不同种植模式冬小麦耗水特性及产量试验研究

通过田间试验,研究了两种种植模式（传统平作和垄植沟灌）不同水分处理对冬小麦耗水特性和产量的影响。结果表明：相较于传统平作种植模式,垄植沟灌冬小麦的全生育期耗水量减少26.26~31.92mm,穗粒数和千粒重分别增加6.09%和3.79%,增产150.57~237.63kg/hm2,水分利用效率提高9.43%~10.39%;两种种植模式的耗水量和产量与水分处理呈正相关,但随着水分控制下限的提高,水分利用效率则先增大后减小;确定垄植沟灌为冬小麦适宜种植方式,并在L-70水分处理获得了最优的水分利用效率,达到1.91 kg/m3,产量达到7589.96 kg/hm2。     

沟垄集雨系统垄宽对玉米水分和养分利用效率的影响

为探索沟垄集雨模式下不同垄宽对玉米产量及水分和养分利用效率的影响,2019-2020年采用垄沟集雨种植方式,以传统平作(垄宽60 cm)为对照,研究3种沟垄比对玉米叶面积指数、地上生物量、水分利用效率、养分利用效率和产量的影响.研究结果表明垄沟集雨种植方式下,采用60 cm:60 cm沟垄比,两年平均叶面积指数最大,为2.9,较对照增加42.16％;产量最高,为13.13 t/hm2,较对照增加26.37％;水分利用效率最高,为27.15 kg/(hm2·mm),较对照增加42.37％;养分利用效率最高,为N:7.55 kg/kg;P:48.49 kg/kg;K:4.66 kg/kg,分别较对照增加177.57％,142.69％,59.58％.在华北地区,垄沟集雨种植方式下,垄沟比60 cm:60 cm,能够促进玉米增产和水肥高效利用.     

不同灌溉方式下冬小麦耗水规律及产量的试验研究

分析了传统平作畦灌和垄作沟灌对冬小麦耗水规律、产量和水分生产率的影响.结果表明,与传统平作相比,垄作冬小麦降雨利用率提高11.08％～13.19％;同一水分处理,垄作沟灌冬小麦日耗水量明显小于传统平作;2种灌溉方式下,拔节-抽穗期和返青-拔节期耗水量最多,约占全生育期耗水量的50％;日耗水量在抽穗-灌浆期达到峰值;随灌水次数和灌溉量增加,各处理下耗水量显著增加,产量和水分生产率先增加后减少;垄作种植模式节水40％,增产392～776 kg/hm2,水分生产率以灌3水处理下最大(2.08 kg/m3).     

覆盖种植方式和施氮对甘肃庆阳冬小麦产量和水分利用的影响

通过连续2 a田间试验,研究了覆盖种植方式和施氮对庆阳地区冬小麦土壤水分动态变化和产量及水分生产效率的影响。结果表明,不同栽培模式下各土层含水率在不同生育期变化趋势基本一致。垄沟、覆膜和覆草在小麦生育前期具有很好的保墒集水作用,水分主要集中在0~60 cm土层,并且在小麦生育前期效果显著。2 a间不同种植模式对小麦产量的影响不同,2 a中覆膜种植冬小麦籽粒产量均最高,而不同年度间覆草、垄沟种植模式表现出不同效果;与常规模式相比,2009年覆草和垄沟种植模式均减产,其中覆草模式减产幅度最大,较常规栽培减产10.4%;而2010年这几种种植模式的冬小麦籽粒产量较常规模式均有所增加,增产幅度平均在4.5%~6.9%之间。合理的氮肥施用量能显著提高水分生产效率,施氮120和240 kg/hm~2的水分生产效率分别比不施氮肥高1.1和2.0 kg/(hm~2·mm)。不同种植模式的水分利用效率差异显著,覆膜处理和垄沟处理具有较高的水分生产效率。     

秸秆覆盖对冬小麦产量及水分生产效率的影响研究

为实现豫西半旱地区冬小麦节水高产栽培,提高水分利用效率,利用农田秸秆覆盖试验技术,研究了3种灌水模式下不同秸秆覆盖量对冬小麦生育期耗水量、作物产量以及水分利用效率（WUE）的影响。研究结果表明：秸秆覆盖对千粒重、穗粒数和产量的增长具有明显的促进作用,对公顷穗数的增长具有抑制作用。灌3水处理与灌4水处理相比较,产量与水分利用效率随覆盖量增加明显提高,产量和水分利用效率提高1.0%和1.6%,耗水量减少4%,实现了节水与高产的统一。灌2水处理下不同覆盖量的耗水量和水分利用效率都有所提高,但对产量影响不显著。试验最佳分配方案为灌3水处理与4 500 kg/hm2覆盖量。     

膜上灌对河西绿洲灌区玉米水分利用效率和产量的影响

以不覆膜常规畦灌为对照,研究了膜上灌对河西绿洲灌区玉米水分利用效率和产量构成要素的影响。研究结果表明:全生育期内膜上灌玉米和对照玉米的耗水量差异达到显著水平,且宽膜膜上灌耗水量比窄膜膜上灌低;膜上灌处理的穗长和穗粗分别比对照高0.77 cm和0.32 cm,穗行数比对照多0.5行,行粒数比对照多2粒,穗粒重增加41.43 g/穗;宽膜膜上灌的穗长和穗粗比窄膜膜上灌的高0.12 cm和0.26 cm,同时,穗行数多0.06行,行粒数多0.85粒,穗粒重增加19.22 g/穗。宽膜和窄膜膜上灌的水分利用效率(WUE)分别为2.38 kg/m3和1.95 kg/m3,为对照WUE的1.86倍和1.66倍;产量分别为15 378.55 kg/hm2和12 706.40 kg/hm2,比对照提高40.65%和16.21%。经统计分析,宽膜膜上灌处理的产量较对照和窄膜膜上灌处理差异达到显著水平。由此可见,宽、窄膜膜上灌的效应都比对照好,且宽膜效应好于窄膜膜上灌,适宜在该区推广和应用1.25 m宽膜覆盖膜上灌。     

覆膜集雨补灌对冬小麦产量和水分利用效率的影响

为确定半湿润易旱区垄沟集雨种植模式下冬小麦拔节期的适宜补灌量及探究不同地膜对土壤蓄水保墒和节水增产效果的差异,设置垄上覆普通地膜(P)和生物降解膜(J) 2种处理,并结合雨养(I0)、拔节期补灌20 mm(I_1),40 mm(I_2),60 mm(I_3),对比分析不同地膜不同补灌量下0～200 cm土层土壤贮水量、冬小麦产量和水分利用效率的变化.结果表明:覆膜可显著提高0～100 cm土壤贮水量,处理J在苗期保墒性与P相当,之后显著低于处理P;覆膜使苗期后100～200 cm土壤贮水量显著低于CK,但P,J间差异不具有统计学意义.补灌能显著增加0～200 cm土壤贮水量,处理I_3的土壤贮水量最高,I_2次之.覆膜处理的产量和水分利用效率均显著大于CK,P略大于J,但差异不具有统计学意义.2种不同膜覆盖下处理I_2的平均籽粒产量比处理I_3低1. 50%,但处理I_2的平均水分利用效率与灌溉水利用效率较I_3分别提高2.4%和37.5%.因此,垄覆生物降解膜,沟内种植,结合冬小麦拔节期补灌40 mm(I_2)是缓解残膜污染、增产节水的最优处理.     

垄沟集雨补灌对冬油菜根系、产量与水分利用效率的影响

为确定垄沟集雨栽培条件下冬油菜蕾薹期的适宜补灌量,设置垄沟集雨雨养(T1)、垄沟集雨补灌60 mm(T2)和120 mm(T3)3个处理,并设平作补灌120 mm作为对照(CK),通过2年田间试验,系统地对比分析了不同补灌处理对冬油菜0~30 cm和30~100 cm土层的平均土壤含水率、地上部干物质量、主根性状和侧根密度、产量构成及水分利用效率的影响。结果表明,T2和T3处理不同时期0~30 cm土层的平均土壤含水率、花期和角果期地上部干物质量均明显高于T1和CK处理,T2和T3处理角果期的主根直径和干质量、0~10 cm和10~20 cm侧根密度显著增加,且T2和T3处理间不存在显著差异。T2和T3处理能显著增加油菜籽粒产量和水分利用效率,T2和T3处理2年平均分别比T1增产50.99%和58.15%,比CK增产53.89%和61.19%;T2和T3处理2年平均水分利用效率比T1分别提高37.28%和25.98%,比CK分别提高92.77%和76.90%。2年中T3处理均能获得最高的籽粒产量,但T3与T2处理间产量不存在显著差异,T3较T2仅增产4.74%,但T2比T3能够减少灌水量60 mm,减少耗水量45.5 mm,水分利用效率提高8.97%。从节水和农业可持续发展的角度来看,垄沟集雨种植并在蕾薹期补灌60 mm(T2)为较优的冬油菜栽培灌溉措施。     

畦田节灌对冬小麦光合特性、产量和水分利用效率的影响

【目的】充分利用土壤贮水和自然降水,减少灌溉水投入,研究依据自然供水状况确定最佳畦灌时期和次数的畦田节灌技术。【方法】试验在播种期水分管理一致的基础上,设置4个水分处理,W0为不灌水处理,W1为灌3水处理(越冬水+拔节水+开花水),W2为灌2水处理(拔节水+开花水),W3为灌1水处理(开花水),研究了畦田节灌对冬小麦开花后旗叶SPAD值、光合特性、产量及水分利用效率的影响。【结果】与W2处理相比,W3处理开花后旗叶SPAD值、净光合速率、干物质同化量及其对籽粒的贡献率均降低,穗数、穗粒数和籽粒产量减少,但水分利用效率较高;W1处理籽粒产量及其构成因素没有明显变化,但水分利用效率显著降低。与W0处理相比,W3处理的籽粒产量增幅达16.2%～20.7%。结合关键生育时期土壤相对含水率分析,冬小麦越冬期0～20 cm和0～40 cm土层土壤相对含水率分别不低于65%θf(θf为田间持水率)和66.8%θf时,灌溉越冬水对籽粒产量无明显增益作用。拔节期0～20 cm土层土壤相对含水率降至50.6%θf及以下,即使0～200 cm土层土壤含水率接近80%θf,仍不能满足拔节后冬小麦对水分的需求,应及时灌溉拔节水。开花期0～20 cm和0～200 cm土层土壤相对含水率分别为24.8%θf～35.6%θf和57.9%θf～58.8%θf,及时灌水增产幅度较大。【结论】在冬小麦播种期供水适宜的条件下,于拔节期和开花期实施畦灌,生长季内灌2水,能获得较高的籽粒产量和水分利用效率,避免过量灌溉。     

水氮耦合条件下冬小麦生长和氮素营养诊断

基于2年大田试验,对比研究了不同施氮量(N1:80 kg/hm2,N2:160 kg/hm2,N3:240 kg/hm2)和水分(W1:拔节期和抽穗期分别补灌30 mm,W0:不灌溉)处理对冬小麦地上部生物量累积、产量和水氮利用效率的影响。此外,构建了2种水分条件下的冬小麦临界氮浓度稀释曲线模型,并据此建立氮营养指数模型对冬小麦进行氮素营养诊断。结果表明,一定水分条件下,中氮处理的地上部生物量显著高于低氮处理,且与高氮处理差异不显著;一定施氮水平下,适当补充灌溉可提高冬小麦地上部生物量累积。2种水分处理的冬小麦地上部最大生物量与临界氮浓度间符合幂函数关系,拟合度均达到极显著水平,且在年际间具有较好的稳定性。综合氮营养指数和施氮量与产量的拟合曲线得出,W0和W1条件下,冬小麦获得最高产量时对应的施氮量分别为171和186 kg/hm2。2个冬小麦生长季,W1N2处理的平均水分利用效率分别较W0N2和W1N3处理提高10.57%和14.01%;平均氮肥利用效率分别较W0N2和W1N3处理提高10.97%和55.77%,是合理的灌水施肥处理。     

覆膜方式对不同生态区大豆产量和水分利用效率的影响

全膜微垄沟播种植技术是在全膜双垄沟播技术的基础上创新研发的一种集覆盖抑蒸、垄面集雨、垄沟种植为一体的新型地膜覆盖技术。【目的】明确西北半干旱雨养区地膜覆盖条件下旱地大豆在不同生态区产量的差异。【方法】于2014—2016年进行大田定位试验,以露地无覆盖(CK)为对照,设置了3种覆膜方式,分别为全膜微垄沟播(T1)、全膜双垄沟播(T2)、全膜覆土穴播(T3),研究半湿润偏旱区、半干旱区、半干旱偏旱区3种不同生态区地膜覆盖对大豆产量及水分利用效率的影响。【结果】与CK相比,在3个生态区均以T1处理产量最高,T2处理次之,T3处理最低;其中全膜微垄沟播不同生态区比较:半湿润偏旱区>半干旱区>半干旱偏旱区,分别较露地无覆盖CK增产58.5%、78.1%和95.3%;水分利用效率分别较CK提高65.9%、57.6%和56.1%。尤其在年降雨量500～600 mm生态区全膜微垄沟播增产效应最明显,平均产量达到4 318.2 kg/hm2,最高达到4 353.3 kg/hm2,较CK增产58.5%。【结论】大豆全膜微垄沟播种植技术在西北半干旱雨养区,增产效果明显,其推广应用可有效提高该区降水资源的高效利用,实现旱作雨养区大豆稳产高产。     

保水剂对冬小麦不同生育阶段土壤水分及利用的影响

为探明保水剂施用后对冬小麦不同生育阶段水分利用的作用机理,在豫西丘陵旱作区,通过大田试验,研究了保水剂对冬小麦不同生育阶段的保水、作物的耗水特征、水分利用效率等的影响。结果表明：保水剂提高了冬小麦不同生育阶段0～100 cm土层的土壤含水量、促进了生物量的积累、降低了小麦耗水量、提高了小麦产量和水分利用效率。各处理中,60和90 kg/hm2处理的土壤含水量及储水量均较其他处理高,而耗水量最低。播种-拔节期,保水剂用量越高干物质积累越显著;拔节-孕穗期及灌浆-收获期,60 kg/hm2处理较对照增加的干物质量最高;而孕穗-灌浆期,30 kg/hm2干物质量增加最为显著。各生育阶段,除孕穗-灌浆期外,60 kg/hm2处理的水分利用效率均较高。最终,60 kg/hm2处理的产量和水分利用效率均最高,较对照增产47.4%,水分利用效率增加10.6 kg/(mm·hm2)。     

玉米秸秆覆盖下宽幅精播冬小麦产量损失补偿效应及水分利用效率

为了探索不同种植模式对秸秆覆盖的麦田产量及水分利用效率的影响,设置宽幅精播和常规种植2种种植模式,每种种植模式设0和0.6 kg/m² 2种秸秆覆盖方式,以研究种植模式和玉米秸秆覆盖对冬小麦群体动态变化、阶段耗水量、产量以及水分利用效率等的影响.结果表明,玉米秸秆覆盖虽然显著减少了冬小麦耗水量,但是也显著降低了冬小麦穗数和千粒质量,从而显著降低了冬小麦产量.玉米秸秆覆盖条件下,宽幅精播种植模式通过显著增加穗数而对产量损失起补偿作用,且宽幅精播种植模式的耗水量显著低于常规种植模式,故其水分利用效率显著高于常规种植模式.在山东地区,为了提高冬小麦的水分利用效率,宽幅精播种植与玉米秸秆覆盖相结合是一种值得推广的节水种植模式.     

不同沟灌方式下夏玉米穗部性状与产量相互关系的试验研究

采用田间试验,以夏玉米为试验材料,研究了两种沟灌方式(宽垄沟灌和常规沟灌),不同水分处理对夏玉米穗部性状与产量的相互关系。结果表明:较常规沟灌,宽垄沟灌模式增产明显,平均增产率达7.990%,穗长、穗粗、穗粒数、百粒重分别增加了6.240%、3.869%、4.171%、4.610%;过低或过高的水分控制下限对产量及其构成因子都会造成不利影响;不同沟灌方式下,夏玉米穗部性状与产量的相关性均很高,均达到极显著水平;夏玉米穗长、穗粗、穗粒数及百粒重对产量均有促进作用;不同沟灌方式下,夏玉米穗部性状对产量的影响程度发生变化。     

不同水分和覆盖处理对冬小麦生长及水分利用的影响

通过防雨棚下测坑试验,研究了4种水分条件下(全生育期控制灌水下限分别为田间持水率的80%FC、70%FC、60%FC和50%FC)无覆盖、地膜覆盖和秸秆覆盖(覆盖量4 500kg/hm2)对土壤温度及冬小麦叶面积指数、产量构成性状、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明,地膜和秸秆覆盖改变了冬小麦不同生育阶段的土壤热状况。地膜覆盖加快了冬小麦叶面积指数的增长进程,秸秆覆盖则减缓了叶面积指数的增长。4种水分条件下地膜和秸秆覆盖降低了冬小麦有效穗数,但增加了穗粒数和千粒质量等,促使地膜覆盖处理增产6.53%~23.23%,秸秆覆盖处理增产-0.04%~4.96%;地膜和秸秆覆盖都降低了冬小麦耗水量,提高了水分利用效率。地膜覆盖和秸秆覆盖的增产率及水分利用效率提升率均随着灌水下限的降低而增大,同一水分条件下地膜覆盖的节水增产效果大于秸秆覆盖。建议研究区域冬小麦灌水控制下限为田间持水率的60%~70%,优先选用地膜覆盖模式。     

不同施肥组合对垄沟集雨栽培马铃薯土壤养分及产量影响研究

试验以马铃薯为研究对象,设置了裸地种植+单一化肥(T1)、裸地种植+单一生物有机肥(T2)、裸地种植+化肥+生物有机肥(T3)、全膜双垄沟播+单一化肥(T4)、全膜双垄沟播+生物有机肥(T5)、全膜双垄沟播+化肥+生物有机肥(T6)6个不同处理,研究了垄沟集雨和不同施肥方式对马铃薯土壤养分、生长发育、产量和水分利用效率的影响。结果表明,T6处理较T1、T2、T3、T4和T5处理产量分别提高了21.28%、38.88%、33.89%、5.60%、和11.98%;水分利用效率分别提高了15.03%、28.32%、25.42%、5.88%和9.36%。全膜双垄沟播+化肥+生物有机肥种植模式能够显著提高马铃薯产量、水分利用效率。     

拔节期水氮处理对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响

【目的】探索黄淮地区冬小麦适宜水氮管理模式。【方法】通过田间小区试验,研究了不同灌水量(90 mm (W1)、60 mm (W2)、0 mm (W3))和施氮量(300 kg/hm2(N1)、225 kg/hm2(N2)、150 kg/hm2(N3))对冬小麦耗水特性、产量和水分利用效率的影响。【结果】灌水量从0增加到90 mm,冬小麦耗水量增加了67～106 mm,降水和土壤供水量占耗水量的比例降低;随施氮量增加,冬小麦耗水量和土壤供水占耗水量的比例增加,降水所占比例降低。相同灌水条件下,灌水量和降水量占总耗水量比例随施氮量增加而降低;施氮量从150 kg/hm2增加到300 kg/hm2,土壤贮水量消耗占总耗水量的比例从1.6%～4.9%增加到8.3%～9.9%。拔节期灌水、追施氮肥提高了拔节—开花期、开花—成熟期阶段耗水量和平均日耗水强度;与W3N3处理相比,随灌水和施氮量的增加,拔节—成熟期的耗水量增加了7.4%～63.5%;增加灌水量降低了冬小麦水分利用效率、土壤水利用效率和灌溉水利用效率,提高了降水利用效率。在W1条件下,N1、N2处理的水分利用效率、降水利用效率和灌溉水利用效率分别比N3提高了18.18%～22.98%、24.66%～26.32%和24.68%～26.32%;在W2、W3条件下,水分利用效率、降水利用效率、灌溉水利用效率随施氮量的增加逐渐增加,土壤水利用效率随着施氮量增加逐渐减小。【结论】在试验条件下,综合考虑籽粒产量和水分利用效率,拔节期灌水90 mm、施氮225 kg/hm2和拔节期灌水60 mm、施氮300 kg/hm2为产量和水分利用效率兼优的灌溉施肥组合。     

不同种植模式麦田水资源利用率及边际效益分析

选用山东省当前推广面积较大的"20+40"大小行、"20+40"沟播、"20+40"垄作以及常规等行距模式,研究不同种植模式对冬小麦农田水资源利用效率和边际效益的影响.结果表明,等行距、大小行、沟播和垄作种植模式的最大产量分别为7 778.6、7 624.8、8 684.6和8 893.7 kg/hm2,表明沟播和垄作都具有提高冬小麦产量的潜力,但在获得最大产量时,垄作的蒸散量比沟播提高了76.6 mm.沟播和垄作的最大水分利用效率均低于等行距和大小行,但沟播的最大水分利用效率在产量和蒸散量分别为7 858.8 kg/hm2和407.5 mm时获得,均显著高于其余3种种植模式.综合考虑各种种植模式的水资源利用效率和边际效益,以灌拔节和抽穗水条件下沟播的净收益最高,其产量为8 186.3 kg/hm2,灌溉量为120 mm,蒸散量为423.5 mm,水分利用效率为19.3 kg/(hm2·mm).表明在亏缺灌溉条件下,沟播是最适合在山东省推广的冬小麦节水种植模式.     

宽垄灌溉方式下冬小麦耗水量及产量相互关系研究

以冬小麦为试验材料,研究了2012—2014年宽垄灌溉方式对冬小麦的耗水特性及产量的影响。结果表明,不同水分处理对冬小麦的耗水量及产量产生较大影响。2012—2014年宽垄灌溉方式下冬小麦产量提高了611.7~1 399.8kg/hm2,水分生产效率增加了7.56%~17.07%。宽垄灌溉和常规灌溉方式下,冬小麦产量与耗水量呈良好的抛物线关系。当耗水量为499.35mm时,宽垄灌溉的产量比常规灌溉时提高了938.22kg/hm2。水分过高或过低均会抑制冬小麦的正常生长,当水分控制下限为田间持水率的70%时,有利于实现冬小麦节水高产。     

不同补灌方式对马铃薯生长特征及水分利用效率的影响

为明确滴灌、沟灌、畦灌等不同补灌方式对马铃薯生长特征及水分利用效率的影响,于2018年在甘肃定西地区进行马铃薯不同补灌技术大田试验,探讨马铃薯在滴灌、沟灌、畦灌补灌方式下,生育期内农田相对土壤含水率为60%～75%时,不同补灌方式对马铃薯生长特征及水分利用效率的影响。结果表明滴灌方式对马铃薯茎粗、株高、叶面积影响最大;沟灌方式马铃薯受叶片衰老、枯黄脱落等因素的影响小,且能使根系扎根较深,促进马铃薯根冠比的增长,还能增加根系的保水和吸水能力;沟灌方式显著提高了马铃薯的产量,但水分利用效率较滴灌方式低12.4%。在水资源许可区域,采用沟灌补灌方式,可增加马铃薯产量,采用滴灌补灌方式可提高水分利用效率。