旱作作物垄膜种植增温作用及增产效应研究

针对大部分旱作区气候条件恶劣、粮食低产不稳和抗旱减灾能力差等突出问题,在内蒙古阴山北麓典型旗县武川县与大兴安岭南麓典型旱作区兴安盟乌兰浩特市对全覆膜双垄沟种植方式的增温效应及产量形成关系进行了研究,设置传统半覆膜和平作不覆膜种植方式为对照,分别以播种面积逐年扩大的向日葵和传统大面积种植作物玉米为研究材料,总结分析了垄膜种植技术的增温增产作用机理:两种作物全覆膜双垄沟种植方式的全生育期在株间5 cm、15 cm、25 cm土层与行间5 cm、15 cm土层的土壤平均温度分别比平作不覆膜处理增加0.17~4.39℃与0.26~4.17℃;苗期行间日平均温度比平作不覆膜处理分别高1.71℃、2.43℃,株间日平均温度高3.41℃、3.59℃;全生育期土壤平均有效积温分别为2178.8℃、2621.4℃,较平作不覆膜处理增加174.7℃、217.6℃;全覆膜双垄沟种植方式收获时两种作物植株的各项生理指标在各处理中皆为最优;向日葵与玉米的平均产量分别为4165.5 kg hm~(-2)、13633.5 kg hm~(-2),与传统半覆膜和平作不覆膜处理对比增产率分别为29.1%、45.9%和29.1%、17.9%。     

东北地区玉米地膜覆盖增温增产效应的地域变化规律

为了搞好玉米地膜覆盖栽培工程规划,通过建立玉米地膜覆盖增产率和增收额与各地积温的相关模型和地理分布模型,分析了东北地区玉米地膜覆盖栽培增产增收的地域变化规律。 结果表明,在东北地区的北部和东部积温不足的地区,以粮食生产为目的玉米地膜覆盖增产率达35％～55％左右;东北地区中部多数市县增产率在20％左右,而东北地区的南部在10％以下,就一熟制而言,辽宁省大部分市县无增产效果。在日平均气温≥10℃积温2400～2850℃的中温地带,即吉林省东部、黑龙江省东部和中北部,地膜增产增收幅度最大,增收额达1700～2000元/hm²左右,是主要推广区域; 积温低于2200℃的黑龙江省北部地区增产幅度较大,也比较适合推广地膜覆盖;积温高于3000℃的辽宁省大部,增产增收很不明显,不宜推广该项技术。东部长白山区地膜增产增收地域分布差异较大,平原地区差异较小。     

旱地春大豆地膜覆盖增产节水效果及密度效应研究

我国北方大豆多在旱地种植,因受水分因子限制,产量一直徘徊不前,难以突破[1,2]。为此试验研究了旱地春大豆地膜覆盖增产节水效果及密度效应,为旱地春大豆增产节水提供依据。1研究区域概况与研究方法试验于2002年5~9月在国家攻关(寿阳)旱农试区中心试验田进行。试区位于北纬37·     

地膜覆盖条件下的土壤增温特性

在新疆沙湾县连续进行的4年大田地温与气温观测实验基础上,重点对玉米与棉花在地膜覆盖下的土壤层（0－25cm）温度特性进行了分析,结果表明地膜覆盖对土壤层有明显的增温效应,气温的年变化和日变化都有一定的规律可循;覆膜后的土壤耕作层地温比不覆膜地温值高,且随深度不同而在变化。     

磷肥对黄淮海地区夏大豆的增产效果

黄淮海地区大豆栽种面积占全国大豆栽种面积的45%,占总产的46%^①,是我国重要的大豆商品基地。但由于这一地区自然灾害濒繁,加之农民种豆没有施肥习惯,长期以来,产量低而不稳。     

谷豆覆膜条带种植技术及其光合水分变化研究

通过谷豆条带种植技术、谷子覆膜穴播栽培技术、大豆膜际条播栽培技术的进一步集成, 形成一套新的高产高效种植模式.该模式发挥了3种技术的优势, 能够充分利用自然光热资源, 明显改善谷子和大豆的光合、呼吸及水分交换环境.谷子光合速率(Pn)分别比普通条带谷子和单作谷子提高19.2%、32.4%, 气孔导度(Cleaf)分别提高6.3%、42.2%, 蒸腾速率(E)与单作谷子相近; 大豆光合速率分别比普通条带大豆和单作大豆提高5.6%、56.1%, 蒸腾速率分别提高3.1%、46.1%, 气孔导度分别提高31.3%、148.9%; 谷子水分利用效率(WUE)分别比普通条带谷子和单作谷子提高32.3%和31.9%, 大豆水分利用效率分别比普通条带大豆和单作大豆提高2.6%和7.0%.模式总产量显著高于单作大豆, 与单作谷子相近, 比普通谷豆条带种植模式高17.7%; 总效益比单作谷子增加1 413.75元·hm-2, 比单作大豆和普通谷豆条带种植模式分别增加2 242.5元·hm-2、1 542.0元·hm-2.模式具有显著的增产、增收、节水效果.     

旱地春玉米不同覆膜种植模式的增产效应

覆膜种植是旱地春玉米种植的重要方式,具有显著的增产作用。但前人对旱地春玉米在不同覆膜种植方式下的水分利用、根系发育及抗倒伏等增产机理方面研究较少。于2013—2015年在河北省沧州市农林科学院前营试验站开展田间试验,连续3年研究露地平作(CK)、平作覆膜膜下播种(FC-SUF)、平作覆膜膜侧播种(FC-FSS)、起垄覆膜膜下播种(RC-SUF)、起垄覆膜膜侧播种(RC-FSS)等5种种植模式下春玉米产量及产量构成要素、土壤水分、作物根系和抗倒伏情况。结果表明:RC-FSS、RC-SUF、FC-FSS和FC-SUF比CK 3年平均分别增产24.97%、17.75%、11.69%和8.67%,其中起垄覆膜侧播技术(RC-FSS)增产效果最优,其水分利用效率比CK平均提高26.27%。RC-FSS处理垄沟处0~20 cm土壤含水量比CK增幅达30.44%~47.66%,达极显著差异;RC-FSS处理的抗倒伏性最好,其倒伏率仅为0.9%,抗倒伏力最大为29.4 N,与CK差异达显著水平。在玉米整个生育期内,0~10 cm土壤温度各覆膜处理比CK平均增加0.3~2.3℃,以RC-SUF种植模式下增温最显著。成熟期RC-FSS模式下根系分布直径、根系干重明显优于RC-SUF、FC-SUF和CK,差异均达显著水平。研究表明,春玉米起垄覆膜侧播技术具有集雨保墒、促根壮苗、高抗倒伏、增产稳产的作用,在春季干旱少雨的滨海平原区有广阔的应用前景。     

黑龙江西部浅沟覆膜种植模式在玉米苗期的增温特性

2018年5−6月在黑龙江省玉米主产区的富裕县,通过设置玉米大垄双行浅沟覆膜种植模式（FM）和裸地（CK）对比试验,对两种模式的地下5cm表层土壤温度和地上5cm近地表气温进行24h连续观测,分析比较两种模式下的温度变化及差异,并进一步评价浅沟覆膜种植模式的增温特性和优势。结果表明：浅沟覆膜种植模式相比裸地有显著的增温效应。增温主要在玉米种子萌发、出苗和幼苗生长前期,即破膜放风前,表层地温和近地表气温分别显著提高2.8℃和6.1℃。白天和夜间温度均有升高,增温作用白天大于夜间。在幼苗生长后期,即破膜放风后,表层地温和近地表气温略有下降,但降温主要在白天,夜间增温作用明显,温度日较差平均减小3～4℃。覆膜时段表层地温和近地表气温的日最低温度表现为一致增温,表层地温的最低温度显著升高2.0℃。浅沟覆膜种植模式较裸地积温增加35%,约提早生育期8d。研究结果表明浅沟覆膜种植模式在玉米出苗及幼苗生长期增温效果明显,能够减轻玉米苗期低温、大风等灾害的影响,可以为提高玉米对热量资源的利用率、科学引种和优化种植结构等提供依据。该模式全程机器作业,操作容易,便于大范围推广,在黑龙江省乃至东北地区寒地玉米生产中具有广阔的应用前景。     

不同类型土壤大豆产量对增温2℃的响应差异

中国农业种植区是全球对气候变化较敏感的地区之一,不同类型土壤的温度敏感性对农田生产力与全球气候变化的反馈关系产生重要影响。为了揭示不同类型土壤大豆产量对未来大气温度增加的响应规律,本研究以常温为对照,采用红外辐射加热装置模拟大气增温2℃,研究增温对黑土、棕壤、盐碱土、风沙土、灰钙土、黄土、黄棕壤、紫色土、砂礓黑土、潮土、红壤和砖红壤上大豆产量的影响。结果表明：增温2℃促使红壤上大豆的一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数和总荚数显著增加,分别比对照处理增加152.3%、144.7%、206.9%和147.5%,但增温2℃使砂礓黑土上大豆瘪荚数增加42.8%。除了砖红壤上大豆的二粒荚数增加76.4%和紫色土上大豆总荚数增加50.5%,其它类型土壤上大豆荚数虽有变化,但均未达到5%的差异显著水平。此外,增温2℃显著提高了红壤、砂礓黑土、紫色土和盐碱土上大豆的单株粒数,相应地,产量分别增加241.4%、59.2%、47.6%和75.2%。由此可见,中国主要农田土壤类型中红壤、砂礓黑土、紫色土和盐碱土4种土壤上大豆产量及其产量构成因素对增温2℃响应敏感,且表现出正效应,其它8种类型土壤上大豆产量对增温2℃响应不敏感。表明大豆产量形成对大气增温的响应间接受到土壤类型的调控。     

基于CERES-Rice模型的覆膜旱作稻田增温效应模拟

水稻覆膜旱作技术具有显著的节水、增温、防污和减排效应,是节水稻作技术体系的重要措施之一,将CERES-Rice模型用于覆膜旱作条件时,必须首先解决覆膜增温效应的准确模拟问题。该文拟应用热量传输理论及目前旱地作物生产系统中采用的覆膜增温效应模拟方法,来模拟水稻覆膜旱作生产体系中的增温效应,从而为完善CERES-Rice模型并使其能用于覆膜旱作水稻的生长模拟奠定基础。参数调校与模型检验验证通过2013、2014年在湖北房县开展的2 a水稻覆膜旱作田间试验来进行,共涉及淹水(对照)、覆膜湿润栽培和覆膜旱作共3个水分处理,分别对2个生长季、2个覆膜处理地表5 cm及地下10、20 cm处温度的变化过程进行了模拟,结果表明:经过参数调校后,所建立的覆膜增温模型可较好地模拟覆膜稻田地表和剖面上土壤温度的变化规律,地表5 cm处土壤温度模拟值与实测值的均方根差、相对均方根差分别低于1.8℃和10%,相关系数在0.89以上(P0.01);尽管地下10、20 cm处的模拟误差稍大,也基本可满足要求,相应的均方根误差3.2℃,相对均方根差15%,相关系数0.65(P0.01)。     

聚乳酸生物降解地膜对土壤温度及棉花产量的影响

随着地膜残留污染问题的加剧,降解地膜的应用研究越来越受到关注。通过普通塑料地膜与2种不同厚度聚乳酸生物降解地膜的田间对比试验,研究聚乳酸生物降解地膜降解状况及对土壤温度和棉花产量的影响。结果表明:聚乳酸生物降解地膜在覆膜17~22 d后进入诱导期,60 d后逐渐进入破裂期,130 d左右进入崩裂期。在棉花生长苗期,生物降解膜膜内增温缓慢,白天平均土壤温度普通膜分别高于18μm降解膜和15μm降解膜膜0.8℃和6.2℃。但夜间降解膜膜内平均温度较稳定,保温效果好,膜内温度高于普通地膜1℃左右。18μm聚乳酸降解膜与普通膜相比对棉花产量的影响无显著性差异,而15μm聚乳酸降解膜使棉花减产8.9%。研究表明,聚乳酸生物降解地膜厚度选为18μm较为合适,且具有良好的降解性,可满足棉花的生长需要,有望替代普通地膜在农田中推广使用。     

秸杆覆盖保护耕作法土壤水分和温度变化及玉米产量效应

通过田间试验研究了秸秆覆盖和不同机具播种对土壤水分和土壤温度的影响以及玉米的产量效应。秸秆覆盖在休闲和种植玉米方式下都可增加土壤水分蓄储能力,有利于自然降水和灌溉水的高效利用,单纯靠休闲来保蓄水分在半湿润渠灌区水分蓄储能力较差,采用秸秆覆盖保护耕作法保墒更为有效。大型拖拉机播种玉米比小型拖拉机播种玉米对土壤水分的蓄储能力强,采用小型拖拉机播种的玉米产量增加了5.1%,采用大型拖拉机播种的玉米产量增加了9.1%。     

宽地膜覆盖条件下土壤温度场特征

宽地膜覆盖对土壤温度有明显的正效应。通过对新疆奎屯地区某地宽地膜覆盖条件下地温场动态的分析，可知膜间、膜边、膜中和揭膜4种处理下的土壤表层5cm处的温度（以下称表层土温）都可以拟合为时间的正弦函数；温度的日变化特征可以用8：00，16：00，20：00三个时刻来简要表征；种植季节内表层土壤最高温度、表层土温最大变幅及平均表层土温的最大值均发生在膜中，其后依次为膜边，膜间与揭膜；膜中、露地和膜间的不同深度地温在一日内和种植季节内均有一个变化过程；一日内地温度变幅与深度关系可拟合成指数函数。     

膜下滴灌对风沙土盐分变化和棉花产量的影响

通过大田试验研究了北疆地区膜下滴灌对风沙土盐分变化和棉花产量的影响.结果表明:棉花全生育期膜下滴灌处理0-100 cm土层平均含盐量以滴头处最低.棉花窄行间次之,膜间最高.随着滴灌定额的增加,0-100 cm土层土壤盐分含量下降,且各部位土壤含盐量差异变小.滴灌量2 850 m3/hm2的处理膜内滴头处土壤脱盐明显,但棉花窄行间、膜间明显聚盐,平均积盐率12.90%;滴灌量3 900 m3/hm2的处理膜内滴头下、棉花窄行间脱盐效果好于膜间,平均脱盐率11.88%;滴灌量4 950 m3/hm2的处理不同部位土壤盐分淋洗效果均较好,平均脱盐率34.03%;灌水量4 950 m3/hm2的沟灌处理棉花行间的土壤盐分含量高于沟底,平均积盐率为25.68%.膜下滴灌各处理棉花产量比沟灌分别增加13.63%,37.65%和22.66%,水分利用效率分别增加89.18%,71.63%和23.05%.     

陇东旱塬区不同覆膜种植方式大豆的土壤水热效应及其对产量的影响

以晋豆23号为试验材料,研究陇东旱塬区3种不同覆膜方式的土壤水热效应及对大豆产量的影响。结果表明:与露地平播(CK)相比,全膜沟播(FFRF)、半膜沟播(HFRF)和膜侧(PS)种植均能提高0~25 cm土层地温,其中FFRF增温最高;不论干旱年份或平水年份,FFRF和HFRF处理大豆生育期耗水量、耗水强度均显著低于CK;FFRF的荚粒数、百粒重、分枝数最高,HFRF次之,CK最低;FFRF与CK相比,2009年(干旱年份)和2010年(平水年份)平均荚粒数、百粒重、分枝数分别增加5.6%、7.4%和23.8%;2009年和2010年FFRF大豆水分利用效率分别为12.5、13.0 kg hm-2mm-1,较露地显著提高,分别提高64.5%、39.8%;FFRF处理产量均显著高于其它处理,平水年份达3761 kg hm-2,较对照CK增产31.41%,干旱年份产量为3281 kg hm-2,增产高达41.97%。全膜沟播能够明显改善旱作区土壤水温条件,有利于进一步挖掘降水潜力和大豆高产田创建。     

地膜覆盖及施用有机肥对地温及冬小麦水分利用的影响

在大田试验条件下,研究了地膜覆盖及施用有机肥对地温及冬小麦水分利用的影响.结果表明,地膜覆盖及施用有机肥的增温效应主要表现在冬小麦的生育前期,单覆地膜的增温效应先于并且高于单施有机肥;后期仅在地表表现明显,单施有机肥的增温效应高于单覆地膜.地膜覆盖及施用有机肥通过显著增加拔节一开花期的耗水,显著增加了总耗水量,并提高了产量和水分利用效率.单覆地膜的增温、节水、增产及水分利用效率均高于单施有机肥.地膜小麦施用有机肥后,生育前期的增温效应有所减弱,生育后期增温效应反而增强,同时苗期耗水量减少;总耗水量少量增加(3.5%)却大幅度提高了产量(10.6%)和水分利用效率(7.6%).从增施有机肥对地膜小麦的地温和水分利用的影响来看,增施有机肥可以控制地膜小麦冬前苗期的过旺生长,但在成熟期却又促进了地膜小麦的衰老.     

秸秆覆盖对干态和湿态土壤产流过程的影响

秸秆覆盖是影响地表产流的重要因子,又是防治水土流失最有效的措施之一.利用人工模拟降雨研究秸秆覆盖对坡耕地干湿态土壤产流过程的影响.试验地位于江西省余江县中国科学院红壤生态实验站,土壤类型为红砂岩发育的红壤,试验小区长12 m、宽3 m,坡度为9%;人工模拟降雨历时1 h,降雨强度为60 mm/h;试验设置5个秸秆覆盖度(0%,15%,30%,60%和90%)和2种土壤前期含水量(干态和湿态).结果表明,覆盖度为0%时,干态土壤径流系数在降雨30 min后达到稳定.覆盖度为15%,30%,60%和90%时,径流系数随着降雨时间推移都呈现逐步增加的趋势,1 h模拟降雨时段内没有达到稳定,其中,后30 min径流系数是前30 min径流系数的3.3倍.湿态土壤径流系数在模拟降雨开始后10～15 min内达到稳定,1 h模拟降雨时段内后30 min径流系数比前30 min径流系数增加不明显.5种秸秆覆盖度湿态土壤平均径流系数为0.76,干态土壤平均径流系数为0.26,湿态土壤平均径流系数是干态土壤的2.9倍.干态土壤径流系数对秸秆覆盖度敏感,湿态土壤对秸秆覆盖度不敏感.从经济实用和保水效果来看,15%～30%的秸秆覆盖是该区水土保持最佳的选择.     

覆膜与不覆膜条件下地温场特性研究

分析了野外实测的1999年种植季节地温资料,将覆膜后地温与不覆膜地温进行对比,分析了种植季节地温特征的变化规律.同时分别研究了800、1400及2000观测的覆膜与不覆膜条件下相邻5 cm土壤耕作层地温的相关性,这3个时间覆膜与覆膜与不覆膜条件下地表0 cm与各耕作层地温之间的相关性,以及同样3个时间同深度覆膜与不覆膜地温的相关性.上述相关关系均可用确定的线性关系表达,拟合的相关系数较高.     

旧膜对土壤温度和向日葵产量的影响

为有效利用地膜和减少污染,于2010—2011年在内蒙古河套地区进行地膜再利用试验,分别设旧膜上种植（JS）、旧膜间种植（JJ）及露地种植（W）3个处理,研究旧膜对免耕向日葵田土壤温度变化和产量的影响。结果表明,2 a内JJ和JS处理下整个生育期0—50 cm土层温度均高于W处理,且在播种时和苗期差异显著（p<0.05）,在0—10 cm土层,旧膜能有效提高土壤温度,使向日葵提前达到出苗所需的有效积温,从而促进出苗,缩短生育期。整个生育期5 cm土层的总积温（≥10℃）JJ和JS处理下分别比W处理高176.08,166.47℃,生育期较露地种植缩短5~7 d,差异性显著。土壤温度的日变化在0—20 cm呈单峰曲线,随着土层的加深和生育进程的推进,土壤温度峰值出现的时间延后,且旧膜延后于露地。JJ处理下籽粒产量在2010年和2011年较JS处理分别增加了1.34%和0.88%,较W处理分别增加了12.92%和17.82%。可见旧膜仍有利用价值,而且以旧膜间种植效果更好。     

Soil Properties and Yield of Groundnut associated with Herbicides,Plant Geometry,and Plastic Mulch

Abstract

Experiments were conducted over 2 years during the dry season of 2002 (June–September) and wet season of 2002–2003 (December–March) at Regional Research Station, Tamil Nadu Agricultural University, Vridhachalam, India, to study the influence of two colors of polyethylene film mulch (black and white polyethylene film mulch), herbicides (Fluchloralin at 1.0 kg/ha and no herbicide application), and three plant geometries [30×10 cm, 20×20 cm (two seeds/hill), and 20×15 cm] on soil properties, growth, and yield of groundnut. Results indicated that the soil physical properties such as rate of water loss/day was highest with white polyethylene film mulch, the hydraulic conductivity of the soil was significantly more with black polyethylene film mulch, and soil bulk density and percentage of pore space did not differ between the two colors of polyethylene films. The rate of water loss was highest with plots with no herbicide, whereas the hydraulic conductivity of the soil was more with herbicide‐applied treatments. However, the bulk density and pore space did not differ significantly. The plant geometry did not have any significant influence on any of the soil physical properties. With regard to soil microorganisms, the bacterial and fungal population was significantly higher in black polyethylene film mulch at all the three stages of observation, whereas no significant difference between the colors of polyethylene film mulch was observed for actinomycetes at all the stages of observations. Interestingly, no variation in the population of soil microflora was observed between the herbicide and no‐herbicide treatments. The soil‐available nitrogen, phosphorus, and potassium (NPK), at harvest, was significantly higher with white polyethylene film mulch, whereas crop NPK uptake was higher with black polyethylene film mulch. The soil‐available NPK and crop uptake was higher with herbicide application. The evolution of carbon dioxide (CO₂; soil respiration) was significantly influenced by polyethylene film mulch and herbicides, and the evolution of CO₂ was altered by the plant geometry. The crop dry‐matter production, pegging percentage, pod setting ratio number of matured pods/plant, and pod yield were significantly higher under black polyethylene mulch. Herbicide application significantly improved the majority of the growth and yield attributes and significantly higher pod yield was obtained with herbicide application. However, most of the yield and growth attributes and pod yield were not significantly influenced by the different plant geometries studied.