株行距配置连作对黄土旱塬覆膜春玉米土壤水分和产量的影响

探讨株行距配置调整后密度对旱地覆膜春玉米连作稳产和水分利用的影响,为旱地雨养区春玉米高产稳产栽培提供依据。试验于2014—2017年在黄土旱塬区甘肃省镇原县(35°30′N,107°39′E)进行,以紧凑型耐密高产春玉米品种先玉335为试验材料,设55,75 cm 2种等行距垄沟覆盖种植方式,6.0,7.5,9.0,10.5万株/hm~2 4个种植密度水平,采用裂区设计,连作定位观测。使用烘干法测定不同处理春玉米生育期0—200 cm土层土壤水分,研究黄土旱塬连作春玉米籽粒产量和土壤剖面水分变化。结果表明,在试验设计行距下,在干旱年份55,75 cm行距0—200 cm土层土壤剖面水分均有低湿区形成,2种行距40—200 cm土层最低含水率均出现在160 cm土层剖面,55 cm行距土壤含水量为8.9%,75 cm行距土壤含水量为8.7%,受降水及植株生育耗水的影响,20—120 cm土层土壤水分变化较为剧烈。不论降水年型如何,2种行距下0—200 cm土壤深层水分均未产生土壤干层,75 cm行距低湿区较55 cm行距随年份变化有不同程度扩大,但2种行距下7.5～10.5万株/hm~2相同密度耗水量没有显著差异。4年平均产量75 cm行距相同密度均高于55 cm行距,9.0万株/hm~2及以下种植密度处理稳产性较好,密度由低到高产量分别增加2.2%,5.8%,4.1%和3.0%,平均水分利用效率分别提升1.1%,5.9%,0.3%和-1.5%,不同行距相同密度产量和水分利用效率没有显著差异。研究表明,在黄土旱塬区55,75 cm行距配置7.5万株/hm~2种植密度连作具有稳定产量,并且不会导致土壤深层水分亏缺至产生土壤干层,是较为理想的连作稳产株行距配置种植模式。     

生物降解地膜对黄土旱塬玉米产量及水分利用效率的影响

研究黄土旱塬不同厚度生物降解地膜对作物产量和水分利用效率的影响,为黄土旱塬区生物降解地膜应用提供参考依据。采用0.006、0.008、0.010 mm 3种厚度的生物降解地膜,以裸地为对照,测定不同处理土壤水分、植株性状、产量和水分利用效率等指标。结果表明,生物降解地膜厚度减薄会显著降低地膜对水分的保蓄能力,覆膜后150 d,0.006 mm生物降解地膜单株叶面积小于裸地,0.008、0.010 mm生物降解地膜单株叶面积较裸地分别增加20.2%、22.2%。覆膜后120 d,0.006、0.008 mm生物降解地膜叶片SPAD值与裸地没有明显差异,0.010 mm生物降解地膜叶片SPAD值较裸地增加4.2%。生物降解地膜厚度对春玉米产量和水分利用效率有显著影响,生物降解地膜越厚,春玉米产量和水分利用效率越高,但0.008、0.010 mm生物降解地膜在产量和水分利用效率上没有显著差异。     

旱农区秸秆还田秋施肥对春玉米产量及水分利用效率的影响

在我国典型半湿润偏旱的山西寿阳试区,通过7年的长期定位试验,研究秸秆还田秋施肥对春玉米生长和水分利用的影响。结果表明：不同方式的秸秆还田结合秋施肥是一项适用于该区的行之有效的技术。该技术的应用可以起到蓄水保墒的功效,特别是土壤表土的含水率较春施肥提高了1.09%～3.04%,从而提高了春玉米的出苗率,使得苗齐、苗壮。秸秆还田秋施肥使水分利用效率提高0.26～0.29 g/kg,氮磷肥利用率分别提高3.9%～13.9%和3.0%～9.1%。从5年的产量统计结果看,秋施肥和春施肥处理相比较,玉米籽粒增产2.56～3.88 t/hm²,增产幅度为8.10%～13.4%。     

品种和播期对华北春玉米产量及水分利用效率的影响

华北平原冬小麦夏玉米一年两作种植制度主要受水资源的约束,发展休耕轮作是实现该区域农业可持续发展的途径之一。春玉米高效生产是提升休耕轮作产能的关键因素,如何利用品种特性进行播期调整以适应区域生产特点提高产量是该区春玉米生产中面临的主要问题。为此,于2016年5—9月在中国科学院南皮生态农业试验站以5个玉米品种(‘华农887’、‘胡新338’、‘郑单958’、‘华农866’和‘联创1号’)为材料,比较分析了3个播期(5月1日、5月15日和5月30日)下春玉米生育时期、产量及产量要素、耗水和水分利用效率的变化情况,并结合气象因子分析探讨了春玉米产量及其构成要素与环境因子的关系。结果表明:随着播期推迟,不同春玉米品种的生育期总天数均呈显著减少趋势(P0.05),生育期总天数的减少主要是播种到抽雄天数减少所致。不同春玉米品种的生育期总天数也存在较大差异,在各播期处理下均相差5~7 d。在产量方面,5月1日和5月15日播种的5个玉米品种间平均产量没有显著差异,5月30日播种的平均产量显著高于前2个播期,其产量提升主要是百粒重增加所致。随着播期的推迟,春玉米的耗水量变化不大,水分利用效率呈增加趋势,这主要与降水的分布有关。通过气象因子分析,不同播期下百粒重与抽雄前后的积温和降水呈显著相关(P0.05)。综合产量、耗水和水分利用效率分析,在该区域推荐5月30日左右为春玉米的适宜播种日期,‘华农866’和‘华农887’是适宜该区生产的潜力品种。     

河套灌区灌溉定额对膜下滴灌玉米生产性状及水分利用效率的影响

为评价膜下滴灌在河套灌区玉米种植过程中的适宜性,同时筛选出适宜灌区的滴灌灌溉定额.试验以传统漫灌CK(358 mm)为对照,设置不同滴灌灌溉定额DP1(180 mm)、DP2(200 mm)、DP3(220 mm)、DP4(240 mm)和D P5(260 m m)共5个处理,系统研究了不同处理对玉米全生育期内株高、叶...     

虚实并存耕层提高春玉米产量和水分利用效率

为了探明耕层构造对春玉米产量及水分利用效率的影响,在农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站利用长期定位试验,设置了虚实并存耕层(furrow loose and ridge compaction plough layer,FLRC)、全虚耕层(all loose plough layer,AL)、全实耕层(all compaction plough layer,AC)、以及作为对照(controlled trial,CK)的上虚下实耕层(up loose and down compaction plough layer,ULDC)4种耕层结构,研究了不同耕层构造对春玉米产量及水分利用效率的影响。利用2011和2012年数据分析结果表明,不同耕层构造对春玉米产量影响显著(P0.05),2a平均表现为FLRCALULDCAC,FLRC和AL比CK分别增加16.39%、5.30%,收获指数在0.38~0.44之间。在平水年(2011)和丰水年(2012)虚实并存耕层和全虚耕层均可有效蓄积降水,改善土壤水分状况,明显提高玉米的降水利用效率,2011年FLRC比ULDC提高11.95%(P0.05);2012年FLRC和AL分别比CK提高21.23%(P0.05)和12.43%(P0.05);不同降雨年型和不同耕层结构对作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)影响不同,2011年FLRC比CK增加15.68%(P0.05),2012年FLRC比CK增加23.13%(P0.05),2a平均提高18.43%。综合分析认为,虚实并存耕层是提高土地生产力和农田水分利用效率的最优耕层结构。该研究为辽西旱作农业区合理耕层构建、确定适宜的耕作技术和实现作物的高产稳产提供参考。     

有限灌溉对绿洲春玉米农田耗水特征及水分利用效率的影响

为了探究有限灌溉对绿洲沙地春玉米农田耗水特征及水分利用效率的影响,利用中子仪结合烘干秤重法连续监测了河西走廊荒漠绿洲沙地春玉米不同生育期农田土壤水分动态,分析了玉米农田日耗水量动态与土壤蒸散及作物水分利用效率。结果表明,整个生育期除播种-五叶期和拔节-孕穗期外,所有有限灌溉处理及充分供水对照间日耗水量均无显著差异(P0.05),各生育时段内日耗水量随生育过程呈由小到大再由大到小的变化趋势,其峰值出现在吐丝—灌浆中期且高达6.8~10.0mm/d。灌水最少但产量最高的有限灌溉处理MI1全生育期蒸散量仅次于灌水较多的处理MI5。对照CK全生育期蒸散量远高于MI5,增幅达16.0%,而以MI3最低。水分利用效率以MI1和MI3最高,且与其他处理及对照间差异显著(P0.05)。水分利用效率以MI4最低,MI1和MI3水分利用效率均比MI2、MI4、MI5和CK显著提高19.3%,34.1%,15.3%和25.4%。MI1与其他所有处理及对照间、MI3与其他所有处理及对照间灌溉水利用效率差异显著,且以灌水最少但产量最高的MI1最高,以MI4最低。处理MI1灌溉水利用效率分别比MI2、MI3、MI4、MI5及CK显著提高35.1%,14.6%,61.0%,36.7%,48.4%,而MI3比MI2、MI4、MI5、CK分别显著提高17.9%,40.4%,19.3%,29.4%,MI5比MI4则显著提高17.7%。因此,有限灌溉能提高绿洲玉米水分利用效率和灌溉水利用效率,但有限灌溉对作物水分利用效率和灌溉水利用效率提高的促进作用并不具有稳定性。     

宁夏南部山区秸秆覆盖对春玉米水分利用及产量的影响

为研究秸秆覆盖在宁南山区对春玉米生长及其土壤水分的影响,在宁夏彭阳县对三种不同秸秆覆盖处理方式进行了试验研究。对比分析了不同覆盖措施下春玉米的生长状况、产量及水分利用效率变化的关系。结果表明:采用秸秆覆盖方式可使春玉米的株高、穗位高、穗长、生物产量及经济产量等指标得到显著提高,土壤的蓄水保墒性能增强,水分利用效率提高,增产增效明显;与传统方式相比,整秸秆覆盖可使春玉米的产量及水分利用效率分别提高3.5%及16.5%。     

行距比例及密度对绿洲灌区玉米水分利用效率的互作效应

探究是否可以将行距比例和种植密度集成于同一作物生产系统中来提高作物产量,增加水分利用效率。以玉米五谷568为研究材料,于2017—2018年进行大田试验,设7∶3(L_1,宽行56 cm∶窄行24 cm),6∶4 (L_2,宽行48 cm∶窄行32 cm),5∶5(L_3,等行距40 cm) 3个行距比例水平,82 500株/hm~2(D_1)、90 000株/hm~2(D_2)、97 500株/hm~2(D_3)、105 000株/hm~2(D_4)、112 500株/hm~2(D_5) 5个种植密度,探讨不同行距比例及密度处理对玉米的耗水特征、产量及水分利用效率的影响。结果表明,L1行距比例可有效降低玉米耗水量,但会增加棵间蒸发,对E/ET影响不显著,其中2017年L_1较L_3能有效降低耗水量11.9%,2018年无显著差异;此外与传统行距比例相比,L_1行距比例具有增产优势,玉米增产5.2%～10.5%,提高水分利用效率6.5%～8.7%。密度间比较,D_3密度较传统密度D_1能有效降低耗水量、棵间蒸发量以及E/ET,对玉米增产及水分利用效率的提高有促进作用;其中D_3密度较传统密度D_1耗水量降低13.3%,2018年差异不显著;棵间蒸发量减小7.1%～7.2%;E/ET减小6.8%～19.2%;玉米增产7.5%～17.1%;水分利用效率提高23.9%～46.2%。2年L_1D_3较传统处理L_3D_1耗水量降低12.8%～30.6%;棵间蒸发量降低8.5%～10.4%;E/ET降低7.3%～7.5%;玉米产量增加7.7%～25.5%;水分利用效率提高36.0%～41.2%。因此,在河西绿洲灌区,7∶3(L_1,宽行56 cm∶窄行24 cm)行距比例结合97 500株/hm~2(D_3)种植密度可有效增加玉米产量,提高玉米水分利用效率。     

控释尿素对春玉米产量、氮效率及氮素平衡的影响

为明确控释尿素在春玉米上的应用效果及土壤氮素平衡状况,在黑龙江省双城、宾县、哈尔滨、肇源地区通过2011—2012年两年四点次田间小区试验,研究普通尿素与控释尿素(控释期90 d的树脂包膜尿素)混合施用对春玉米产量、氮肥效率(NUE)及土壤氮素盈亏的影响。结果表明,春玉米产量、植株吸氮量均随着施氮量的增加而增加。与普通尿素一次性基施相比,控释尿素能够提高玉米产量、植株吸氮量、氮肥表观利用率、氮农学效率(ANUE)及氮肥贡献率(FCR)。在相同氮素施用水平下(100%、75%、50%氮肥用量),100%基施控释尿素比100%基施普通尿素各处理玉米产量分别平均增加391、427、291 kg·hm-2;氮肥表观利用率提高5.9%、4.9%和5.1%;氮肥农学效率提高2.0、2.6 kg·kg~(-1)和2.6 kg·kg~(-1);氮肥贡献率增加2.7%、3.1%和2.4%。处理4(普通尿素40%基肥,60%追施)和处理5(40%普通尿素与60%控释尿素混合一次性基施)玉米产量、植株吸氮量、氮肥表观利用率、氮农学效率差异不显著。氮素表观亏缺量随着氮肥用量的增加而降低。与100%普通尿素作基肥一次性施入相比,100%控释尿素一次性基施降低氮素表观损失量15.0 kg·hm-2;40%普通尿素与60%控释尿素混合一次性基施降低氮素表观损失率23.9 kg·hm-2。可见,普通尿素与控释尿素分别以40%和60%的比例混合施用在黑龙江省玉米生产上是可以推广和借鉴的氮素管理方式。     

有机肥施用量和耕作方式对旱地土壤水分利用效率及作物生产力的影响

为了探索旱地农业连作春玉米田不同保护性耕作措施下土壤蓄水保墒效果与不同施肥处理组合下春玉米的增产增收效应,在2014—2016年通过大田试验,研究了旱地农田冬闲期免耕、深松和翻耕3种耕作方式对玉米田冬闲期蓄水保墒效果及玉米生育期3种耕作处理与高、中、低有机肥3种施肥处理组合对春玉米生育期土壤水分动态、产量和经济效益的影响。结果表明,免耕和深松与翻耕相比,蓄水效果较好;2个试验年度冬闲期,免耕和深松较翻耕分别高1.3,0.9个百分点。免耕、深松较翻耕处理0—200 cm土层2年土壤平均贮水量分别增加20.8,22.1 mm;玉米生长生育期在高有机肥条件下,免耕、深松较翻耕处理0—200 cm土层土壤平均贮水量分别高44.2,34.6 mm;以高有机肥深松处理产量、WUE和纯收益最高。2年平均产量、WUE和纯收益分别为9 332.40 kg/hm^2,22.01 kg/(hm^2·mm)和5 104.1元/hm^2,高有机肥免耕处理次之,较高有机肥免耕处理增产和增收分别为7.4%和3.9%。综合考虑各处理土壤蓄水保墒效果和玉米增产增收效应,高有机肥深松是旱区连作玉米田最优的耕作和施肥处理组合。     

浅埋滴灌水氮钾互作对春玉米水分利用效率的影响

为揭示浅埋滴灌水肥互作对春玉米水分利用效率（water use efficiency,WUE）的影响,采用二次回归正交设计,以灌水量（W）、施氮量（N）、施钾量（K）为自变量,WUE为因变量,于2017—2020年开展了不同水肥用量组合对浅埋滴灌春玉米WUE影响的田间试验。结果表明：单因子作用下,WUE随水肥用量的提高均呈先升高后降低的变化趋势,影响大小为W>N>K;2个因子互作时,WN、WK、NK对WUE的影响均呈1个凸面趋势变化,且存在最大值,影响大小为WN>NK>WK;W、N、K 3个因子共同作用时,WUE随W、N、K 3个因子编码水平的共同提高呈先升高后降低的趋势变化,中水中肥较低水低肥和高水高肥用量组合可获得较高WUE。通过模型寻优,得出在灌溉量为43.25~58.87 mm、施氮量为229.93~382.97 kg/hm²、施钾量为104.94~148.49 kg/hm²条件下,可获得较高WUE （≥25.00 kg/（hm²·mm））。研究结果可为试验区春玉米浅埋滴灌水肥优化管理、水分高效利用提供科学依据。     

不同施肥模式对春玉米产量、水分利用效率及硝态氮残留的影响

通过2年田间试验,研究了减量施氮和减氮配施不同比例控释肥对黄土旱塬春玉米产量、水分利用效率及土壤硝态氮残留量的影响,旨在为黄土高原旱作农业区提供合理的施肥管理模式。试验于2017年4月至2018年9月在黄土旱塬雨养农业区进行,供试作物为春玉米,采用半覆膜种植方式,一年一熟制。试验共设置CK(不施氮肥)、N1C1(控释尿素65%+普通尿素35%,N200kg/hm^2)、N1C2(控释尿素50%+普通尿素50%,N200kg/hm^2)、N1C3(控释尿素35%+普通尿素65%,N200kg/hm^2)、N1(减氮模式,普通尿素,N200kg/hm^2)、N2(传统施氮模式,普通尿素,N250kg/hm^2)6个处理,测定土壤含水量、收获期土壤剖面(0—300cm)中的硝态氮含量及春玉米产量。结果表明:与N2处理相比,减氮处理(N1)并没有减少作物产量,反而显著增加作物产量(p<0.05),2017年、2018年分别增加9.6%和6.9%,土壤水分利用效率分别提高13.3%和10.2%(p<0.05)。同等施氮量(200kg/hm^2)下,与全尿素N1处理相比,2017年配施不同比例控释肥的各处理降低了春玉米的产量和水分利用效率;2018年N1C2处理较N1处理显著增加春玉米的产量和水分利用效率(p<0.05),分别增加7.7%和11.6%。此外,试验2年后减氮模式N1和减氮配施一定比例的控释肥处理显著减少土壤剖面(0—300cm)中硝态氮的残留量(p<0.05),与N2处理相比,N1处理减少了61.2%;同等施氮量(200kg/hm^2)下,与N1处理相比,N1C2处理降低了50.8%。     

水氮互作对河套灌区膜下滴灌玉米产量与水氮利用的影响

为探讨不同滴灌施氮策略对玉米生长、产量、水肥利用效率的影响,于2015年在河套灌区开展了玉米膜下滴灌田间试验。试验设置3个灌水水平(采用张力计指导灌溉,分别控制滴头正下方20cm深度处土壤基质势下限高于-20,-30,-40kPa),6个施氮水平(0,180,225,262.5,300,345kg/hm2),研究水氮互作对玉米株高、LAI、产量、水氮利用率的影响。结果表明,在玉米生育期前期,高氮对玉米株高与叶面积指数(LAI)具有明显的促进作用,在灌浆期,受水氮互作以及施氮量的影响,随施氮量的增大表现出先升高后降低的趋势,当施氮水平为N3(262.5kg/hm2)时为最大。完熟期玉米干物质积累对灌水的响应表现为:W1(-20kPa)W2(-30kPa)W3(-40kPa),施氮对玉米籽粒吸氮量的变化表现为:N3(262.5kg/hm2)N4(225kg/hm2)N2(300kg/hm2)N5(345kg/hm2)N0(0kg/hm2),N3比N1和N2分别升高15.71%和11.13%,比N4仅提高1.51%。灌水与施氮均可显著增加玉米籽粒产量、百粒重、穗行数以及行粒数,二者有显著的交互作用,且以氮为主效应。在施氮0~262.5kg/hm2范围内,氮肥利用率随施氮量的增加而升高,此后反而降低;在该范围内水分利用效率以及灌溉水利用效率均随施氮量升高而增加,随基质势控制水平的升高而明显下降,以灌水水平W3(-40kPa)为最大。在试验中,以W3N3处理的水氮利用率最高,其水分利用效率与氮肥回收率比产量最高的W2N4要分别高出1.93%和76.60%,但产量比W2N4要下降约8.58%。在河套灌区玉米膜下滴灌施氮条件下,灌水量-30kPa和施氮量225kg/hm2时,可获得最高的籽粒产量。在灌水量-40kPa和施氮量262.5kg/hm2条件下,可以获得低于最高籽粒产量约8%的籽粒产量与最高的水氮利用率。从节水和生态可持续发展角度来看,灌水水平W3(-40kPa)、施氮水平N3(262.5kg/hm2)为当地最佳的滴灌施氮策略。     

春玉米产量、氮肥效率及土壤矿质氮对施氮的响应

为了提高氮肥增产效益,减少对环境的污染,通过田间试验研究了施氮量对春玉米产量、氮肥效率及土壤矿质氮的影响。结果表明,施氮量较低时,春玉米籽粒产量随施氮量增加显著增加,当施氮量高于180 kg·hm-2时,产量保持不变或有减少趋势。氮肥农学利用率、氮素吸收效率、氮素偏生产力和氮收获指数均随着施氮量增加显著降低,氮肥表观利用率和氮肥生理利用率均先增加后降低。从苗期到收获期,施氮处理0~60 cm土层硝态氮含量呈现"上升—下降—上升—下降—稳定"的变化趋势,而60~120 cm土层硝态氮在春玉米生长后期有增加的趋势。随着土层加深,土壤硝态氮含量呈波浪式下降,施氮量240 kg·hm-2和300 kg·hm-2处理在60~100 cm土层硝态氮含量均显著高于其他处理。随着施氮量增加,0~120 cm土层硝态氮累积量显著增加,当施氮量超过240kg·hm-2时,土层中累积的硝态氮存在着较大的淋溶风险。综合考虑产量、氮肥效率和环境效应,179~209 kg N·hm-2是本试验条件下春玉米的合理施氮量。