小麦秸秆还田方式对轮作玉米干物质累积分配及产量的影响

研究茬口对轮作作物的产量贡献及干物质积累与分配规律的影响,对于优化作物高产高效栽培理论和技术具有重要意义。本研究在甘肃河西绿洲灌区,通过田间试验,研究了前茬小麦不同秸秆还田方式(25 cm高茬收割免耕, NTSS; 25 cm高茬等量秸秆覆盖免耕, NTS; 25 cm高茬等量秸秆翻压, TIS; 低茬收割翻耕, CT)对轮作玉米干物质积累和分配及产量的影响,以期为该区前茬小麦轮作玉米生产模式提供优化依据。结果表明,与CT相比,NTSS、NTS、TIS提高了玉米抽穗后干物质的积累量,两年平均高4.8%~12.7%,NTS较NTSS、TIS具有更高的干物质累积作用;NTSS、NTS、TIS可提高玉米叶、茎、鞘对籽粒的贡献率,提高幅度平均为12.8%~25.0%、6.3%~11.3%、18.3%~78.4%,其中NTS较NTSS、TIS提高作用更突出。NTSS、NTS、TIS提高了玉米的籽粒产量,增幅为11.3%~17.5%,其中NTS两年籽粒产量最高,分别达到13 470 kg hm^-2和13 274 kg hm^-2,较TIS高5.6%~9.0%;穗粒数增加是小麦秸秆还田提高轮作玉米产量的主要原因。同时NTS获得较高的收获指数,提高比例为6.4%~8.4%,说明NTS较其他处理增产的另一原因是提高了收获指数。本研究表明,其前茬小麦秸秆覆盖结合免耕(NTS)可作为绿洲灌区优化后茬玉米干物质累积规律及获得高产的理想耕作措施。     

秸秆还田后少耕对小麦/玉米间作系统中种间竞争和互补的影响

保护性耕作具有提高作物水分利用效率、减少能耗等优点,但能否将该技术集成应用于间作套种,尚需理论研究和具体实验依据。本研究通过2011至2012年度的田间定位试验,探讨不同耕作和秸秆还田方式对小麦间作玉米作物群体竞争、互补作用及产量的影响。试验设3种秸秆还田处理,分别是小麦带25 cm高茬收割立茬免耕(NTSS)、小麦带25 cm高茬等量秸秆覆盖免耕(NTS)及小麦带高茬等量秸秆还田翻压(TIS),以传统耕作(CT)为对照。秸秆还田后少耕间作的土地当量比高于传统耕作间作,且大于1,说明少耕小麦秸秆还田有利于提高间作优势;少耕秸秆还田降低了共生期小麦相对于玉米的竞争力,以NTS处理对小麦竞争力的影响最大,NTSS、NTS和TIS的小麦全生育期相对竞争力分别降低37%~54%、109%~141%和22%~24%。与单作玉米相比,NTSS、NTS、TIS和CT处理间作玉米的相对生长率分别高54%~59%、66%~71%、61%~63%和71%~78%,其中小麦秸秆还田间作处理中NTS更有利于发挥玉米的恢复效应。间作条件下,3种秸秆还田处理的产量较对照高6%~10%(2011年度)和4%~12%(2012年度),其中NTS增产显著。总体来看,间作群体籽粒产量与小麦相对于玉米全生育期的平均竞争力呈二次相关关系,当该竞争力在0.24~0.27时利于获得间作高产。本研究表明,秸秆还田配合少耕是调控种间竞争力的可行途径,其中小麦等量秸秆(小麦留茬25 cm)还田覆盖是优化小麦玉米竞争力的理想耕作措施。     

耕作方式对华北两熟区冬小麦生长发育和产量的影响

为了解华北地区小麦–玉米两熟区不同耕作模式对冬小麦生育进程、群体大小及产量形成的影响,2009–2011年通过田间定位试验比较了免耕(NTS)、旋耕秸秆还田(RTS)、翻耕秸秆还田(CTS)和翻耕秸秆不还田(CT) 4种耕作模式对冬小麦生长发育和产量的影响。结果表明,RTS、CTS和CT处理对冬小麦生育进程、群体大小、籽粒灌浆和产量无显著影响,而NTS处理推迟了小麦生育进程,造成明显的贪青晚熟。在基本苗差异不大的情况下,NTS处理的单株分蘖显著低于其他处理,群体数量和有效穗数不足,降低了干物质积累量,最终产量最低,较CT处理有效穗数低14.4%~16.9%,产量低16.4%~18.3%。虽然NTS处理推迟了冬小麦的生育进程,分蘖少穗数不足导致减产,但其粒灌浆时间较长,千粒重显著高于其他处理。因此,通过增加播种量和选择分蘖能力强的品种等技术保证免耕小麦群体数量,是华北地区冬小麦免耕技术研究应用亟需解决的问题。     

绿洲灌区小麦秸秆还田与耕作措施对玉米产量的影响

针对西北干旱绿洲灌区玉米长期连作导致其产量提高受限的关键问题,基于田间定位试验,研究了秸秆还田/秸秆不还田和耕作措施(传统翻耕、免耕)对玉米产量的影响。结果表明,前茬小麦秸秆还田和耕作措施对玉米干物质积累量与叶面积指数均有显著影响,且二者的互作效应显著。从玉米全生育期平均来看,秸秆还田较秸秆不还田显著提高了玉米干物质积累量与叶面积指数,分别提高4.2%～8.2%和7.1%～13.0%;与免耕处理相比,传统翻耕显著提高了玉米干物质积累量与叶面积指数,分别提高20.2%～24.1%和11.0%～16.0%。秸秆还田和耕作措施对玉米籽粒产量及产量构成因素影响显著,但二者的互作效应不显著。秸秆还田较秸秆不还田、传统翻耕较免耕玉米籽粒产量分别提高21.9%和20.0%,其主要原因是提高了穗数。因此,在干旱绿洲灌区小麦秸秆还田结合传统翻耕有利于提高玉米叶面积指数,促进干物质积累,进而提高玉米籽粒产量。     

绿洲灌区春小麦光能利用与水分生产效益对秸秆还田方式的响应

针对干旱灌区作物生产中光资源浪费和水分生产效益低等问题,研究不同秸秆还田方式对春小麦光能利用率、灌溉水生产力及经济效益的影响,以期为该区筛选适宜春小麦生产的秸秆还田方式提供依据。2014—2016年,在甘肃省武威绿洲农作基地以春小麦秸秆还田为研究对象,传统翻耕无秸秆还田为对照,设4个处理,包括免耕25～30cm高茬收割秸秆覆盖(NTSM)、免耕25～30cm高茬收割秸秆立茬(NTSS)、传统翻耕25～30cm高茬收割秸秆还田(CTS)、传统翻耕无秸秆还田(CT,对照),以期为该区筛选适宜春小麦生产的秸秆还田方式提供依据。结果表明,秸秆还田(NTSM、NTSS、CTS)较CT提高平均叶面积指数(MLAI)达到14.6%～17.2%、10.4～11.9%、7.3%～9.4%,提高总叶日积(LAI-D)达到14.6%～17.6%、9.2%～12.3%、8.3%～9.8%, NTSM较NTSS提高MLAI与LAI-D分别为6.6%～7.1%和5.9%～7.2%,NTSM处理利于扩大春小麦光合源。NTSM、NTSS较CT降低了春小麦孕穗期之前MLAI与LAI-D分别为6.1%～7.6%、4.6%...     

不同耕作方式对农田环境及冬小麦生产的影响

为明确不同耕作方式对农田环境及小麦生产的影响,通过田间定位试验,研究了5种耕作方式对冬小麦田土壤物理特性、杂草、小麦产量及其构成因素的影响。结果表明,小麦拔节期以前,免耕及覆盖秸秆可显著提高表层土壤含水量,覆盖秸秆处理可显著降低土壤温度;小麦拔节后,作物覆盖度增加,处理间土壤含水量、温度差异减小。与旋耕（RT）相比,小麦收获后,免耕及覆盖秸秆可显著增加0~5 cm表土层容重、降低15~20 cm土层容重,可显著降低麦家公、播娘蒿的发生密度、株高及鲜重,显著增加荠菜的发生密度、株高及鲜重,旋耕秸秆还田（RTS）对荠菜的影响不显著,可降低麦家公、播娘蒿的发生密度,但有使其单株平均株高、鲜重增加的趋势。与RT相比,免耕覆盖秸秆3000 kg/hm2（NTS3000）、免耕不覆盖秸秆（NT）区小麦产量分别增加13.0%、8.3%,RTS、免耕覆盖秸秆6000 kg/hm2（NTS6000）区小麦产量分别降低9.1%和17.4%。NTS3000处理区农田环境有利于作物的生长发育,是较适合黄淮海地区的冬小麦保护性耕作方式。     

水氮耦合对地膜玉米免耕轮作小麦干物质积累及产量的影响

前茬地膜玉米免耕种植后茬小麦水氮高效利用生产技术是绿洲灌区作物高效生产的新型农田管理技术。为构建该区地膜减量和水氮高效生产技术, 2015—2017年通过3年田间试验, 研究两种耕作方式、2种灌水水平和3个施氮量组合对小麦干物质积累和产量及产量构成的协同效应, 其中耕作方式为覆膜玉米茬免耕直播(NT)和玉米茬传统耕作(CT), 灌水量为传统灌水(I2)和传统灌水减量20% (I1), 施氮量为纯N 225 kg hm ^-2 (N3)、180 kg hm ^-2 (N2)和135 kg hm ^-2 (N1)。结果表明, 耕作方式、灌水水平、施氮量对小麦群体生长速率、干物质积累量均有显著影响。与CT相比, NT显著增大全生育期生长速率, 提高22.0%~28.0%, NT促进小麦地上干物质积累, 提高6.4%~7.4%, 收获期生物产量提高5.4%~15.1%。免耕低灌(NTI1)较传统耕作高灌(CTI2)的生长速率增大7.7%~13.4%, 干物质积累量提高3.1%~5.9%, 收获期生物产量提高8.7%~10.5%。免耕低灌中施氮(NTI1N2)较传统耕作高灌中、高施氮(CTI2N2、CTI2N3) 生长速率分别增大6.9%~20.5%与4.1%~14.0%, 收获期生物产量分别提高7.8%~9.7%与4.8%~10.2%。NT比CT增产10.1%~10.4%, NTI1较CTI2、CTI1分别增产13.0%~14.8%与9.4%~10.1%, NTI1N2比CTI2N2、CTI2N3分别增产3.7%~9.8%与15.2%~22.0%。从产量构成因素分析, NTI1N2提高了单位面积成穗数、穗粒数和千粒重, NTI1N2处理组合更有利于穗数、千粒重的增加。通径分析进一步证明, NTI1N2增产的主要原因是增加了单位面积穗数和千粒重。因此, 在施氮量为180 kg hm ^-2的基础上, 玉米茬地膜再利用免耕技术组装减少20%灌溉量(1920 m ³ hm ^-2)轮作小麦模式是河西灌区小麦高效生产的可行措施。     

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。     

不同耕作方式对丹江口库区坡耕地土壤水分和作物产量的影响

研究了丹江口库区坡耕地传统耕作措施和3种保护性耕作措施对土壤水分动态变化、作物耗水量及作物产量的影响,结果表明：不同耕作方式对土壤水分具有较大的影响,3种保护性耕作措施的全生育期土壤水分含量均高于传统耕作,其中免耕（NT）和免耕秸秆覆盖（NTS）在作物播种期可以显著增加播种期表层土壤含水量;免耕秸秆覆盖对总生物量和玉米产量有显著促进作用,在丹江口库区坡耕地上实施免耕加秸秆覆盖的保护性耕作措施,既有利于作物对水分的高效利用,提高作物产量,也可以减少水土流失和农业面源污染。     

不同耕作方式下春小麦子粒灌浆特性分析

对新疆春小麦品种新春6号在不同耕作方式下的子粒灌浆特性进行了研究。结果表明,不同耕作方式下新春6号的子粒灌浆规律均符合Logistic自然生长曲线。各方程的决定系数R2都在0.998 1以上,均达到显著水平。不同耕作方式可影响子粒各阶段灌浆持续天数T、子粒灌浆速率和粒重。小麦留茬免耕处理渐增期的持续时间明显长于传统耕作;在灌浆各阶段,免耕各处理的灌浆速率均比传统耕作高,在快增期,小麦免耕留茬处理灌浆速率比传统耕作的高7.7%,小麦免耕不留茬处理比传统耕作的高7.4%。因此选择合适的耕作方式,可提高小麦各阶段灌浆速率,对增加粒重、提高产量有重要意义。     

河北滨海平原区小麦主要隐性灾害与防控策略

为了明确河北滨海平原区冬小麦的主要隐性灾害,通过对河北滨海平原区冬小麦隐性灾害发生情况的调查,研究了该地区在1996—2011年小麦的主要隐性灾害,包括冷害、冻害、干旱危害、干热风危害、盐碱危害等危害,并提出了防控措施。结果表明,在河北滨海平原区小麦生育期间的降水量为138.32 mm,季节性干旱以重旱为主;近几年干热风危害有减轻的趋势。为指导滨海平原区小麦生产提供理论依据。     

以作物残茬为生物篱在裸露农田营建防风带技术的研究

根据农田防护林等生物篱网防治农田风蚀的原理,把作物残茬作为生物篱间隔插入马铃薯裸露农田,形成以残茬为生物篱的农田防护篱网,可以解决北方旱作马铃薯生产基地农田严重风蚀问题,核心技术是利用残茬把连片的裸露农田间隔分成宽7.2m以下的带田,形成留茬带与裸露带间作的农田,不仅使留茬带的风蚀量降低80%以上,其裸露带的风蚀量也降低50%以上,取得防治马铃薯裸露农田的风蚀沙化,保护和提高耕地质量的实效。总结提出在北方旱作区采用麦类/油菜等条播作物留茬与马铃薯等根茎类作物间作轮作营建裸露农田防风篱网的保护性耕作技术。     

不同底墒条件下补灌对冬小麦耗水特性、产量和水分利用效率的影响

我国黄淮平原水资源紧缺,而且年际间降水量及其时间分布存在较大差异,探明不同底墒条件下补充灌溉对冬小麦产量和水分利用效率的调节效应及其生理基础,可为该地区冬小麦节水高产栽培提供理论和技术支持。2013—2014和2014—2015年冬小麦生长季,在播种期0~100 cm土层土壤贮水量分别为201.5(A)、266.3(B)和317.0mm(C)3种底墒条件下,各设置4个补灌水处理,包括不灌水、拔节期+开花期补灌、越冬期+拔节期+开花期补灌、播种期+拔节期+开花期补灌,研究不同处理冬小麦耗水特性、旗叶光合、干物质积累与分配、产量及水分利用效率的差异。结果表明,冬小麦生育期总耗水量和土壤水消耗量均随播种期底墒的提高而增加。在底墒A和B条件下,冬小麦主要消耗降水和灌溉水。提高播种期补灌水平或于越冬期补灌,冬小麦在底墒A条件下对土壤水的消耗量显著增加,在底墒B条件下对土壤水的消耗量显著减少。在底墒C条件下,冬小麦耗水以土壤水为主,其次为降水,再次为灌溉水;播种期或越冬期补灌显著增加生育期总耗水量,对土壤水消耗量则无显著影响。于播种期、拔节期和开花期补灌,冬小麦在底墒A条件下可获得较高的籽粒产量,但水分利用效率较低;在底墒B条件下籽粒产量和水分利用效率均较高;在底墒C条件下,仅于拔节期和开花期补灌即可获得高产和高水分利用效率,播种期和越冬期无需补灌。综上所述,播前底墒是实施冬小麦合理补灌的重要依据。     

河西走廊种植冬油菜的环境效应

设置田间试验及风洞试验, 对河西走廊的冬油菜、冬小麦、麦茬和春播4种地表类型的有关指标的测试分析表明, 冬油菜地表的覆盖度、土壤含水量、起动风速均最高, 分别达95%、11.8%和14 m s^-1;其风蚀模数最小, 仅为春播处理的1/25;其距地面20 cm高的气流层内, 风蚀物输送量为0.113 g m^-2 min^-1, 是春播地的1/206;其地表1 g风干土的土壤有机质、碱解N、速效P、速效K、土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶、转化酶活性和微生物数量等的损失量分别是春播地的1/29、1/8、1/2.6、1/15、1/42、1/11、1/6.5、1/6和1/27。可见, 冬油菜在河西走廊等北方地区推广种植, 能有效减少土壤有机质、速效N、速效P、速效K以及酶活性和微生物等的损耗, 显著减弱农田地表风蚀沙漠化发展, 抑制沙尘暴的尘源供给, 增进生态环境保护和社会经济效益。     

河北太行山山前平原灌区发展半旱地农业可行性探讨

太行山山前平原是河北粮食主产区,农业用水紧缺,主要靠超采地下水维持农业生产。如何在保持一定粮食产量的基础上,减少大量灌溉用水,是未来节水农业发展所面临的主要问题。山仑提出,可在黄淮海地区发展半旱地农业以减少灌溉用水,缓解当地水资源短缺危机。半旱地农业是在运用旱作技术,充分利用自然降水的基础上,进行少量水补充灌溉的农业类型。主要由雨养、旱作和补充灌溉3方面内容构成,重点在于对降雨资源的充分利用以及旱作节水技术同灌溉节水技术的有效结合。以冬小麦夏玉米为代表作物,从雨养、旱作及补充灌溉3方面出发,探讨了河北太行山山前平原区实施半旱地农业的可行性。得出在河北太行山山前平原降水量400mm左右的冬小麦夏玉米种植区,充分发挥作物自身抗旱耐旱特性,通过减少无效蒸发量,在作物生长关键时期补充一定的灌水量,基本能满足作物对水分的需求,维持正常产量和较高的水分利用效率。山前平原区实施半旱地农业,在运用旱作技术充分利用自然降水的基础上进行少量水补充灌溉,大量减少农业灌溉用水,在理论和实践上应该是可行的,值得进一步探索和实践。     

黑龙港流域不同滴灌制度下的冬小麦产量和水分利用效率

针对华北黑龙港流域冬小麦–夏玉米种植制度中冬小麦灌溉水用量过大的问题,以节水和稳产为目标设计了冬小麦滴灌制度定位试验,比较了滴灌与漫灌及不同滴灌模式下的小麦产量和水分利用效率。结果表明,在实验年份的降水条件下,传统灌溉定额和次数(总量225 mm,分1~3次灌溉)的滴灌与漫灌处理的小麦产量和水分利用效率差异均不显著;在两年降水特点不同的情况下,滴灌量比对照减少45~105 mm的处理产量下降不显著,水分利用效率显著提高。相关分析结果表明,对产量的贡献表现为穗粒数>千粒重>穗数。研究结果初步表明,冬小麦滴灌技术在黑龙港流域具有节水稳产的潜力。     

测墒补灌条件下高产小麦品种水分利用特性及干物质积累和分配

2007-2009年连续2个小麦生长季,利用测墒补灌技术,设置0~140 cm土壤相对含水量低(拔节期65%, 开花期55%~60%)、中(拔节期75%, 开花期65%~70%)、高(拔节期75%, 开花期75%) 3个处理,比较了14个小麦生产品种的水分利用特性及干物质积累和分配的差异。以小麦籽粒产量和水分利用率为指标的聚类分析,将14个小麦品种分为3组,分别是超高产高水分利用率组(I组)、超高产中水分利用率组(II组)和高产低水分利用率组(III组)。比较各组代表品种的耗水量、耗水模系数及日耗水量,播种至拔节期山农15 (I组)显著低于济麦22 (II组)和烟农21 (III组),拔节至开花期山农15显著高于济麦22和烟农21,开花至成熟期品种间无显著差异。在中水分条件下,山农15的土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例显著高于济麦22和烟农21,而在低和高水分条件下,3个品种无显著差异。在中、高水分条件下,山农15开花期的干物质积累量显著高于济麦22和烟农21,成熟期与济麦22无显著差异,但显著高于烟农21;营养器官开花前贮藏同化物向籽粒的转运量和转运率及对籽粒的贡献率均显著高于济麦22和烟农21;3品种的经济系数以山农15最大,济麦22次之,烟农21最小。     

小麦叶片水分利用效率及相关生理性状的关系研究

利用19个抗旱性不同的小麦品种,对干旱状态下叶片水分利用效率和光合速率、蒸腾速率等12个指标之间的关系进行了研究。结果表明,叶片水分利用效率与叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、水势和叶片离体失水速率之间的关系密切,说明这些生理性状是瞬间和短时期叶片水分利用效率的直接影响因素;而与叶片抗氧化酶活性、蜡质含量、叶片湿度和相对含水量相关性不大。因此认为,应该有针对性地研究与水分利用效率关系密切的生理性状,为小麦抗旱节水遗传育种研究提供理论依据。     

土壤水分对冬小麦生长后期光能利用及水分利用效率的影响

通过控制不同土壤水分条件形成不同的小麦（Triticum aestivum L.）群体结构,测定了抽穗到成熟期间小麦冠层光合有效辐射（PAR）截获及垂直分布、干物质积累和产量。研究表明,不同处理小麦冠层对PAR的截获量差异较小（小于15.7%）,但冠层上部（60~80 cm）的PAR截获量和生长后期PAR转化效率差异明显（100.7%和63.7%）,与产量和光能利用效率变化一致,可见土壤水分是通过改变小麦群体内PAR垂直分布及PAR转化效率对作物产量和光能利用效率产生影响。抽穗到成熟期间维持小麦冠层上部PAR截获率在50%左右是实现高产的重要保证。随着土壤水分改善,冬小麦光能利用率和产量持续增加,但水分利用效率却先于二者提前降低,说明改善水分利用效率是提高华北地区农业气候资源利用效率的关键。在底墒充足的条件下,分别在拔节和挑旗期灌水60 mm可获得较高的光能和水分利用效率及经济产量     

长期定位施不同氮源有机肥替代部分含氮化肥对陇东旱塬冬小麦产量和水分利用效率的影响

在陇东黄土旱塬覆盖黑垆土大田,利用陇鉴301进行了连续10年的定位试验,观测长期施用不同氮源有机肥(发酵有机肥、农家肥)或小麦秸秆还田各处理对冬小麦产量相关性状和水分利用效率的影响。结果显示,小麦产量和水分利用效率年际间变化较大,与降雨量有直接关系;不同有机氮源替代部分含氮化肥处理对提高冬小麦产量和水分利用效率具有明显作用。在干旱、平水和丰水年型,较不施肥对照分别增产53.1%~103.7%、40.3%~79.3%和73.1%~94.8%,较单施化肥对照分别增产6.6%~41.8%、7.0%~36.8%和-2.9%~9.3%。以发酵有机肥做替代物处理的产量和水分利用效率最高,增产幅度最大,10年平均产量较不施肥和单施化肥对照分别增加88.9%和25.4%,水分利用效率和边际水分利用率也最高,分别为10.8 kg mm~(-1) hm~(-2)和1.03 kg m~(-3);并且产量构成因素和植株生理指标也优于其他处理。因此,发酵有机肥是陇东半湿润偏旱雨养农业区(年降水量约550 mm)冬小麦生产上替代部分含氮化肥的首选有机氮源。