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)。     

黄土高原沟壑区水平沟覆膜玉米种植试验及效益分析

黄土高原沟壑区水平沟覆膜玉米种植试验及效益分析党发宁（甘肃省正宁县水土保持工作站，７４５３００）黄土高原沟壑区是黄土高原地区的重要地貌类型之一，源、坡、沟、川台、梁峁为其基本地貌单元。区内气候温和，年降水量５５０～６５０ｍｍ，源西土壤侵蚀较轻，沟蚀严...     

高寒区大豆覆膜种植增温增产效应研究

研究了在岭东南高寒区高水肥条件下大豆覆膜种植对土壤温度以及作物产量的影响。试验数据表明覆膜后在大豆苗期、分枝期增温效果显著,花期后由于大豆植株生长叶面积指数的增高增温幅度渐低。覆膜的增温效应与气温表现出一定的正相关性并随着土层深度的增加而递减。大豆覆膜种植比传统种植大豆植株生长旺盛,同一品种平均干物质累积相对增加15 g左右,增产1800 kg hm-2。由于覆膜种植有效提高了大豆生育期土壤积温,使得在高寒区也可选择生育期相对较长的大豆品种并可提早播种以达到增产丰收的效果。     

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。     

水稻旱作覆膜的增温保墒效果及其对生育性状影响研究

通过对水稻旱作覆膜增温保墒效果的系统研究,表明水稻旱作覆膜具有显著的增温效果和较好的保墒作用。由于覆膜的增温保墒作用,旱作覆膜后的前期生长比不覆膜旱作、水作旺盛,分蘖盛期来得早,使水稻旱作覆膜比不覆膜有显著的增产效果     

不同钾水平对苗期玉米铬的吸收和生理特性的影响

采用溶液培养的方法,研究了不同钾素水平对苗期玉米地上、地下部铬的吸收、转运及其生理特性的影响。结果显示,在六价铬作用下,玉米幼苗的各项生理指标均受到一定的影响,生物量随着铬浓度的升高而呈现降低趋势。在铬浓度0-100μmol.L^-1之间,植株地上、地下部六价铬的含量随外界铬处理浓度的增加而增加,在100μmol.L^-1时,铬含量达到最大;叶绿素含量、根系活力随六价铬浓度的增加而降低,在100μmol.L^-1时,叶绿素、根系活力最小;丙二醛（MDA）含量呈先降低后上升趋势,在40μmol.L^-1时,丙二醛含量最小。钾素可缓解重金属铬对玉米幼苗的毒害作用,在400-1 600μmol.L^-1之间,不同钾水平处理均可显著减少玉米幼苗地下部对铬的吸收,钾浓度为1 600μmol.L^-1时,铬含量最小。随着钾浓度的提高,叶绿素含量、根系活力都增加,但丙二醛（MDA）含量变化没有呈现明显的规律。值得注意的是,当溶液中铬浓度在0-20μmol.L^-1之间时,地上部铬含量随着钾浓度的增大而逐渐减小,当铬浓度为40-100μmol.L^-1时,随着钾浓度的增大而呈增加趋势,说明高浓度铬处理时,钾可不同程度地促进铬由地下向地上部的转运。     

旱地玉米抗旱覆膜方式研究

针对陇东旱作农业区年降水量少、季节分布不均,特别是玉米生产中春旱严重等问题,研究了6种不同覆膜方式对旱作玉米水分利用效率、土壤水分变化、生育时期、出苗率、产量及经济效益的影响。结果表明,双垄面全膜覆盖沟播种植技术能够把小于5mm的无效降水蓄积起来,最大限度地减少了玉米棵间蒸发,提高自然降雨的利用效率,提高出苗率和出苗速度,提早成熟,增产效果明显,经济效益显著,是陇东旱地玉米有效的抗旱覆膜方式。     

成型等离子体技术对玉米苗期叶片某些生理特性影响

为了给等离子体处理技术在农业中的推广应用提供理论参考与技术支撑,利用成型的等离子体处理技术处理玉米种子,对苗期叶片生理生化指标变化进行研究。结果表明,等离子体处理对玉米苗期叶片光合能力没有影响;处理提高了玉米苗期叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量,在2叶期、4叶期、6叶期和8叶期均高于CK,丙二醛(MDA)含量显著低于CK;在2叶期和4叶期,等离子体处理的玉米苗期叶片硝酸还原酶(NR)活性稍低于CK,在6叶期和8叶期,NR活性分别比CK高26.81%和26.75%。等离子体处理提高了玉米氮代谢能力,且随生育进程的推进,这种趋势愈加明显。     

甜、糯玉米增温种植效果的研究

试验研究增温对甜、糯玉米种植效果的结果表明,增温种植育苗 覆膜、育苗比直播种植减产幅度较大,然而由于增温种植提前乳熟收获6~31d,在反季市场价格支持下,早熟、中早熟品种的增温种植比直播提高经济效益4.1%~37.2%,为经济有效地开发甜、糯玉米产业提供了科学依据。     

玉米地膜复合覆盖栽培技术

地膜覆盖栽培是有效保持寒旱区土壤水热条件、促进作物生产的措施之一。为解决长期覆盖普通地膜造成的土壤地膜残留污染及生物降解地膜破裂,且成本高的问题,通过多年试验研究,从地膜选择、肥料配比、绿色地膜复合覆盖技术、田间管理、地膜回收、秸秆与生物降解地膜还田等方面总结了寒旱区玉米普通地膜与生物降解膜覆盖栽培技术。     

渗水地膜对土壤水分、温度及玉米产量的影响

田间试验表明 ,新型地膜—渗水地膜覆盖玉米可以提高土壤水分、调节地温、促进玉米发育进程 ,大幅度增加单位面积产量和提高水分利用率。渗水地膜覆盖技术是一项有前途的旱作农业技术。     

华北集约农区马铃薯地膜覆盖安全期的探讨

作物地膜覆盖安全期指某一作物在某一区域要求地膜覆盖的最佳天数,也就是地膜覆盖农田土面能保持膜面完整的日数,在此日数之前地膜应该保持基本完整,维持增温保墒等功能,此日数之后,这些功能基本消失。华北集约农区水分条件基本能满足马铃薯生长的需求,因此,生产中主要根据该区域自然条件和作物对温度需求的特点适期揭膜。为确定华北集约农区马铃薯种植的最佳揭膜时间,在青岛市以露地种植为对照（T1）,分别设置了播种后覆膜30d（T2）、60d（T3）、75d（T4）、90d（T5）4个中途揭膜和全生育期覆膜不揭（T6）共6个处理,观测田间10cm土层土壤温度以及马铃薯生育期、出苗率及产量等指标。结果发现：与露地（T1）相比,地膜覆盖（T2、T3、T4、T5和T6）可以促使研究区马铃薯提前5d出苗,且出苗率得到提高;全生育期覆膜（T6）通过提高地温从而促进马铃薯的生长发育,在马铃薯播种-出苗期,全生育期覆膜（T6）处理较露地（T1）10cm土层土壤日平均温度提高1.1℃,10cm土层地积温增加66.1℃·d。不同揭膜时间的试验结果显示,在播种后60d揭膜处理中,马铃薯田10cm土层的地积温较高,为1795.6℃·d。此外,在马铃薯播种60d内地膜覆盖可以显著提高马铃薯田10cm土层地温日较差,播种60d后揭膜对10cm土层地温日较差影响不大。研究结果显示马铃薯产量与地膜覆盖和揭膜时间密切相关,对照露地种植（T1）产量最低,为40.3thm⁻²;60d揭膜（T3）最高,为45.7thm⁻²,较露地种植（T1）增产13.4%;75d揭膜（T4）较高,较露地种植（T1）增产10.4%。综合看,在该地区马铃薯生产中覆膜后60～75d进行揭膜最合适,即该地区马铃薯地膜覆盖安全期为60～75d。     

秸秆与地膜覆盖条件下旱作玉米田土壤氮组分生长季动态

研究不同覆盖措施下农田土壤全氮及其活性和半活性组分在作物生长季的动态变化,有助于深入理解农田土壤氮循环过程。基于黄土高原8年春玉米覆盖定位试验,系统分析了土壤全氮、矿质氮、微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮在玉米不同生育期的动态特征。试验包括全生育期9 000kg/hm2秸秆覆盖、全生育期地膜覆盖和不覆盖对照3个处理。结果表明:(1)除硝态氮和铵态氮在苗期上升外,秸秆和地膜覆盖下土壤全氮及其组分含量在春玉米生育期基本呈苗期下降、拔节期上升、大喇叭口—抽雄期下降、灌浆和收获期回升的变化趋势;(2)与对照相比,秸秆覆盖提高了大多数生育时期0—40cm土层全氮和硝态氮含量及0—20cm土层铵态氮含量,提高各生育时期0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮含量;(3)地膜覆盖较对照提高大多数生育时期0—40cm土层硝态氮和0—20cm土层铵态氮含量,降低作物生育后期0—20cm土层全氮和0—40cm土层颗粒有机氮含量,降低大多数时期0—40cm土层微生物量氮和10—20cm土层潜在可矿化氮含量;(4)除了地膜覆盖下20—40cm土层颗粒有机氮相对含量在作物不同生育期差异不显著外,秸秆和地膜覆盖下0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮、颗粒有机氮对土壤全氮的动态均有重要贡献。总之,黄土高原的春玉米田秸秆覆盖具有明显的提升土壤全氮及其组分含量的作用,有助于培肥地力和土壤固氮;地膜覆盖则降低了作物生育后期土壤全氮及其组分含量,同时显著提高了土壤硝态氮水平,导致农田土壤氮素淋溶风险提高。     

残膜污染治理的对策和措施

在分析残膜污染危害的基础上，从地膜生产和使用、残膜回收及再生利用等方面阐述了治理残膜污染的措施和建议。强调指出：发展残膜回收机械是治理残膜污染的有效方法，残膜的再生利用是保护环境、变废为宝、防治残膜污染的关键所在。     

垄作覆膜种植对夏玉米生长和土壤水分动态的影响

旨在探索垄作覆膜对夏玉米动态生长过程、作物产量和水分利用效率及土壤水分运移规律的影响。试验设置垄作覆膜(RM)和平作不覆膜(NM)处理,在试验数据分析的基础上,采用Logistic方程及其修正方程分别拟合株高和叶面积指数生长动态,结合数值模型HYDRUS-2D模拟典型降雨过程的土壤水分动态。结果表明:Logistic方程拟合下,垄作覆膜与平作未覆膜处理夏玉米株高最大增长速率及其出现时间分别为5.1,5.2cm/d和播种后39,41天(3年均值),同时垄作覆膜夏玉米叶面积指数最大增长率较平作未覆膜提高了14.6%,增长速率最大值出现时间提前了2天;垄作覆膜夏玉米穗长、穗粒数、百粒重、产量及水分利用效率较平作未覆膜分别增加了7.8%,15.4%,1.3%,6.0%和3.1%(3年均值)。HYDRUS-2D模型对典型降雨后土壤剖面水分变化的模拟结果表明,垄作覆膜能增加降雨入渗,增大0—20cm土层和0—200cm剖面平均含水量。垄作覆膜种植具有增产保墒效应,但其增产效应与生育期气象条件有关,生育季降雨过多或过少都会影响其增产效应。     

垄膜沟秸秆种植方式对夏玉米水热效应的影响

针对黄土高原半干旱区降水短缺且时空分配不均,严重地制约了半干旱区农业发展的现状,通过研究垄膜沟秸秆种植方式下夏玉米水热效应,揭示其保水调温和作物增产的机理。试验于2014—2015年在陕西杨凌设置了露地处理(CK)与垄膜沟秸秆处理(RMFS)田间试验。结果表明:垄膜沟覆秸秆种植方式可以提高表层土壤含水量;土壤温度主要表现出"高温低调,低温高调"的现象;缩短作物生育历时及调节作物耗水量以改善水分的供需平衡,显著地提高土壤水分利用效率和积温利用效率,2a土壤水分利用效率和积温利用效率分别提高了39.85%,43.34%。垄上覆膜沟内覆秸秆处理通过改善土壤水热交互状态,提升作物产量,是一种适宜有效的覆盖集雨措施。     

不同颜色地膜覆盖对棉花冠层构型及光合特性的调控效应

为探究不同颜色地膜对棉花产量的调控效应,在大田条件下,设置无地膜覆盖(CK)、覆白色透明地膜(WF)、覆黑色地膜(BF)、覆银色地膜(SF)、覆绿色地膜(GF)、覆红色地膜(RF)共6个处理,分析不同颜色地膜覆盖对棉花冠层光质特性、棉花冠层形态、光合特性、干物质积累分配和产量构成因子的影响。结果表明,覆盖不同颜色地膜能改变冠层红光和远红光强度;与CK相比,覆盖地膜后通过提高棉花分枝数和叶面积指数,降低果枝与主茎倾角改变冠层构型,从而提高了光截获,同时提高了叶片SPAD值、净光合速率、源器官光合产物合成能力,并提高了干物质在叶片和花铃中的分配系数,最终使籽棉产量提高了8.4%～24.5%。红色地膜因较高的红光和远红光反射强度,对净光合速率、干物质积累量提高幅度优于其他颜色地膜处理,产量最高,为3 153.6 kg·hm^-2,黑膜次之,为3 123.7 kg·hm^-2,绿膜增产幅度最低。综合棉花的产量和干物质量来看,棉花覆盖红色地膜和黑色地膜更能促进产量的提高,并提高其生产效益。     

降解地膜和渗水地膜覆盖对中国北方主要旱地作物产量和水分利用效率效应的Meta分析

[目的] 明确降解地膜和渗水地膜的最佳适宜区域、适宜作物,以及和普通地膜的效应差异,为降解地膜和渗水地膜的应用提供理论指导。[方法] 通过文献检索,分析整理关于降解地膜和渗水地膜的田间试验研究成果,进行了Meta分析。[结果] 降解地膜覆盖的所有作物产量及水分利用效率均显著高于无覆盖;和普通地膜比,降解地膜覆盖下玉米减产,棉花增产,对其他作物产量无差异;在降雨量小于500 mm时,降解地膜覆盖下作物产量低于普通地膜,而降雨量高于500 mm时产量无显著差异。渗水地膜覆盖下玉米、小麦、谷子和高粱等作物的产量和水分利用效率均显著高于无覆盖;和普通地膜比,渗水地膜覆盖下玉米和谷子产量及水分利用效率高于普通地膜,尤其是谷子增产效果显著。在降雨量小于500 mm的地区,渗水地膜和普通地膜比增产显著,高于500 mm则无差异。降解地膜生育后期的土壤温度低于普通地膜,而渗水地膜在低温下增温效果优于高温,且整个生育期温度更适合作物需求。[结论] 降解地膜在降雨量大于500 mm的短生育期作物上基本可以替代普通地膜,但是在长生育期作物上及降雨量较低地区应用有风险;而渗水地膜应该优先在降雨量低于500 mm地区的短生育期高叶面积指数作物上应用。     

地布-地膜覆盖对渭北旱塬区土壤水分的影响

[目的]研究地布—地膜覆盖法的保湿效果及其耐久性,为渭北旱塬地区节水农业技术的进一步发展提供科学依据。[方法]针对地膜易风化,耐用性差,使用寿命短,残膜碎片对环境危害较大,而防草编织地布强度高,耐风化,但保水性差等优缺点,采用地布—地膜相结合(地膜在下,地布在上)的覆盖方式,开展为期1a的浅层土壤水分动态原位监测试验。[结果](1)无论地布—地膜覆盖区还是裸地区,其土壤含水量随深度的增加呈现出高—低—高的变化趋势。(2)地布—地膜覆盖区地面以下15,30,50cm土层的土壤水分比不覆膜处理区日平均提高11.2%,8.0%,5.3%。(3)有限的降雨对裸地土壤含水率的影响主要反映在表层15cm深度范围内,对覆盖条件下土壤含水率的影响则扩展到30cm深度。(4)试验期内,地布性能保存完好,地膜除了边缘外露处部分风化外,地布覆盖部分基本保持试验初期的完好状态。[结论]地布—地膜覆盖方式不但具有良好的保水防草效果,同时有效延长了地膜的使用寿命。