秸秆还田结合秋覆膜对半干旱区春玉米的影响

2013-2015年在农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站,设置秸秆还田(S)和秸秆还田结合秋覆膜（AM+S）两个春玉米种植处理,其中秸秆还田仅在2013年秋季进行,以裸地种植春玉米为对照(CK)。采用EcH2O土壤水温数据采集器实时观测不同处理的土壤水分和温度动态,结合玉米生长特性,研究秸秆还田结合秋覆膜对春玉米生长和水分利用效率的影响。结果表明,AM+S处理极显著增加了0-50cm土层的地积温和土壤体积含水量,增加了春玉米的耗水量,2014年和2015年春玉米播前1m土层分别较CK多贮水83.92mm和92.68mm。但2014年各处理籽粒产量差异不显著,AM+S处理春玉米水分利用效率显著低于CK和S处理;而在2015年,AM+S处理显著促进了玉米干物质积累,增加春玉米产量,春玉米产量和降水利用效率分别达到13560kg·hm-2、58.52kg·hm-2·mm-1,较CK和S处理分别同时提高97.96%和62.83%,籽粒产量水分利用效率(WUE)达到47.09kg·hm-2·mm-1,较CK和S处理处理分别提高90.34%和65.58%。本研究表明,在雨养农田较干旱的年份,采用秸秆一次性还田结合秋季覆膜技术,是解决半干旱区秸秆过剩,提高半干旱地区春玉米翌年产量和农田水分利用效率的较优方案。     

秸秆还田结合秋覆膜对半干旱区春玉米的影响*1

2013-2015年在农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站,设置秸秆还田(S)和秸秆还田结合秋覆膜（AM+S）两个春玉米种植处理,其中秸秆还田仅在2013年秋季进行,以裸地种植春玉米为对照(CK)。采用EcH2O土壤水温数据采集器实时观测不同处理的土壤水分和温度动态,结合玉米生长特性,研究秸秆还田结合秋覆膜对春玉米生长和水分利用效率的影响。结果表明,AM+S处理极显著增加了0-50cm土层的地积温和土壤体积含水量,增加了春玉米的耗水量,2014年和2015年春玉米播前1m土层分别较CK多贮水83.92mm和92.68mm。但2014年各处理籽粒产量差异不显著,AM+S处理春玉米水分利用效率显著低于CK和S处理;而在2015年,AM+S处理显著促进了玉米干物质积累,增加春玉米产量,春玉米产量和降水利用效率分别达到13560kg·hm-2、58.52kg·hm-2·mm-1,较CK和S处理分别同时提高97.96%和62.83%,籽粒产量水分利用效率(WUE)达到47.09kg·hm-2·mm-1,较CK和S处理处理分别提高90.34%和65.58%。本研究表明,在雨养农田较干旱的年份,采用秸秆一次性还田结合秋季覆膜技术,是解决半干旱区秸秆过剩,提高半干旱地区春玉米翌年产量和农田水分利用效率的较优方案。     

耕层土壤虚实结构优化春玉米根系形态提高水分利用效率

为了探明耕层构造对春玉米水分利用效率和根系形态的影响,该文在国家农业环境阜新科学观测实验站利用长期定位试验,设置了虚实并存耕层（furrow loose and ridge compaction plough layer,FLRC）、全虚耕层（all loose plough layer,AL）、全实耕层（all compaction plough layer,AC）、上虚下实耕层（up loose and down compaction plough layer,ULDC,CK）4种耕层构造方式,开展了不同耕层构造对春玉米水分利用效率和根系形态影响的研究。2015和2016年数据分析结果表明,虚实并存耕层可以显著增加春玉米籽粒产量（P＜0.05）,增幅18.19%～34.86%,增产的原因是行粒数显著提高;显著提高单株干物质量（P＜0.05）,增幅5.18%～11.30%。虚实并存耕层能够显著提高春玉米耗水量、生物产量水分利用效率和籽粒产量利用效率（P＜0.05）,增幅分别为1.20%～5.42%、2.74%～6.23%和18.23%～31.49%,且不同降雨年型下表现不同,干旱年份以虚实并存和全实耕层构造为宜,丰水年份以虚实并存和全虚耕层构造为宜。虚实并存耕层对春玉米灌浆期根重密度、根长密度、根表面积密度、根体积密度等形态指标影响显著（P＜0.05）。相关分析表明,虚实并存耕层提高春玉米产量的根系形态指标主要是根重密度、根表面积密度和根体积密度;提高春玉米生物产量水分利用效率、籽粒产量水分利用效率、生育期降水利用效率的根系形态指标主要是根重密度。综合分析认为,虚实并存耕层是提高春玉米水分利用效率和促进根系形态发育的最优耕层结构,在辽西旱作农田合理耕层构建中具有一定的应用价值。     

耕作与施肥对旱地玉米田土壤耗水量和水分利用效率的影响

为探究保护性耕作与施肥对渭北旱地春玉米田土壤耗水量和水分利用效率的影响,达到高效生产的目的。于2013—2015年在渭北旱塬实施了春玉米耕作与施肥田间试验,共设置6种耕作与施肥处理:翻耕+低肥(A1)、免耕+高肥(A2)、深松+平衡施肥(A3)、翻耕+无肥(B1)、免耕+无肥(B2)和深松+无肥(B3),测定了春玉米休闲期与生育时期0~200 cm土层土壤蓄水量和收获时籽粒产量。结果表明:1)保护性耕作能显著提高旱地玉米田土壤蓄水保墒能力。与传统翻耕处理B1相比,休闲期,B2和B3播前土壤蓄水量分别提高23.39 mm和27.73 mm(P0.05);耕作处理区,B2和B3全生育期土壤蓄水量平均提高13.41 mm和15.70 mm;耕作施肥处理区,A2、A3土壤蓄水量较A1分别提高13.15 mm、19.54 mm。2)平衡施肥能有效提高玉米全生育期平均土壤蓄水量,与不施肥处理相比,全生育期土壤蓄水量平均提高6.79 mm(P0.05)。3)保护性耕作与施肥能提高玉米籽粒产量与水分利用效率。耕作无肥处理区,与B1比较,B3处理产量提高212~576 kg×hm~(-2),水分利用效率提高0.83~2.21 kg×hm~(-2)×mm~(-1);耕作施肥处理区,A3产量与水分利用效率提高最为显著,产量较A1提高659~1 495 kg×hm~(-2),水分利用效率提高0.65~3.82 kg×hm~(-2)×mm~(-1)(P0.05)。3种施肥方式下以氮、磷、钾平衡施肥产量与水分利用效率提高幅度最大。4)对耗水量与产量进行相关性分析发现,抽雄—灌浆生育阶段土壤耗水量与产量呈显著正相关,保护性耕作提高玉米生长初期土壤蓄水保墒能力,提高春玉米抽雄—灌浆期土壤水分,增加作物生长关键时期对水分的利用效率,利于玉米籽粒产量的提高。因此在渭北旱地春玉米田,深松与平衡施肥组合能提高春玉米产量与水分利用效率,是该地区玉米高效生产较为适宜的种植模式。     

覆膜时期与施氮量对旱地玉米土壤耗水特征及产量的影响

为了研究覆膜时期与施氮量对陇东旱地春玉米田土壤耗水特征、产量及籽粒品质的影响,达到高产高效优质生产的目的。采用大田试验方式,运用裂区设计,主处理为覆膜时期,设秋季覆膜(休闲期覆膜)和春季覆膜(播前覆膜)2个水平,副处理为施氮量,分别为施纯N 0(CK),75(N75),150(N150),225(N225),300(N300),375(N375),450(N450)kg/hm2 7个施氮水平。测定了春玉米休闲期与各生育时期0—300cm土壤含水量、产量性状、干物质积累及籽粒品质。结果表明:(1)秋季覆膜能显著提高0—200,0—300cm土壤贮水量,较春季覆膜增幅分别为54.0～97.7,53.9～108.8mm。(2)无论何时覆膜,长期施氮较CK极显著降低了各生育时期0—300cm土壤贮水量。(3)休闲期覆膜较不覆膜极显著降低了土壤耗水量,减少幅度为47.2～55.7mm。(4)全生育期各处理玉米耗水量基本呈前期少、中期多、后期少的趋势,秋季覆膜较春季覆膜增幅为38.6～86.7mm,与播前底墒密切相关。(5)无论何时覆膜,施氮225kg/hm2春玉米产量和水分利用效率均较高,超过225kg/hm2时,产量下降。各施氮处理平均产量秋季覆膜较春季覆膜增加5.2%。各生育时期干物质积累量和收获指数以施N 225kg/hm2较高。另外,施氮极显著影响粗蛋白、粗脂肪和灰分含量。因此,覆膜尤其是秋季覆膜垄沟种植结合施氮225kg/hm2能明显提高春玉米产量和水分利用效率,优化产量构成,改善籽粒品质,是陇东旱塬区玉米高效优质生产的适宜种植模式。     

施用有机肥及地膜覆盖对春玉米土壤温度及水分利用效率的影响

为探究有机肥在河套灌区春玉米种植过程中的适宜性,试验设置施用有机肥、地膜覆盖、有机肥+地膜和对照(不施肥、不覆膜)共4个处理,系统研究了不同处理对春玉米土壤温度、耗水规律、产量及水分利用效率的影响。结果表明:地膜覆盖可显著提高春玉米生育前期的土壤温度,促进春玉米的生长发育,而生育后期的高温季节具有一定的降温效应,避免作物遭受高温的危害;施用有机肥后可一定程度上抑制春玉米生育前期的土壤增温效果,避免了植株生长过盛现象的发生,而生育后期增温效果显著,有利于春玉米籽粒的灌浆成熟;春玉米全生育期内施用有机肥、地膜覆盖和有机肥+地膜处理耗水量平均较对照处理高9.80%,18.05%和18.36%,差异性显著(p0.05),且在拔节至抽雄吐丝期达到了全生育期的峰值,为春玉米产量的提高奠定了基础;各处理较对照处理均显著提高了春玉米的产量和水分利用效率,且以有机肥+地膜处理增幅最大,两项指标平均较对照处理高31.01%和10.69%。综合来看,有机肥+地膜的种植模式较适宜在灌区春玉米种植过程中推广应用。     

覆盖方式对旱地马铃薯阶段耗水量特征和产量的影响

为明确不同覆盖方式对旱地马铃薯田土壤耗水、耗水规律、水分利用效率、产量及产量形成的影响,在陇中半干旱农区设置了玉米秸秆带状双行覆盖(SSM2)、玉米秸秆带状单行覆盖(SSM1)、玉米秸秆全覆盖(SFM)、地膜春覆盖(PMS)和地膜秋覆盖(PMA)5种覆盖方式,以传统露地平作为对照(CK)。结果表明:2年试验中,玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖处理土壤贮水消耗量较CK分别增加13.5,14.8 mm。玉米秸秆带状覆盖能显著提高降水对马铃薯耗水贡献率,不同降雨年型内均以SSM2处理贡献率最高,2年分别为95.6%和94.3%。于CK相比,覆盖处理均降低了生育前期(播种-块茎形成期)耗水量,地膜覆盖显著增加了生育中期(块茎形成期-淀粉积累期)耗水量,玉米秸秆带状覆盖显著增加了生育后期(淀粉积累期-收获期)的耗水量。玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖分别能使马铃薯干薯产量增加27.9%和24.2%,干薯水分利用效率提高23.1%和19.3%。综上可知,玉米秸秆带状覆盖处理能显著增加马铃薯生育时期内农田土壤贮水消耗量,并改善马铃薯生育前期和生育后期耗水,减少旱地马铃薯农田无效耗水,能显著提高马铃薯干薯产量和水分利用效率。     

控释氮肥全量基施对旱地玉米产量形成和水肥利用效率的影响

探讨控释氮肥全量基施对旱地玉米干物质积累与转运、产量和水肥利用效率的影响,为建立高效旱地玉米一次性氮肥全量施用和轻简化栽培技术提供支撑。2016—2019年在甘肃省东部黄土旱塬区连续4年设置大田定位试验,研究不同用量控释氮肥全量基施对旱地玉米产量、水肥利用效率及干物质积累与转运规律的影响。结果表明:与普通氮肥相比,相同用量的控释氮肥全量基施有利于提高玉米叶片叶绿素相对含量(SPAD值),增加干物质积累量,提高灌浆期茎鞘和叶片干物质输出率和贡献率。无论何种降雨年型,施用控释氮肥均能优化玉米产量构成,平均穗粒数和百粒重分别增加4.0%和4.9%,进而显著提高玉米产量,4年平均增加9.7%。在产量显著增加而耗水量未明显增加的条件下,控释氮肥明显提高了旱地玉米水分利用效率,4年平均增加4.0%;同时显著提高了氮肥偏生产力和农学利用率,4年平均分别增加9.5%和24.7%。因此,与普通氮肥相比,控释氮肥能更好地改善玉米地上部生长发育,增加灌浆期干物质向穗部转移,有利于旱地玉米高产和水肥高效利用。     

密度和施氮量互作对全膜双垄沟播玉米产量、氮素和水分利用效率的影响

【目的】本研究旨在探讨旱地全膜双垄沟播玉米产量、氮素和水分利用效率对种植密度和施氮量的响应。【方法】选择甘肃省定西市安定区农业部西北黄土高原地区作物栽培科学观测试验站,作物一年一熟,无灌溉,为典型旱地雨养农业区。2016和2017年,以耐密品种‘先玉335’为试验材料进行了大田试验。设置了3个种植密度 (45000、60000、75000 株/hm2) 和4个施氮量 (N0、138、207、276 kg/hm2,分别表示为N0、N138、N207、N276)。收获期调查分析了玉米籽粒产量、氮素和水分利用效率。【结果】种植密度和施氮量均显著影响玉米籽粒产量、氮素和水分利用效率,且两者互作效应显著。在中密度 (60000 株/hm2) 条件下,玉米籽粒产量较低密度 (45000 株/hm2) 和高密度 (75000 株/hm2) 分别增加了24.86%～26.91%和25.83%～34.34%,氮素利用效率分别提高了41.07%和41.63%,水分利用效率分别提高了9.87%～18.09%和17.81%～32.89%,且差异性均达到了显著水平。施氮量在138～276 kg/hm2范围内的玉米籽粒产量和水分利用效率均显著高于无氮处理,各施氮处理表现为N276 > N207 > N138 > N0,且N276、N207与N138、N0处理间差异显著。随着施氮量的增加,氮肥偏生产力呈下降趋势,氮肥利用率呈先升高后降低趋势,以施氮量为207 kg/hm2时玉米氮肥吸收利用率最大,较N276和N138处理分别提高了4.23%和27.37%。玉米产量提高引起了氮肥吸收利用率和水分利用效率的协同提高。【结论】综合考虑产量、氮素利用率和水分利用效率等因素,在本试验条件下,旱地全膜双垄沟播玉米栽培以种植密度为60000 株/hm2,施氮量为207 kg/hm2较为适宜。     

黄土高原半湿润农作区春玉米土壤环境和产量对种植方式的响应

为探讨黄土高原半湿润易旱区不同种植方式对土壤水热环境及春玉米生长动态变化,于2017—2018年在甘肃华亭农技推广中心开展田间定位试验,设平地全膜覆盖(WM)、平地半膜覆盖(HM)、隔沟覆膜垄播(MRM)、全膜双垄沟播(WRF)、秸秆覆盖(SM)和露地平播(CK)6种种植方式,测定分析了春玉米各生育时期土层剖面水热状况、作物生长特征及收获期作物产量与构成因子。结果表明:覆盖种植方式对土壤温度的调节主要表现在苗期,地膜覆盖处理较CK具有增温效应,全生育期土壤平均增温1.44～2.62℃,而SM表现为降温效应,平均降温0.51℃;MRM、WRF、HM和SM在春玉米整个生育期内保墒效果显著,而WM不利于降水收集,仅在春玉米生长前期具有保墒效果,而在中后期随作物耗水增加,土壤含水率低于CK;地膜覆盖种植方式较CK均可提高春玉米产量和水分利用效率,其中以WRF和MRM效果最为显著,产量和水分利用效率较CK分别提高32.96%,17.12%和33.45%,18.66%,而SM表现出减产效应,较对照分别降低11.84%和9.93%。综合考虑土壤水热环境、春玉米生长特征、产量、水分利用效率等指标,黄土高原半湿润易旱区最佳种植方式为隔沟覆膜垄播种植方式。研究结果为黄土高原半湿润易旱区合理地选择覆盖耕作措施提供理论依据,同时对农田可持续性具有重要意义。     

保水剂构件的保水保肥效果研究

[目的]针对水土流失造成的肥料养分流失及部分地区干旱缺水的问题,进行节水保肥的系列研究,阐明保水构件的保水保肥效果及其应用前景。[方法]利用保水剂加工成各种形状的保水构件,并使其获得的保水保肥效果优于把保水剂和土混匀的常规方法。[结果]在同等淋水量的情况下使用保水构件可减少65%的水分流失,N,P,K养分流失可减少89%以上;盆栽试验中,在干旱胁迫情况下,保水构件可使玉米增产155%;大田试验显示,自然降雨条件下,保水构件可使玉米增产26%,甘蔗增产10.5%且糖度增加。同时N,P,K养分下渗流失减少而对养分的吸收增加。[结论]系列试验说明保水构件可提高作物产量、质量和对养分的吸收。     

水土流失对东平湖水质的影响研究

东平湖作为南水北调东线工程中重要的水利枢纽 ,其水质状况和生态环境对整个工程产生着重要的影响。水土流失是产生水污染的一个重要因素。以东平湖为例 ,分析了东平湖水土流失的现状及其对水质产生的影响 ,探讨了有效防治湖泊水污染的水土保持措施     

山西省作物生产蓝绿水足迹核算及影响因素分析

基于水足迹理论,对山西省2005—2014年11个市主要粮食作物生产蓝水和绿水足迹进行了量化,并结合农业与气候数据分析了其时空变异及气候影响因素。结果表明:近10年山西省各地区粮食作物生产水足迹呈下降趋势,且蓝水足迹下降趋势较绿水足迹显著;全省综合作物生产蓝水足迹从1.11降到0.64 m³/kg。不同作物间生产水足迹差异显著,大豆生产蓝绿水足迹均最高,分别为2.74,2.11 m³/kg;前者是玉米生产蓝水足迹的6.5倍,后者是小麦生产绿水足迹的5.1倍。从蓝绿水构成来看,山西省绿水比例南多北少;其多年均值为46%,具备提高绿水资源利用效率的空间。不同区域间作物生产蓝绿水足迹均表现出由北向南波动中下降的趋势,大同和吕梁地区水足迹较高。通径分析结果显示气候因子中的日照、气温和降雨是影响作物生产水足迹的主要影响因素。在山西省范围内,气候条件的时空差异是造成作物生产水足迹时空变异的主要原因,农业生产资料投入的影响较小。     

北京市怀柔区水资源供需平衡与配置研究

通过系统分析北京市怀柔区水资源供需形势以及近年来供用水发展趋势可知,南水北调进京以前,怀柔区需水量远大于可供水量,水资源短缺形势严峻,水资源保护的主要侧重点是节水,主要考虑从建设管网,普及居民家庭节水器具,调整农业种植结构,提高工业用水重复利用率方面来开展节水工作。2014年南水北调进京以后,怀柔区供水量大幅下降,水资源短缺形势将得到有效缓解,水资源保护的主要侧重点是水环境保护和治理,主要从推进污水处理设施的建设和管理,加强生态清洁小流域建设,进行地下水资源回补等方面开展水资源和水环境保护工作。     

PAMN保水剂的吸水、保水机理及应用

以水溶液聚合的方式研制出了PAMN保水剂,并研究了中和度、温度、压力、pH值对其吸水性能、保水性能的影响,从理论上初步解释了PAMN保水剂的吸水、保水机理.实验结果表明:PAMN保水剂的吸水倍比达1200倍以上,PAMN保水剂具有很强的保水能力,在常温相同条件下其蒸发量为普通水的1/8～1/6.     

水土保持与绿水资源保护

绿水概念是由瑞典斯德哥尔摩国际水资源研究所水文学家Falkenmark于1995年首次提出的,它拓宽了传统水资源的范畴,更新了水资源的思维,引起科学界对水资源概念和水文功能的重新思考。在水资源越来越匮乏的严峻情况下,从绿水概念出发,可以看出"水土保持"概念的全面性,也更加明确了保水的思路和方法,为全面做好水土资源保护提供了理论基础。水土保持中"保水"的对象就是绿水,水土保持工程措施可以增加绿水比例,林草措施可以储蓄绿水,耕作措施可以提高绿水利用效率。应完善保水评价体系,加强绿水资源管理,发展保水技术,完整地宣传水土保持概念,树立完整的水土保持意识。     

东新村农业水资源的开发与节水灌溉现状调查

通过对东新村的水量平衡分析表明:该村农业水资源供需矛盾日趋尖锐,在当前生产水平下,年缺水约50万m³,必须大力推广节水灌溉技术,维持地下水采补平衡,以维持该村农业的持续稳定发展.     

水资源管理与可持续发展

从当前国内外水资源状况的角度入手,分析了我国水资源利用管理上存在的主要问题,通过水资源和可持续发展的关系阐述了可持续水资源管理的概念和基本对策,并对未来可持续水资源管理提出了几点设想与建议.     

再生水水质对斥水和亲水土壤水分特征曲线的影响

为探求再生水灌溉对斥水和亲水土壤水力特性的影响,该文选用有代表性的斥水黏壤土和亲水黏壤土、斥水砂土和亲水砂土,测定其在自来水、再生水和其他4种生活污水条件下的土壤水分特征曲线,采用主成分分析法得到不同水质综合指标,分析水质综合指标对不同土壤水分特征曲线的影响,采用van Genuchten-Mualem模型对黏壤土土-水曲线的参数进行拟合,并分析水质综合指标对黏壤土累积当量孔径分布、比水容量和水分常数的影响。结果表明:在相同基质吸力情况下,黏壤土含水率随水质综合指标增加(水质变差)而减小,砂土的含水率随水质变化不大;在低吸力段,斥水和亲水黏壤土的比水容量随水质综合指标的增加而增加;土壤进气值与水质综合指标呈显著负线性相关关系(R~2分别为0.94和0.78);相同水质条件下,斥水土壤的进气值比亲水土壤小;随着水质综合指标的增加,斥水和亲水黏壤土的极微孔隙降低,而中等孔隙和大孔隙增加,小于某当量孔径的累积百分比增加;随着水质综合指标的增加,斥水和亲水黏壤土的田间持水率、凋萎系数、有效水和易利用水比例均减小,但再生水对田间持水率和易利用水比例降低作用不显著。研究结果可为大面积再生水灌溉及其管理提供一定的理论依据。     

植物的水分阈值与全球变化

近年来,全球变化和区域响应引起全球温度升高,降水格局发生变化,研究水问题显得日益迫切。淡水资源在世界特别在我国变得越来越匮乏,研究植物的水分关系显得更加重要,而对水分变化影响植物的生长、生理生态过程进行定量分析是解决问题的重要途径。论文对近年来国内外在植物生长和生理生态变化过程中的水分阈值研究进行了评述,对有关温度等关键因素的阈值也进行了讨论,最后提出了应着重加强研究的4个科学问题。