夏闲期施肥与覆盖处理对旱地冬小麦产量和土壤水分利用的影响

为给旱地夏闲期管理提供参考依据,采用大田试验,研究了夏闲期施肥与覆盖处理对旱地冬小麦土壤储水量、产量及水分利用效率的影响。结果表明,夏闲期施肥可明显提高播前0~100、100~200 cm土层储水量,增加了冬小麦穗数、籽粒产量和水分利用效率;不论施肥与否,地膜覆盖与纸覆盖均可提高播前底墒,增加小麦穗数和穗粒数,显著提高籽粒产量和水分利用效率,且地膜覆盖处理效果优于纸覆盖;施肥可增进覆盖的保水、增产及高效用水的作用。因此,旱地夏闲期可通过施肥与覆盖技术改善土壤水分状况,为旱地秋播作物高产创造条件。     

休闲期覆膜与施氮量对旱地小麦水氮利用效率和籽粒产量的影响

为探寻旱地小麦休闲期覆盖下的适宜施氮量,在旱地小麦休闲期覆盖与不覆盖条件下,分别设置75、150和225kg·hm-2三个施氮量,分析了休闲期覆盖配施氮肥对旱地小麦水氮利用效率和籽粒产量的影响。结果表明,休闲期覆盖显著提高播种至孕穗期0~300cm土壤蓄水量,其中播种期土壤水分增加70~81mm,其蓄水保墒效果可延续至孕穗期,进而提高了小麦产量和水分利用效率。休闲期覆盖促进了小麦植株对氮素的吸收和积累,增加了植株花前氮素转运量、花后氮素积累量以及籽粒氮素积累量,提高了氮素收获指数和氮素生产效率。休闲期覆盖配施氮素150kg·hm-2时,蓄水、增产和水分高效利用、氮素积累与转运的效果最好。     

返青期断根对秸秆覆盖冬小麦产量及叶片光合特性的影响

为了解返青期断根对黄土高原旱地保护性耕作下小麦产量形成及水分利用的调控作用,在陕西长武县开展旱地秸秆覆盖条件下冬小麦返青期断根试验,分析了返青期断根对冬小麦籽粒产量、地上部生物量、收获指数、产量构成三要素、拔节期群体数量、生育期耗水量、水分利用效率、花后旗叶光合特性及衰老特性的影响。结果表明,返青期断根对冬小麦地上部生物量、穗数、粒重和生育期耗水量没有显著影响。与CK(不断根)相比,返青期断根后冬小麦拔节期总茎数减少了11.9%,开花期叶面积指数、花后旗叶叶绿素含量、光合速率和蒸腾速率提高,分蘖成穗率、穗粒数、籽粒产量、收获指数和水分利用效率分别增加了14.1%、10.5%、8.2%、10.4%、17.5%和20.4%。这说明返青期断根可促进秸秆覆盖条件下冬小麦分蘖成穗,增加花后旗叶光合作用,改善穗部结实特性,提高籽粒产量和水分高效利用。     

不同降水年型下旱地深翻时间和施肥方式对小麦产量及水肥利用率的影响

为提高旱地小麦自然降水和肥料利用效果以实现稳产高产栽培,通过3个不同降水年型田间试验,研究了晋南旱地麦田休闲期深翻时间和氮、磷施用方式对小麦群体、产量及水肥利用率的影响。结果表明,休闲期降水量及其分布、深翻时间和施肥方式共同影响旱地小麦播前0~200 cm土壤蓄水量、产量、水肥利用效率。休闲期丰水年较平水年和枯水年分别增产75.29%和170.39%,播前0~200 cm土壤贮水量分别多42.77 mm 和116.91 mm,水分利用效率分别高2.94和8.77 kg·mm^-1·hm^-2,氮、磷利用效率也较高。8月中上旬深翻蓄水效果较好,可促进小麦植株和籽粒对氮、磷的吸收,增加冬前茎数和穗数,8月中旬深翻较7月中旬深翻增产5.43%~18.15%,播前0~200 cm土壤贮水量增加12.12~18.45 mm,水分利用效率和磷素利用率也较高。与播种前配施氮、磷肥相比,8月中上旬深翻时配施磷肥,播种前施入氮肥,可提高冬前和拔节期茎数、穗数和穗粒数,促进氮、磷积累和转运,从而增产,同时提高收获期0~200 cm土壤贮水量和水分利用率。在当前气候、栽培条件下,晋南丘陵旱地不同降水年型下均以8月中上旬深翻配施磷肥,播种前施入氮肥可提高土壤渗水特性,最大限度纳秋雨蓄墒,增加小麦冬前和拔节期茎数和穗数,提高产量和水肥利用效率。     

耕播方式对稻茬小麦籽粒产量、养分吸收和利用的影响

为给稻茬小麦机械化高产高效生产提供参考,以冬小麦品种扬麦23为材料,研究了水稻秸秆全量还田、耕作层土壤含水量85.7%条件下不同耕作方式(耕翻、旋耕和板茬)和播种方式(条播、带状条播和均匀摆播)对稻茬小麦籽粒产量、蛋白质含量、养分吸收和利用的影响。结果表明,板茬处理更利于小麦对养分的吸收,成熟期氮、磷、钾积累量比耕翻和旋耕处理分别提高了20.1%和5.7%、35.0%和17.7%、7.0%和4.0%,且增加了肥料表观利用率、肥料利用效率、肥料农学效率和百公斤籽粒吸氮量,产量比耕翻和旋耕处理分别高14.9%和9.6%。均匀摆播较条播和带状条播提高了小麦氮、磷、钾素吸收能力,且促进了花后氮、磷素的积累与花前积累的转运;此外,均匀摆播的肥料农学效率比条播和带状条播分别提高30.6%～31.9%和4.1%～4.7%,氮肥、磷肥表观利用率分别提高了15.4%和4.6%、12.8%和3.5%。本试验条件下,板茬配以均匀摆播的耕播方式能够通过提高小麦早期氮、磷、钾养分吸收能力来促进植株生长和后期养分积累,进而增加养分吸收效率,有利于籽粒产量与养分利用效率的协同提高,但籽粒蛋白质含量未有一致表现,仍待进一步研究。     

不同功能地膜覆盖对旱地马铃薯土壤水热效应和产量的影响

为了研究旱地不同功能地膜覆盖栽培马铃薯的效果,在甘肃省定西市设置露地栽培(CK)、覆盖黑色膜、覆盖黑白双色膜、覆盖蓝色高光效膜和覆盖黑色液体降解地膜5个处理试验,研究不同地膜覆盖对土壤水热状况和产量的影响。结果表明,地膜覆盖可以提高马铃薯0～20 cm各土层的土壤温度1.0～6.0℃,覆盖黑白双色地膜和蓝色地膜的地温最高,其次为覆盖黑色地膜,液体可降解地膜的温度提高幅度最小,仅较露地栽培高1.0～2.0℃。覆盖黑白双色膜、蓝色膜和黑色膜3个处理0～100 cm土层的土壤含水量最高,其次为液体降解地膜,露地土壤含水量最低。各处理与露地(CK)相比,覆盖黑白双色地膜、黑色地膜和蓝色地膜处理水分利用效率分别较露地栽培提高32.00%、29.99%和25.22%,液体降解地膜较露地栽培高7.42%(不显著)。蓝色地膜、黑色地膜和黑白双色地膜块茎产量分别较露地栽培提高29.28%、28.73%和25.72%,液体降解地膜覆盖块茎产量较露地栽培高5.29%(不显著)。地膜覆盖能提高地温,有效提高土壤含水量、水分利用效率和马铃薯产量,蓝色高光效地膜、黑色地膜和黑白双色膜有极显著增产效果,宜在生产中推广。     

有机肥部分替代化肥对旱地地膜冬小麦产量及水肥利用效率的影响

为探求旱地冬小麦全生物降解地膜绿色覆盖栽培条件下有机肥氮替代化肥氮的适宜比例，于2020—2021年在甘肃定西布设大田试验，比较分析了单施化肥（CK）、15%有机肥氮替代化肥氮（OR₁₅）、30%有机肥氮替代化肥氮（OR₃₀）、45%有机肥氮替代化肥氮（OR₄₅）处理下旱地冬小麦干物质积累、籽粒产量、耗水量、水分利用效率、氮素效率等的差异。结果表明，与CK相比，适宜比例的有机肥替代化肥可有效调节冬小麦生长发育，优化干物质积累和耗水过程，提高籽粒产量和水肥利用效率。有机肥替代处理的花前群体干物质积累量均显著低于CK，而OR₁₅和OR₃₀处理的花后群体干物质积累量分别较CK增加了20.22%和5.39%，OR₄₅处理则降低21.84%；与CK相比，OR₁₅处理增产6.15%，OR₃₀和OR₄₅处理分别减产2.87%和10.43%；OR₁₅和OR₃₀处理的水分利用效率较CK提高了7.76%和3.78%，OR₄₅处理降低了1.89%；OR₁₅、OR₃₀和OR₄₅处理的生育期耗水量分别较CK低1.53%、6.43%和8.67%，而花后耗水量分别高7.46%、1.82%和0.80%；相比于CK，适宜比例的有机肥替代化肥主要通过增加小麦穗数和千粒重提高籽粒产量；有机肥替代处理均显著提高了冬小麦氮素利用效率、氮素收获指数和化肥氮偏生产力，且分别平均较CK提高了10.36%、4.46%和42.16%；OR₁₅处理的籽粒氮积累量较CK增加了7.81%，OR₃₀和OR₄₅处理分别降低了8.63%和20.35%。通过综合分析，有机肥氮15%替代化肥氮可作为陇中旱地冬小麦全生物降解地膜绿色覆盖栽培条件下实现小麦稳产增产及提质增效的氮素管理模式。     

旱地冬小麦灌浆期冠层温度与产量和水分利用效率的关系

为给抗旱节水品种的快速鉴定和筛选提供科学依据,在甘肃陇东旱塬利用红外测温仪测定了23个冬小麦品种的冠层温度,并分析了其与产量、水分利用效率的关系.结果表明,不同基因型小麦在籽粒灌浆期存在着冠层温度高度分异的现象,其差异可反映在产量和水分利用效率上.无论灌浆初期还是中期或中后期,旱地冬小麦产量、水分利用效率与冠层温度均呈极显著的负相关,并且随着灌浆过程的推移,相关性增大.这表明,灌浆期冠层温度偏低的品种具有较高的产量和水分利用效率,冠层温度可作为旱地高产节水小麦品种田间筛选的指标.     

喷灌对秦岭北麓旱地小麦产量及品质的效应

为给陕西旱地及关中灌区小麦高效灌溉提供技术支撑,在陕西秦岭北麓的蓝田县进行了小麦不同生育时期喷灌小区试验和生产示范试验,研究了喷灌对小麦产量及品质的影响。结果表明,在越冬期和拔节期喷灌可显著提高小麦产量、效益和水分利用效率,产量、收入和水分利用效率相对于无灌溉处理的增加幅度分别为22.0%~95.7%、16.5%~83.6%和9.3%~82.7%。喷灌后籽粒容重、吸水率和最大拉伸阻力分别增加1.8%~2.6%、0.5%~1.4%和0.6%~1.9%,其他品质指标降低,磨粉品质和加工品质明显变差。其中籽粒蛋白质含量和硬度分别降低5.2%~8.1%和6.0%~9.4%,最大拉伸面积、沉降值、湿面筋含量和稳定时间分别降低5.2%~7.8%、13.1%~17.3%、3.7%~7.8%和31.3%~42.4%。     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦产量及土壤水分的影响

为探讨西北半干旱雨养条件下秸秆带状覆盖麦田水分利用特征和增产效果,通过田间试验,以露地条播为对照(CK),研究了3种不同覆盖处理[秸秆带状覆盖常规条播(SM1)、秸秆带状覆盖宽幅条播(SM2)和全膜覆土穴播(PM)]对旱地冬小麦田土壤含水量、小麦产量和水分利用效率的影响。结果表明,秸秆带状覆盖和全膜覆土穴播均可显著改善小麦全生育期0~20cm以及开花前20~90cm土壤墒情,但开花后20~90cm以及全生育期90~200cm土壤墒情普遍不如CK。3种覆盖处理均能促进冬小麦对土壤贮水的利用,显著提高开花至成熟阶段的耗水量及其占总耗水量的比例。秸秆带状覆盖和全膜覆土穴播生育期耗水量分别比CK增加4.6%和7.6%。秸秆带状覆盖在孕穗前0~200cm土壤墒情与全膜覆土穴播无显著差异,孕穗期开始则好于全膜覆土穴播;全膜覆土穴播0~200cm土壤贮水消耗量显著高于秸秆带状覆盖,而开花至成熟阶段的耗水量及其占总耗水量的比例则略低于秸秆带状覆盖。3种覆盖处理均显著提高产量和水分利用效率,PM、SM1和SM2较CK分别增产36.8%、29.7%和27.5%,水分利用效率分别提高27.3%、23.9%和22.7%。产量与生育期耗水量呈显著正相关(r=0.97*)。覆盖处理中,全膜覆土穴播产量虽最高,但从产量、水分利用效率和经济效益角度综合考虑,秸秆带状覆盖优于全膜覆土穴播。因此认为,秸秆带状覆盖是一种更加高产高效、适宜在西北半干旱雨养区推广的覆盖种植方式。     

Simulated long-term effects of different soil management regimes on the water balance in the Loess Plateau, China

A soil management regime that improves water use efficiency (WUE) is urgently required to increase the sustainability of the winter wheat-summer fallow system in the Loess Plateau, China. However, the long-term partitioning of the water balance must be understood in order to evaluate the viability of possible soil management regimes. Therefore, an ecosystem model (CoupModel) was used to explore the effects on components of the water balance of five types of soil management regimes: conventional practice, wheat straw mulching, incorporation of high organic matter contents, compaction, and use of a harvested fallow crop. Three variants of the fallow crop approach were also considered, in which the crop was harvested 15, 30 and 45 days before sowing the wheat (designated Fallow-15d, Fallow-30d and Fallow-45d, respectively). Simulations were used to identify the relative magnitude of soil evaporation, wheat transpiration and deep percolation and to elucidate the temporal variability in these components for a selected location using climate records spanning 45 years. However, the soil management regime significantly influenced the magnitude of every component of the water balance (in terms of minimum, maximum and mean values) over the long periods considered. Consequently, wheat yield and WUE differed significantly among the simulated treatments. Mulching led to significantly lower soil evaporation, higher transpiration, and more frequent and extensive deep percolation than other regimes, thereby improving fallow efficiency (percentage of rainfall stored in the soil during the fallow period at the end of the fallow period), wheat yields and WUE. In contrast, soil compaction gave the opposite results, leading to the most unfavourable partitioning of the water balance reflected in the lowest wheat yield and WUE values of all the regimes. In 90% of the years no deep percolation occurred in the soil compaction simulations. Use of a fallow crop with optimal harvest timing (Fallow-30d) improved partitioning of the water balance (decreased soil evaporation) and did not significantly reduce wheat yield compared with conventional practice. High organic matter contents in the soil also had a positive influence on the water balance and improved wheat yield and WUE relative to conventional practice. Therefore, mulching appears to be the best management practice for the winter wheat-summer fallow system in the Loess Plateau, according to the simulations. Increasing soil organic matter may be the best option if mulching cannot be implemented. The ideal time for harvesting a fallow crop for use as green manure or fodder appears to be ca. 30 days before sowing the winter wheat.     

覆盖对喷灌夏玉米植株生长和产量的影响

在夏玉米生育期间设75%、65%、55%田间持水量3个灌水控制下限,研究地膜覆盖和不同秸秆覆盖量对喷灌夏玉米生长发育、产量、耗水量及水分利用效率的影响。结果表明,地膜覆盖能明显促进植株的生长,地膜覆盖和秸秆覆盖量大于7 500 kg/hm2处理的增产效果相当,覆盖增产效果均随着土壤水分的降低而增加。地膜覆盖处理耗水量最小,无覆盖的最大;秸秆覆盖处理的耗水量随着覆盖量的增加呈减少趋势,土壤水分越高的处理,覆盖节水量越多。地膜覆盖处理的水分利用效率(WUE)最高,比不覆盖处理提高50%以上;秸秆覆盖处理的WUE随着覆盖量的增加而增加,当覆盖量达到7 500 kg/hm2时,WUE的增加幅度变小。     

土壤水分与覆盖对夏玉米生长及水分利用效率的影响

在防雨棚下的测坑中,采用裂区试验设计,研究土壤高水分(75%田间持水量,下同)、中水分(65%)和低水分(55%)条件下地膜覆盖、秸秆覆盖和不覆盖对夏玉米生长发育、产量性状和水分利用效率的影响。结果表明,在不同土壤水分条件下,地膜覆盖、秸秆覆盖处理的株高和叶面积指数均高于不覆盖的处理;在玉米生长前期地膜覆盖处理的株高和叶面积指数最高,在玉米生长的中后期秸秆覆盖处理的株高和叶面积指数最高。地膜和秸秆覆盖均具有显著的增产作用,与不覆盖相比,平均分别增产8.89%和22.26%。水分利用效率(WUE)随着土壤水分的降低而增加;在相同的土壤水分条件下,秸秆覆盖处理的WUE最高,地膜覆盖的次之,不覆盖的最低;当土壤水分控制下限为田间持水量的65%时,覆盖处理的节水增产效果最好,其中地膜和秸秆覆盖处理产量比不覆盖处理分别增加12.69%和28.47%,WUE分别提高21.78%和34.65%。     

旱地周年覆膜条件下冬小麦的光合特性

在周年覆膜条件下,以陇鉴339为材料,研究了周年地膜覆盖后冬小麦的光合速率(P n)变化,以了解周年覆膜对冬小麦光合作用的影响。结果表明,周年覆膜秋播冬小麦较露地冬小麦光合速率、叶片水分利用效率显著提高。冬小麦旗叶P n日变化呈现“单峰型”,覆膜的高峰值较露地增加3.917μm olCO2.m-2.-s 1,提高17.74%,且持续时间延长,整个P n日变化中覆膜较露地平均提高11.62%。各生育阶段覆膜冬小麦的P n始终维持在较高水平上。增施氮肥、提高氮磷比有利于提高冬小麦P n。     

不同种植模式对冬小麦产量及水分利用特性的影响

为探讨适宜河北山前平原高产限水区冬小麦节水稳产的种植模式,于2014-2015年研究了不同种植模式对最大叶面积指数、群体变化、表层土壤水分含量、耗水特性、产量及水分利用效率的影响。试验设秸秆覆盖(微喷灌)、全膜覆土穴播(不灌水)、垄上覆膜(膜侧条播,淋灌)、免耕沟播(每沟淋灌)、免耕沟播(隔沟淋灌)、微喷灌对照、畦灌对照共7个处理,畦灌对照灌水量为150mm(越冬水和拔节水各75mm),各微灌处理灌水量均为30mm(拔节水)。结果表明,秸秆覆盖处理较微喷灌对照增产2.1%,差异不显著,水分利用效率二者相同;秸秆覆盖处理冬前、返青期、拔节期表层土壤水分含量均高于微喷灌对照。秸秆覆盖处理、微喷灌对照较畦灌对照分别减产0.6%和2.6%,差异不显著,而水分利用效率同为31.7kg·hm-2·mm-1,较畦灌对照增加32.1%,差异极显著。秸秆覆盖处理成穗率显著高于微喷灌对照,微喷灌对照成穗率显著高于畦灌对照;秸秆覆盖处理冬前0~20cm土层含水量较微喷灌对照、畦灌对照分别增加6.36%和5.92%,差异均显著。秸秆覆盖处理下冬小麦生育期土壤水消耗量略低于膜侧条播处理,而高于其他微灌处理,说明秸秆覆盖模式在降水量偏少的年份有利于冬小麦利用0~2m土壤贮水。     

旱地不同覆盖方式对冬小麦氮肥利用的影响

为了解不同覆盖方式下西北旱地冬小麦产量和氮肥利用的差异,在长期定位试验基础上,设置¹⁵N微区试验,分析常规播种、垄覆沟播、全膜穴播和秸秆覆盖4种栽培条件下冬小麦的产量、氮素累积及氮肥利用率。结果表明,与常规播种相比,垄覆沟播、全膜穴播和秸秆覆盖下小麦产量分别提高4.9%、 15.4%和12.4%,其中全膜穴播和秸秆覆盖的增产效果达到显著水平;地上部总生物量分别提高4.6%、 23.9%和16.8%;籽粒氮含量分别降低19.6%、8.9%和7.2%。籽粒氮素累积量和地上部氮素总累积量在不同覆盖方式下变化趋势一致,全膜穴播和秸秆覆盖的籽粒氮素累积量较常规播种分别提高6.0%和 5.6%,地上部氮素总累积量分别提高8.0%和5.5%,而垄覆沟播的籽粒氮素累积量和地上部氮素总累积量较常规播种分别降低13.9%和10.8%。垄覆沟播、全膜穴播和秸秆覆盖的籽粒氮素中肥料氮的比例较常规播种分别提高22.5%、29.8%和16.3%,籽粒中肥料氮累积量分别提高4.2%、39.3%和20.5%;地上部肥料氮累积量分别提高7.1%、38.8%和19.3%;氮肥利用率分别提高7.1%、38.8%和19.3%。因此,在本试验条件下,全膜穴播和秸秆覆盖可以明显促进小麦增产、氮素累积和氮肥高效利用,其中从环境因素考虑,秸秆覆盖的效果更好。