耕作方式对豫东夏玉米产量和水分利用效率的影响

豫东地区夏玉米生长季恰逢雨季,季节性强降水经常导致农田积水,使玉米生长受到涝渍灾害威胁,为探索当地夏玉米的适宜栽培管理模式,试验设置播前翻耕、深松和旋耕3种耕作处理,并以当地种植习惯的免耕贴茬播种为对照,通过田间小区试验重点研究了不同耕作方式对农田土壤水分、夏玉米农艺性状、籽粒产量及水分利用效率的影响。结果表明,与免耕贴茬播种处理相比,翻耕和深松处理均能在强降雨后有效降低表层土壤含水率,增加夏玉米生长中后期的株高和叶面积;翻耕和深松处理籽粒产量分别提高了26.55%和19.67%;翻耕和深松处理水分利用效率分别提高了15.37%和9.69%,旋耕处理降低了3.45%。综合考虑夏玉米籽粒产量、水分利用效率等因素,翻耕和深松措施是适宜于豫东地区夏玉米高产的栽培模式。     

深松处理对豫北农田土壤水分与作物耗水的影响

为探索豫北潮土区冬小麦-夏玉米周年复种连作合理的深松技术指标,于2017—2018年在河南省获嘉县冬小麦播种前进行深松田间试验。采用2种深松机具(T,传统深松机; A,深松+施肥一体机),在传统深松机(T)上设置3个深松深度(D1,30 cm; D2,35 cm; D3,40 cm)和深松+施肥一体机(A)上设置1个深松深度(D2,35 cm),同时以常规旋耕(CK,平均耕作深度为15 cm)为对照,通过测定土壤容重、作物生育期内不同时间段的土壤含水率以及作物收获后的产量和产量性状,分析各深松处理对作物产量和水分利用效率的影响。结果表明,深松方式能够改变土壤容重,显著降低豫北农田10～30 cm土层的土壤容重。不同深松处理可以显著影响土壤含水率,增加田间蓄水能力,周年0～100 cm土层贮水量两季作物不同处理由大到小依次为TD2、TD1、TD3、AD2、CK,且各处理较旋耕对照依次分别显著增加34. 9%、28. 9%、28. 5%、27. 0%(p 0. 05)。深松处理还可以显著增加作物的穗数和穗粒数,提高作物产量,各处理两季产量较旋耕对照平均增加8. 3%,且冬小麦的增产效应大于夏玉米。同时,深松还能较大幅度地提高冬小麦-夏玉米复种体系作物的水分利用效率,深松处理两季较旋耕对照平均提高12. 4%,并显著降低了作物的耗水量和耗水强度,其中以传统深松机深松40 cm处理的效果最优。因此,在冬小麦播种前深松,有利于土壤耕层合理构建,并提高作物产量和水分利用效率,对以旱作冬小麦-夏玉米复种体系为主的豫北地区有很高的推广价值。     

不同耕作方式对夏玉米田土壤水分调控效应

基于田间试验,研究不同耕作方式对豫东雨养区土壤水分调控效果。试验结果表明,秸秆覆盖还田免耕处理,对夏玉米生长主要根层的土壤水分的调控能力作用较为显著,在连续干旱1个月后(播后30d),0～60cm土壤含水率分别比深耕和深松高19.7%、4.5%,夏玉米单株干物质累积量、群体叶面积指数指标均优于其他2个处理,产量和水分利用效率比深耕处理提高31.2%和16%。     

秋耕覆盖对马铃薯生长及水分利用效率的影响

在宁南旱区,采用免耕、深松、翻耕结合秸秆、地膜等覆盖耕作措施,以翻耕不覆盖为对照,研究覆盖耕作模式下休闲期土壤的蓄水保墒效果、马铃薯生育期土壤水分的变化特征及对作物生长、产量及水分利用效率的影响.结果表明:在休闲末期,不同覆盖耕作处理下0~200 cm土层土壤蓄水量均比休闲初期明显提高.与翻耕不覆盖处理相比,免耕覆盖地膜、深松覆盖地膜和翻耕覆盖地膜处理0~200 cm土层土壤蓄水量分别比对照处理提高7.6%,9.3%和8.0%.马铃薯生育前期,覆盖地膜结合不同耕作措施下0~200 cm土层土壤蓄水量最高,生育中后期覆盖秸秆结合不同耕作处理对0~200 cm土层土壤保水效果最佳.覆盖地膜结合不同耕作处理能促进马铃薯生育前期的生长,生育中后期以覆盖秸秆结合不同耕作处理促进作用最为显著.不同覆盖耕作处理均能提高马铃薯的产量和水分利用效率,增产效果以免耕覆盖秸秆、深松覆盖秸秆和翻耕覆盖秸秆处理最为显著,分别较对照组增产51.2%,42.8%和35.3%,水分利用效率分别比对照组提高50.0%,42.3%和32.3%.可见,覆盖秸秆结合不同耕作处理的增产效果和提高水分利用效率最高.     

轮作条件下秸秆施用方式对农田水分及作物产量的影响

通过小区试验,研究了粉碎、氨化秸秆以及与无机土壤改良剂（硫酸钙）混合配施措施对土壤水分及作物产量的影响。结果表明,氨化秸秆利于提高土壤对降水的保蓄能力,显著增加0~100 cm土层土壤蓄水量。在夏玉米-冬小麦轮作中,氨化秸秆提高土壤蓄水能力主要反映在夏玉米苗期和冬小麦抽穗期。粉碎秸秆氨化与硫酸钙处理的夏玉米、冬小麦水分利用效率分别较粉碎秸秆覆盖提高了4.97%、30.32%,效果显著。氨化秸秆施入土壤的措施较未氨化秸秆覆盖还田的措施夏玉米、冬小麦产量分别提高4.56%~10.00%和6.65%~11.12%。     

保护性耕作对寒地黑土土壤水热效应与玉米产量的影响

为探明保护性耕作对东北寒地黑土土壤水热状况和玉米产量的影响,基于秸秆全量还田和免耕播种为核心的黑土地保护性耕作方式,设置宽窄行秸秆全覆盖还田（FM）、均匀行秸秆全覆盖还田（LM）、秸秆旋耕全量还田（LX）和常规垄作秸秆离田（LN）4种模式,探究保护性耕作对寒地黑土土壤水热效应、玉米干物质量、产量构成及水氮利用效率的影响。结果表明：在玉米生育期内,保护性耕作能够显著提高土壤含水率,调节土壤温度,针对不同的气温变化,进行“增降温”。保护性耕作处理较LN处理0~60cm土层平均土壤体积含水率增加27.28%~63.86%,气温最高时使平均土壤温度降低3.20%~7.63%,成熟期气温低时使平均土壤温度增加2.32%~5.37%。保护性耕作显著提高了水分利用效率（WUE）以及作物对氮素的吸收与利用,其中WUE较LN处理提高7.26%~12.90%,同时氮素吸收效率、氮素收获指数分别提高14.29%~42.86%、4.00%~12.00%。保护性耕作能够提高玉米产量,促进玉米干物质积累,玉米产量、干物质量分别较LN处理提高37.7~431.0kg/hm2和2322.3~5451.7kg/hm2,LM处理产量变异系数最小,产量最稳定。     

砾石覆盖量对农田水分与作物耗水特征的影响

通过大田试验,研究夏玉米-冬小麦轮作条件下砾石覆盖量对土壤水分动态、作物耗水特征、产量及水分利用效率的影响。结果表明,砾石覆盖量的增加提高了土壤对降水的保蓄能力,且主要体现在0~40 cm土层,100~200 cm土壤贮水量变化不明显。在夏玉米-冬小麦各生育期,砾石覆盖措施提高土壤贮水量主要体现在作物苗期和拔节期,其中,S8(砾石覆盖量8 kg/m2)处理提高土壤贮水量效果最好,较无覆盖处理(CK)分别增加12.77%和6.63%。作物耗水系数随着砾石覆盖量的增加而减小。砾石覆盖夏玉米、冬小麦WUE和PUE分别较CK处理最大提高了33.05%、26.65%和12.68%、20.00%,差异显著。此外,作物经济产量和生物产量得到显著提高,夏玉米生长季,各处理其经济产量和生物产量分别较CK处理提高了4.45%~26.66%和5.81%~25.78%,冬小麦生长季,其经济产量和生物产量分别较CK处理提高了2.06%~15.34%和2.32%~26.49%。     

施肥增碳对华北地区土壤水分及作物水分利用的影响

通过田间微区试验,研究了相同施氮水平下单施无机氮(C0)、50%无机氮+50%有机氮配施(C1)和单施有机氮(C2)对冬小麦-夏玉米体系土壤水分变化和水分利用的影响。结果表明,冬小麦和夏玉米体系内土壤水分周年变化规律明显,可分为:土壤水分调整期、土壤水分相对稳定期、快速失墒期和土壤水分恢复期4个阶段。相同施氮水平下增碳可提高0~160cm土壤贮水量0.52%~0.83%和底墒8.08~16.1mm,可降低茬口水分损失1.42~4.90mm。周年耗水量、产量和水分利用效率随碳用量的提高而增加,与C0处理相比,C1和C2处理周年水分利用效率分别提高了4.12%和7.26%。     

不同覆盖方式对土壤水肥热状况及玉米产量的影响

为评价和探讨玉米秸秆覆盖在河套灌区的适用性及应用效果,试验设置地膜覆盖、秸秆覆盖和不覆盖处理,研究了不同覆盖方式对玉米土壤水肥热状况及产量和水分利用效率的影响。结果表明:玉米生育前、中期,秸秆覆盖0~100 cm土壤含水率与地膜覆盖无显著性差异(P0.05),具有较好的保墒效果,且两者0~60 cm含水率均显著高于不覆盖处理(P0.05)。玉米生育后期,秸秆覆盖0~60 cm土壤含水率显著高于其他两个处理,说明秸秆覆盖更有利于土壤水分的贮蓄和持续利用。秸秆覆盖可有效提高表层0~20 cm土壤养分含量,且以提升速效钾和速效磷含量最为显著。秸秆覆盖可有效调节土壤温度,为玉米的正常生长提供了适宜的土壤温度条件。秸秆覆盖条件下玉米产量和水分利用效率与地膜覆盖无显著性差异(P0.05),但平均较不覆盖处理高24.18%和23.64%,差异性显著(P0.05)。综合分析,玉米秸秆覆盖的种植方式较适宜在河套灌区推广应用。     

不同灌溉水源及方式对玉米生长特性及水肥利用效率的影响

【目的】探求河套灌区不同灌溉水源及方式对玉米生长特性及水肥利用效率的定量影响。【方法】试验设置地下水畦灌(J)、黄河水畦灌(H)和地下水滴灌(D)2种灌溉水源及3种灌溉方式,对比分析了不同灌溉水源及方式对玉米生长特性及水肥利用效率的影响。【结果】滴灌能显著促进玉米对氮肥的利用效率以及玉米生长,增加玉米籽粒产量。滴灌处理玉米产量较黄河水畦灌、地下水畦灌分别提高8%~15%和10%~15%(P0.05);滴灌处理作物水分利用效率较黄河水畦灌、地下水畦灌分别提高36.7%~57.6%和44.4%~66.7%,黄河水畦灌较地下水畦灌分别提高5.6%、17.3%(P0.05);滴灌处理氮肥偏生产力较黄河水畦灌和地下水畦灌提高117%~131%、120%~131%(P0.05)。【结论】膜下滴灌可以明显提高玉米水分利用效率,促进植株生长和产量增加,是目前适宜于河套灌区玉米灌溉的节水方式之一。     

深松耕作对土壤物理性状和入渗性能的影响

为探讨深松耕作对华北平原地区土壤物理性状和水分入渗性能的影响,采用双环(APM)、入渗仪等试验材料,研究了深松(40 cm)+旋耕(PS)和仅旋耕(CK)2种耕作方式对冬小麦全生育期土壤物理性状及入渗特性的影响.结果表明:冬小麦全生育期,PS处理(0,40]cm土层土壤容重、紧实度较CK分别降低6.58%,31.29%,土壤含水率较CK增加12.11%;PS处理20,40 cm深度土壤饱和导水率较CK分别显著提高116.65%,83.69%,60 cm深度土壤饱和导水率较CK提高8.25%;PS处理土壤初始入渗速率、稳定入渗速率和累计入渗量畦灌前较CK分别提高21.52%,31.75%和11.56%,畦灌后较CK分别提高61.54%,68.42%和12.63%,差异具有统计学意义;采用4种入渗模型对入渗试验进行了比较,其中,Kositiakov入渗模型能够较好地对各处理进行拟合,决定系数R 2在0.92~0.96,得到了不同处理畦灌前后的入渗系数a和入渗指数b.研究结果可为不同耕作方式模拟畦灌过程、确定畦灌最优灌水技术参数提供参考依据.     

保护性耕作措施对夏玉米产量和水分利用效率的影响

为了研究保护性耕作措施与旱作农田保墒效果之间的关系,采用田问试验与室内精细试验相结合的方法研究其对夏玉米生长产量和水分利用效率的影响.研究结果表明,4种保护性耕作措施都可以提高播种期土壤墒情,0～50 cm土壤水分含量均比对照提高5%以上,而0～20 cm耕作层土壤水分含量可提高7.8%～15.55%;折合产量比对照增产7.17%～17.85%;水分利用效率提高6.36%～14.10%,以浅松覆盖处理增产效果最好,水分利用效率最高.     

秸秆还田下保水剂用量对砂性土性状与玉米产量的影响

为探讨宁夏盐环定扬黄灌区秸秆还田条件下保水剂用量对砂性土保水保肥效应及玉米产量的影响,通过3年大田试验,以不施保水剂为对照,研究保水剂施用量（30、60、90、120kg/hm2）对砂性土壤容重、水分、养分及玉米生长、产量和水分利用效率的影响,并对经济效益进行分析。结果表明,与对照相比,施用保水剂可有效降低0~40cm层土壤容重,改善土壤孔隙状况,以保水剂施用量90、120kg/hm2处理效果较优。在玉米整个生育期,施用保水剂60、90、120kg/hm2时0~100cm层土壤贮水量较高,其3年平均分别较对照显著提高18.3%、21.6%和23.5%。施用保水剂60、90kg/hm2处理耕层（0~40cm）土壤有机质、有效磷和速效钾含量较对照显著增加,其改善土壤养分状况效果最佳。施用保水剂可提高玉米植株株高、茎粗和地上部生物量,施用保水剂60、90kg/hm2处理的效果最为显著。与对照相比,施用保水剂60kg/hm2处理对提高作物水分利用效率、玉米增产和增收效果最佳,其3年平均玉米水分利用效率、产量和纯收益分别较对照显著增加30.4%、26.0%和20.7%。施用保水剂60kg/hm2时能有效改善砂性土壤理化性状,实现玉米的增产增收,可在宁夏盐环定扬黄灌区秸秆还田条件下的滴灌玉米田推广应用。     

调亏灌溉下滴灌玉米植株与土壤水分及节水增产效应

以玉米为研究对象,进行测坑微区试验,研究了地面滴灌条件下调亏灌溉对玉米植株与土壤水分分布、根长、根长密度、根数、产量以及作物水分利用效率的影响。试验于2016年分别设苗期轻度、苗期中度、拔节期轻度、拔节期中度、苗期中度拔节期轻度5个水分亏缺处理,另设全生育期适宜灌水作为对照。结果表明,各调亏处理的玉米冠部最终湿基含水率比对照处理增加-6.03%~4.61%、根部最终湿基含水率比对照处理增加1.30%~8.15%;苗期轻度调亏处理,产量比对照处理降低了7.89%、较对照处理节水8.26%、水分利用效率较对照处理提高0.33%;苗期中度调亏处理,产量比对照处理增加了5.20%、较对照处理节水16.71%、水分利用效率较对照处理提高26.25%;拔节期轻度调亏处理,产量较对照处理增加了1.49%、较对照处理节水14.07%、水分利用效率较对照处理提高18.27%;拔节期中度调亏处理,产量比对照处理降低了23.47%、较对照处理节水28.35%、水分利用效率较对照处理提高6.64%;苗期中度拔节期轻度调亏处理,产量比对照处理降低了28.13%、较对照处理节水38.54%、水分利用效率较对照处理提高16.94%。苗期中度处理与拔节期轻度处理是促进滴灌玉米节水增产的适宜水分亏缺处理,其结果对指导黑龙江西部玉米制定合理的灌溉制度具有实质性意义。     

覆盖措施对冬小麦产量及水分利用效率的影响

为探索雨养农业区旱地冬小麦高效生产模式,通过2个生长季的田间试验重点研究了不同覆盖措施对冬小麦播前及生育期内农田土壤水分状况、作物耗水及水分利用效率的影响。试验结果表明,不同覆盖措施对于播前农田墒情以及作物耗水、产量和水分利用效率影响显著,与对照相比,地膜覆盖和秸秆覆盖处理播前土壤贮水量提高了24.41%~34.62%和14.27%~19.99%;田间耗水量增加了35.90%~44.56%和20.86%~23.65%;实收籽粒产量分别提高了33.13%~35.10%和18.46%~27.88%;有效自然降水利用效率分别增加了0.30~0.35和0.17~0.28 kg/m~3。     

华北一年两熟区免耕开沟种床对农田作物生长的影响

2008~2010年在北京市大兴区研究了免耕开沟种床对土壤水分、作物生长、产量和水分利用效率的影响。试验结果表明：免耕开沟种床能增强土壤蓄水保墒能力,与翻耕种床相比,0~30 cm土层土壤体积含水率提高0.2%~2.7%,促进了作物生长,其中免耕播种开沟深度为20 cm的种床优势最为明显,相对翻耕种床可提高冬小麦产量2.4%和水分利用效率7.4%、夏玉米产量1.2%和水分利用效率1.5%。研究表明,华北一年两熟区免耕播种的适宜开沟深度为20 cm。     

少免耕与秸秆还田对极端土壤水分及冬小麦产量的影响

为了高效利用天然降雨,缓和农业水资源短缺,该试验在小麦、玉米一年两熟条件下,设置耕作措施和秸秆2个因素,其中耕作措施分为常规耕作、深松耕、耙耕、旋耕、免耕5种,秸秆因素分为玉米秸秆全量还田与不还田,共10个处理,研究了耕作措施与秸秆因素对极端土壤水分和冬小麦产量的效应。结果表明,无论秸秆还田与否,相对于常规耕作,深松耕能提高土壤水分充足期的土壤含水率,增加冬小麦产量,尤其是深松耕秸秆还田,比常规耕作无秸秆还田分别高25.74%和11.45%。秸秆因素在土壤水分充足时影响土壤含水率方面占主导地位,秸秆因素与耕作措施在土壤水分亏缺时影响土壤含水率和冬小麦产量方面均起着重要的作用。免耕、深松耕、耙耕与秸秆还田的交互效应能够增加集雨,提高冬小麦产量。研究结果还表明,冬小麦产量与土壤水分亏缺时土壤含水率相关不显著,而与土壤水分充足期土壤含水率相关显著。     

不同覆盖方式对土壤水热与夏玉米生长的影响

为探求西北半湿润地区不同覆盖方式对农田土壤水热和作物生长的定量影响,试验对比研究了平作不覆盖(CK)、秸秆覆盖平作种植(SM)、地膜覆盖平作种植(PM)和垄覆地膜沟覆秸秆(SPM)4种覆盖方式对夏玉米土壤水分、温度、作物生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明:覆盖处理在各生育期内0~260 cm土壤贮水量都显著高于对照(P0.05),夏玉米生育期0~30 cm土层内平均温度表现为:PMSPMCKSM(其中15 cm时土壤温度CKSPM),垄覆地膜沟覆秸秆能够有效地聚集降雨。夏玉米地上部生物量随生育进程的动态变化符合Logistic生长模型,SPM处理地上部生物量理论值最大,快速累积期提前,最快累积速率较大,持续时间较长。SM、PM和SPM处理2年夏玉米产量平均值分别较CK处理提高15.4%、23.3%和28.4%(P0.05)。水分利用效率分别较CK处理提高10.2%、31.2%和28.0%(P0.05),各覆盖处理间差异不显著。综合分析,垄覆地膜沟覆秸秆可明显改善农田土壤水热状况,增加干物质积累量,提高夏玉米产量和水分利用效率,是该研究中最适合本地的覆盖栽培方式。     

不同耕作方式对夏玉米土壤含水量的影响研究

为精确研究不同耕作方式对夏玉米土壤水分变化的影响,选择常规耕作秸秆还田和深松秸秆还田两种耕作措施,通过对两种耕作方式下玉米全生育期土壤水分的实时监测,分析玉米土壤水分在不同时间尺度的动态变化规律。研究结果表明:(1)深松能提高10、30、70 cm土壤含水量,分别提高了7.66%、8.74%和6.37%,两种耕作方式下30 cm土层的土壤含水量变化呈现较大差异;(2)从小时尺度研究发现两种耕作方式下雨后各层土壤含水量的变化过程差异较大。雨后土壤水达到饱和后常规耕作时10 cm土壤水在晚上突降,而深松耕作在一天内逐渐下降;(3)除出苗期外,深松能显著提高其他生育期的土壤含水量,拔节期和灌浆期提升最多,分别提升5.00%和6.03%;(4)深松增产5.70%。     

交替隔沟灌溉下玉米根长密度分布及水分利用

为了探明交替隔沟灌溉和常规沟灌条件下玉米根长密度的分布规律及水分利用效率(WUE),研究了2种沟灌方式下玉米根长密度的空间分布和水分利用情况。结果表明,玉米根长密度在根区水平向和垂向呈指数分布。交替隔沟灌溉促进了玉米根系的水平向伸展和下扎深度,常规沟灌在垄位的大密度根系分布集中在20～60cm。交替隔沟灌溉增大了根系下扎深度,有利于根系吸收深层土壤水分,在非充分供水条件下提高了作物的水分利用效率,交替隔沟灌溉水分利用效率较常规沟灌提高5%以上。