春玉米行间覆膜田间土壤水分时空动态及水分高效利用机理研究

在不同覆膜方式下对春玉米田间土壤水分时空运移规律、耗水特征和水分利用效率进行了系统研究。结果表明:行间覆膜全生育期0～100cm土层土壤贮水量明显高于行上覆膜和不覆膜。不同覆膜方式下,春玉米全生育期土壤水分状况可分为土壤水分大量损耗期和土壤水分收支平衡期,且0～100cm土层可分为急变层、活跃层和相对稳定层;不同覆膜方式下膜内外土壤水分差异主要体现在0～60cm土层,行间覆膜使玉米根系长期生长在土壤含水量较高的区域,促进了玉米的生长发育和土壤水分的直接有效利用;不同覆膜方式的土壤水分利用效率、产量和产量水平的水分利用效率皆表现为行间覆膜>行上覆膜>不覆膜。行间覆膜较高的水分利用效率主要是充分有效地运用了降水和灌溉水。     

行间覆膜对内蒙古河套灌区春玉米水分利用效率及土壤排盐量的影响

试验于2009～2010年在内蒙古河套灌区进行,设行上覆膜、行间覆膜和不覆膜(CK)3个处理,分析河套灌区盐渍化土壤覆膜对春玉米土壤水分运移及利用的影响,挖掘春玉米农艺节水机制。结果表明,行间覆膜显著减少土壤供水消耗,提高灌水利用率和降水利用率,总耗水量降低。行间覆膜通过改变春玉米阶段耗水量、日耗水量和耗水模系数,达到各时期土壤水分最适比例;行间覆膜处理水分利用效率较对照分别提高了20.05%和57.13%;覆膜能很好地抑制土壤返盐,行间覆膜处理0~80 cm土层可溶性盐分降低了1.30 g/kg,可有效预防土壤板结,显著提高灌水效率和灌水均匀度。     

不同覆膜方式对春玉米根系生长和土壤水热状况的影响

为了研究不同覆膜方式下土壤水热状况和春玉米根系生长的差异及其与产量的关系,为黔西北及类似生态区春玉米的优化覆膜栽培提供理论依据和技术参考,2018—2019年,设置宽膜和窄膜2种覆盖方式,以当地主推品种盘玉5号和隆瑞3869为材料,测定春玉米各生育时期株、行间土壤水分、温度和根系生长的变化,分析不同覆膜方式对土壤水分、...     

不同覆膜方式对大豆根系空间分布的影响

在行上覆膜、行间覆膜及不覆膜3种不同处理下,对大豆根系在0～20cm土层的水平分布和距主茎0～15cm范围的垂直分布进行了系统研究。结果表明,随着土层深度和离主茎距离的增加,根系干重、活力、活跃吸收面积明显减少;同时,宽行分布根系的干重、活力及活跃吸收面积均高于窄行分布的根系干重、活力及活跃吸收面积。不同覆膜方式对根系干重和活力的影响表现为：行间覆膜〉行上覆膜〉不覆膜;对根系活跃吸收面积的影响则表现为：行上覆膜〉行间覆膜〉不覆膜。     

东北地区沟垄和地膜覆盖对土壤水分分布及利用的影响

定量化分析沟垄和地膜覆盖对玉米根区0～100 cm土壤水分分配、耗水量和玉米水分利用效率的影响。结果表明,与平作不覆膜(NRF)相比较,沟垄不覆膜(RF_0)没有提高出苗前玉米根区0～20 cm土壤含水量,沟垄覆膜(RF_(100)和RF_(58))提高玉米种子周围0～10 cm土壤水分含量。RF_0处理没有使玉米最大日耗水量提前,覆膜处理提前10 d。沟垄种植(RF_(100)、RF_(58)和RF_0)没有降低花期最大日平均耗水量,提高玉米产量水分利用效率和干物质水分利用效率,覆膜处理进一步提高。沟垄和覆膜处理对水分吸收和利用受降水年型的影响,这种提高效应在少雨年份尤为明显。沟垄覆膜处理可有效规避作物生长发育过程中由于降水分布不均引起的干旱风险,确保作物高产、稳产。     

行间耕作对玉米生长发育及根系分布的影响

通过设置旋耕不起垄、行间旋耕、行间隔行旋耕3种耕作模式处理,探明行间耕作对东北春玉米生长发育及根系分布的影响。结果表明,无论是丰水年还是枯水年,各处理玉米子粒产量无显著差异。行间旋耕、行间隔行旋耕处理可以显著降低土壤紧实度,增加根系总量和土壤深层根系比例,有利于根系吸收深层土壤的水分及养分。在拔节期,除行间隔行旋耕处理光合有效辐射和光合速率显著高于其他处理,其他处理间的叶面积指数、干物质积累量、光合速率及光合有效辐射均无显著差异;但在拔节期之后,行间旋耕和行间隔行旋耕处理各项指标均优于旋耕不起垄处理,行间旋耕和行间隔行旋耕处理间无显著差异。相对于行间旋耕处理,行间隔行旋耕处理更加节约成本,从提高经济效益角度考虑行间隔行旋耕是一项适宜推广的耕作模式。     

不同覆膜方式对旱作大豆生理特性及水分利用效率的影响

地膜覆盖栽培技术在干旱半干旱地区的应用,改善了农业生产上千旱胁迫的危害,本实验为旱作农业寻找合理的地膜覆盖方式,有效发挥地膜覆盖的抗旱作用。通过覆膜穴播与膜际条播方式种植大豆,以不覆膜种植为对照,比较两种覆膜方式对于大豆生长发育、抗旱生理特性、光合生理特性及水分利用效率的影响。结果表明：行上覆膜大豆比对照增产20．85％,叶片水分利用效率、土壤水分利用效率及降水水分利用效率分别提高105．16％、150．00％及20．43％;行间覆膜大豆比对照增产16．97％,叶片水分利用效率、土壤水分利用效率及降水水分利用效率分别提高112．68％、141．76％及16．98％。行上覆膜及行间覆膜大豆的叶面积指数、光合性能、抗旱性能等显著地高于不覆膜种植,株荚数、荚粒数、百粒重及水分利用效率等指标也明显优于对照。由此可见,行上覆膜及行间覆膜均能有效地促进大豆生长发育、提高水分利用效率及产量,并且两种覆膜方式之间差异不显著。     

不同覆膜方式对春玉米超高产群体冠层垂直结构的影响

在不同覆膜方式下对春玉米超高产田的冠层垂直结构与产量进行了系统研究。结果表明：行间覆膜可使春玉米超高产群体的植株叶片功能期延长、LAI和LAD增大、Pn和叶绿素提高,冠层内光分布均匀合理,能截获更多的光合有效辐射量,透光率增大,避免下层叶片早衰,提高光合能力,获得更大产量。不同覆膜处理在冠层各层中对叶片功能期、LAI、LAD、Pn、光合有效辐射量及透光率均表现为行间覆膜>行上覆膜>不覆膜,这一规律与各处理对产量的影响一致。     

耕作方式与玉米根系功能及其保护酶活性关系研究

采用根箱模拟方法,研究3种耕作方式(苗带耕作、行间耕作和全层耕作)和两种耕作深度(10 cm、30 cm)对玉米根系空间分布和保护酶活性的影响。结果表明,耕作方式显著影响玉米根系空间分布状况,深耕可延长行间耕作和全层耕作的根系功能期。根系超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性在耕作方式间表现为全层耕作行间耕作苗带耕作,深耕可增加玉米生育后期(乳熟期)深层土壤中根系SOD活性。行间耕作和全层深耕均延长玉米深层根系功能期和保护酶活性,实现增产(无显著差异)。因此,从节约成本和提高经济效益考虑,行间深耕是一种更适宜推广的玉米耕作栽培方式。     

大垄垄上行间覆膜对土壤水分、温度及大豆产量形成的影响

为探讨大豆大垄垄上行间覆膜的增产机制,以垦丰15、垦丰16两个大豆品种为材料,在田间进行大垄垄上行间覆膜和不覆膜处理,研究了覆膜阶段土壤水温状况及植株形态指标变化。结果表明,行间覆膜对土壤的增温作用在大豆生育前期内呈“U”型变化,在增加耕层含水量、改善根系生长环境方面起到重要作用,覆膜大豆产量明显高于对照。     

不同水分处理下液体地膜覆盖玉米田土壤环境与产量效应

采用测坑试验研究液膜覆盖夏玉米对土壤温度、水分及产量的影响。结果表明:液膜覆盖使土壤储水能力增强,在0～40cm土层的土壤含水率显著提高;液膜覆盖的土壤增温效果明显,特别是中、低水分处理,增温7.4%左右;在百粒重和行粒数几项产量构成指标中,液膜覆盖较对照优势显著;液膜覆盖在玉米产量和水分利用效率上都有所提高,LFh、LFm和LFl处理的产量分别较对照提高了3.7%、35.4%和57.0%,WUEI分别较对照提高了3.6%、35.7%、57.1%,在WUEET指标上,分别较对照提高了5.3%、8.9%和9.2%。中、低水分的液膜覆盖处理更有利于玉米增产和水分利用效率的提高。     

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%。     

降解地膜在玉米膜下滴灌栽培中的应用研究

研究田间滴灌条件下降解地膜的降解性能和水、热效应以及对玉米产量性状的影响。结果表明, 降解地膜在玉米生育前期降解速度明显快于中、后期, 覆盖150 d降解至5级, 质量损失率51.37%;降解地膜具有普通地膜相当的保墒增温作用, 且克服了普通地膜在玉米生育中、后期对雨水的阻碍作用, 能促进雨水入渗吸收, 0～20 cm土壤含水量比普通地膜高1.08%～3.90%, 21～40 cm土壤含水量比普通地膜高0.91%～2.13%;6月末地膜裂解后, 土壤温度低于普通地膜, 避免高温对根系的伤害, 有利于玉米根系的生长;降解地膜处理产量比普通地膜低0.34%, 差异不显著;比不覆膜(CK)增产17.37%, 差异显著。     

膜下滴灌灌溉制度对土壤水盐空间分布及玉米产量的影响

灌溉制度对土壤水盐分布具有密切的关系,土壤水盐的分布又直接影响着作物产量。为了正确合理配置和利用水资源,改善试验区生态环境,减小肇州地区土壤含盐量对玉米产量造成的危害,选择肇州县水利科学试验站作为试验地点,试验结合膜下滴灌,设置4个水平的灌溉定额(200、300、400和500 m~3/hm~2),灌水次数分别为2次、3次和4次,测定并分析不同土层深度处土壤含水率、土壤可溶性盐浓度和玉米产量的变化。结果表明,灌溉定额为400 m~3/hm~2、灌水次数为4次时,玉米产量达到最大,且根系部位抑盐效果较好,是肇州地区较为经济合理的灌溉制度。     

冬小麦不同种植行对秸秆覆盖响应的差异

为给玉米秸秆覆盖冬小麦的合理行数以及行距配置提供理论依据,研究了小麦不同种植行（行距20 cm）对玉米秸秆覆盖的响应差异,分析了覆盖带宽及种植带行距和行数对小麦产量的影响。结果表明,秸秆覆盖对麦田0~10 cm土壤表现出增温（返青、拔节和成熟期）和降温（抽穗和灌浆期）的双重效应,同时具有明显的保墒和促进植株干物质积累的作用,且随覆盖量的增加,覆盖效应呈先增后减趋势;产量、耗水量和水分利用效率对秸秆覆盖量的反应也表现出相同的趋势,但只有4 500 kg·hm^-2 覆盖量处理的产量和水分利用效率显著高于CK（不覆盖）。在同一覆盖量下,秸秆覆盖对土壤温度、水分含量、干物质积累、产量、耗水量及水分利用效率的影响总体上随种植行离覆盖带距离的增大而减弱。在不同栽培模式中,以行距16 cm、种6行、覆盖带宽35 cm的模式产量最高。     

不同管理方式下山地胶园土壤物理和水热特性

为研究不同管理方式下山地胶园土壤物理和水热特性的变化情况,本研究在田间布置了喷除草剂（S）、人工净除（A）、绿肥覆盖（G）、地膜覆盖（F）、壕沟截流（T）、综合措施（M）和常规管理（CK）共7种管理方式处理的对比试验,定期测定各处理的土壤物理性质和水热特性指标。结果表明:G、F和M处理下的土壤水分含量（SWC）、原位土壤含水量（SMC）、土壤容重（SBD）、土壤孔隙度（SP）、土壤密度（SD）、土壤pH等参数均优于T、S、A和CK;F和M处理下的原位土壤温度（ST）均高于其他处理,而G处理ST最低;各处理原位的土壤电导率（SC）变化趋势不一,M、F和G的SC从干季的较低转变成雨季的较高,但两季间无显著差异,干季的S、A、T和CK处理的SC均显著高于雨季。总体来看,采取多种覆盖模式能有效地抑制土壤蒸发,提高土壤持水能力,有利于改善土壤结构,具有较好的土壤保墒作用。因此,覆盖处理可作为山地胶园主要推广的土壤优化管理方式。     

秸秆还田与覆膜对土壤理化特性及玉米生长发育的影响

试验研究秸秆还田对不同覆膜时期的全膜双垄沟播玉米生长发育与土壤理化特性的影响。结果表明,经秸秆还田后全膜双垄沟播耕层土壤养分含量变化依次表现为整株还田>秸秆粉碎>免耕留茬,不同覆膜时间对土壤养分变化影响不明显;秸秆还田土壤容重明显降低但免耕留茬一膜两年用处理土壤容重增大。在玉米生育前期经秸秆还田后的土壤温度与水分均显著低于对照,其株高、茎粗与叶面积均小于对照;在玉米生育后期秸秆腐解后对土壤水分起到一个补偿效应。玉米产量表现为秋覆膜整株秸秆还田>顶凌覆膜整株秸秆还田>秋覆膜秸秆粉碎还田>顶凌覆膜秸秆粉碎还田>免耕留茬一膜两年用,秸秆还田后玉米产量较对照有增产趋势,而免耕留茬一膜两年用有减产倾向,但处理间差异不显著。     

春玉米品种与栽培模式对黄土旱塬土壤水分的影响

以平展型传统品种酒单4号和紧凑型高产品种先玉335为试验材料,设半膜平覆(HM)、全膜双垄沟(DFM)两种覆膜方式和4.5万、9.0万株/hm~2两种种植密度,研究黄土旱塬区不同栽培模式下不同类型春玉米对土壤水分变化及对春玉米产量的影响。结果表明,品种和不同栽培模式互作效应对春玉米产量有显著影响。春玉米生育关键期降水对各处理收获土壤水分影响明显,降水不能满足春玉米生长发育需要时,春玉米会对60 cm土层以下水分产生透支性消耗,遇到连续干旱年份,则会导致春玉米60~160 cm主要根区土壤含水量降低。在相同覆膜及品种条件下,随种植密度增加,玉米产量显著增加;相同密度及品种条件下,DFM覆膜产量优于HM覆膜;相同密度及覆膜方式下,紧凑型高产品种产量较平展型传统品种显著增加。DFM覆膜和紧凑型高产品种在9.0万株/hm~2种植密度下有较高产量。