旱地小麦降水年型与氮素供应对产量的互作效应与土壤水分动态的研究

本文研究了中国黄土高原同一自然年度下的３个模拟降水，施用氮素的生产效应及互作效应，明确了在４００－６００ｍｍ降水范围内的产量变幅、生产潜力，及土壤水分动态变化进修生。嫌量随着水分的增加报酬递增，水分生产效率提高，耗水系数降低。     

休闲期深松配施氮肥对旱地土壤水分及小麦籽粒蛋白质积累的影响

为探索旱地小麦休闲期蓄水保墒及其配套施肥技术,2009-2011年连续2个小麦生长季,在山西闻喜县进行了休闲期深松或无耕作条件下低(75 kg hm^-2)、中(150 kg hm^-2)、高(225 kg hm^-2)施氮水平的田间试验,以明确深松处理配合施氮对土壤水分、籽粒蛋白质形成的影响。结果表明,深松处理可提高播前土壤蓄水量,尤其是深层土壤(60~160 cm)蓄水量,欠水年和丰水年分别提高12%~34%、10%~22%。深松处理后,籽粒谷氨酰胺合成酶(GS)、旗叶谷氨酸合酶(GOGAT)、低氮和中氮条件下籽粒GOGAT、籽粒谷丙转氨酶(GPT) 活性均提高;籽粒蛋白质产量和球蛋白含量,及丰水年谷蛋白含量和谷醇比也提高。随施氮量增加,开花期20~200 cm土壤蓄水量呈下降趋势,但籽粒GS、灌浆中后期旗叶GOGAT、灌浆后期籽粒GPT活性均上升,籽粒蛋白质及其组分含量提高,中氮条件下籽粒谷醇比最高。施氮量对深松处理开花期深层土壤蓄水量、籽粒蛋白质产量、籽粒GS和GPT活性有较大调控效应。深松配施氮肥条件下,丰水年开花期土壤水分与籽粒清蛋白、谷蛋白、蛋白质含量关系密切,而欠水年开花期土壤水分与谷醇比关系密切。氮代谢酶主要影响籽粒球蛋白含量、蛋白质产量的积累,丰水年还影响籽粒谷蛋白含量和谷醇比的提高。总之,旱地小麦休闲期深松蓄水效果好;配施氮量225 kg hm^-2有利于提高籽粒蛋白质及其组分含量,在欠水年施氮量150 kg hm^-2有利于提高籽粒蛋白质产量及谷醇比。     

模拟不同降水年型对玉米生长和水分利用的影响

通过分析北京大兴区近30年的降水资料,并按降水量划分为枯水年、平水年、湿润年和丰水年4种降水年型。利用旱棚模拟4种降水年型,研究其对玉米地上部生长、根冠比、产量和水分利用效率的影响。结果表明,平水年玉米的地上部长势较好,根冠比较高,产量较高,达9255kg/hm2,其水分利用效率也相对较高;丰水年由于肥料淋洗、根系发育不良对玉米高产不利。因此,平水年(夏玉米生育期内降水约400mm)实行旱作节水栽培,不会影响玉米产量,且可创造高产。     

旱地小麦土壤增蓄扩容深松耕作栽培技术

我国水资源严重匮乏,随着气候变化,灌溉水资源供求矛盾日趋加剧。挖掘旱地小麦生产潜力成为关系到国家粮食安全的重要课题。旱地小麦提高产量的关键是合理运筹,充分利用现有水资源,实现水肥资源的高效利用,减小年际间的产量波动。本文综述了国内外旱地开发的进展,结合前期研究提出了通过深松耕作实现土壤增蓄扩容能力的关键技术,概述了山东旱地小麦耕作、播种、水肥管理等栽培环节的技术特点,为旱地小麦稳产高产提供技术参考。     

干旱年型深翻与探墒沟播对旱地小麦产量形成的贡献

为明确旱地麦田探墒沟播增产增效机理,2015-2016年在山西农业大学闻喜小麦基地开展大田试验,研究休闲期耕作播种方式对旱地麦田土壤水分消耗、产量和水分利用效率的影响。结果表明,旱地麦田休闲期深翻利于蓄积降雨,提高底墒46.74mm,增产10.77%~13.38%,提高净收入1.62%~5.56%。探墒沟播较常规条播越冬、拔节期0~300cm土壤蓄水量显著提高,分别达11.24~22.35、17.11~25.56mm,深翻条件下显著降低播前–拔节耗水量及其所占比例,提高拔节后耗水量,提高生育期总耗水量11.89~21.13mm;降低越冬–拔节群体分蘖增加率和拔节–开花减少率,提高成穗率、穗长、小穗数和可孕小穗数;增加穗数、穗粒数和千粒重,产量和水分利用效率分别提高16.39%~19.12%和12.67%~13.15%,分别提高净收入和产投比103.25%~111.12%和30.27%~35.93%。此外,生育期探墒沟播耗水增产作用大于休闲期深翻。总之,旱地麦田休闲期深翻结合探墒沟播有利于降低生育前期耗水,减少早春无效分蘖发生,提高成穗率和可孕小穗数,实现增产增效,效果显著。     

耕作方式对伊犁河谷旱地农田土壤物理性质和小麦产量的影响

为探讨耕作方式对新疆旱地农田土壤物理性质及小麦生长的影响,在免耕、传统耕作和深松3种耕作方式下,通过田间取样和室内烘干称重测得新疆旱地农田土壤容重、孔隙度、土壤含水量、土壤三相比值及小麦产量数据。结果表明：不同耕作方式下土壤容重、孔隙度、含水量、三相比R值和产量表现出一定差异。相比于免耕,传统耕作和深松降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度、土壤含水量,改善了土壤三相比例,尤其深松处理土壤容重和孔隙度显著改善。小麦产量以深松处理最高,分别比传统耕作、免耕增加20.71%、24.28%。因此,深松有利于改善土壤结构、改良土壤物理性质,促进小麦产量提高。     

不同覆膜方式对旱地冬小麦土壤水分和产量的影响

为探讨黄土高原半干旱雨养条件下覆膜种植冬麦田土壤水分动态特征和增产效果,在2008—2009和2009—2010年生长季,以露地种植为对照(CK),研究了3种覆膜方式(全膜覆土穴播、全膜穴播、垄膜沟播)对冬小麦农田土壤水分、产量和水分利用效率的影响。结果表明,孕穗前期覆膜处理0~200 cm平均土壤含水量在2个生长季分别较CK高2.3%和1.7%,而在孕穗期至成熟期分别较CK低14.7%和7.6%。地膜覆盖可显著改善0~20 cm土壤墒情,但拔节后20~90 cm土层以及全生育期90~200 cm土层含水量普遍低于CK;2个生长季收获期0~200 cm平均土壤含水量覆膜处理较CK分别低64.7 mm和47.0 mm。在2个生长季中,覆膜处理平均耗水量分别较CK多64.6 mm和77.2 mm。2个生长季夏季休闲后,覆膜处理在秋播时0~200 cm的土壤含水量分别比CK高29.8 mm和22.8 mm,显然,覆膜有利于土壤水分的快速恢复。2个生长季覆膜处理的平均产量分别较CK高49.4%和53.2%,水分利用效率分别提高11.8%和14.3%。在3种覆膜处理中,虽然全膜穴播的产量和水分利用效率最高,但从劳动力和生产资料的投入同产出效益角度考虑,则以全膜覆土穴播最优。因此认为,全膜覆土穴播是一种高产高效、操作简单、适宜于半干旱区推广应用的冬小麦种植方式。     

施氮量对旱地小麦耗水特性和产量的影响

2009—2010和2010—2011小麦生长季, 分别利用小麦品种济麦22和山农16, 研究了施氮量0 (N0)、90(N1)、120 (N2)、150 (N3)、180 (N4)和210 kg hm^-2 (N5)条件下的小麦耗水特性和产量水平。N3处理的耗水量在播种至拔节期与N1和N2处理无显著差异, 但在拔节至成熟期显著高于N1和N2处理; N4处理各阶段耗水量与N3处理无显著差异; N5处理在返青至开花期耗水量显著增加。当施氮量由90 kg hm^-2增加到150 kg hm^-2时, 小麦对深层土壤贮水利用能力增强, 但施氮量继续增加, 80 cm以下土层土壤贮水消耗量未显著增加。N3处理在拔节后株间蒸发量显著低于N1和N2处理, 开花后旗叶水分利用效率显著高于N1和N2处理, 但与N4和N5处理拔节后的株间蒸发量及开花后旗叶水分利用效率无显著差异。在本试验条件下, N3处理的产量、水分利用效率和降水利用效率最高, 氮肥生产效率也较高, 因此150 kg hm^-2是适宜的施氮量。     

黄土高原旱地小麦多年定位施用化肥的产量效应分析

以已进行18年的小麦长期肥料定位试验为背景,研究了长期施用化肥条件下小麦的增产效应及其对小麦吸收养分量的影响。结果表明：单施氮肥对小麦有增产作用,可以提高小麦籽粒的含氮量;18年施用氮肥平均增产1 080.5 kg/hm2,增产率达85.2%;单施磷肥无明显的增产作用,平均减产率为3.2%,但可提高小麦籽粒的含磷量;氮磷配施     

播种方式对旱区冬小麦产量及土壤水分、土壤温度的影响

针对甘肃省旱作农业区年降水量少、季节分布不均匀、冬小麦生产中春旱严重的问题,采用田间试验的方法,研究了5种不同播种方式对旱区冬小麦土壤温度、土壤水分、产量及水分利用效率的影响。结果表明:全膜覆土穴播方式能有效调控耕层的昼夜温差,减少冬、春季土壤水分的无效蒸发,增加土壤水分含量和孕穗期之前的土壤温度,提高了农田降水利用率和作物水分利用效率;全膜覆土穴播处理的产量可达4268.23kg/hm²,比露地高32.88%;水分利用效率为13.23kg/(hm².mm),比露地高21.97%。     

免耕轮作对内蒙古地区农田贮水特性和作物产量的影响

2005—2011年,在内蒙古清水河县进行了免耕留高茬覆盖(NHS)、免耕留低茬覆盖(NLS)、免耕留高茬(NH)、免耕留低茬(NL)和常规耕作(T)5种耕作方式与3种轮作模式(燕麦-大豆-玉米、大豆-玉米-燕麦和玉米-燕麦-大豆)对土壤贮水特性和作物产量影响的研究。结果表明,不同免耕轮作处理中以免耕留茬覆盖结合燕麦-大豆-玉米轮作模式对土壤贮水量的提高程度最大,增幅为常规耕作的35.66%~41.63%。不同免耕轮作模式均能提高作物水分利用效率和作物产量,且作物产量高低与降雨量的变化趋势一致。第一个轮作周期后NHS、NLS、NH和NL分别较T作物水分利用效率增加43.77%、31.45%、26.74%和13.91%,作物产量增加29.68%、27.69%、18.05%和15.66%。第二个轮作周期内由于干旱比较严重,免耕方式结合燕麦-大豆-玉米模式效果较轮作第一个周期有所下降,但NHS、NLS、NH和NL仍分别较T作物水分利用效率增加29.83%、20.51%、6.18%和3.15%,作物产量增加17.52%、13.60%、4.33%和1.95%。因此,在土壤水分基本来源于自然降水的内蒙古旱作区,免耕轮作能够提高土壤蓄水保墒能力,增加作物产量,尤其以免耕秸秆覆盖结合燕麦-大豆-玉米模式效果最佳。     

冷凉区旱地玉米微垄覆膜土壤水热及产量效应研究

针对冷凉区旱地玉米生产中存在的干旱缺水和低温冷凉两大主要限制因子,于2016年采用单因素随机区组设计,在山西省旱作节水农业试验示范基地阳曲县河村,采用地膜半覆盖模式,设置5种不同覆膜起垄高度处理,进行了冷凉区旱地玉米微垄覆膜土壤水热及产量效应研究。结果表明,覆膜垄高每增加5cm,玉米苗期垄侧播种行8cm日平均地温降低0.3℃;当覆膜垄高从0cm增加到5和10cm时,膜侧播种行0~20cm土壤含水量分别极显著（P<0.01）增加3.6和5.3个百分点;覆膜垄高每增加10cm,玉米拔节期推迟1d,抽雄吐丝期相应推迟1d;覆膜垄高5cm处理的经济产量极显著（P<0.01）高于垄高15cm、垄高20cm和地膜平铺处理,与垄高10cm处理之间没有显著差异;覆膜垄高5和10cm处理的水分利用效率最高,极显著（P<0.01）高于地膜平铺和垄高20cm处理,平均较地膜平铺和垄高20cm处理分别提高2.1和2.2kg/(hm ²·mm),增幅分别为6.8%和7.2%。研究认为,微垄覆膜（垄高5~10cm）可以协调垄高增加引起的增温和微集水之间的矛盾,同时兼顾地膜覆盖增温、保墒和微集水效应,增产增效,是冷凉区旱地玉米适宜的地膜覆盖方式。     

不同种植方式对旱地马铃薯水分利用及的影响

针对内蒙古阴山北麓农牧交错区年降雨较少、蒸发量大、传统种植模式下马铃薯水分利用效率低等问题,在垄作全覆膜（T1）、垄作半覆膜（T2）和垄作不覆膜（对照）种植方式下对土壤水分动态变化、植株生长、水分利用效率和产量等指标进行比较分析,探讨适宜马铃薯的抗旱保墒种植技术。结果表明,苗期至成熟期,T1单株干物质积累量较对照提高了25.7%~120.0%,叶面积指数增加了42.2%~178.6%,且明显提高了0~30cm土层土壤含水量,其产量和水分利用效率分别较对照提高了133.5%和115.8%,T1减少了土壤水分蒸发,但显著增加了作物对土壤水分的消耗。因此,T1能够有效保持土壤水分,提高作物水分利用效率和产量,是适宜内蒙古阴山北麓农牧交错区马铃薯种植的抗旱保墒技术措施。     

山西省不同年代旱地小麦产量构成因素及抗旱性特征分析

干旱是影响作物生长发育和产量的主要因素之一,对旱地小麦产量特征进行探索具有重要意义。以抗旱闻名的山西省旱地小麦育成品种为材料,在雨养和灌溉2种水分处理下分析了不同年代小麦品种产量构成因素的变化趋势以及各年代小麦品种的抗旱性,探明品种改良过程中产量提升的生理及形态机制,对未来旱地小麦育种的性状选择提供指导。结果表明,山西旱地小麦品种平均产量随年代逐渐增加,1990s前产量的年均增益明显高于1990s后,1990s-2010s间产量增加差异不显著;有效穗数和千粒重随年代呈增加趋势,而穗粒数和抗旱性随年代呈波动性变化。山西省旱地小麦产量整体偏低,通过遗传改良提升产量仍具有较大的空间。综合产量因素的改良趋势,在今后的旱地小麦育种中应继续增加有效穗数和千粒重,以提高小麦穗粒数作为重要途径和手段。     

不同水肥条件下旱地小麦水肥利用率研究

探讨了不同水肥条件对旱地小麦产量和水肥利用率的影响。结果表明,不同水肥条件对小麦株高、穗长、穗粒数和千粒重有明显影响;补充灌水和不灌水施肥处理分别比相应对照增产39．2％～142．6％和34．2％～152．3％,同时补充灌水比不灌水各处理增产21．0％～40．2％。不同肥料配比以N1P1处理的肥料利用效率最高,并以适当补灌效果最佳,补充灌水和不灌水每千克N分别增产小麦18．0kg和13．0kg。不同肥料配比处理灌水利用效率分别比对照提高0．17～0．72kg／m^3,并以N1P1最高,为1．16kg／m^3。     

覆盖对旱地冬小麦植株和旗叶水分含量及产量的影响

为探明西北半干旱雨养农业区冬小麦生产中不同覆盖栽培方式的增产机理,设置了秸秆带状覆盖（MS）、地膜覆盖（PM）、露地种植（CK）3种栽培方式,其中MS处理设置了58.82%、50.00%、41.66%、37.04% 4个覆盖度,分别在种植带内播种3行（MS3）、4行（MS4）、5行（MS5）、6行（MS6）小麦,研究了不同覆盖度对小麦灌浆阶段植株和旗叶的水分变化情况,及其对产量形成的影响。结果表明,MS处理平均较CK增产9.05%,以MS5增产幅度最大（10.34%）,PM处理较CK增产11.42%。在灌浆期,MS处理小麦植株含水量、旗叶相对含水量、12和24h内离体旗叶失水速率分别较CK提高了1.49~2.49个百分点、3.29~5.26个百分点、7.11~8.19mg/(g·h)和3.77~4.55mg/(g·h),较PM处理分别提高了3.24~4.37个百分点、5.34~10.46个百分点、27.03~28.66mg/(g·h)、6.67~12.28mg/(g·h),不同覆盖度间比较,各指标较CK和PM处理的提高幅度均随覆盖度降低而降低。地膜覆盖可增加分蘖、促进植株营养生长,从而提高小麦产量;秸秆带状覆盖提高灌浆阶段植株含水量和旗叶相对含水量,延迟功能叶衰老,进而增加粒重,是其较露地增产的原因之一。秸秆带状覆盖条件下,MS5与地膜覆盖的增产效应相近,是较为适宜的秸秆覆盖栽培模式。