减氮追施和增密对全膜覆盖垄上微沟马铃薯水分利用及生长的影响

优化垄沟配置方式、种植密度和施肥方式可显著提高降水利用效率、作物产量和水分利用效率。以西北半干旱区全膜覆盖垄上微沟种植马铃薯,设置49,500株hm–2(低密度)和64,500株hm–2(高密度) 2个播种密度,传统施肥(PM)、减量追施(PMN)、有机肥替代(PMO) 3个施肥模式,随机区组设计。研究施肥和密度对马铃薯不同生育期土壤温度、阶段耗水量、产量及水分利用效率的影响。结果表明,增密对土壤温度、叶绿素相对含量(SPAD)和产量无显著影响,但降低了花前耗水量、单株地上生物量和水分利用效率,提高了叶面积指数(LAI)和花后耗水量。在块茎膨大期,高密度处理的LAI较低密度增加了3.64%～15.01%;花后耗水量在2015—2016年较低密度增加了6.50%～48.52%。与PM处理相比, PMN和PMO均能提高花前土壤温度、现蕾期-块茎膨大期的马铃薯叶片SPAD值和LAI,其中LAI在花期增加了10.42%～44.26%。PMN和PMO降低了花前耗水量,增加花后耗水量和地上生物量,在块茎膨大期地上生物量较PM增加了6.95%～49.85%。PMN能提高低密度马铃薯的块茎产量和水分利用效率(WUE),2015—2017年产量较PM和PMO分别提高了9.96%～20.87%和13.64%～17.61%,水分利用效率提高了5.46%～20.81%和13.25%～45.24%。因此,增加密度对产量和水分利用效率无显著影响,但化肥减量追施或有机肥替代均可显著促进马铃薯花后耗水和提高LAI,使马铃薯块茎产量和WUE显著增加,是西北黄土高原半干旱区增产增效的养分管理模式。     

密度和施肥对旱地马铃薯干物质积累、产量和水肥利用的影响

协同提高产量和资源利用效率,是旱作马铃薯高产高效的基础。本研究以陇薯10号为材料,于2017-2019年进行大田试验,设置当地农民习惯栽培(CK)、高产高效栽培(YE)和超高产栽培(HY)3种栽培模式,测定旱地马铃薯叶面积指数(LAI)、叶片SPAD值、冠层光合能力、干物质积累转运、块茎产量、水肥利用效率等指标。结果表明,与CK相比,YE和HY均提高了马铃薯LAI和叶片SPAD值,YE在降雨较少的2017年增幅更明显;二者均减慢了马铃薯块茎膨大后的LAI和叶片SPAD降低幅度,使其冠层光合能力在块茎膨大期和淀粉积累期2年平均提高29.9%、34.7%和40.2%、50.5%。基于较高的LAI和冠层光合能力,YE和HY的地上干物质在块茎膨大期较CK 3年平均增加123.05%和118.53%;同时块茎膨大后同化物对块茎的贡献率增加22.56%和19.29%,使马铃薯产量在2017-2019年平均增加47.93%和47.78%,水分利用效率平均增加77.59%和75.85%,均达到显著差异水平。YE和HY使马铃薯商品薯产量显著增加,收益显著提高,在2017-2019年分别较CK新增纯收益7330.3元hm^-2和6024.6元hm^-2。较大的群体冠层和较高的物质生产促进了植株对N、P、K的积累,YE的N、P利用效率较CK分别提高15.21%和17.20%,N、K收获指数分别提高3.85%和7.79%;HY的N利用效率提高12.37%。YE的WUE、N和P利用效率较HY提高2.05%、2.53%和23.41%,新增纯收益1305.7元hm-2。因此,YE减施缓释尿素40%并有机替代、密度60,000株hm^-2,能够提高水分和养分利用效率,维持马铃薯花后较高的冠层光合能力,促进茎叶干物质向块茎转运,实现作物增产和资源高效利用协同发展,是半干旱区黑膜覆盖马铃薯种植推荐的高产高效模式。     

半干旱地区不同前作模式对后茬大豆产量和土壤水分的影响

土壤水分是限制旱作农业生产的重要因子。采用等值线法分析6种不同前作模式下后茬大豆田土壤水分的时空分布规律,并对其水分利用效率和产量进行比较,以期为筛选半干旱地区节水高效型种植模式提供理论依据。结果表明:不同前作模式下大豆种植季土壤水分的时空动态变化相似,土壤贮水量均先降低后增加;随着时间的推移和土层深度的变化,土壤水分动态变化有一定的差异。其中,谷子→甘蓝→马铃薯→大豆轮作模式等值线密集,耗水速率快;玉米→甘蓝→马铃薯→大豆轮作模式等值线最疏松,左部等值线边缘数值大,土壤贮水量变化较小。各种植模式之间大豆生育期的耗水量差异明显,且不同种植模式下大豆产量和水分利用效率差异显著。其中玉米→马铃薯→甘蓝→大豆轮作模式下大豆产量显著高于其他种植模式,达到3 767.39kg/hm~2,水分利用效率为12.83kg/(hm~2·mm)。因此,玉米→马铃薯→甘蓝→大豆的种植模式优于其他种植模式,是适宜半干旱地区的较好种植组合。     

半干旱区全膜覆盖垄上微沟种植对土壤水热及马铃薯产量的影响

根据马铃薯的生长习性调节起垄造沟方式,2012—2014年进行大田定位试验,设置全膜覆盖垄上微沟(垄上营造10 cm高,20 cm宽的微沟,马铃薯种植在微垄顶部,RMF)、全膜覆盖垄沟种植(RF)和露地平作(CK)3个处理,测定土壤温度、土壤含水量和马铃薯产量,计算≥10℃地积温、作物生育期耗水量、贮水量、水分利用效率等参数,研究全膜覆盖垄上微沟种植对土壤水热环境和马铃薯水分利用效率的影响。结果表明,RMF和RF在平水年(2012年和2014年)可显著提高各生育期和全生育期≥10℃积温,在丰水年(2013年)则与CK无差异。块茎膨大期0~80 cm的土壤贮水量RMF比CK低28.20~31.61 mm,80~200 cm的土壤贮水量RMF高于RF和CK。与CK相比,RMF和RF明显提高马铃薯地上基部茎数、茎分枝数和茎干重;马铃薯产量分别比CK提高60.78%~89.37%和41.91%~73.33%,水分利用效率分别比CK提高49.46%~82.55%和35.62%~65.66%。RMF块茎膨大期的耗水量比CK增加66.52%;在季节性干旱年份,0~200 cm土层的土壤耗水量比RF增加14.19%,从而显著提高产量和水分利用效率。     

保护性耕作对华北平原冬小麦水分利用的影响

以保护性耕作长期定位试验为研究对象,比较分析了华北平原保护性耕作与传统耕作冬小麦田土壤水分的动态变化、作物耗水量、水分利用效率及作物产量.结果表明:免耕冬小麦田0～180 cm土壤含水量高于翻耕,随土层深度的加深含水量之间差异减少.土体0～30 cm贮水量呈波浪状变化,其中免耕具有很好的蓄水保墒作用;耕作处理之间0～180 cm的土体贮水量虽无显著差异,但免耕处理土体贮水量高于翻耕,秸秆还田高于无秸秆处理.秸秆直立免耕(ZT1)处理作物耗水量最少,分别比翻耕(CT),翻耕 秸秆还田(CTR),旋耕 秸秆还田(RTR),秸秆粉碎免耕(ZT2)少消耗3.8,39.6,55.8,61.8 mm的水分;ZT1处理的产量为5 139.7 kg/hm2,比CT(7 314.8 kg/hm2)减产29.7%;ZT1处理水分利用效率为13.9 kg/(mm·hm2)比CT减少32.4%.     

保护性耕作对华北平原冬小麦水分利用的影响

以保护性耕作长期定位试验为研究对象,比较分析了华北平原保护性耕作与传统耕作冬小麦田土壤水分的动态变化、作物耗水量、水分利用效率及作物产量。结果表明：免耕冬小麦田0-180 cm土壤含水量高于翻耕,随土层深度的加深含水量之间差异减少。土体0-30 cm贮水量呈波浪状变化,其中免耕具有很好的蓄水保墒作用;耕作处理之间0-180 cm的土体贮水量虽无显著差异,但免耕处理土体贮水量高于翻耕,秸秆还田高于无秸秆处理。秸秆直立免耕（ZT1）处理作物耗水量最少,分别比翻耕（CT）,翻耕＋秸秆还田（CTR）,旋耕＋秸秆还田（RTR）,秸秆粉碎免耕（ZT2）少消耗3.8,39.6,55.8,61.8 mm的水分;ZT1处理的产量为5 139.7 kg/hm^2,比CT（7 314.8 kg/hm^2）减产29.7%;ZT1处理水分利用效率为13.9 kg/（mm.hm^2）比CT减少32.4%。     

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。     

秸秆带状沟覆垄播对旱地马铃薯产量和水分利用效率的影响

为探明西北半干旱雨养农业区马铃薯(SolanumtuberosumL.)生产中沟垄不同覆盖种植方式的增产效果和水分利用特点,在2016年和2017年设置了大田试验,包括秸秆带状沟覆宽垄种植、秸秆带状沟覆微垄种植、全覆膜沟垄种植和露地平作4个处理。结果表明,在干旱年份(2016年),沟垄覆盖种植可显著降低马铃薯全生育期耗水量6.1%～13.2%,平均提高块茎形成期1.2～1.8 m土层含水量7.6%,全覆膜沟垄作可显著提高淀粉积累期0～0.2 m土壤含水量30.3%。在平水年份(2017年),除全覆膜沟垄种植显著降低马铃薯全生育期耗水量22.2%外,其余处理与露地平作无显著差异;沟垄覆盖种植0～2m土壤含水量在马铃薯块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期分别平均比露地平作高8.7%、13.0%和13.1%。与露地平作相比, 2个生长季沟垄覆盖种植可使马铃薯全生育期0～2 m土壤平均贮水量提高5.4%～15.5%,单株生物量增加12.8%～147.4%,成熟期株高增加21.1～39.7cm,进而马铃薯增产51.6%～88.2%,水分利用效率提高68.2%～111.7%。以玉米秸秆带状沟覆微垄种植增产增效最显著,2年平均产量、水分利用效率和纯经济收益分别较露地平作提高87.8%、97.5%和254.2%。因此,玉米秸秆带状沟覆微垄种植能显著提高马铃薯产量和水分利用效率。此外,与全覆膜沟垄种植相比,秸秆带状沟覆微垄种植具有操作简单、无污染、投入产出比高等优点,适宜在西北半干旱区马铃薯生产中应用。     

氮磷钾肥配施对宁南旱区马铃薯产量和水分利用效率的影响

针对宁南旱地马铃薯水分利用效率较低的问题,采用养分丰缺指标法,研究氮、磷、钾肥缺素配施条件下土壤剖面水分动态分布、马铃薯产量构成、产量以及水分利用效率变化特征。以‘庄薯3 号’（一级种薯）为材料,在宁夏南部旱地上研究CK、NP、NP、PK、NPK施肥处理对土壤剖面储水动态、马铃薯产量及水分利用效率的影响。结果表明：2012—2013 年马铃薯生育后期施肥处理土壤剖面含水量均低于对照,NK、NPK处理提高了盛花期—块茎生长期1 m土体储水量,同时提高了马铃薯耗水量,NK处理提高了1.1%~1.8%,NPK提高了3.2%和4.4%。与对照相比,NK和NPK处理提高了结薯个数和单株产量,进而提高马铃薯产量,其中NPK处理最高,增产率为11.7%和15.9%,其次为NK处理;施肥处理较CK水分利用效率增幅为2.9%~13.2%、2.8%~8.0%,均以NPK处理最高,其次为NK处理。宁南旱地马铃薯缺氮和缺钾对马铃薯产量和水分利用效率影响较大,氮钾以及氮磷钾肥合理配施,可提高马铃薯对土壤水分的利用能力实现马铃薯增产和水分增效。     

旱作区玉米田土壤水分变化对产量的影响及水分利用效率分析

为了应对气候变化,提高作物抵抗灾害的能力,减轻灾害对作物生长的影响,利用位于黄土高原董志塬的西峰农业气象试验站观测资料,分析0~50 cm土壤水分变化对玉米产量的影响。结果表明,该区土壤贮水量呈逐年减少,气候趋向暖干化的变化特征。玉米全生育期内土壤贮水量变化具有阶段性：稳定期—迅速下降期—上升期;土壤水分突变年发生在2000年,之后递减趋势明显;玉米发育期日耗水强度最大时段出现在拔节—乳熟期,且土壤水分发生突变后比突变前日耗水量减少0.1 mm;玉米生长期水分利用效率呈现逐年增加趋势,但该趋势并不明显,土壤水分发生突变后（2000—2012年）比突变前（1990—1999年）水分利用效率增加了0.3 mm/kg。分析不同水分年型的水分利用效率发现,平水年水分利用效率最高,产量也最高,枯水年次之,丰水年水分利用效率和产量最低。     

旋耕深度对西北黄土高原旱作区土壤水分特性和马铃薯产量的影响

The subsoiling can break the plough pan and optimize soil hydrological characteristics. However, the study on the effects of tillage depths on soil water characteristics, potato water consumption and yield, is insufficient. The field experiment was conducted with three tillage depths of 15 cm (TT), 40 cm (VRT), and 60 cm (VRT6), to investigate the effect of tillage depths on the yield and water utilization of potato in semiarid rain-fed area in 2016 and 2017 on northwest Loess Plateau. The parameters of soil bulk density, soil hydrological properties, potato SPAD (soil and plant analyzer development) value, leaf area index (LAI), and tuber yield were measured. The soil bulk density, and increased saturation moisture, capillary moisture and field water capacity of VRT6 treatment compared with VRT and TT were decreased in 40-60 cm and 0-60 cm profile, respectively. Water consumption of VRT6 treatment was significantly increased in pre-squaring stage, resulting in the decrement of soil water storage in 0-100 cm profile by 22.3 mm and 49.0 mm in 2016, and 43.9 mm and 56.6 mm in 2017. Water consumption in pre-squaring stage of VRT6 was significantly increased by 42.2 mm and 38.3 mm compared with VRT and TT treatment in 2017, respectively. Based on the excessive water consumption in pre-flowering period, the LAI of VRT6 was significantly higher than TT in whole growth period, than VRT in post-squaring period, and the SPAD value was higher than VRT in expanding stage in 2017, which indicated that the vigorous growth was subsistent in VRT6 treatment. The tuber yield of VRT6 were significantly higher than TT, but it significantly decreased in 2017 compared to VRT, and the water use efficiency (WUE) of VRT6 were significantly decreased by 61.2%-67.5% and 41.0%-53.5%, as compared with VRT and TT. Consequently, the suitable tillage depth for potato cultivation was 40 cm in semiarid area, which could optimize the soil hydrological properties and potato water consuming process, and relieved the drought stress efficiently, resulting in significantly higher tuber yield and WUE.     

全膜覆土种植和施肥对旱地苦荞耗水特征及产量的影响

探究全膜覆土种植和施肥水平对半干旱区旱地苦荞土壤耗水特征和产量的影响,于2015—2017年连续3年进行定位试验,全膜覆土种植方式下,设置高量(N 120 kg hm^-2+P₂O₅90 kg hm^-2+K2O 60 kg hm^-2,HF)、中量(N 80 kg hm^-2+P₂O₅60 kg hm^-2+K2O 40 kg hm^-2,MF)、低量(N 40 kg hm^-2+P₂O₅30 kg hm^-2+K2O 20 kg hm^-2,LF)和零施肥(ZF),以传统露地种植不施肥为CK,共5个处理,以明确全膜覆土种植和施肥对半干旱区苦荞的耗水特性、产量和水分利用效率的影响。结果表明,苦荞全膜覆土种植后集雨保墒效果明显,能够改善土壤水分环境,增加花前贮水,LF能够根据不同降水年型和土壤水分状况调控苦荞花前花后土壤耗水,在干旱年LF较ZF、MF、HF、CK能够提高苦荞花后土壤贮水量2.8~23.5 mm,增加花前0~100 cm土层土壤剖面水分耗散量26.3~32.4 mm,增加生育期总耗水量44.5 mm,提高耗水模系数、耗水强度,显著增加成熟期干物质量1.2%~58.8%、灌浆期叶面积指数4.1%~68.5%,增加单株粒重1.6%~61.6%,提高籽粒饱满率0.6%~29.2%,增加生物量1.1%~182.5%,提高产量1.1%~130.4%,提高水分利用效率0.3%~102.7%。可见,旱地苦荞全膜覆土种植低量施肥处理贮水效果明显,能够达到水肥耦合作用,且能够根据降水等环境条件调控植株生育期耗水,显著提高苦荞生物产量、产量和水分利用效率,是适宜于半干旱区苦荞增产增效的栽培模式。     

旱地小麦休闲期不同耕作措施对土壤水分蓄纳利用与产量形成的影响

为了提高旱地冬小麦的水分利用率,采用大田试验,研究休闲期不同耕作措施对旱地冬小麦土壤含水量、产量及水分利用率的影响。结果表明,休闲期不同耕作措施可明显提高播前与越冬期0~100 cm、100~200 cm土层含水量,有利于旱地冬小麦出苗与越冬;同时,休闲期不同耕作措施可明显提高后续各生育期土壤含水量,提高穗数、穗粒数,显著提高籽粒产量与水分利用率,各处理下数据显示休闲期深耕处理效果优于深松与免耕处理。总之,休闲期不同耕作措施均有利于旱地小麦土壤水分、产量和水分利用率的提高,是实现旱地小麦增产的有效措施。     

立式深旋耕作对马铃薯农田土壤温室气体排放的影响

为明确立式深旋耕作（VRT）技术对马铃薯全生育期农田温室气体（CO₂和N₂O）排放的影响,采用静态暗箱-气相色谱法,设置立式深旋松覆膜种植马铃薯（VRT-P）、旋耕覆膜种植马铃薯（TT-P）、立式深旋松露地无作物（VRT-FL）和旋耕露地无作物（TT-FL）4个处理,测定土壤含水量、温度和温室气体排放通量等,研究VRT对温室气体排放的影响及其机制。结果表明,VRT能显著提高0~30cm土层的土壤含水量,在现蕾期、始花期、盛花期和淀粉累积期,VRT-P处理较TT-P处理分别增加了9.8%、8.4%、14.6%和18.9%,VRT-FL处理较TT-FL处理分别增加了12.3%、9.1%、10.7%和26.8%;0~25cm土层土壤温度在现蕾期显著增加。农田土壤温室气体N₂O和CO₂排放通量呈现夏秋高而冬春低的季节性分布规律,在马铃薯生育期内VRT-P处理的N₂O和CO₂排放通量较TT-P处理分别提高39.9%和26.1%,在休闲季节分别提高11.2%和35.9%;VRT-FL处理的N₂O和CO₂排放通量较TT-P处理分别增加62.8%和4.4%,在休闲季节分别增加了41.5%和4.8%。种植作物对温室气体排放有显著影响,VRT-P处理的N₂O和CO₂排放通量较VRT-FL处理分别提高了78.2%和41.9%,TT-P处理的N₂O和CO₂排放通量较TT-FL处理分别提高了107.3%和24.1%,均达到显著差异。VRT提高了土壤温度和湿度,可显著提高土壤温室气体（N₂O和CO₂）排放通量。     

密度和施肥对旱地马铃薯干物质积累、产量和水肥利用的影响

It is important to increase potato production and the natural resource utilization efficiency in dryland farming system. A field experiment was conducted using Longshu 10 with three planting modes from 2017 to 2019, including farmer mode (CK), the mode with high yield and efficiency (YE), and higher yield mode (HY). The leaf area index (LAI), SPAD, photosynthetic rate, accumulation and remobilization of dry matter, water use efficiency (WUE) and fertilizer use efficiency (FUE) was investigated. The results showed that LAI and SPAD were increased in YE and HY compared to CK, and it was more significant in 2017 when there was less rainfall. Meanwhile, less reduction in LAI and SPAD after tubers enlargement resulted in an increase of canopy photosynthetic rate by 29.9%, 34.7% (in 2018 and 2019), and 40.2%, 50.5% (in 2018 and 2019) during the expanding stage and starch accumulation stage, respectively. Average aboveground dry matter in YE and HY was higher than CK by 123.1% and 118.5% in the enlargement stage due to higher LAI and photosynthetic rate. The contribution rate of assimilation after potato tuber enlargement in YE and HE was higher than CK by 22.56% and 19.29%, resulting in an average potato production increase of 47.93% and 47.78%, and average water use efficiency increased by 77.59% and 75.85%, respectively. YE and HY advantaged in tuber production and income improvement. Compared with CK, the net income increased by 7330.3 Yuan hm^-2 and 6024.6 Yuan hm^-2 in 2017 to 2019, respectively. The accumulation of N, P, and K was significantly enhanced due to large population canopy and high plant biomass accumulation. Compared to CK, N and P use efficiency, and the harvest index of N and P was increased under YE mode by 15.21%, 17.20% and 3.85%, 7.79%, respectively, and the N use efficiency was increased by 12.37% under HY mode. WUE, N, and P use efficiency of YE mode was higher than HY by 2.05%, 2.53%, and 23.41%, respectively, and the net income increased by 1305.7 Yuan hm^-2. Therefore, replacement of slow-release urea with organic manure by 40% and improvement of planting density with 60,000 plants hm^-2 in YE mode potentially increased in water use efficiency, nutrient use efficiency, high canopy photosynthetic rate maintenances, and remobilization of dry matter from stem and leaf to tubers. In conclusion, YE as a high tuber production and resource use efficiency planting mode, is recommended in semi-arid areas with black-film mulched potato cultivation regime.     

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。