旱地夏闲期秸秆覆盖和种植绿肥对冬小麦水分利用及养分吸收的影响

以夏季裸地休闲为对照,研究了免耕条件下小麦秸秆覆盖和种植豆科绿肥及二者混合对旱地冬小麦产量、作物水分利用、氮磷钾养分吸收的影响。结果表明,秸秆覆盖和种植绿肥对冬小麦籽粒产量和生物量无影响,但秸秆覆盖作物耗水量较对照增加10 mm,种植绿肥则减少11 mm,水分利用效率却无显著变化;夏闲期种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥使小麦籽粒吸氮量分别降低6.0%和6.6%,差异显著,吸磷量降低5.9%和6.2%,籽粒吸钾量降低了7.9%和7.9%。可见,一年的秸秆覆盖和种植绿肥对冬小麦产量没有显著影响,但秸秆覆盖使小麦生育期耗水量增加而种植绿肥使之降低,种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥使小麦对氮磷钾养分吸收有所降低。     

不同穴播种植方式与平衡施肥对旱地春小麦产量及水分利用效率的影响

采用田间试验方法,研究了不同穴播种植方式与平衡施肥对旱地春小麦产量及水分利用效率的影响。结果表明,4种穴播种植方式中,全膜覆土穴播种植方式有利于小麦碳水化合物的合成,增加了小麦干物质积累量,实施N、P、K平衡施肥后干物质积累量增加效果明显;该种植方式下各施肥处理比全膜小垄沟覆土穴播、全膜不覆土穴播和露地穴播小麦产量分别增加3.7%～6.7%、9.4%～10.3%、30.7%～35.4%;该种植方式下,N、P2O5和K2O的用量分别为180 kg/hm2、120 kg/hm2、90 kg/hm2时(Z0F1处理),小麦产量最高,达到4 034 kg/hm2;该方式的小麦水分利用效率明显高于露地穴播,在相同施肥水平下,前者小麦水分利用效率比后者显著提高33.7%～48.3%。表明春小麦在全膜覆土穴播栽培技术条件下,平衡施肥可显著提高小麦籽粒产量和水分利用效率。     

不同覆盖种植方式与平衡施肥对马铃薯产量及水分利用效率的影响

采用田间试验方法,研究了不同覆盖种植方式与平衡施肥对旱地马铃薯产量及水分利用效率的影响。结果表明,三种覆盖种植方式中,全膜覆盖垄播种植方式有利于马铃薯碳水化合物的合成,增加马铃薯干物质积累量,N、P、K平衡施肥干物质积累量增加效果显著;与裸地平作相比,全膜覆盖垄播和全膜覆盖平作马铃薯块茎产量分别增加43.4%~60.7%和18.8%~32.5%,水分利用效率分别提高59.4%~79.6%和38.3%~50.3%;N、P2O5和K2O的用量分别为210、105、90 kg·hm-2时,全膜覆盖垄播处理马铃薯产量和水分利用效率最高。研究表明,马铃薯在全膜覆盖垄播栽培条件下,平衡施肥可显著提高马铃薯块茎产量和水分利用效率。     

不同覆盖种植方式与平衡施肥对旱地春玉米产量及水分利用效率的影响

采用田间试验方法,研究了不同覆盖种植方式与平衡施肥对旱地春玉米产量及其水分利用效率的影响。结果表明, 三种覆盖种植方式中,全膜双垄沟播种植方式有利于玉米碳水化合物的合成,增加玉米干物质积累量,N、P、K平衡施肥干物质积累量增加效果明显;与全膜双垄沟播相比,半膜覆盖和裸地种植玉米籽粒产量分别减产8.5%～17.6%和61.1%～95.3%,水分利用效率分别降低3.5%～15.1%和52.8%～60.2%;N、P₂O₅和K₂O的用量分别为225、120、60 kg·hm^-2时,F₁N₁处理玉米籽粒产量和水分利用效率最高。研究表明,在玉米全膜双垄沟播栽培技术条件下,平衡施肥可显著提高玉米籽粒产量和水分利用效率。     

半干旱区不同秋覆膜方式对土壤水分及春玉米光合特性的影响

为了提高旱作农区降雨利用效率,并解决春旱问题,在西北半干旱地区设置了秋季地膜全覆盖(PA)和秋季沟垄集雨半膜覆盖(RH)两种覆膜方式,以裸地不覆盖(CK)为对照,对土壤水分、春玉米功能叶片的光合参数、荧光参数和籽粒产量进行了研究。结果表明:与对照(CK)相比,不同秋覆膜方式显著增加了春玉米播前0~100 cm土壤储水量,2013年春旱严重,PA和RH处理分别提高了26.15%和13.40%;2014年春季有雨雪,两种覆膜方式分别提高了10.44%和11.20%。不同秋覆膜处理的春玉米净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、最大荧光(Fm)、最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSII的潜在活性(Fv/F_0)和光化学猝灭系数(q P)较对照有不同程度提高,且2014年增幅高于2013年。2013年PA和RH处理的籽粒产量较CK分别提高了40.98%和25.83%,水分利用效率增加了29.70%和22.87%;2014年两个处理春玉米籽粒产量分别提高了74.60%和48.64%,水分利用效率增加了64.87%和47.08%。试验表明,不同秋覆膜方式在西北半干旱地区均可提高春玉米叶片的光合性能,并显著提高春玉米籽粒产量及水分利用效率,在偏旱的年份效果尤为明显,且秋季地膜全覆盖优于秋季沟垄集雨半膜覆盖,是西北半干旱区春玉米一种高效的栽培模式。     

沟垄二元覆盖对旱地土壤水分及作物水分利用效率的影响

于2007年9月~2009年6月在渭北旱塬进行了冬小麦沟垄二元覆盖栽培模式的田间试验,研究了沟垄二元覆盖对旱地土壤水分及作物水分利用效率的影响。结果表明:垄覆地膜沟覆秸秆能显著提高产量,较对照(沟垄均不覆盖)产量最高增幅达39.62%(P0.05),垄覆地膜沟覆液膜处理两年平均产量较对照高32.16%,垄覆地膜沟不覆较对照高29.99%。垄覆地膜沟覆秸秆对小麦全生育时期0~40 cm土层的保墒作用明显,能有效提高土壤含水量,抽穗期0~40 cm土层含水量较对照高15.81%,沟覆液膜在小麦生育前期有良好的保水效果,返青期0~40 cm土层含水量较对照高11.01%。沟覆秸秆和沟覆液膜的水分利用效率较对照分别高31.11%(P0.05)和26.20%(P0.05)。     

全膜双垄沟播玉米田选用除草地膜的适宜田间杂草密度研究

在陇东旱塬生态条件下,田间测定了全膜双垄沟播玉米田选用化学除草地膜和黑色地膜的适宜田间杂草密度。结果表明,全膜双垄沟播玉米田覆盖白色地膜,玉米主要农艺性状、产量及经济效益均随田间杂草密度的增加而降低。杂草密度至少达到116.68株/m2和163.48株/m2时,分别选择覆盖化学除草地膜和黑色地膜可使玉米株高、株高整齐度、茎粗、茎粗整齐度、果穗长、果穗粗、穗粒数、百粒重、有效成穗株率、单位面积有效果穗数等主要农艺性状较覆盖白色地膜有明显改善,玉米产量和经济效益较覆盖白色地膜均有显著提高,产量增幅分别达到1.89%~48.18%和3.87%~47.72%,纯收益增幅分别达到4.49%~157.16%和11.21%~158.88%。     

不同N、P、K配比对小麦、玉米光合生理及周年水分利用的影响

为探明不同N、P、K配比在等灌水量条件下对小麦、玉米光合生理特征及周年水分利用的机理,采用大田实验,研究了不同N、P、K配比对小麦、玉米光合生理、产量及水分利用等的影响。结果表明:在小麦、玉米关键生育期进行适量灌水并进行追肥,促进了小麦、玉米对水分和养分的吸收,实现水肥同步,改善其光合生理特征,促进节水增产。不同处理均显著提高了小麦和玉米的光合速率和叶片水分利用效率,且均以N3P2K2处理的光合速率和叶片水分利用效率最高(小麦分别为16.59μmol·m~(-2)·s-1和36.07μmol·mmol-1,玉米分别为29.26μmol·m~(-2)·s-1和27.1μmol·mmol-1)。同时,不同N、P、K配比均提高了小麦、玉米的成产要素。最终,以N2P2K2和N3P2K2处理的增产和节水效果最佳,其小麦、玉米单产和二者总产均高于其它处理,其小麦、玉米总产量分别较对照提高了30.3%和26.8%,周年水分利用效率分别较对照提高了30.5%和27.4%。而从经济的角度考虑,本文推荐的N、P、K配比为N2P2K2。     

华北平原冬小麦麦田覆盖对土壤温度和生育进程的影响

通过秸秆和薄膜覆盖田间试验,研究了不同覆盖材料对冬小麦田土壤温度(5 cm)以及冬小麦生长发育、穗分化、干物质积累和分配、营养生长期间的N转移、产量和水分利用效率的影响.结果表明,秸秆覆盖平缓了冬小麦整个生育期土壤温度的变化,使冬季土壤温度提高0.63℃,越冬后降低0.35℃;春季降温效应延长了冬小麦穗分化的时间,平均缩短了灌浆持续时间2 d;低温增加了冬小麦穗期干物质和N含量向收获期非籽粒转移的效率,最终造成产量和水分利用效率降低了1.98%和0.14 kg/m3.薄膜覆盖提高了冬小麦灌浆前土壤温度0.44℃,增温效应促进了作物生长,整个生育期的生物量提高116.0 kg/m2;穗分化时期的增温效应使得该处理冬小麦不易形成大穗,同时灌浆期的低温效应影响了籽粒的饱满度,最终产量和水分利用效率分别降低了3.24%和0.17 kg/m3.研究认为,秸秆覆盖和薄膜覆盖具有保墒效应,但其产生的温度效应对冬季作物生长发育造成不利影响,使得最终产量和水分利用效率并没有提高.     

渭北旱塬不同覆盖材料对旱作农田土壤水分及春玉米产量的影响

为了探索半湿润区沟垄覆盖栽培条件下春玉米田的蓄墒效果和增产增收效应,2009—2010年在渭北旱塬采用普通地膜、生物降解膜和液态膜,设置了不同沟垄覆盖栽培模式,连续2a对土壤水分、产量和经济效益进行分析研究。结果表明,在玉米全生育期,普通地膜和生物降解膜能有效改善土壤的水分利用状况。与传统平作(对照)相比,普通地膜和生物降解膜覆盖处理,0~200 cm土壤平均贮水量分别增加了9.2%和8.6%,液态膜覆盖表现不稳定。2 a玉米平均产量普通地膜和生物降解膜分别较对照提高19.23%和17.82%(P<0.05),水分利用效率平均提高21.49%和20.25%;经济效益以普通地膜和生物降解膜最高,2 a平均纯收益分别较对照增收22.09%和20.44%,而液态膜处理的产量、水分利用效率及经济效益与对照均无显著差异。可见,覆盖生物降解膜和普通地膜有良好的蓄水保墒效果,显著增加了作物产量和水分利用效率,因此生物降解膜可以代替普通地膜应用于农业生产。     

施肥和绿肥翻压方式对旱地冬小麦生长及土壤水分利用的影响

通过田间试验研究渭北旱原不同施肥处理(不施肥;40 kg P2O5/hm2;豆科绿肥专用肥30 kg/hm2)对夏闲期豆科绿肥生长和后茬小麦生长的效果,探讨了夏季豆科绿肥翻压方式(提前翻压、提前覆盖,播前翻压和不种绿肥即夏季休闲)对后茬冬小麦产量及水分利用的影响。研究表明:与不施肥处理相比,豆科绿肥专用肥显著提高绿肥盛花期地上部生物量,但对根系生长没有明显作用;施用磷肥则更有利于绿肥根系生物量的提高;施用绿肥专用肥和磷肥处理的后茬小麦产量较高,特别是绿肥提前翻压时。绿肥提前翻压时冬小麦分蘖数较高、春季总茎数较高、单位面积穗数较高,产量显著高于绿肥提前覆盖、播前翻压和不种绿肥处理,水分生产效率显著高于不种绿肥处理。从绿肥翻压、小麦播前直至小麦拔节期,绿肥翻压方式的3个处理土壤0~200 cm剖面水分含量与休闲处理始终有明显差异。提前翻压处理与提前覆盖、播前翻压处理的差异主要在40 cm以上土层。     

滴灌下秸秆覆盖与灌水量对华北冬小麦土壤水分的影响

试验于2014—2015年在北京市大兴区进行,以冬小麦为研究对象,以秸秆覆盖和灌水量为处理,对各小区棵间蒸发量(E)、土壤各层含水率(θ)、土壤表层温度(Tc)、叶面积指数及产量等指标进行实测与分析。结果表明:滴灌条件下湿润带E普遍高于干燥带,全观测期平均高出16.45 mm,较强降雨后干燥带E的波动更剧烈;秸秆覆盖可以有效减少各生育期E,低、中、高灌水量处理下秸秆覆盖比未覆盖处理分别减少20.45%、24.77%、19.14%,但在较强降雨后秸秆覆盖处理E波动更剧烈,不同灌水量对E影响不显著;低灌水量时,秸秆覆盖对灌溉水有明显的截留作用,中、高灌水量时则起到明显的保墒作用;整个观测期,E/ET先变小再变大,灌水量差异对E/ET影响显著,低、中、高灌水量下均值分别为29.71%、25.64%、21.38%;秸秆覆盖和未覆盖相比三种灌水处理E/ET分别减少8.93%、3.01%、0.44%。水分利用效率秸秆覆盖处理要普遍高于未覆盖处理,并与灌溉定额之间呈负相关。整体来看,中灌水量秸秆覆盖处理的产量和水分利用效率均较优,适合当地冬小麦滴灌种植。     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦产量的影响

为探索利于西北黄土高原旱作麦田可持续发展的覆盖保墒栽培新技术,通过大田试验研究了不同覆盖方式(秸秆带状覆盖:BSC,旧膜二茬利用:PAH,露地条播:CK)和不同施肥量(纯氮、P2O5分别为:90、120、150 kg·hm~(-2))对旱地冬小麦产量的影响。结果表明,覆盖方式与施肥量对冬小麦产量、产量三因素、生育期耗水量及水分利用效率有显著影响,且二者互作效应显著。秸秆带状覆盖下,籽粒产量达到5 305.0 kg·hm~(-2),较PAH和CK分别显著增加24.0%和37.5%,水分利用效率达10.8 kg·hm~(-2)·mm~(-1),较PAH和CK分别显著提高20.6%和33.3%,且同等施肥量下BSC的产量和水分利用效率均显著高于PAH和CK。从产量三因素看,BSC单位面积穗数较PAH和CK分别显著提高27.0%和42.2%,而穗粒数分别降低14.3%和6.7%,千粒重分别降低2.3%和6.8%,差异均达显著水平。与CK相比,BSC和PAH全生育期表现为显著的增墒效应,其中返青前以BSC保墒效果最好,拔节后则以PAH保墒效果最好。比较全生育期0~25 cm土壤温度差异,BSC越冬前表现为增温效应,较CK高1.2℃,返青后表现为降温效应,较CK低1.8℃;而PAH全生育期表现为增温效应,平均较CK高0.9℃。通径分析表明,秸秆带状覆盖主要是通过改善土壤水热条件,显著提高单位面积穗数,从而提高冬小麦产量。     

陇东旱塬区冬小麦不同覆膜方式对土壤水热及产量的影响

以平凉43号冬小麦为试验材料,于2012—2014年在平凉市崆峒区草峰镇夏寨村进行全膜覆土穴播(A)、全膜平铺不覆土穴播(B)、膜侧沟播(C)和不覆膜露地条播(CK)4种栽培方式对土壤水热及小麦产量影响试验。结果表明:覆膜能够显著提高冬小麦出苗至拔节期土壤含水量和地温,并对表层土壤含水量和地温影响大于深层土壤,土壤含水量处理ABCCK,地温处理BACCK,A和B差异不明显,冬小麦抽穗期后各处理下土壤含水量和地温与对照相比提高不大,甚至小于对照;覆膜方式对水分利用效率和产量的影响结果为处理ABCCK,处理A、处理B和处理C的水分利用效率比CK分别提高83.75%,63.48%和41.31%;处理A、处理B和处理C的经济产量比CK分别增加了2 587.5、1 989.75 kg·hm~(-2)和1 617.0 kg·hm~(-2)。经方差分析,在1%水平下,处理A、处理B和处理C水分利用效率和经济产量与CK均有极显著的差异,且其各处理之间也有极显著的差异。综上所述,全膜覆土穴播是降雨资源高效利用和提高冬小麦产量的最佳覆膜方式,可在陇东旱塬区生产上推广应用。     

不同冬小麦品种对秸秆覆盖响应的差异

对6个冬小麦品种的秸秆覆盖试验结果表明,秸秆覆盖处理节水效应明显,但不同品种对秸秆覆盖的响应存在一定差异。在华北平原秸秆覆盖农田小气候条件下,8901和6365对春季低温效应不敏感。在节水的同时,可以增产,提高水分利用效率。水分利用效率高的品种总干物质累积以及干物质向穗、茎、叶的运转,与3种处理下品种产量水平水分利用效率的综合评价位次一致,即产量水平水分利用效率高的品种的总干物质累积,以及干物质在穗、茎、叶的累积在不覆盖充分灌溉处理、覆盖充分灌溉处理、和不覆盖亏缺灌溉处理情况下都较高,黄叶干物质累积规律与之相反。     

渭北旱原冬小麦全程微型聚水两元覆盖高产栽培增产机理研究

旱地冬小麦全程微型聚水两元覆盖栽培技术,是夏闲期采用“微型聚水两元覆盖技术”,种麦时仍保持微型聚水两元覆盖形式不变,沟下,垄上均种小麦的一种新的旱地小麦栽培技术,它集地膜覆盖和残茬覆盖之所长,能将冬小麦整个生产年度的降水最大限度地蓄积并保存于土壤之中,从而使小麦生长健壮,分蘖增多,根系发达,成穗数增加,穗粒数增多,千粒重提高,具有显著的增产,增收效果。是渭北旱原进行旱地冬小麦高产或超高产栽培的一条     

黄土塬区降水变化对冬小麦土壤耗水特性及水分利用效率的影响

采用人工遮雨棚和自流滴灌系统来实时人工干预降水,研究了黄土塬区不同降水条件即正常降水(CK)、降水减少1/3(R-1/3)和降水增加1/3(R+1/3)条件下,麦田0~4 m土壤水分变化、冬小麦耗水特性及WUE。结果表明:(1)降水变化改变了冬小麦对土壤水的利用和补给;降水减少,冬小麦对土壤水的利用增强,导致生育期和休闲期深层土壤含水量降低,且很难补充恢复;降水增加,冬小麦也会部分利用深层土壤水,土壤含水量在生育期呈降低趋势,在冬小麦收获后,土壤水得到补给,土壤含水量会逐渐恢复并高于前期土壤含水量。(2)冬小麦优先利用降水转化而来的土壤水,然后利用土壤前期储水;对于越冬~成熟期的总耗水量(ET)组成,R-1/3处理的冬小麦对降水和0~2 m土壤水分的利用增强,降水量(P)和0~20 m土壤贮水变化量(ΔW0-2 m)各自约占ET的40%;R+1/3处理P占ET的比例约是ΔW0~2 m的1倍多;CK处理P占ET的比例比ΔW0~2 m高15%左右;降水减少,降水占耗水量的比例降低,0~2 m土壤水占耗水量比例增加;降水增加,则有相反的结果。(3)降水减少,WUEbio(基于生物量的WUE)相对于CK处理降低了1.3%,但产量下降程度(7.1%)小于耗水下降程度(14.2%),WUEgrain(基于籽粒产量的WUE)反而增加;降水增加,相对于CK处理生物量减少5.3%而籽粒产量增加4.5%,但水分的消耗增加了11.4%,WUEbio和WUEgrain均降低。总之,降水变化改变了冬小麦对土壤水的利用、土壤水的补给、冬小麦的耗水组成以及生物量和产量的平衡,最终影响冬小麦WUE。     

不同灌水水平下一膜两年覆盖的玉米农田土壤水分和经济效益分析

以大田玉米为研究对象,在少耕地膜覆盖和不同灌水水平下,研究了一膜两年用地膜覆盖、秋免耕春覆膜和传统耕作覆膜对玉米农田土壤水分和产量的影响,以期为灌区玉米生产优化耕作措施、地膜再利用、提高水分利用效率提供理论依据。结果表明,一膜两年覆盖可显著提高播前农田0~60 cm土层土壤含水量和土壤贮水量(0~120 cm),一膜两年覆盖农田贮水量较传统耕作覆膜提高13.31%,且处理间差异显著;在玉米生育期一膜两年用地膜覆盖可明显提高0~30 cm土层土壤含水量,一膜两年用较传统覆膜处理0~30 cm土层土壤含水量提高7.67%,而不同处理对30~120 cm土层土壤含水量影响较小。高灌水水平下,一膜两年覆盖方式可达到与传统耕作覆膜方式相当的产量,在中、低灌水水平下高于传统覆膜处理,分别增产2.40%和16.39%,且在低灌水水平下WUE在不同覆膜方式处理间存在显著差异,一膜两年覆盖的WUE分别较秋免耕春覆膜和传统耕作覆膜高出5.25%和20.26%;此外,一膜两年覆盖方式可显著减少成本投入,产投比分别较秋免耕春覆膜和传统耕作覆膜提高7.27%和15.69%。说明一膜两年用地膜覆盖可显著提高播前和生育期0~30 cm的土壤含水量,在水分胁迫的低灌水水平下一膜两年用覆盖模式可减缓干旱胁迫,提高作物子粒产量和水分利用效率,降低成本投入,提高产投比,是适于西北绿洲灌区的覆膜农田管理新技术。     

不同地表覆盖方式油菜花后干物质积累与分配规律研究

为探索春油菜在西北沿山旱作区的最佳地表覆盖栽培方式,采用田间试验法,以常规露地平播为对照,研究了双垄面全膜覆盖沟播、全地面覆盖平播、膜侧沟播、半地面覆盖平播、麦秸覆盖平播等5种地表覆盖方式下春油菜的干物质积累及分配规律。结果表明,不同地表覆盖栽培方式对油菜植株各器官的干物质分配比率产生不同程度的影响,双垄面全膜覆盖沟播和全地面覆盖平播栽培方式与对照差异最大;各种地膜覆盖栽培方式均有利于油菜单株干物质积累,但不同覆膜方式效果不同。双垄面全膜覆盖沟播和全地面覆盖平播栽培方式油菜单株干物重、单位面积产量最高,秸秆覆盖未能显著提高油菜的单株产量及单位面积产量;油菜单位面积产量同油菜单株干物重呈现正相关关系,并获得最优线性回归方程;采用地膜覆盖栽培技术能有效地加快油菜植株茎秆、叶片同化物向角果的转移速度,提高油菜地上部干物质积累量和单位面积产量。其中,双垄面全膜覆盖沟播和全地面覆盖平播栽培方式比常规露地栽培增产达到30%以上,应在生产上大面积推广应用。