏玉米的产量和水分利用效率的变化。结果表明：冬小麦、夏玉米一体化垄作后,产量性状明显优于传统平作。垄作全年2季作物较平作增产9112～21688kg/hm2,增产幅度达45%～100%,其中,垄作冬小麦增产2425～5103kg/hm2,增产幅度为27%～59%,接续的夏玉米增产6687～16586kg/hm2,增产幅度达59%～128%;产量构成因素的变化表现为,冬小麦不育小穗数降低,成穗数增加,夏玉米果穗秃尖变短,2季作物的穗粒数和千粒重均增加。垄作节水效果显著,全年2季作物总耗水量降低61%～119%,水分利用效率提高113%～249%,其中垄作冬小麦耗水量降低92%～142%,水分利用效率提高132%～234%,接续的夏玉米耗水量降低37%～95%,水分利用效率提高103%～248%。     

河北平原冬小麦、夏玉米农田基础产量和地力贡献率分析

为了解河北平原冬小麦、夏玉米农田基础产量状况,提高养分管理水平,对2011~2014年在河北省开展的894组小麦和952组玉米配方施肥农户示范数据进行了分析,评价了河北省冬小麦、夏玉米农田施肥量、基础产量、施肥产量、养分效率和地力贡献率。结果发现,河北冬小麦、夏玉米平均施氮(N)量分别为242和234 kg/hm~2,施磷(P2O5)量分别为65和59 kg/hm~2,施钾(K2O)量分别为45和61 kg/hm~2;冬小麦、夏玉米平均农田基础产量分别为4 509和5 979 kg/hm~2,农民习惯施肥平均产量分别为6 390和7 905 kg/hm~2;氮肥偏生产力分别平均为25.3和39.9 kg/kg,磷肥偏生产力平均为47.3和115.2 kg/kg,钾肥偏生产力平均为102.9和136.0 kg/kg。河北平原冬小麦、夏玉米的农田基础产量贡献率平均为70.6%和71.6%,农田地力贡献率随着基础产量水平的提高呈显著提高趋势,基础产量与施肥产量呈极显著线性相关关系。提高基础产量水平是保证河北省冬小麦、夏玉米高产的关键。     

耕作方式对冬小麦-夏玉米光合特性及周年产量形成的影响

【目的】作物的光合特性及干物质积累与转运是影响产量的重要因素。研究不同耕作方式对冬小麦-夏玉米光合特性、干物质积累转运及周年产量的影响,以期为冬小麦-夏玉米两熟地区选择适宜的耕作方式提供理论和实践依据。 【方法】以黄淮海地区2003~2014年连续12年定位试验为平台,在秸秆还田前提下,试验设4种耕作方式:传统翻耕（PC）为对照、免耕（PZ）、深松（PS）和旋耕（PR）。对2014~2015季冬小麦和2015季夏玉米各项光合参数、干物质积累和产量进行了测定。 【结果】长期不同耕作方式对冬小麦-夏玉米光合特性和周年产量影响显著,免耕、深松和旋耕处理的光合特性和周年产量均优于对照传统翻耕,依次为PS > PZ > PR > PC。PZ、PS和PR耕作方式显著提高了生育后期冬小麦和夏玉米功能叶的叶绿素含量、光合速率、气孔导度和蒸腾速率,其中冬小麦灌浆后期叶绿素含量分别提高了97.0%、121.1%和71.4%,光合速率分别提高了57.6%、71.6%和51.2%;夏玉米灌浆期叶绿素含量分别提高23.6%、28.1%和10.4%,光合速率分别提高18.6%、26.5%和19.2%,延缓了叶片衰老,使光合作用始终维持在较高水平。PZ、PS和PR处理冬小麦花后同化物对籽粒的贡献率分别达65.3%、67.8%和65.0%,夏玉米为66.3%、70.6%和63.4%,而对照处理（PC）冬小麦和夏玉米的贡献率仅为59.3%和60.9%。PZ和PS处理冬小麦和夏玉米的穗粒数和千粒重显著高于PC处理,穗数显著低于PC和PR。PZ、PS和PR可显著提高周年产量,分别提高15.4%、18.2%和11.0%。 【结论】在黄淮海地区,采用长期秸秆还田下免耕、深松和旋耕均可提高冬小麦和夏玉米叶绿素含量和光合速率,提高胞间CO₂利用能力,降低非气孔限制,增强花后干物质积累能力,增加花后同化物对籽粒的贡献率,协调产量构成因素的关系,提高单季和周年产量,其中深松效果最佳,免耕次之。     

黑垆土长期施肥对冬小麦-玉米轮作产量的影响

为探明作物在黑垆土长期不同施肥条件下的产量变化趋势,寻求既能提高土壤肥力又能获得高产的黑垆土科学施肥模式,以1978年在陇东旱塬建立的长期不同施肥制度定位试验数据为基础,对作物产量及肥料增产贡献率进行分析。结果表明,在36 a不同施肥处理下,各平衡施肥处理均使作物增产,氮磷肥与有机肥配施处理尤为显著,与不施肥处理相比,小麦与玉米增产分别达120.57%、193.14%;单施氮肥对产量的贡献率呈下降趋势,单施厩肥呈上升趋势,而氮磷肥配施、氮磷肥与有机肥配施、氮磷肥与秸秆配施的增产贡献率则在波动中保持相对稳定的态势。     

优化施肥条件下华北冬小麦/夏玉米轮作体系的土壤氨挥发

采用密闭室间歇通气法研究优化施肥条件下华北冬小麦/夏玉米体系的土壤氨挥发损失。结果表明,肥料氮素氨挥发损失主要发生在施肥后的14 d 内, 冬小麦和夏玉米两个生长季氨挥发损失总量及其损失率均表现出随施氮量的降低而降低,玉米季氨挥发损失高于小麦季。习惯施肥小麦季和玉米季氨挥发总量是氮肥减量后移的2.28和2.03倍,而氮肥减量后移处理的小麦和玉米产量显著高于习惯施肥。氮肥后移可节省氮肥30%,是降低氨挥发损失的理想施肥方式。     

氮肥分配对冬小麦-夏玉米轮作产量和氮肥效率的影响

通过田间小区试验研究了控制氮肥总量(N 420 kg/hm2)条件下氮肥分配对冬小麦/夏玉米轮作体系内的作物生物量、产量、纯收益、农学效率及肥料利用率的影响,结果表明,氮肥在冬小麦/夏玉米轮作体系的分配量及比例显著影响冬小麦/夏玉米轮作的产量、纯收益和氮肥的效率,冬小麦季施总氮55％ (N 231 kg/hm2)、夏玉米季施总氮45％ (N 189 kg/hm2)时,获得最高的轮作总产量(13 026 kg/hm2)和最大的净收益(22 146元/hm2),氮肥的农学效率和利用率较其它分配方式均有所提高,是晋南地区冬小麦/夏玉米轮作氮肥分配的适宜比例.就单季小麦而言,施N 189 kg/hm2可以获得较高的产量和较高的氮肥效率.值得指出的是,由于作物生长期间受春寒和夏旱的影响,冬小麦/夏玉米轮作体系内的氮农学效率和氮肥利用率均表现较低,仅分别为4.6 kg/kg和20.8％.     

再生水灌溉对冬小麦和夏玉米产量及品质的影响

食作物是利用再生水灌溉的主要农作物之一,产量和品质是决定其再生水灌溉可行性的重要因素,该文系统研究了再生水灌溉对典型粮食作物——冬小麦、夏玉米产量与品质的影响规律,为粮食作物再生水安全灌溉提供科技支撑。通过田间试验得出：再生水灌溉处理与清水处理相比,冬小麦和夏玉米平均增产6.49%和5.42%,再生水灌溉对冬小麦和夏玉米产量没有显著影响（α＝0.05）;再生水灌溉对冬小麦和夏玉米籽粒中的粗蛋白、可溶性总糖、粗灰分、粗淀粉和还原型Vc含量等主要品质指标无显著性影响（α＝0.05）;再生水灌溉处理的冬小麦籽粒中全氮质量分数平均增加10.2%、夏玉米籽粒中全氮、全磷质量分数平均增加10.40%和16.40%,冬小麦籽粒中全磷、全钾含量和夏玉米籽粒中的全钾含量没有明显变化。该研究成果对于推动再生水灌溉利用具有积极意义。     

施氮模式对冬小麦/夏玉米产量及氮素利用的影响

采用大田试验,在小麦季N 250kg /hm2和玉米季N 200kg /hm2氮肥供应条件下,连续2年度（2007～2009）观测了不同施氮模式对冬小麦/夏玉米产量及氮素利用的影响。结果表明,与对照相比,常规施肥、有机无机复合肥、控释复合肥、控失复合肥以及改变氮肥基追配比处理均显著提高冬小麦/夏玉米子粒产量和干物质积累量,小麦季各处理产量大小依次为:控释复合肥控失复合肥有机无机复合肥改变氮肥基追配比常规施肥,提高幅度在107.5%～147.4%;玉米季各处理产量大小依次为:控释复合肥控失复合肥有机无机复合肥常规施肥改变氮肥基追配比,提高幅度在28.5%～56.1%。与常规施肥处理比较,控释复合肥、控失复合肥和有机无机复合肥处理冬小麦氮肥偏生产力和氮肥农学效率提高2.2～5.1 kg/kg,夏玉米提高3.6～7.6 kg/kg;但改变基追配比处理在小麦季高于常规处理,在玉米季则低于当地常规施肥处理。从产量和氮肥利用率方面综合分析,有机无机复合肥、控释复合肥、控失复合肥均可作为适宜研究区域推广的肥料品种,而改变基追配比处理相对较适宜冬小麦季。     

基于Meta分析的关中平原冬小麦-夏玉米施氮/磷增产效应研究

为明确施用氮肥和磷肥对关中平原冬小麦/夏玉米产量的影响及其控制因素,以公开发表的试验数据为基础,采用Meta分析法定量分析了施氮及施磷条件下,试验年份、作物品种、生育期降水量、种植密度、施氮量、灌水量、土壤质地、施磷量以及施磷比例对冬小麦-夏玉米轮作体系作物产量的影响。结果表明,就试验年份来讲,2007年以后施氮的增产效果更为稳定,这可能与品种更替和农艺措施的变迁有关。与不施氮处理相比,施氮处理夏玉米品种为郑单958、生育期降水量≥350 mm、种植密度≥60000株·hm-2、灌水量≥75 mm、土壤质地为粘壤土、施氮量为151～210 kg·hm-2时,夏玉米增产率最大,分别为36.92%、34.00%、18.19%、42.37%、67.88%、47.96%。施氮能够显著增加冬小麦产量,冬小麦品种为小偃22,生育期降水>230 mm,灌水量为46～75 mm,土壤质地为粉砂质粘壤土、施氮量为90～150 kg·hm-2时施氮的增产率最大,分别为77.91%、79.63%、75.94%、52.06%、69.27%。施磷总量为90～150 kg·hm-2、夏玉米、冬小麦施磷比例为0∶1时(磷肥全部施于小麦季),冬小麦、夏玉米单季及轮作体系总产量均表现出最佳的增产效果。施氮量、灌水量、施磷量、施磷比例、作物品种、种植密度以及土壤质地是影响施肥增产效果的主要因素,分别控制在上述范围时可使施肥的增产效果得到充分发挥,这可作为关中平原氮/磷肥合理施用的依据。     

河北省低平原区近16年来农田施肥量、作物产量和养分效率的变化特征

为阐明近16年来河北省低平原区农田养分管理措施对作物产量和养分效率的影响,提高农田养分管理技术水平,对1998~2014年在河北省开展的6个土壤肥力定位监测试验进行了统计分析。结果发现,河北省低平原区小麦氮、磷、钾肥施用量一直维持在较高的水平,年平均施用量分别为315.2、199.5和173.2 kg/hm~2。玉米施肥量逐年增加,2014年氮、磷、钾施用量分别为247.0、69.8和128.5 kg/hm~2。小麦、玉米施肥区产量分别较1998年提升了40.7%和72.4%,小麦无肥区没有明显增产,玉米无肥区产量提高了36.1%。施肥量增加对小麦产量没有明显的影响,但对玉米产量增加有显著的促进作用,其中氮素是影响玉米产量的最主要因素。小麦的氮肥偏生产力和农学效率因施肥量较高在过去16年间没有明显的变化,而玉米则随时间和施肥量的增加呈下降趋势。土壤基础地力对小麦、玉米产量的贡献率呈逐年下降的趋势。     

施氮量和底追比例对小麦氮素吸收利用及子粒产量和蛋白质含量的影响

在大田栽培条件下,运用15N示踪技术研究了不同施氮量和底追肥比例对小麦氮素利用和子粒产量及蛋白质含量的影响。结果表明,施用氮肥提高了小麦植株的氮素积累量、子粒产量、蛋白质含量和蛋白质产量。相同施氮量条件下增加追肥氮的比例,提高了氮肥农学利用率和吸收利用率,增加了植株地上部器官(子粒+营养器官)中追肥氮、土壤氮的积累量,提高了营养器官中氮素的转运量和开花后氮素的同化量,增加了子粒蛋白质含量。相同的氮素底追肥比例条件下,将240.kg/hm2施氮量降至168.kg/hm2的处理,氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥偏生产力提高,子粒中土壤氮的积累量增加,植株地上部器官中土壤氮的积累量亦增加,开花后氮素同化量提高,子粒蛋白质含量增加。各施氮处理间子粒产量无显著差异。在本试验条件下,施氮量为168.kg/hm2且全部于拔节期追施是兼顾产量、品质和效益的优化处理。     

品种和播期对华北春玉米产量及水分利用效率的影响

华北平原冬小麦夏玉米一年两作种植制度主要受水资源的约束,发展休耕轮作是实现该区域农业可持续发展的途径之一。春玉米高效生产是提升休耕轮作产能的关键因素,如何利用品种特性进行播期调整以适应区域生产特点提高产量是该区春玉米生产中面临的主要问题。为此,于2016年5—9月在中国科学院南皮生态农业试验站以5个玉米品种(‘华农887’、‘胡新338’、‘郑单958’、‘华农866’和‘联创1号’)为材料,比较分析了3个播期(5月1日、5月15日和5月30日)下春玉米生育时期、产量及产量要素、耗水和水分利用效率的变化情况,并结合气象因子分析探讨了春玉米产量及其构成要素与环境因子的关系。结果表明:随着播期推迟,不同春玉米品种的生育期总天数均呈显著减少趋势(P0.05),生育期总天数的减少主要是播种到抽雄天数减少所致。不同春玉米品种的生育期总天数也存在较大差异,在各播期处理下均相差5~7 d。在产量方面,5月1日和5月15日播种的5个玉米品种间平均产量没有显著差异,5月30日播种的平均产量显著高于前2个播期,其产量提升主要是百粒重增加所致。随着播期的推迟,春玉米的耗水量变化不大,水分利用效率呈增加趋势,这主要与降水的分布有关。通过气象因子分析,不同播期下百粒重与抽雄前后的积温和降水呈显著相关(P0.05)。综合产量、耗水和水分利用效率分析,在该区域推荐5月30日左右为春玉米的适宜播种日期,‘华农866’和‘华农887’是适宜该区生产的潜力品种。     

滨海低平原干旱区全膜覆土穴播冬小麦田 水热特征和产量效应

为研究全膜覆土穴播栽培技术在环渤海低平原区对冬小麦田土壤水分、盐分、温度、热量状况和冬小麦产量的影响,采用田间试验法,于2014—2015年在中国科学院南皮生态农业试验站,设置全膜覆土穴播(PM)和常规旋耕播种(CK)冬小麦试验,定位监测了耕层土壤温度、水分、盐分和热通量数据动态,并分析了冬小麦产量。结果表明:PM在越冬期和返青期可以有效保持土壤水分,平均土壤含水量比CK高16.4%,达显著性差异(P0.05);但是,覆膜也阻隔了后期降水对土壤水分的补充,最大含水量差异可达10.0%。PM处理10 cm深土壤日均温度始终高于CK处理,平均增幅3.8%,差异不显著(P0.05);同时,PM减小了土壤温度日较差0.5℃。PM有利于土壤吸收和储存热量,白天具有较高的向下地面热通量,日均土壤热通量比CK显著增加数倍。温度和热通量变化均表明覆膜增强了土壤抵御外界温度变化的能力。PM的土壤电导率显著低于CK24.2%(P0.05),特别是在春季返盐期,PM的土壤电导率比CK降低39.7%。PM较CK增加了冬小麦穗粒数和千粒重,增产10.4%,但均未达显著水平。因此,全膜覆土穴播冬小麦栽培技术能改善土壤水热状况,降低土壤盐分对小麦的危害,这为全膜覆土穴播冬小麦栽培技术在环渤海低平原干旱区农业生产中的应用提供理论与技术支持。     

揭膜时期和施氮量对陇东旱塬春玉米群体生理指标及产量的影响

为了探明甘肃陇东旱塬区全膜双垄沟播玉米产量、生长指标同步提高的适宜揭膜时期和施氮量,本研究以甘肃陇东旱塬全膜双垄沟播春玉米为研究对象,设置了3个揭膜时期(拔节期揭膜、抽雄期揭膜、全生育期覆膜)和3个施氮量(N 0、150、225 kg/hm~2),研究了揭膜时期、施氮量及其互作对春玉米生长指标及产量的影响。结果表明:揭膜时期或施氮量对玉米产量影响差异达显著或极显著水平,而其互作不显著。抽雄期揭膜籽粒产量和水分利用效率均优于拔节期揭膜和全生育期覆膜,而拔节期揭膜与全生育期覆膜之间产量差异不显著。同一揭膜时期,施氮(高氮或低氮)玉米产量极显著高于不施氮,且产量随施氮量的增加而增加。与低氮处理相比较,高氮处理玉米产量虽有一定程度的增加,但差异不显著。同时,抽雄期揭膜结合高施氮量较低施氮量更有利于玉米叶片SPAD值、光合速率及叶面积指数等生长指标的改善。因此,综合考虑产量、水分利用效率及生长指标,在甘肃陇东旱塬区全膜双垄沟播玉米栽培条件下,抽雄期揭膜结合施氮量150~225 kg/hm~2为较适宜的栽培模式。     

环京津冀北贫困带土地利用/覆被变化研究

运用地理信息系统空间分析技术、数理统计分析方法及景观生态学方法分析了环京津冀北贫困带1985—2000年土地利用变化的时空格局和演进态势,以期为冀北贫困带实现土地资源可持续利用和社会经济可持续发展科学决策提供依据。结果表明:1985—2000年,冀北贫困带林地和城乡工矿居民用地面积大幅度增加,耕地、草地、水域、未利用地大面积减少。增加的林地主要来源于草地和耕地,新增城乡工矿居民用地主要来源于耕地,未利用地主要转化为草地和耕地。土地利用多样性程度和破碎度降低,聚集度增加。耕地破碎程度增加,但形状趋于规整。其它土地类型均向规则、连片方向发展。