施氮量对旱地全膜双垄沟播玉米田土壤硝态氮、产量和氮肥利用率的影响

针对黄土高原半干旱区春玉米全膜双垄沟播栽培中施肥不科学和氮肥利用率低的问题,研究不同施氮量对春玉米产量、土壤硝态氮及氮肥利用率的影响。采用2011—2012年两年田间定位试验,设置0、135、180、225、270 kg·hm~(-2)和360 kg·hm~(-2)六个施氮量,探讨不同施氮水平对作物和环境的影响。结果表明,随施氮量的增加,玉米产量先增加后降低。2011年施氮量180 kg·hm~(-2)时玉米子粒产量达到最大,为4 922.22 kg·hm~(-2),显著高于N135,与N225、N270差异不显著;2012年施氮量225 kg·hm~(-2)时,玉米子粒产量达到最大,为10 267.06 kg·hm~(-2),与对照及其它施氮处理差异不显著。硝态氮累积量在200 cm土层中随氮素投入量的增加而显著增加,随种植年限的增加各处理间差异增大。2011年N180、N225、N270、N360处理间硝态氮累积量差异均不显著,但显著高于N135处理;2012年各施氮处理间硝态氮累积量差异相互显著,N360累积量高达615.50 kg·hm~(-2)。玉米氮肥吸收利用率随着施氮量的增加呈先增加后降低趋势,施氮量为180 kg·hm~(-2)时,氮肥吸收利用率达到25.13%。适宜的施氮量能提高玉米产量及氮肥利用率,并且200 cm土层内硝态氮累积量较低,对环境的潜在危害较小。     

旱地全膜双垄沟播玉米生长发育动态及产量形成规律研究

通过田间试验研究了半干旱区旱地全膜双垄沟播栽培技术对玉米生长发育的影响。结果表明,全膜双垄沟播技术能够加快玉米生长发育进程,不同程度地增加了玉米株高、叶片数、叶面积指数(LAI)、光合势和单株干物质积累量等,且玉米生长发育阶段越是干旱,增加优势越明显,能明显减除玉米"卡脖旱"现象;全膜双垄沟处理较常规半膜平作处理增产26.76%,休闲期免耕覆盖处理比免耕立茬增产10.77%,比免耕增产19.75%;增产主要表现在生育后期(吐丝后)提高双穗率,即促进雌穗分化发育和提高结实率,及玉米后期粒重的增加。     

旱地全膜双垄沟播玉米秸秆还田对玉米生长及产量的影响

在半干旱旱作区通过试验研究全膜双垄沟玉米秸秆还田对土壤水分、玉米生长性状、秸秆腐烂程度以及产量的影响。结果表明,第一年玉米秸秆还田后全膜双垄沟播玉米前期表现出与作物争水分,后期增加了土壤的保水性,秸秆还田对土壤水分状况的影响具有双重性;玉米秸秆还田后,在作物的生长发育过程中不断地软化、腐烂,到玉米成熟时没有腐烂完的也都软化成碎的小片,以秋覆膜全膜双垄沟播秸秆还田处理的秸秆腐烂效果最好。秸秆还田对玉米叶面积及茎粗有一定的降低作用,秸秆还田后产量较不还田产量降低4.58%～4.65%、秋季整秆还田比顶凌整秆还田增产4.83%,但差异不显著。长期施用秸秆能够明显提高土壤有机质,有利于土壤的可持续发展。     

不同秸秆还田量对旱地全膜双垄沟播土壤水分及玉米生长的影响

在通渭半干旱区通过试验研究了不同秸秆还田量对全膜双垄沟播玉米生长形状、土壤水分状况及产量的影响。试验设计了3个还田量梯度,即玉米秸秆按6000 kg·hm－2（低量还田处理）、9000 kg·hm－2（中量还田处理）、12000 kg·hm－2（高量还田处理）整秆还田,不还田处理作为对照。结果表明,在生育前期时,0～200 cm土壤水分呈现出还田量越高土壤含水量越高的趋势,在出苗期最为明显,高、中、低还田量处理较对照土壤含水量分别高出6．07％、1．24％、0．31％,而在抽雄期后,则表现为低量还田处理＞中量还田处理＞不还田处理＞高量还田处理,叶面积大小表现为高量还田处理＞中量还田处理＞低量还田处理＞不还田处理。耗水量表现为低量还田处理＜中量还田处理＜不还田处理＜高量还田处理。产量及水分利用效率以6000 kg·hm－2还田量处理最高,适宜在半干旱旱作区进行推广。     

旱地全膜双垄沟播玉米高效用水机制研究

通过田间试验对半干旱区不同栽培方式下玉米土壤水分分布及水分利用效率的研究,探明了全膜双垄沟播玉米农田高效用水的机制。结果表明:全膜双垄沟播栽培不同位置大垄、垄沟、小垄土壤平均含水量在0~60 cm土层内差异显著(P0.05),且垄沟含水量最高,其次为大垄,小垄最低;播种期0~60 cm土层平均体积含水量全膜双垄沟播与露地平作差异显著(P0.05),升高14.19%,且拔节期以前全膜双垄沟播种植土壤贮水量最高,表明全膜双垄沟播栽培有利于玉米的出苗及前期的生长;全膜双垄沟播栽培较半膜平作增产26.76%,水分利用效率较半膜平作提高14.83%。     

全膜双垄沟播玉米密度对产量及植株性状的影响研究

通过在全膜双垄沟播技术模式下6个耐密型玉米杂交种不同密度（4．5、5．25、6．0、6．75、7．5万株· hm－2）的试验,研究了玉米产量及其性状与种植密度的关系。在本文研究密度范围内,玉米的产量随着密度的增加而增高;当密度达到一定程度之后,随着密度的增加,产量反而下降,二者呈二次曲线模式变化 Y＝－6417．314＋5501．842 X－396．330 X2。结果表明,6个耐密型玉米杂交种在双垄全膜沟播技术模式下最佳密度为6．941万株· hm－2。此密度下各植株性状指标为：穗粒数为499．9粒、百粒重为38．63 g、出籽率为83．71％、穗长为17．5 cm、株高194 cm、茎粗2．14 cm、秃顶长1 cm。株高与密度之间为正相关,函数曲线是幂模型 Y＝140．607 X0．16602,穗粒数、穗粗、茎粗、出籽率4个性状与密度之间为负相关,函数模型均为性状指标随密度的增加而减少的三次曲线。秃顶长、穗长、百粒重与密度的关系呈二次曲线模式变化。密度与秃顶长之间为正相关,与穗长、百粒重之间为负相关。秃顶长随着密度的增大而增加;穗长、百粒重随密度的增加而呈单边下降的变化趋势。穗位高与密度的相关不显著。     

氮素形态配比对全膜双垄沟播玉米干物质积累及产量的影响

为优化陇中干旱、半干旱地区全膜双垄沟播玉米的氮肥运筹并最终提高子粒产量,通过大田试验,探索了硝态氮/铵态氮分别按1∶0(N1)、1∶1(N2)、1∶2(N3)、1∶3(N4)、2∶1(N5)、3∶1(N6)配比对旱地全膜双垄沟播玉米的光合特性、干物质积累、产量及其构成因素的影响。结果表明:硝态氮和铵态氮配施下玉米的叶面积、光合势相比单施硝态氮均有所提高,以硝铵比为3∶1(N6)最佳,较N1叶面积和光合势分别提高12.59%~39.85%、13.71%~25.00%。提高硝态氮的施用比例利于改善玉米的光合性能,进而促进干物质积累及产量形成。硝态氮和铵态氮两种氮素形态配施对玉米的生长发育具有明显的促进作用,较单施硝态氮的干物质量和产量分别提高了5.45%~52.74%和3.85%~9.93%。其中N6配比下玉米干物质的积累和产量最高,较其它配比分别平均提高了17.13%和4.73%,是最优配比。     

覆膜时期对全膜双垄沟播玉米籽粒灌浆特性的影响

采用田间试验,研究了秋季覆膜、春季顶凌覆膜和播前覆膜对全膜双垄沟播玉米土壤温度、籽粒灌浆特性及产量的影响。结果表明:春季顶凌覆膜处理可显著提高全膜双垄沟播玉米15 cm土层温度,较播前覆膜和秋季覆膜处理分别提高4.10℃和7.76℃,差异极显著,秋季覆膜处理可使20 cm和25 cm土层温度较春季顶凌覆膜和播前覆膜处理高4.07℃~5.35℃和3.15℃~5.07℃,差异极显著;秋季覆膜处理籽粒灌浆速率较春季顶凌覆膜和播前覆膜处理高45.93%和36.28%,均达极显著水平,籽粒产量分别高18.17%和7.98%,均达极显著水平,百粒重较春季顶凌覆膜处理高15.28%,达显著水平。相关性分析表明,秋季覆膜处理下玉米灌浆期20 cm和25cm土层温度与最大灌浆速率呈极显著正相关关系,与籽粒产量呈正相关关系。研究得出秋季覆膜处理可显著提高全膜双垄沟播玉米20 cm土层以下土壤温度,缩短籽粒最大灌浆速率出现的时间,加快籽粒的灌浆速率,提高单位面积的籽粒产量,是干旱半干旱地区玉米生产获得高产的最佳覆膜时期。     

密肥互作对全膜双垄沟播玉米产量及水分利用效率的影响

为进一步完善全膜双垄沟播玉米栽培技术体系,采用大田随机区组试验法,研究了不同密度和施肥水平对全膜双垄沟播玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明：6.75×10⁴株·hm^-2种植密度下玉米产量和水分利用效率显著高于4.50×10⁴株·hm^-2密度处理。不同施肥处理条件下,玉米穗 行数和产量均以施纯氮180 kg·hm^-2,施过磷酸钙144 kg·hm^-2处理最高;玉米百粒重和 水分利用效率均以施纯氮210 kg·hm^-2,施过磷酸钙168 kg·hm^-2最高;6.75×10⁴株·hm^-2密度下施纯氮210 kg·hm^-2,施过磷酸钙168 kg·hm^-2处理互作效应显著,玉米百粒重、产量和水分利用效率均高于其他处理。说明6.75×10⁴株·hm^-2密度下施纯氮210 kg·hm^-2,施过磷酸钙168 kg·hm^-2是当地全膜双垄沟播玉米生产中比较理想的种植密度和施肥水平。     

偏心齿轮驱动式玉米全膜双垄沟播联合作业机的设计

针对传统全膜覆盖双垄沟玉米播种存在播种效率低,易撕膜和挂膜,操作不方便等问题,设计一种集起垄、压膜和播种为一体的联合作业机。该机的动力传动装置由非圆齿轮连接的曲柄连杆机构和圆柱齿轮连接的曲柄连杆机构,共同控制成穴器运动,提高了播种机播种的准确度。田间试验表明,偏心齿轮驱动式玉米全膜双垄沟播联合作业机的设计作业后相关指标均达到了技术规范要求;同时以非圆齿轮的偏心率、非圆齿轮带动的曲柄与连杆长度的比值和切膜刀角为自变量,以膜孔扩大率作为测试指标,进行多组田间试验,得出椭圆齿轮的偏心率e=0.1、非圆齿轮曲柄与连杆的长度比值k=0.05和切膜刀角α=31°最佳,此时膜孔扩大率为1.22%。     

种植密度与施氮量对旱地地膜玉米产量、水分利用效率和品质的影响

试验以旱地地膜玉米'先玉335'为材料,采用二因素随机区组设计,种植密度设3个水平,分别为:4.5×104株·hm-2(低密度:D4.5)、6.0×104株·hm-2(中密度:D6.0)和7.5×104株·hm-2(高密度:D7.5);施氮量(缓释氮肥)设4个水平:0 kg·hm-2(N0)、150 kg·hm-2(N...     

不同覆膜方式对旱地玉米生长发育、产量和水分利用效率的影响

针对甘肃陇东旱作区年降水量少、季节分布不均,特别是玉米生产春旱严重等问题,以露地平播为对照(CK),研究了双垄面全膜覆盖沟播,双垄面半膜覆盖沟播,宽膜覆盖平播,窄膜覆盖平播,全地面覆盖平播,膜侧播种等6种覆膜种植方式对旱作玉米出苗率、干物质积累量、株高、叶面积指数、生育时期、产量和水分利用效率的影响。结果表明,全膜双垄沟提高了玉米出苗率和出苗速度,提早成熟,整个生育期玉米株高、叶面积指数和干物质积累量始终大于其它处理,显著提高了产量和水分利用效率,是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产田创建的有效途径。     

玉米地膜覆盖的土壤环境效应

通过田间试验研究了地膜覆盖和露地栽培对玉米的土壤温度、水分、养分、盐分含量和土壤生物学特性及硝酸盐含量的变化.结果表明,在玉米生长前期,地膜覆盖5,10,15,20,25 cm土层的土壤甘平均温度比露地提高2.4℃、3.0℃、2.9℃、2.2℃、2.7℃,6～7月份比露地降低1.1℃、0.5℃、0.5℃、0.6℃、0.6℃.地膜覆盖0～10,10～20,20～30,30～40 cm土层的土壤合水量分别比露地增加18.84%、10.67%、11.12%和8.9%.地膜覆盖增强了土壤蔗糖酶和碱性磷酸酶的活性,增加了土壤微生物的数量、CO2浓度、土壤呼吸和土壤NO3——N的含量,减少了土壤氮素的损失.地膜覆盖降低了土壤有机质、氮素、速效磷的含量、过氧化氢酶和脲酶的活性及土壤表层的盐分含量.地膜覆盖提高了玉米的生物量和经济产量.     

不同覆膜方式对陇东旱塬玉米田土壤温度的影响

在海拔1 700 m以下的陇东旱塬选择年降雨量和年平均积温相近的3个试验点,以玉米为栽培作物,进行秋季全膜双垄沟播栽培、春季顶凌全膜双垄沟播栽培、播前全膜双垄沟播栽培、半膜平铺和不覆膜5种栽培模式试验,分别测定地表5 cm、10 cm、15 cm、20 cm的土层地温,以探索全膜双垄沟播栽培技术对土壤地温的影响。结果表明,在玉米生长的每一个生育期,不同的土壤深度的地温和有效积温均是A.秋季全膜双垄沟播栽培>B.春季顶凌全膜双垄沟播栽培>C.播前全膜双垄沟播栽培>D.半膜平铺>E.不覆膜。并且在海拔1 700 m以下区域,秋季全膜双垄沟播栽培、春季顶凌全膜双垄沟播栽培、播前全膜双垄沟播栽培、半膜平铺的有效积温均能满足玉米正常生长所需的积温。不覆膜的有效积温不能满足玉米正常生长所需的积温。     

不同覆膜栽培对玉米土壤水分温度及产量的影响

采用烘干称重法和地温计法测定了环县川旱地不同覆膜与露地栽培方式下全生育期内0~80 cm土层的土壤含水量和0~40 cm土层的土壤温度,成熟期随机测量不同处理方式下的株高、株重、茎粗、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数、千粒重和单株叶面积等指标,计算经济产量和生物产量,分析不同覆膜与露地栽培对玉米土壤水热环境和产量的调控机制。结果表明,全膜双垄沟播栽培较全膜平铺穴播、半膜平铺穴播、半膜覆盖垄播和露地平播栽培,全生育期0~80 cm土壤水分分别提高了0.3%、1.0%、1.6%和2.4%,0~40 cm土壤温度分别提高了0.3℃、1.2℃、1.6℃和2.2℃,生育期分别缩短了0、3、5 d和13 d,生物产量分别提高了679.5、2 740.5、3 376.5 kg·hm-2和4 861.5 kg·hm-2,经济产量分别提高了424.5、1 729.5、2 032.5 kg·hm-2和2 971.5 kg·hm-2。因此,在相应的旱作农业区大力推广全膜双垄沟播栽培技术,能大幅提高玉米产量,有利于保障国家粮食安全。     

绿洲灌区地膜利用方式与灌水量对玉米产量形成的协同效应

通过不同地膜利用方式(NT:前茬玉米覆膜收获后免耕,次年直接播种;RT:秋免耕春覆膜;CT:传统耕作覆膜)和不同灌水水平(I1:全生育期灌水450 mm;I2:495 mm;I3:540 mm)下玉米干物质积累和产量构成的响应规律,揭示地膜利用方式和灌溉量调控玉米产量形成的机制,为覆膜种植玉米集成利用免耕和限量灌溉技术提供理论和实践依据。结果表明,NT和RT覆膜免耕处理降低了玉米吐丝期前干物质积累量和群体生长率,分别较传统耕作覆膜处理平均降低32.4%和45.9%,但吐丝期后使干物质积累量和群体生长率分别提高7.4%和32.6%;灌水减量至495 mm未造成干物质累积量和生长率降低。NT和RT覆膜免耕处理使玉米单位面积穗数和百粒重较传统耕作覆膜处理平均分别提高13.4%和6.6%,进而使3 a平均产量提高5.4%;灌水减量至495 mm并未引起减产。通径分析进一步表明,有限灌水条件下覆膜免耕玉米主要通过增加双穗数和增大百粒重来提高籽粒产量。可见,集地膜覆盖和免耕为一体的覆膜免耕技术是干旱地区玉米生产较为理想的种植技术。     

灌水与覆膜对春玉米土壤温度、生育期和水分利用的影响

在移动式遮雨棚内,采用子母桶栽土培法,研究充分灌水(F)和调亏灌水(D)2种灌水模式与拔节期揭膜(A)、抽雄期揭膜(B)和全生育期覆膜(C)3种覆膜时长对春玉米整个生育期(苗期、拔节期、抽雄期和灌浆期)地面下5、10 cm和15 cm深度处土壤温度、生育周期、干物质量、蒸散量和水分利用效率的影响。结果表明:各生育期土壤温度的主导影响因子有差异;5 cm深度处土壤温度日变幅最大,覆膜的增温效应主要体现在0~10 cm土层;处理间(DB和FC)生育周期最大相差8 d;整个生育期中,与全生育期覆膜处理相比,拔节期揭膜处理和抽雄期揭膜处理累积降温对收获时春玉米干物质量的效应在2012年分别为16.3 g·℃-1和60.2 g·℃-1,2013年分别为18.4 g·℃-1和61.8 g·℃-1;同一灌水模式下,随覆膜时间的延长,蒸散量减少,与充分灌水处理相比,调亏灌水处理在3种覆膜时长(A、B、C)下蒸散量在2012年依次减少7.1%、6.6%和4.3%,2013年依次减少6.3%、6.2%和5.4%;调亏灌水和抽雄期揭膜均可获得较高的水分利用效率,两年中处理间水分利用效率的极差(DB处理和FA处理)分别为0.12 g·mm-1和0.13 g·mm-1。综合考虑土壤温度、生育周期和水分利用效率,调亏灌水+抽雄期揭膜(DB)组合具有较好的节水增产效果。     

氮磷营养对覆膜春玉米产量和品质的影响

对不同品种玉米在春覆膜及不同氮磷肥施用量条件下产量和籽粒主要品质变化的研究结果表明:氮肥和品种是影响玉米产量和籽粒品质的主要因素;在覆膜和露地栽培方式下,增施氮肥,玉米籽粒中蛋白质分别含量增加0.63%~0.87%、0.71%~0.75%,淀粉含量分别减少0.78%~1.74%、0.54%~1.02%;覆膜可增大不同品种玉米籽粒容重5.8~24.5g/L,增加籽粒淀粉含量0.32%~2.69%,降低籽粒中蛋白质含量0.29%~1.63%;施肥和覆膜对玉米籽粒脂肪和赖氨酸含量的影响较小。增施氮磷肥,能够明显提高玉米单产;春季覆膜栽培提高玉米单产777.00~2851.50kg/hm2。     

不同覆膜方式对旱砂田西瓜产量品质及土壤水分利用的影响

为了进一步提高砂田的抗旱保墒效果及其生产效率,在黄土高原西北部地区对砂田西瓜不同覆膜方式进行了研究。试验设裸砂田(CK)、砂田+半覆膜(HM)、砂田+全覆膜(FM)和砂田+起垄覆膜(RM)4种栽培模式。试验结果表明:在西瓜生育前期全覆膜和起垄覆膜分别表现出了良好的保墒效果,0~40 cm土壤含水量较传统半覆膜提高了1.5个百分点左右,较裸砂田提高了2个百分点左右;1 m土壤贮水量全覆膜和起垄覆膜较半覆膜和裸砂田分别增加了5 mm和12 mm左右,但两种覆膜方式的保墒效果因外界环境条件而异。并且西瓜产量和品质均以全覆膜最优,其产量及可溶性糖含量分别比传统半覆膜提高26%和0.82%;全覆膜处理的产量水分利用率和糖水分利用率也最高,分别比半覆膜处理提高了32%和45%。