有机无机肥配施对冬小麦耗水特性和干物质生产的影响

为探讨黄淮海地区冬小麦水肥高效利用的合理施肥方式,于2013—2015年冬小麦生长季进行田间试验,以石麦15(SM15)为试验材料,以长期定位试验的大型水肥渗漏研究设施为平台,设计单施尿素(U)、单施有机肥(M)、尿素和有机肥(腐熟的牛粪)1∶1配施(U+M)3个施肥处理,以不施氮肥(CK)为对照,研究了有机无机肥配施对冬小麦耗水特性和干物质生产的影响。结果表明:U+M处理下冬小麦总耗水量最高,达548.46~556.72 mm,各生育阶段中,开花至成熟期的耗水量最高,该阶段耗水模系数达33.55%~42.38%,有利于满足小麦灌浆期对水分的需求;U+M处理能够增强土壤的持水能力,增加冬小麦对土壤贮水特别是深层贮水的消耗,降低了淋洗损失,整个生育期内U+M处理的水分淋洗体积最低,比CK、U和M处理分别降低66.79%,52.45%和37.61%,土壤贮水向灌浆阶段分配较多,增加了土壤贮水对籽粒产量的贡献率。U+M处理在两个生长季均获得最高干物质积累量,较U和M处理分别提高11.93%和23.33%,并且其籽粒干物质积累量和籽粒在植株干物质中的分配比例均显著高于其他处理。籽粒产量以U+M处理最高,U+M、U和M处理的籽粒产量分别较CK处理增产65.96%,49.44%和46.59%,U+M处理的产量水分利用效率和干物质水分利用效率均显著高于其他施肥处理。综上所述,在本试验条件下,化肥和有机肥(牛粪)1∶1配施能显著提高冬小麦籽粒产量和干物质积累量,改善冬小麦耗水特性,增加作物耗水量,且显著降低水分淋洗损失,增加灌浆阶段的水分供应,提高冬小麦的水分利用效率,是黄淮海地区小麦/玉米轮作体系下较为合理的施肥方式。     

砾石覆盖对小麦玉米轮作农田碳排放强度的影响

为研究砾石覆盖对农田土壤水热条件及温室气体排放的影响,探讨小麦-玉米轮作农田碳排放强度对砾石覆盖的响应,开展了基于静态暗箱-气象色谱法的小麦-玉米轮作田间试验,测定了土壤CO2、CH4和N2O3种温室气体的排放,结合产量、全球增温潜势和碳排放强度等指标评估砾石覆盖的农田生态效应及固碳减排作用.试验在作物关键需水期设置0和50mm2个灌溉水平,土壤表面设置无覆盖和100%覆盖2个砾石覆盖度水平,形成无覆盖对照(W0M0)、灌溉对照(W1M0)、砾石覆盖(W0M1)和灌溉砾石覆盖(W1M1)4个处理.结果表明:1)砾石覆盖能有效改善土壤水热状况,显著增加作物产量.与对照处理W0M0相比,W1M0,W0M1和W1M13个处理的作物年际总产量分别增加了18.1%、32.6%和51.8%;2)各处理对3种温室气体排放的影响具体表现为,相比W0M0处理,W1M0,W0M1和W1M13个处理的CO2年际排放总量分别降低了7.8%、12.1%和18.0%,CH4年际吸收总量分别增加了32.5%、80.2%和124.3%,而各处理N2O年际排放总量差异不显著;3)砾石覆盖显著降低了农田温室气体碳排放强度,W1M0,W0M1和W1M13个处理的碳排放强度相比W0M0处理分别降低了14.9%、20.7%和33.6%.比较产量和碳排放强度,经济产量越高,固碳潜力越大,碳排放强度越小.双因素方差分析表明砾石覆盖结合农田灌溉使得作物产量达到最高,碳排放强度最小.综合考虑,砾石覆盖结合农田灌溉能有效改善土壤水热状况,有利于增加作物产量和降低农田温室气体碳排放强度,该研究为干旱半干旱地区实现稳定增产和固碳减排提供一种可行途径.     

优化灌溉制度提高苜蓿种植当年产量及品质

为探讨灌溉定额及分配对滴灌苜蓿种植当年生产性能及水分利用效率的影响,该研究设3种滴灌灌溉定额,分别为3 750(W1)、4 500(W2)、5 250 m3/hm2(W3),且在W2处理下,设3种灌溉定额分配模式(Q1:刈割前灌溉本茬次总灌水量的35%+刈割后灌溉本茬次总灌水量的65%;Q2:刈割前灌溉本茬次总灌水量的50%+刈割后灌溉本茬次总灌水量的50%;Q3:刈割前灌溉本茬次总灌水量的65%+刈割后灌溉本茬次总灌水量的35%)。结果表明,滴灌苜蓿种植当年,不同灌溉量条件下,苜蓿的株高、叶茎比、茎粗、生长速度、干草产量、粗蛋白(crude protein,CP)含量均为W3W1处理,中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)含量为W3W2处理,水分利用效率(water use efficiency,WUE)为W1W3处理;不同灌溉定额分配条件下,苜蓿的株高、叶茎比、茎粗、生长速度、干草产量、CP、WUE均为Q1Q3处理,且Q1处理的干草产量最高达到9 916~10 172 kg/hm2,WUE为3.31~3.39 kg/(mm·hm2),NDF、ADF含量为Q1Q3处理。适宜的灌水量(4 500 m3/hm2)有利于苜蓿种植当年干草产量的提高,并保持较高的粗蛋白含量和相对较低的纤维含量;刈割前灌溉本茬次总灌水量的35%,并在刈割后灌溉本茬次总灌水量的65%,有利于苜蓿种植当年干草产量的提高及营养品质的改善。     

灌溉与有机肥处理对冬小麦水分利用效率的影响

探究不同灌溉量和有机无机肥配施的组合处理对冬小麦生长及水分利用效率的影响,为冬小麦的科学施肥管理提供参考。以关中地区冬小麦‘小偃22’为研究对象,通过田间试验,采用等氮原则对有机肥与无机肥进行不同比例配施(F1,100%无机肥;F2,24%有机肥+76%无机肥;F3,48%有机肥+52%无机肥),结合2个水平的灌溉(充分灌溉W1和亏缺灌溉W2),共设计6个灌溉施肥组合处理(W1F1、W1F2、W1F3、W2F1、W2F2和W2F3)。通过测定冬小麦的生长指标(植株株高和叶面积指数)、0～200cm土层土壤体积含水率(以20cm为深度间隔)和小麦的产量及构成要素(干物质量、穗长、有效穗数、千粒质量和籽粒产量),分析灌水量与有机无机肥配施对冬小麦生长及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明:(1)充分灌溉(W1)条件下,F2、F3处理株高较F1处理分别提高3.4%～21.2%和0.8%～15.9%,叶面积指数提高5.7%～18.5%和16.8%～47.4%,干物质量提高12.1%～26.1%和21.1%～36.0%,穗长提高12.5%和14.5%,有效穗数提高6.6%和9.3%,千粒质量提高18.3%和24.4%,籽粒产量提高14.8%和28.6%,WUE提高14.6%和27.5%;亏缺灌溉(W2)条件下,与F1处理相比,F2、F3处理株高分别提高8.5%～16.2%和0.5%～10.6%,叶面积指数提高4.9%～20.7%和17.0%～50.0%,干物质量提高7.7%～25.7%和15.0%～34.6%,穗长提高12.3%和18.5%,有效穗数提高7.4%和18.0%,千粒质量提高15.3%和25.1%,籽粒产量提高13.1%和31.8%,WUE提高21.4%和35.2%。在相同灌溉水平下,有机无机肥配施处理可以提高土壤体积含水率。(2)W2F2处理对冬小麦株高增长最有效,灌浆期达最大值,较W1F1处理增长10.4%;W2F3处理对冬小麦叶面积指数、干物质量、穗长、有效穗数、千粒质量影响最大,成熟期较W1F1处理分别提高23.6%、39.0%、20.3%、18.4%和33.1%。(3)W2F3处理对冬小麦籽粒产量和WUE的影响最为显著,W1F1、W1F2、W1F3、W2F1和W2F2处理籽粒产量分别提高了35.5%、18.0%、5.3%、31.8%和16.6%;W1F1、W1F2、W1F3、W2F1和W2F2处理WUE分别提高了52.6%、33.2%、19.7%、35.2%和21.4%。亏缺灌溉与48%有机肥+52%无机肥组合处理的冬小麦籽粒产量和WUE最高,该灌溉施肥管理方案为关中平原及环境相似地区冬小麦的科学施肥管理提供了科学依据。     

刈割对NaCl胁迫下枸杞幼苗生物量、总黄酮及K~+、Na~+含量的影响

以不施用NaCl处理为对照,研究了盆栽试验条件下刈割1次、刈割2次处理及0,0.3,0.6,0.9g/kg4个NaCl胁迫水平(分别以S0、S1、S2和S3表示)对中华枸杞和黑枸杞幼苗生物量、总黄酮及K+和Na+含量的影响。结果表明:不同浓度NaCl胁迫下,刈割2次处理中华枸杞与黑枸杞幼苗总生物量显著增加,分别比刈割1次处理增加0.50~2.33g/盆和0.96~5.20g/盆,且NaCl水平越高,差异越明显;不同刈割措施下,中华枸杞均以S2处理总黄酮含量最高,为9.56~12.8mg/g,黑枸杞在刈割2次和刈割1次时,总黄酮含量分别以S1和S3处理最大,为8.52mg/g,15.8mg/g和9.18mg/g,且刈割2次处理总体有利于中华枸杞和黑枸杞总黄酮的累积;不同刈割措施下,中华枸杞与黑枸杞幼苗K+、Na+含量均以幼叶高于嫩茎,中华枸杞叶、茎中Na+含量以S2处理最高,黑枸杞则以S3处理最高;高浓度NaCl胁迫下(S2与S3处理),枸杞叶中的K+/Na+比值均以中华枸杞小于黑枸杞。     

有机无机配施及亏缺灌溉对关中地区冬小麦生长及氮素利用效率影响

研究不同比例有机无机肥配施与亏缺灌溉耦合作用下,冬小麦氮素累积、转运利用效率以及土壤硝态氮分布等状况,探求提高关中地区冬小麦产量的适宜有机无机配施比以及相应的亏缺灌溉量,为该地区冬小麦的高产高效提供科学有效的水肥管理。结合2个水平的灌溉(充分灌溉W1和亏缺灌溉W2),采用等氮的原则,对有机肥与无机肥按照不同比例混施(F1∶100%化肥、F2∶24%有机肥和76%化肥混施、F3∶48%有机肥和52%化肥混施),研究亏缺灌溉与有机无机肥配施对冬小麦氮素转运及利用效率影响和土壤硝态氮分布情况。有机无机配施能有效促进作物生长,显著增加作物籽粒产量以及显著提高开花期后氮素累积、分配和转运。在充分灌溉W1条件下,F2和F3处理的籽粒产量较F1处理提高12.0%～28.6%;亏缺灌溉W2条件下,有机肥处理的小麦籽粒产量提高16.6%～31.8%。在相同灌溉条件下,成熟期F2和F3处理相对F1处理,冬小麦氮素累积量、向籽粒转运量和氮肥生产效率分别提高了12.8%～40.4%、11.9%～36.5%、13.0%～31.6%;相同有机无机配施比例下(F2和F3),冬小麦亏缺灌溉W2处理下各种氮素吸收利用指标高于充分灌溉W1处理10.0%～28.5%。有机无机肥配施能够显著提高不同土层土壤硝态氮含量,在相同灌溉条件下,在0～100 cm土层F3处理硝态氮含量分别较F1和F2处理增加了66.4%～76.4%和1.2%～13.9%;相同有机无机配施比例下(F2和F3),在0～100 cm土层W1处理F1、F2、F3土壤硝态氮含量分别低于W2处理15.1%、9.9%、19.9%。48%化肥和52%有机肥配施、亏缺灌溉(50%)处理是该试验条件下冬小麦高产高效的最佳水肥管理模式。     

秸秆还田与氮肥管理对稻田杂草群落和水稻产量的影响

为了研究秸秆还田和氮肥管理对稻油轮作夏季稻田杂草群落分布特征和水稻产量的影响,试验设5个处理:常规施肥NPK+秸秆不还田,N基追肥比例为6∶2∶2(F0NS,CK);常规施肥NPK+秸秆全量还田,N基追肥比例为6∶2∶2(F_0S);常规施肥NPK+秸秆全量还田+秸秆腐解剂,N基追肥比例为6∶2∶2(F_0SA);常规施肥NPK+秸秆全量还田+秸秆腐解剂,N基追肥比例为7∶2∶1(F1SA);常规施肥PK,N减量15%+秸秆全量还田+秸秆腐解剂,N基追肥比例为6∶2∶2(F2SA)。记录杂草种类、数量、密度、生物量等指标,并于2016年9月底进行水稻实收测产。结果表明,与CK相比,F_0S、F_0SA、F1SA和F2SA处理的杂草总密度分别降低50.3%、29.2%、20.3%和6.8%,秸秆还田可以有效降低稻田杂草密度、生物量和杂草多样性;与F_0S相比,F_0SA、F1SA和F2SA处理的杂草发生数量和发生密度差异不显著,但禾本科和莎草科杂草不同程度地减少,柳叶菜科和玄参科杂草显著增加,配施秸秆腐解剂对农田杂草种类影响显著。在秸秆腐解剂和不同施氮措施下,与F_0SA相比,F1SA和F2SA处理杂草种类、生物量增加,杂草相对密度降低,但差异不显著;各处理间优势杂草种类和种群数量减少,但F2SA处理下生物多样性指数明显高于F_0SA和F1SA处理。与CK相比,F_0S、F_0SA、F1SA和F2SA处理的水稻产量分别提高7.13%、16.55%、17.80%和10.67%,其中F1SA处理作物产量增幅最高。研究表明,秸秆还田和氮肥管理能有效降低稻田杂草的发生密度、总生物量和和生物多样性,有利于提高水稻产量。     

有机物料配合深耕混合还田快速提升砂质棕壤农业生产力的效果和机理

  【目的】  提高土壤肥力是增加作物产量的有效方式,我们尝试了不同耕作和有机肥还田方式对砂粒含量较高且贫瘠的土壤的培肥效果。  【方法】  田间试验于2018年开始,在辽宁南部砂质棕壤进行,供试作物为玉米。以常规浅翻15 cm (T15)为对照,设置了秸秆浅混还田(0—15 cm,T15+S)、深翻35 cm (T35)、秸秆深混还田(0—35 cm,T35+S)、有机肥深混还田(0—35 cm,T35+M)、秸秆有机肥深混还田(0—35 cm,T35+S+M)、免耕(NT)、免耕秸秆覆盖(NT+S)和免耕秸秆条覆盖(HT+HS)处理,共9个处理 。2020年玉米收获后,测产,同时取0—15 cm和15—30 cm土层样品,测定土壤pH、有机质和养分含量以及有机碳储量。  【结果】  试验进行3年后,在0—15 cm土层,T35+M和T35+S+M处理土壤有机质含量增幅较T15分别增加了19.2%和20.4%,而NT和T35处理则显著降低;在15—35 cm土层,T35、T35+S、T35+M和T35+S+M处理土壤有机质含量较T15分别增加了12.5%、24.5%、29.9%和35.7%。深翻和有机物料还田(T35+S、T35+M和T35+S+M)显著增加了玉米产量,与T15处理相比,3年T35+S、T35+M和T35+S+M处理玉米产量平均增加了10%、12.3%和16.4%,而浅翻处理(T15+S、NT、NT+S和HT+HS)不同程度地降低了玉米产量。T15+S、HT+HS和NT+S处理间有机质转化率无显著差异,但与T35+S处理相比平均降低了57.9%,与T35+M处理相比平均降低了78.4%。0—15 cm土壤有机质和pH对玉米产量影响显著,而在15—35 cm土层,除pH外,有机质和养分含量以及有机碳储量均对玉米产量有显著影响。  【结论】  腐熟猪粪、猪粪和玉米秸秆配合深翻混合还田可以快速提升0—35 cm土层中的土壤有机碳储量,提高有机质的转化率,是较为理想的棕壤快速培肥途径。通过提高深层土壤有机质和养分含量,提高了辽宁南部棕壤的农业生产能力。     

不同品种冬小麦再生生长对刈割干扰的响应

为探究不同熟性冬小麦品种库源分配对刈割的响应,在温室控制条件下,选取陇东地区常用的中熟(‘宁麦5号’和‘陇育4号’)和晚熟(‘西峰27号’和‘陇育1号’)冬小麦品种,测定不同品种冬小麦不刈割(对照)以及分蘖期刈割(留茬2 cm)后再生生长早期叶面积指数,花期和成熟期的物质分配构成。研究结果表明:不同熟期冬小麦刈割再生后的叶面积指数、光合产物分配均有所不同。刈割后再生生长早期,4个品种叶面积指数较未刈割均显著下降;再生至花期中熟品种‘宁麦5号’和‘陇育4号’的叶面积指数仍显著降低27%和17%,晚熟品种‘西峰27号’略降低6%,‘陇育1号’则上升7%。中熟品种‘宁麦5号’和‘陇育4号’再生至花期地上生物量降低18%和11%,晚熟品种‘陇育1号’上升13%;各品种再生至花期地下生物量较未刈割均呈下降趋势,并且中熟品种的下降幅度小于晚熟品种,但晚熟品种在成熟期出现增加趋势,‘陇育1号’显著增加26%。再生至花期中熟品种各部分可溶性碳水化合物含量均降低,而晚熟品种‘陇育1号’各部分可溶性碳水化合物含量增加2%~12%。可见晚熟品种‘陇育1号’再生至花期可溶性碳水化合物含量及干物质向叶、穗分配增加,资源再分配、源库协调能力强,为后期籽粒产量形成奠定了良好的基础,较中熟品种更适于在分蘖期利用青饲草、成熟期收获籽粒的利用方式。     

夜间土壤增温和免耕对大豆生长及N、P养分吸收利用的影响

采用田间开放式增温系统在南京信息工程大学试验田设置4个处理:常温+翻耕(CK)、夜间增温+翻耕(W)、常温+免耕(NT)、夜间增温+免耕(WNT)种植大豆,观测其生物量、籽粒产量和构成因子以及氮(N)、磷(P)累积和转运特征,分析各处理对大豆生长及N、P养分吸收利用的综合影响。结果表明:(1)与对照相比,全生育期内大豆植物生物量在夜间增温(W)下均显著减小(P0.05),降幅为6%~25%。籽粒产量、单株粒数、单株粒重和百粒重均有一定减小,但未达显著水平。分枝期和开花期,植物N素累积量分别下降30%和20%,P素累积量均下降39%。(2)免耕处理(NT)未对大豆籽粒产量及构成因子产生明显影响,但显著降低了植物生物量、营养器官的N、P转运量和转运率(P0.01)。(3)增温+免耕处理(WNT)下,植物生物量和籽粒产量均极显著减小(P0.01),分别降低29%和34%,大豆单株粒数、单株粒重和百粒重分别减小22%、22%和3%。植物成熟期N、P累积量在WNT处理下分别下降20%和22%,显著低于其它3个处理。研究结果表明,夜间增温或免耕单一因素对大豆籽粒产量及产量构成因子的影响效应较小,而夜间增温叠加免耕措施则显著抑制了大豆籽粒产量和N、P素累积量。因此,在夜间土温增高条件下采用免耕措施对大豆生产将产生不利影响。研究结果对未来气候背景下,建立长江下游地区的保护性耕作技术体系具有实践指导意义。     

渭北旱塬不同田间管理措施下冬小麦产量及水分利用效率

水分是限制旱地作物产量最主要的因素,提高自然降水利用效率是增加旱地作物产量的有效途径。2001～2003年在渭北旱塬粉砂壤土上的田间试验研究表明,不同田间管理措施对冬小麦的产量及水分利用效率有显著的影响。秸秆覆盖不仅增加雨水入渗,提高上层土壤含水量,而且促进水分向下运输。在覆盖第二年小麦产量较常规种植显著增加,同时覆盖下土壤有机质含量有较快增加的趋势。夏季休闲期种植填闲作物将不影响下一季作物的水分状况,短期内填闲作物对土壤有机质,小麦产量及水分利用效率也没有影响。     

种植绿肥与稻秸协同还田对单季稻田土壤有机碳库和酶活性的影响

种植绿肥和秸秆还田是稻田土壤培肥的重要措施。研究江汉平原单季稻田冬闲期种植绿肥及稻秸不同利用模式对土壤有机碳库和土壤酶活性的影响,为合理利用秸秆和土地资源提供科学依据。该研究基于3 a田间定位试验,以稻秸不还田不种绿肥(CK1)和不施肥空白(CK0)为对照,分析了冬闲期稻秸全量覆盖单独还田(RSM)、稻秸原位焚烧还田(RSB)、单种绿肥(GM)以及稻秸全量覆盖与种植绿肥协同还田利用(RSM+GM)等处理模式下土壤有机碳各组分含量、碳库管理指数、酶活性的变化及其与水稻产量的关系。结果表明:与CK1和CK0相比,RSB处理3 a后显著降低了土壤稳态有机碳含量,对土壤总有机碳、活性有机碳含量以及碳库管理指数均无显著影响;而GM、RSM及RSM+GM处理3a后显著提高了土壤活性有机碳含量、碳库指数、碳库活度、碳库活度指数和碳库管理指数,尤其是RSM和RSM+GM处理还可显著提高土壤总有机碳含量,且多数指标均以RSM+GM处理增幅为最大,其次是RSM处理。与CK1相比,RSB处理3a后显著提高了过氧化氢酶和蔗糖酶活性,但对土壤脲酶活性无显著影响;而RSM、GM及RSM+GM处理模式3 a后均可显著增加土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性,其中RSM+GM处理模式在1 a后即可显著提高土壤脲酶活性,2 a后显著提高土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性,3 a后土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性增幅均是最大。相比于CK1,RSM和RSB处理模式3 a的稻谷增产效果均不显著,而GM和RSM+GM处理模式连续3 a显著提高了稻谷产量,增幅分别为6.88%～11.67%和6.00%～13.40%。相关性分析表明,土壤总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数、土壤酶活性与水稻产量之间均呈极显著正相关关系。综上,在江汉平原单季稻作条件下,冬闲期稻秸全量覆盖还田或种植绿肥均可改善土壤肥力,增加作物产量,但前者更有助于土壤有机碳积累,后者更利于作物产量提升。为了兼顾秸秆资源利用、土壤质量改善和作物增产稳产,稻田冬闲期稻秸全量覆盖与种植绿肥协同还田利用模式是一种较好的选择。     

旱作麦田保护性耕作蓄水保墒和增产增收效应

为了揭示渭北旱塬连作麦田不同保护性耕作措施下土壤蓄水保墒效果和冬小麦增产增收效应。于2007－2009年通过田间试验研究了渭北旱塬夏闲期免耕、深松和翻耕等3种耕作方式对麦田夏闲期蓄水保墒效果,以及3种耕作处理与平衡施肥、常规施肥和低肥等3种施肥处理组合对冬小麦生育期土壤水分动态、产量和经济效益的影响。免耕和深松较翻耕保墒作用好,夏闲期免耕、深松较翻耕0～300 cm土层3 a平均土壤含水率分别增加了0.6和0.5个百分点,平均贮水量分别增加了24.2和21.5 mm;生育期内平衡施肥免耕、深松较翻耕处理0～200 cm土层2 a平均土壤贮水量分别增加了17.7和14.4 mm;以平衡施肥深松处理产量最高,2 a平均产量高达5033.1 kg/hm2,较平衡施肥翻耕和平衡施肥免耕分别增产5.5%和6.3%;以平衡施肥免耕经济效益最高,2 a平均纯收益高达5 553.7元/hm2,较平衡施肥深松和平衡施肥翻耕分别增收3.3%和9.2%。综合考虑各处理土壤蓄水保墒效果和小麦增产增收效应,平衡施肥深松处理是渭北旱塬连作麦田较佳的耕作和施肥处理组合。     

黄土高原区草粮（油）翻耕轮作的土壤水分及作物产量效应

为了评价苜蓿翻耕后进行不同轮作模式的水分适应性和经济效益,提出黄土高原区生态效益和经济效应较好的草田轮作模式。该文测定了6a生苜蓿草地翻耕后轮作农田和休闲地的土壤水分及作物产量,并进行经济效益分析。结果表明,不同草田轮作模式的土壤水分恢复作用存在差异。苜蓿地轮作第2年收获后,以苜蓿-休闲-休闲模式土壤水分状况最好,0～300cm土层土壤水分已接近连作农田水平,且100～340cm土层土壤水分较耕前出现了恢复现象;而苜蓿-冬小麦-冬小麦模式最差,土壤水分恢复层出现在120～320cm土层;6a生苜蓿地翻耕后经过2a轮作,0～500cm土层土壤水分仍未达到连作农田水平。轮作2a冬油菜平均籽粒产量和平均籽粒水分利用效率较连作冬油菜分别增加了34.9%、44.4%(P<0.05),轮作2a冬小麦平均籽粒产量和平均籽粒水分利用效率较连作冬小麦分别提高了45.0%、42.9%(P<0.05);效益分析表明,轮作2a冬小麦的平均产投比是连作2a冬小麦的近1.5倍,是轮作2a冬油菜的2.5倍,是连作2a冬油菜的3.4倍,6a生苜蓿地翻耕后轮作冬小麦比轮作冬油菜具有更高经济效益。该研究结果为黄土高原苜蓿草地可持续利用,建立稳定的旱地农业生态系统提供了理论依据。     

Summer fallow soil management – impact on rainfed winter wheat

Summer fallow soil management is an important approach to improve soil and crop management in dryland areas. In the Loess Plateau regions, the annual precipitation is low and varies annually and seasonally, with more than 60% concentrated in the summer months from July to September, which is the summer fallow period in the winter wheat-summer fallow cropping system. With bare fallow in summer as a control, a 3-year location-fixed field experiment was conducted in the Loess Plateau to investigate the effects of wheat straw retention (SR), green manure (GM) planting, and their combination on soil water retention (WR) during summer fallow, winter wheat yield, and crop water use and nitrogen (N) uptake. The results showed that SR increased soil WR during summer fallow by 20 mm on average compared with the control over 3 experimental years but reduced the grain yield by 8% in the third year and the grain N content by 6–15% in all 3 years. In contrast, GM planting markedly reduced soil WR by 16 mm and 33 mm in the first and third year, respectively, but increased water use efficiency (WUE) by 16% in the third year and nitrate N accumulation in 0–100 cm soil at winter wheat sowing. Their combination did not significantly affect the soil WR or the soil nitrate N content in any of the 3 years, but did increase WUE by 11% in the third year and grain yield by 2.6% in the second year. In conclusion, the combination of SR and GM planting mitigated the negative effects of the individual measures, providing a feasible method for summer fallow management in the semiarid Loess Plateau in China and other similar regions.     

Soil and weed management for enhancing arbuscular mycorrhiza colonization of wheat

Tillage and weed control are critical components of cropping systems that need to be combined such that crops benefit from reduced competition. However, weeds may also contribute to the biological diversity within the agro‐environment. This greenhouse study investigated whether common weeds of arable cropping systems were suitable host plants for arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), allowing the development of extraradical mycelium (ERM) that can contribute to the early colonization of a following wheat crop, especially in the absence of soil disturbance. Weeds were allowed to grow for up to 2 months before being controlled by soil disturbance or herbicide application (glyphosate or paraquat). Pregerminated wheat seeds were then planted. Chemical control of the weeds prior to sowing enhanced the early arbuscular mycorrhiza (AM) colonization rate of wheat roots, whereas mechanical disturbance was less acceptable as a method of weed control for rapid AM colonization. The type of herbicide (contact or systemic) had no impact on colonization of the wheat crop. Enhanced AM colonization promoted early P acquisition and growth of the crop. Appropriate management of weeds emerging between two consecutive cropping seasons coupled with no‐till soil management could ensure a quick and efficient AM colonization of the following wheat plants.     

不同施肥及杂草处理下半湿润冬小麦田NO3——N的动态变化

以中等肥力土垫旱耕人为土为供试土壤,在冬小麦（Triticum aestivum）不同生育期采集0-100 cm土层土壤样品,研究不同施肥及杂草处理对半湿润农田生态系统土壤NO3--N动态变化的影响。结果表明,1）土壤剖面NO3--N含量随施氮量增加而显著增加,0-100 cm土层NO3--N累积量与施氮量线性相关;在越冬期、返青期和拔节期,相关系数r分别为0.995、0.971和0.949。2）冬小麦生长过程中,土体NO3--N含量先降低后回升,在拔节期最低;成熟期土壤有机氮矿化产生的NO3--N是收获后土壤剖面残留NO3--N的主要贡献者。3）在越冬期、返青期、拔节期和成熟期,施磷（PN135）与不施磷（P0N135）处理相比,施磷可显著减少土体NO3--N累积量,减少量分别为N 61.4、26.9、36.6和5.5 kg/hm2;磷肥对减少土壤NO3--N残留累积量的影响以越冬期表现最为显著,成熟期表现不显著。4）在施磷的基础上,不同杂草处理土壤剖面NO3--N累积量在每公顷施氮45 kg（PN45）及施氮90 kg (PN90)时存在一定差异,但不显著;而在每公顷施氮180 kg（即PN180）的高氮处理下,差异显著。每公顷施氮135 kg（PN135）,的中氮处理,在越冬期清除杂草后土壤剖面中NO3--N累积量在拔节期显著高于其它杂草处理。     

种植制度和施肥对半干旱区土壤中锰形态及有效性的影响

Manganese(Mn) deficiencies are common in soils on the Loess Plateau of China. This research provided essential information on improving Mn availability in semiarid soils through agricultural practices. Twelve cropping system and fertilization treatments were designed in a 28-year experiment. The cropping systems included long-term fallow, continuous winter wheat cropping, pea(1 year)-winter wheat(2 years)-millet(1 year) rotation(crop-legume rotation) cropping, and continuous alfalfa cropping. The fertilizer treatments under the cropping systems included no-fertilizer control(CK), application of P fertilizer(P), application of N and P fertilizers(NP), and application of N and P fertilizers and manure(NPM), but the NP treatment was excluded in the continuous alfalfa cropping system. Available Mn and Mn fractions of soil samples(0–20 and 20–40 cm depths) were measured and further analyzed quantitatively using path analyses. Results showed that the crop-legume rotation and continuous alfalfa cropping systems significantly increased available Mn compared with the fallow soil. Compared with the no-fertilizer control, manure application increased available Mn in soil of the continuous wheat cropping system. Across all treatments, the averaged content of mineral-, oxide-, carbonateand organic matter-bound and exchangeable Mn accounted for 42.08%, 38.59%, 10.05%, 4.59%, and 0.09% of the total Mn in soil,respectively. Cropping significantly increased exchangeable Mn in soil and the highest increase was 185.7% in the continuous wheat cropping system at 0–20 cm depth, compared with the fallow soil. Fertilization generally increased exchangeable and carbonate-bound Mn in soil. Carbonate-bound Mn was the main and direct source of available Mn in soil, followed by exchangeable and organic matterbound Mn. These results indicated that crop-legume rotation cropping, continuous alfalfa cropping and application of manure, have the potential to promote Mn availability in soils of rainfed farmlands.     

Effect of Different Fertilization Methods and Nitrogen Doses on the Weediness of Winter Wheat

The field study was conducted in April 2006 in a long-term fertilization experiment that was set up in 1983. The aims of this study are to compare the weediness in plots with nitrogen–phosphorus–potassium (NPK), NPK + farmyard manure (FYM), and NPK + stalk treatments and to study the effect of increasing N doses on the weeds and winter wheat plants. The bifactorial test was arranged in a split-plot design with three replications. The treatments were the following: 0, 50, 100, 150, and 200 kg ha^?1 N, 100 kg ha^?1 phosphorus pentoxide (P₂O₅), and 100 kg ha^?1 potassium oxide (K₂O). Three weed species were dominant in the experiment: Veronica hederifolia, Consolida regalis, and Stellaria media. The NPK treatment resulted in the smallest average weed cover. The significantly greatest weed cover was found on the plots treated with NPK + FYM, but the greatest biomass production of winter wheat was measured also in the NPK + FYM treatment, which resulted in a good crop competition. The weed cover was increased proportionally by the rising N doses. The effect of increasing N rates was positive on the winter wheat biomass and on wheat competition to the weeds. Results of our study show that we can manage weeds better using favorable plant nutrition.     

秸秆和紫云英协同覆盖对西南旱地土壤养分、酶活性及小麦产量的影响

研究秸秆覆盖、紫云英覆盖及两者协同覆盖对西南旱地土壤养分、酶活性以及小麦产量的影响,对于维持农田土壤养分平衡、优化西南旱地保护性耕作措施具有重要的理论和指导意义。以“小麦/玉米/大豆”旱三熟种植模式下的小麦农田为研究对象开展田间试验,共设置4个处理:玉米秸秆覆盖（S）、紫云英覆盖（A）、玉米秸秆 + 和紫云英协同覆盖（S + A）、对照（CK）。结果表明,与CK处理相比,S、S + A处理对土壤有机碳、全氮、全磷、速效钾、缓效钾含量均有显著促进作用;A处理对土壤有机碳、全氮、碱解氮影响明显,但是对磷、钾的促进效果不明显。S +土壤酶活性与土壤养分之间存在密切关系, A处理能够显著提高根际和非根际土壤的蔗糖酶、蛋白酶、脲酶、淀粉酶和酸性磷酸酶活性,S处理和A处理对土壤酶活性的促进效果不如S + A处理。与CK处理相比,S、A、S + A处理的小麦增产率分别为5.14%、8.79%、13.34%,其中,S + A处理的小麦增产率最高。秸秆和紫云英协同覆盖能够显著提高土壤养分含量和酶活性、促进小麦增产,有利于在保护农田生态环境的同时提高农业生产效益,可以作为有效的西南旱地保护性耕作措施推广使用。