覆盖与种植模式对土壤呼吸速率和玉米根际微生物数量的影响

研究覆盖材料(普通地膜覆盖、生物可降解地膜覆盖、秸秆覆盖和无覆盖)与种植模式(玉米单作、玉米间作豌豆和玉米间作箭筈豌豆)对土壤呼吸速率和玉米根际微生物数量的影响,结果表明:土壤呼吸日变化曲线因覆盖与种植模式而异,峰值出现时间也各不相同;同一种植模式下,玉米生育期平均土壤呼吸速率由高到低依次为普通膜生物膜裸露种植秸秆,玉米根际土壤微生物总数由高到低依次为秸秆生物膜普通膜裸露种植;不同种植模式,与玉米单作相比,玉米间作豌豆和玉米间作箭筈豌豆的全生育期平均土壤呼吸速率分别提高35%和25%,根际土壤微生物总数提高38.14%和84.75%;经相关分析,土壤呼吸与根际微生物数量呈不显著正相关关系,即土壤呼吸速率受根际微生物的影响,但根际微生物不是影响土壤呼吸的主要因子。试验表明,秸秆覆盖降低土壤呼吸速率,提高根际微生物数量;间作不同程度提高土壤呼吸速率和根际微生物数量。     

紫花苜蓿/豆科牧草间作的生态效益分析

为探究我国半干旱区紫花苜蓿(Medicago sativa)/豆科牧草适宜间作模式，本研究采用完全随机设计，以紫花苜蓿单作为对照，研究紫花苜蓿/3种豆科牧草(毛苕子(Vicia villosa)、箭筈豌豆(Vicia sativa)和豌豆(Pisum sativum))间作对土壤水分、杂草、捕食性节肢动物、饲草产量、水分利用效率和食物当量的影响。与紫花苜蓿单作相比，紫花苜蓿/毛苕子、紫花苜蓿/箭筈豌豆和紫花苜蓿/豌豆间作的紫花苜蓿全生育期干草产量分别提高30.2%,45.2%和61.3%;水分利用效率分别提高6.1,8.8和12.1 kg·hm^-2·mm^-1,食物当量分别提高26.74%,19.96%和53.28%。紫花苜蓿/豆科牧草间作显著降低土壤贮水量(P<0.05)、杂草密度和生物量，显著提高田间捕食性节肢动物密度、饲草产量、水分利用效率和食物当量，尤其紫花苜蓿/豌豆间作。紫花苜蓿/豌豆间作更有益于维持农田生态系统多样性和保持作物产量，可作为我国半干旱区可持续农业1种可行有效间作模式。     

玉米间作夏季绿肥对当季植物养分吸收和土壤养分有效性的影响

本试验在重庆冬油菜种植区,于油菜收获后,选择竹豆,田菁和柽麻3种夏季绿肥作物,通过与夏玉米间作,分析了间作模式下土壤当季速效养分,植物养分吸收性能及地上部生物产量变化情况.结果表明,间作柽麻后玉米地上部产量显著提高35%,间作田菁后玉米产量显著下降21%,而间作竹豆无显著影响.单作绿肥除田菁地上部全氮含量显著低于间作田菁外,其余两个品种的全氮,全磷含量与间作绿肥无显著差异;而单作绿肥全钾含量均显著高于间作绿肥.与单作玉米比较,间作竹豆和田菁时玉米全氮含量,全磷含量显著增加,而间作柽麻时无显著变化;玉米全钾含量整体呈增加趋势.绿肥周围土壤的硝态氮含量显著高于间作玉米周围土壤.间作玉米周围土壤硝态氮含量,速效磷含量和速效钾含量呈现出整体高于单作玉米土壤的趋势,且相关分析结果表明土壤硝态氮含量与植物全氮含量呈显著正相关关系.综合分析认为,柽麻植株有较高的全氮含量和生物产量,且与柽麻间作的玉米地上部产量也最高,适宜作为玉米夏季间作的豆科绿肥.     

春玉米间作豆科绿肥作物害虫和天敌种群的发生动态

为明确甘肃省河西走廊春玉米(Zea mays)间作豆科绿肥作物害虫和天敌种群的发生动态,建立优良的种植模式以控制玉米害虫,于2019年监测了春玉米间作针叶豌豆(Pisum sativum)、春玉米间作箭筈豌豆(Vicia sativa)和春玉米单作种植模式下害虫和天敌种群的发生动态。结果表明：在整个生长季节内,间作针叶豌豆的春玉米上二斑叶螨(Tetranychus urticae)和玉米蚜(Rhopalosiphum maidis)种群数量分别高达每100株8 300.00和1 611.33头,棉铃虫(Helicoverpa armigera)种群数量低至每100株40.00头;间作箭筈豌豆的春玉米虽然无二斑叶螨和玉米蚜发生,但棉铃虫种群数量高达每100株66.67头;并且,间作针叶豌豆或箭筈豌豆的春玉米上寄生蜂始见期早、种群数量高。甘肃省河西走廊春玉米间作箭筈豌豆有利于控制二斑叶螨和玉米蚜,但应注意防治棉铃虫;春玉米间作针叶豌豆有利于降低棉铃虫种群数量,但需注意防治二斑叶螨和玉米蚜。     

施氮对箭筈豌豆/燕麦间作系统叶性状和土壤矿质氮含量的影响

为探究不同间作比例和施氮量对箭筈豌豆/燕麦间作系统叶性状的影响,设置了4个种植模式(燕麦单播、箭筈豌豆∶燕麦1∶2间作、箭筈豌豆∶燕麦2∶1间作和箭筈豌豆单播,分别表示为A、VA₁₂、VA₂₁和V)和3个氮肥水平(0、50和100 kg/hm²,分别表示为N₀、N₅₀和N₁₀₀),测定了作物叶片性状和土壤矿质氮,并分析了相关性。结果表明：(1)随着施氮量的增加,燕麦叶面积、比叶面积和相对叶绿素含量逐渐升高,叶干物质含量逐渐降低;箭筈豌豆叶面积和相对叶绿素含量先升高后降低,而比叶面积和叶干物质含量在VA₂₁下N₅₀时分别出现最大值和最小值,为263.53 cm²/g和0.20 g/g;(2)间作下燕麦叶面积、相对叶绿素含量和比叶面积大于单播;箭筈豌豆叶面积和比叶面积仅在不施氮下间作大于单播;(3)除V外,N₁₀₀下土壤硝态氮含量最高,分别为96.13(A)、100.13(...     

甘肃河西绿洲灌区不同作物间作氮磷利用特征

针对河西绿洲灌区间作施肥量不合理,氮、磷利用效率低的问题,试验以小麦间作玉米、小麦间作大豆、玉米间作豌豆为研究对象,探究了不同作物间作对氮、磷养分的吸收累积及利用效率。结果表明:小麦间作玉米、小麦间作大豆和玉米间作豌豆的土地当量比为1.24～1.58,均表现出间作优势,间作各组成作物籽粒产量较单作均有提高。小麦间作大豆和玉米间作豌豆分别较单作氮素累积量高17.9%和8.4%,其中,玉米间作豌豆氮素累积量分别较小麦间作玉米和小麦间作大豆高22.8%和10.4%;小麦间作玉米、小麦间作大豆和玉米间作豌豆氮素利用效率均低于单作。除小麦间作玉米之外,小麦间作大豆和玉米间作豌豆与单作比较,磷素累积量分别提高17.1%和20.3%;但是小麦间作玉米和小麦间作大豆磷素利用效率分别较单作低24.3%和40.5%。玉米间作豌豆较小麦间作玉米、小麦间作大豆具有较高的土地当量比、籽粒产量、氮素累积量、氮素利用效率、磷素累积量和磷素利用效率,可作为绿洲灌区氮、磷养分高效利用种植模式的参考。     

豆科与禾本科绿肥饲草作物混播增肥及改土效果研究

采用四因素单形重心混料设计,对豆科与禾本科绿肥作物混播增肥改土效果及其混播技术进行研究,结果表明:箭筈豌豆、毛苕子、谷子混播为最佳混播方式,其用种量为箭筈豌豆75.0kg/hm2、毛苕子30kg/hm2、谷子20kg/hm2,在小麦扬花期撒播,鲜草产量可达36138kg/hm2,较单播箭筈豌豆、毛苕子、谷子分别增产34.6%、1.9%、156.3%;鲜根量可达3534kg/hm2,较单播箭筈豌豆、毛苕子、谷子分别增加81.4%、67.2%、28.9%。混播区较单播区土壤有机质含量增加0.148～0.43g/kg,全氮增加-0.04～0.11g/kg,碱解氮增加2.1mg/kg,速效磷增加1mg/kg,全磷基本保持平衡,土壤容重减轻0.01～0.02g/cm3,土壤孔隙度提高0.33%～0.66%。     

燕麦间作箭筈豌豆效应对后作产量的影响

2006-2007年,对燕麦(Avena sativa L.)与箭筈豌豆(Vicia sativa L.)不同间作比例下的产量和氮素营养特点进行研究。结果表明:间作对燕麦产量的影响极显著(P<0.01),对箭筈豌豆产草量影响较小:燕麦与箭筈豌豆按3:1间作土地当量比大于1,具有明显产量优势(P<0.05),2006和2007年间作燕麦产量分别比单作提高12.2%和16.8%;燕麦植株的含量氮提高了1.6%~6.8%;间作后茬复种燕麦产量极显著高于连作(P<0.01),其产量是连作燕麦的1.1~1.5倍,但处理间差异不显著。说明燕麦与箭筈豌豆间作,可改善土壤肥力,为后茬作物生产提供养分基础。     

河北坝上地区野豌豆作为绿肥的生产潜力研究

在河北坝上地区以野豌豆属毛苕子和箭筈豌豆两个种9个品种为材料,通过对物候期、生物量及氮磷钾养分积累状况比较,筛选适宜雨养旱作区种植的野豌豆属绿肥作物及品种。结果表明,供试9个品种在河北坝上地区的生长天数为91～106 d,均能正常完成全部生育进程。毛苕子的地上生物量和株高显著高于箭筈豌豆(P<0.05),植株氮含量低于箭筈豌豆,磷含量和钾含量高于箭筈豌豆;毛苕子的氮积累量和磷积累量显著高于箭筈豌豆(P<0.05),钾积累量高于箭筈豌豆。9个品种中,土库曼苕、腾选苕和广西金洲苕地上部生物量和养分积累量较高,干物质产量在3908.14～4043.95 kg/hm²之间,氮积累量和钾积累量分别达122.50 kg/hm²和107.50 kg/hm²以上,磷积累量在19.73～23.01 kg/hm²之间,表现为生产潜力高且能提供优质高产有机肥源,生产中可优先选择利用。     

混播比例和施氮肥对箭筈豌豆/燕麦草地根系特性的影响

豆科和禾本科牧草混播是栽培草地的重要模式之一,能显著改善土壤,提升系统可持续生产能力。牧草根系是土壤有机质返还的重要来源,但混播草地中牧草根系特性的变化尚不清楚。以箭筈豌豆和燕麦草地为对象,研究了不同施氮肥水平和混播比例下其根生物量、根性状的变化。结果表明:1)混播比例和施氮肥对草地根生物量和根性状有显著交互作用,混播草地根生物量显著大于单播;与高氮肥处理相比,根生物量在低、中氮肥处理下更高;高氮肥对根长、比根长、根表面积和比根面积在植物生长前期表现为抑制作用,在生长后期随混播中箭筈豌豆比例的增大,抑制作用减轻。2)混播条件下土壤硝态氮含量大于单播,而土壤铵态氮含量仅在乳熟期时大于单播,且随混播中箭筈豌豆比例增大,矿质氮含量增加;施氮肥对0~30 cm土层中的矿质氮含量有显著影响,其含量在施氮肥100 kg·hm^-2下最高,不施肥下最小。3)根生物量与土壤硝态氮含量间显著正相关,根长、根表面积、根体积与土壤硝态氮含量间显著负相关。综上,混播中箭筈豌豆比例的增加有助于改善土壤矿质氮,优化混播草地根性状。     

沟覆盖材料对垄沟集雨种植饲草作物青贮品质和产量的影响

为探究适合于半干旱地区垄沟集雨种植的环保沟覆盖材料,以玉米和高粱为试验材料,研究不同沟覆盖材料(生物可降解液体地膜、秸秆和生物可降解地膜,以无覆盖为对照)对玉米和高粱青贮品质、产量的影响。结果表明:秸秆覆盖处理下玉米和高粱的粗蛋白显著高于其他处理。玉米的中性洗涤纤维在秸秆处理下高于其他处理,并显著高于生物可降解液体地膜和生物可降解地膜处理;高粱的中性洗涤纤维在无覆盖处理下显著高于其他处理。玉米的酸性洗涤纤维在秸秆处理下显著高于其他处理;高粱的在无覆盖处理下高于其他处理,并显著高于生物可降解液体地膜和生物可降解地膜。玉米和高粱的相对饲用价值在生物可降解液体地膜和生物可降解地膜处理下高于其他处理,分别显著高于秸秆和无覆盖处理。玉米和高粱的青贮产量在生物可降解地膜处理下显著高于其他处理。综合分析得出,生物可降解地膜适宜作为半干旱黄土高原区垄沟集雨沟覆盖材料。     

小麦/玉米/大豆套作的产量、氮营养表现及其种间竞争力的评定

采用多年大田试验研究了小麦-大豆(A1)、小麦-甘薯(A2)、玉米(A3)、小麦/玉米/大豆(A4,麦/玉/豆)和小麦/玉米/甘薯(A5,麦/玉/薯)5种种植模式的生物积累和氮素吸收特性,以探讨麦/玉/豆套作体系的种间竞争力变化规律。试验通过土地当量比(LER)、种间相对竞争力(A)、氮营养竞争比率(NCR)等指标来评定不同套作系统内的作物竞争力。结果表明,麦/玉/豆套作表现出明显的套作优势(LER＞1、A_wc<0、A_cs>0、NCR_wc<0、NCR_cs>1),玉米始终占据套作系统的优势生态位,小麦、大豆处于竞争劣势;与A1、A2、A3及A5相比,麦/玉/豆套作提高了各作物在开花期(或吐丝期)与成熟期的籽粒产量与吸氮量和地上部植株的总生物量与总吸氮量;各作物的生物量与吸氮量在处理间的变化规律为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口,以A4处理最高。麦/玉/豆套作的全年总经济产出比麦/玉/薯套作平均高28.02%。     

行比对不同豆禾间作模式产量与品质的影响

豆禾间作是有效提高土地利用率的方式,有利于缓解江淮地区草地面积不足的情况。本研究在2017-2018年,通过对五个播种比例下的金花菜（Medicago polymorpha L.）+燕麦（Avena sativa L.）间作与箭筈豌豆（Vicia sativa L.）+燕麦间作进行比较;通过其产量及营养价值等数据评价其优劣。结果表明,箭筈豌豆与燕麦比例3.3：8的间作具有最高总干草产量,为1 595.72 g·m^-2。金花菜与燕麦比例6.6：4的间作具有最高的土地当量比和土地利用率,分别为1.36和132.58%,且总干草产量第二。竞争力指数表明金花菜的种群竞争力要高于箭筈豌豆。在营养价值方面,金花菜+燕麦间作更具优势;燕麦与金花菜间作后的粗蛋白含量达到13.88%~14.09%,高于箭筈豌豆间作中的13.19%~13.44%。综合来看,两种间作模式各有优劣,以燕麦产量为导向时,箭筈豌豆+燕麦比例为6.6：4和3.3：8的间作模式更优;而若是只考虑最高的土地利用率,则金花菜+燕麦比例为6.6：4的间作模式更优。     

覆盖材料对垄沟集雨种植高粱生长特性及土壤水分、温度的影响

为了提高旱作雨养农业区降水资源利用率,改善作物水分有效性,在半干旱黄土高原丘陵区通过大田试验,以传统垄沟集雨种植沟无覆盖为对照,研究了不同沟覆盖材料(生物可降解地膜覆盖、生物可降解液体地膜覆盖和秸秆覆盖)对土壤水分、土壤温度、高粱产量和水分利用效率等的影响。结果表明,在高粱全生育期,与无覆盖相比,生物可降解地膜覆盖、生物可降解液体地膜覆盖和秸秆覆盖的平均土壤贮水量分别增加20.7,11.7和28.9mm,土壤含水量分别提高5.7%,0.9%和8.7%;生物可降解地膜覆盖和生物可降解液体地膜覆盖的沟中平均土壤温度分别增加1.3和0.5℃,秸秆覆盖的沟中平均土壤温度降低0.3℃;生物可降解地膜覆盖、生物可降解液体地膜覆盖和秸秆覆盖的高粱地上生物量分别提高31%,4%和7%,籽粒产量分别提高36%,15%和23%,WUE分别提高36.0%,15.0%和24.8%。与无覆盖相比,生物可降解地膜覆盖和秸秆覆盖具有较高土壤水分、地上生物量、籽粒产量和水分利用效率。生物可降解液体地膜覆盖效果不明显。     

旱地玉米不同覆盖栽培模式的土壤水热特征及产量品质效应

揭示不同覆盖时间、覆盖方式和覆盖材料调节土壤水热环境、影响玉米产量和品质的差异,为旱地玉米高产优质栽培提供依据。试验采用裂区设计,主区为秋季覆盖和播前覆盖2个处理,裂区为垄沟和平面2个处理,裂裂区地膜、秸秆和露地3个处理。测定不同处理玉米生育期耕层土壤温度,玉米主要品质指标,播前和收获0~2 m土层土壤贮水量,结合玉米籽粒产量分析水分利用效率。结果表明,冬春休闲期,不论是地膜还是秸秆覆盖都可以提高玉米播前0~2 m土层土壤贮水量,依次为42.2和43.7 mm,垄沟覆盖和平面覆盖播前贮水量差异不显著。玉米全生育期,地膜覆盖较露地可平均提高地温 1.4 ℃,而秸秆覆盖降低了 2.9 ℃,平面覆盖平均温度为23.2 ℃,较垄沟覆盖提高1.8 ℃。地膜覆盖产量和水分利用效率较秸秆覆盖依次提高42.8%和38.2%,较露地分别提高47.3%和36.0%,秋覆盖产量和水分利用效率较播前覆盖分别提高7.1%和4.5%,垄沟地膜覆盖平均产量和水分利用效率较平面地膜覆盖增产6.3%和5.2%,而垄沟秸秆覆盖和垄沟露地均表现出减产效应。秋覆盖提高了玉米容重、脂肪、蛋白质和淀粉含量,但与播前覆盖差异不显著。地膜覆盖提高了玉米容重和脂肪含量,降低了蛋白质,对淀粉含量影响差异不显著,秸秆覆盖提高了脂肪,降低了容重和蛋白质含量,垄沟覆盖提高了玉米淀粉含量,降低蛋白质含量,对容重和脂肪含量影响差异不显著。可见,覆盖时间、覆盖方式和覆盖材料对玉米播前土壤水分、耕层土壤温度、产量、水分利用效率和品质均有一定的调控作用,总体表现为覆盖材料>覆盖方式>覆盖时间。在生产实际中,应根据生产目标选择适宜的覆盖栽培模式。     

西南旱地不同种植模式下土壤呼吸及水热因子对极端低温的响应

极端气候频现是全球气候变化的重要特征之一,其中极端低温不仅影响农业生产,也影响着农业碳排放。土壤呼吸作为农业碳排放的主要途径,缺乏在极端低温环境下的深入研究。本研究以我国西南地区旱地为研究对象,通过测定冬季低温环境下的土壤呼吸及其水热因子,分析了土壤呼吸等在极端低温环境下的响应特征,发现秸秆覆盖条件下紫云英与油菜混作的土壤呼吸和根呼吸最大,种植紫云英可显著提高10 cm处的土壤温度、土壤含水量和土壤电导率;在极端低温环境下,土壤呼吸和根呼吸显著降低,土壤呼吸的温度敏感性显著提高,Q₁₀值由0.31增加到1.19,同时改变了土壤呼吸与土壤电导率之间的关系。无秸秆覆盖时紫云英单作、紫云英与油菜混作的根呼吸比重分别提高了12.07%和8.15%;而秸秆覆盖下紫云英单作、油菜单作以及紫云英与油菜混作的根呼吸比重分别降低了28.55%、38.87%和24.80%。     

根瘤菌接种对豌豆/玉米间作系统作物生长及氮素营养的影响

采用盆栽模拟试验,通过豌豆与玉米间作,并对单作和间作豌豆进行根瘤菌接种,研究了接种对豌豆结瘤固氮特性、豌豆及间作玉米的氮素吸收量、作物生长状况的影响。结果表明,间作及接种提高了固氮酶的活性;相对于间作不接种,间作接种根瘤菌ACCC16101(R₁)和XC3.1(R₂)后,根瘤重量增加了19.0%~120.4%;ACCC16101对间作作物的氮素吸收量及干物质积累量影响较小;间作接种XC3.1后, 豌豆、玉米的氮素吸收量及干物质积累量显著增加,籽粒产量比间作不接种提高16.9%和19.1%,土地当量比也高于接种ACCC16101和不接种;XC3.1适宜在豌豆/玉米间作系统中接种。     

4种间作模式下牧草根系特性及其碳、氮代谢特征研究

为探究间作对牧草根系生长特性和碳、氮代谢特征的影响,通过田间试验,以紫花苜蓿、小黑麦、燕麦、玉米、甜高粱5种单作模式为参照,对紫花苜蓿/小黑麦、紫花苜蓿/燕麦、紫花苜蓿/玉米和紫花苜蓿/甜高粱4种间作模式进行了研究,采用目前先进的微根管观测系统并结合计算机成像技术对紫花苜蓿和4种禾本科牧草单作及间作下根系的生长状况进行了原位观测,并且对4种间作模式下碳、氮代谢关键酶及产物进行了研究。结果表明,无论单作还是间作,根系参数与碳、氮代谢各指标均呈正相关关系,其中根长、根表面积均与核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase)和硝酸还原酶(NR)活性呈极显著正相关(P<0.01),与蔗糖磷酸合成酶(SPS)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性呈显著正相关(P<0.05),表明根系特性与碳、氮代谢具有一致性;4种间作模式下禾本科牧草的根长、根表面积等根系参数明显优化,而紫花苜蓿根系特性与单作相比表现不一,与玉米和甜高粱间作的紫花苜蓿其根系特性受到了明显地抑制(显著低于单作),表现为竞争弱势,而与小黑麦和燕麦间作的紫花苜蓿则未受影响;4种间作模式下禾本科牧草功能叶RuBPCase和NR活性与单作比均显著性增加,而紫花苜蓿功能叶RuBPCase和NR活性与单作相比趋势不尽相同,与玉米和甜高粱间作的紫花苜蓿其RuBPCase和NR活性显著低于单作,而与小黑麦和燕麦间作的紫花苜蓿则差异不显著。由此可见,供试牧草根系特性和碳、氮代谢特征表现趋势一致;在4种间作模式下根系特性和碳、氮代谢特征均表现为禾本科牧草优于豆科牧草;紫花苜蓿/小黑麦和紫花苜蓿/燕麦这2种间作模式下综合表现最佳。     

不同地膜覆盖栽培模式对玉米产量、水分利用效率和品质的影响

揭示不同地膜覆盖栽培模式演替对玉米产量、水分利用效率和品质的影响,为旱地玉米优质高产栽培提供依据。本研究采用西北旱作区20世纪70年代至今不同阶段主推的窄膜、宽膜和全膜双垄沟播3种不同地膜覆盖栽培模式,以露地栽培为对照,测定不同栽培模式下玉米干物质积累量、产量和主要品质指标,播前和收获0~2 m土层土壤贮水量,结合玉米籽粒产量分析水分利用效率。结果表明,播后120 d,窄膜、宽膜和全膜双垄沟播平均干物质积累量较露地分别提高5.5%、11.2%和21.9%;产量分别较露地增产12.1%、18.6%和31.3%;水分利用效率分别较露地提高17.0%、24.1%和36.0%;玉米籽粒容重分别较露地增加2.7%、1.9%和1.8%;而平均蛋白质含量分别较露地降低0.17、0.14和0.22个百分点;不同覆盖栽培模式对玉米籽粒脂肪和淀粉含量影响差异不显著。综合来看,随着旱地地膜玉米窄膜、宽膜和全膜双垄沟播栽培模式演替,玉米抗旱增产能力逐步增强,但籽粒蛋白质含量呈下降的趋势。