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。     

干旱年份全膜双垄沟播覆盖模式对玉米水分和温度的影响

通过田间试验,比较分析干旱年份全膜双垄沟播(T1)、平铺覆膜(T2)以及露地平作(不覆膜,CK)3种种植方式玉米不同生育期土壤含水率和温度的变化,探求全膜双垄沟播技术对旱区玉米田土壤水分和温度的影响。结果表明:(1)从0~200 cm土层平均含水率看,全生育期以T1处理的平均值最高,比T2和CK高0.3和0.5个百分点;处理间0~200 cm土层含水率以出苗~7叶期差异最大,T1比T2和CK高0.7和3.2个百分点,以吐丝期差异最小,T1比T2和CK高0.4和0.0个百分点,乳熟~成熟期T1比T2高0.4个百分点、比CK低0.5个百分点。(2)从全生育期浅层土壤(0~40 cm)各层平均含水率看,T1比T2和CK高0.5和0.9个百分点,以20~40 cm差异最大,T1比T2和CK分别高0.5和1.3个百分点,40~80 cm土层,T1比T2和CK分别高0.4和0.5个百分点,80~200 cm土层,T1高出T2 0.5而低于CK 0.4个百分点。(3)全生育期0~40 cm土层温度平均值看,T1比T2和CK高0.7℃和2.5℃,其中以苗期差异最大,T1比T2和CK分别高0.8℃和4.9℃,吐丝期差异最小,T1比T2和CK分别高0.8℃和0.7℃。说明全膜双垄沟播技术能明显改善土壤温、湿度状况,是旱区玉米的高效栽培模式。     

覆膜方式对旱作夏玉米产量和温室气体排放的影响

在西北半湿润易旱区雨养条件下,研究了不同覆膜方式对夏玉米土壤水分、温度、生长、产量及温室气体排放的影响。以平作无覆盖为对照（CK）,设置4种覆膜方式：垄沟种植垄覆白膜（T1）、垄沟种植垄覆黑膜（T2）、连垄沟播白膜全覆盖（T3）和连垄沟播黑膜全覆盖（T4）。结果表明：与平作无覆盖相比,地膜覆盖显著增加了表层土壤温度和土壤含水量,促进了夏玉米生长;T1、T2、T3、T4处理产量比CK分别增加了19.32%、8.88%、25.59%、29.61%,水分利用效率分别增加了25.95%、14.71%、41.22%、44.20%;各处理N₂O和CO₂排放趋势一致,N₂O排放峰值出现在苗期,T1、T2、T3和T4处理N₂O各生育期排放总量分别比CK高178.26%、134.78%、334.78%、256.52%,T3与T4处理CO₂各生育期排放总量显著高于T1和T2处理,且各处理都显著高于CK;CH₄排放无明显趋势,T1、T2、T3、T4处理都增加了CH₄吸收总量;T1、T2、T3、T4处理温室气体增温潜势（GWP）均显著高于CK,T3与T4处理GWP无显著差异,但都显著高于T2处理;T1、T2、T3、T4处理气体排放强度（GHGI）分别比CK高151.93%、124.65%、246.53%、186.90%,T3处理GHGI显著高于T4处理。综合考虑产量与温室气体排放,连垄沟播黑膜全覆盖为该地区旱作夏玉米绿色高效生产适宜的覆膜方式。     

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。     

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%。     

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。     

不同施肥水平下全膜双垄沟播玉米土壤酶活性及氮磷养分含量的动态变化

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,研究了不同施肥水平下全膜双垄沟播玉米土壤酶活性及氮磷养分含量的动态变化情况。结果表明：在玉米生长前期,土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性以及碱解氮、速效磷含量均呈现快速增长趋势。脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性和碱解氮含量均在拔节期达到最大值,碱性磷酸酶活性和速效磷含量在抽雄期达到最大值。在玉米生长后期,各种土壤酶活性和氮磷养分含量又呈降低趋势。土壤脲酶活性与氮磷养分含量,土壤碱性磷酸酶活性与速效磷含量均存在显著或极显著正相关关系,土壤蔗糖酶活性与氮磷养分含量也存在显著的正相关关系,而土壤过氧化氢酶活性与氮磷养分含量之间,土壤碱性磷酸酶活性与碱解氮之间无显著相关关系。西北干旱半干旱地区全膜双垄沟播玉米种植密度确定为6．75×104株·hm-2时,最佳施肥量为纯N 210 kg·hm-2、P2O5168 kg·hm-2。     

不同种植方式和施肥对旱地春玉米土壤硝态氮残留的影响

覆膜种植技术已在旱作农区大面积推广,为了探明覆膜种植模式下科学合理的施肥水平,尽量减少土壤氮素残留与淋溶,采用田间定位试验,设全膜双垄沟播(F)、半膜平作(H)和裸地平作(O) 3种种植方式,配套优化施肥(OPT)、农民习惯施肥(FP)和不施肥(CK) 3种施肥水平,测定了春玉米各生育时期的土壤硝态氮含量,分析了不同处理的土壤硝态氮残留量、分布以及动态变化。结果表明:土壤中硝态氮残留累积量随着氮肥用量的增加而增加,0～200 cm土壤中硝态氮残留量最高可达428.3 kg·hm~(-2),OPT和FP处理的硝态氮平均累积量分别是CK的7.6和4.4倍;覆膜种植可以减少氮素残留,以全膜双垄沟播尤为明显;裸地平作下长期施氮容易出现硝态氮的残留,其主要残留在60～140 cm土层中,100 cm土层附近最高。两种覆膜种植方式下,随着玉米生育期的推进,0～200 cm土壤硝态氮含量逐渐降低,收获时土壤硝态氮残留量保持在较低水平,而在裸地平作下施氮后硝态氮含量始终维持在较高水平,收获期残留量高。因此,在OPT施肥水平下,配合全膜双垄沟播可以提高氮素利用效率,减少土壤硝态氮下层淋溶,降低因高施氮导致的土壤硝态氮累积。     

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。     

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。     

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.     

水分胁迫对全膜双垄沟播玉米光合等生理特性的影响

在甘肃榆中大田条件下,研究了水分胁迫对全膜双垄沟播玉米叶片保护酶系活性、膜脂过氧化、根系活力、光合速率及产量的影响。结果表明,玉米生育前中期水分胁迫使超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性大幅度增加,随干旱持续和强度加剧,使SOD、CAT、POD活性降低,叶片丙二醛(MDA)含量增加。播后126 d,严重水分胁迫处理的SOD、CAT、POD活性分别降低到充分供水处理的61.2%、62.5%和76.1%,MDA含量较充分供水处理增加18.4%。短期水分胁迫能提高玉米根系活力,但随着受旱时间延长根系活力迅速下降。水分胁迫使玉米光合产物合成与转运量显著下降,致使百粒重、穗粒数和收获指数分别降低15.1%、54.1%和47.4%,减产达45.7%。     

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。     

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%。     

滨海盐碱地覆膜和灌溉对玉米盐分离子分布及生物量的影响

以玉米为试材,于2017—2018年在天津市滨海盐碱土进行了膜下滴灌试验,分析了覆膜和灌溉对玉米盐分离子质量分布特征、玉米干物质的变化规律和产量的影响。结果表明:(1)覆膜和灌溉对玉米离子分布的影响显著,显著减小了根部Na⁺吸收质量,成熟期FI20处理比LI10小56%,从而减少了盐分对叶片的伤害;显著增大了茎部K⁺的积累质量,成熟期FI20处理比LI10高24%,提高了植物的耐盐性;显著增加了叶部Ca²⁺质量,苗期FI20处理比LI10高96%,促进作物幼根的生长和根毛的形成,改善了玉米体内的离子平衡,减轻了盐胁迫作用;显著增加了叶部Mg²⁺质量,拔节期FI20处理比LI10高136%,增强了植株叶片的光合作用,提高了植株的耐盐性。(2)玉米地上部和根系干物质重均随着生育期进程而增加,覆膜和灌溉改变了植物体内盐分离子质量,对玉米生物量的积累影响较大,成熟期FI20处理比LI10高1%～46%;对玉米根冠比(R/S)有显著影响,使生物量分配比例显著改变,成熟期根冠比(R/S)FI20处理比LI10小...     

施氮和覆膜对旱作春玉米农田土壤微生物量和土壤酶活性的影响

为研究长期不同施氮水平和覆膜对黄土高原旱作春玉米高产体系土壤微生物活性的影响,设置田间试验包含施氮水平和覆膜2个因子,施氮量分别为0（N0）、100 kg·hm^-2（N100）、250 kg·hm^-2（N250）和400 kg·hm^-2（N400）,每个施氮水平下分别有覆膜（F）与不覆膜（B）处理,供试玉米品种为先玉335。2014年采集0~10 cm和10~20 cm土层土壤样品,测定土壤微生物量和酶活性,分析微生物量计量学特征并进行综合评价。结果表明,无论覆膜与否,土壤微生物量碳、氮和磷均随施氮量的增加而增加（除不覆膜时N400处理）,施氮量高于250 kg·hm^-2时土壤微生物量增加不显著。覆膜对土壤微生物量碳、氮无显著影响,而显著增加土壤微生物量磷;覆膜在一定程度上降低N0、N100和N400处理土壤微生物量碳氮比,施氮则显著增加微生物量碳氮比和微生物量氮磷比。0~10 cm土层脲酶活性随施氮量的增加而增加,但覆膜对脲酶活性无显著影响。覆膜和施氮均显著增加碱性磷酸酶活性,0~10 cm和10~20 cm土层覆膜N400处理碱性磷酸酶活性在相应土层最大,分别为1.49 mg·g^-1·d^-1和1.61 mg·g^-1·d^-1。主成分分析结果表明施氮量为250 kg·hm^-2时土壤微生物活性最强。研究表明无论覆膜与否,250 kg·hm^-2的施氮量是该地区适宜的施氮量。     

不同种植方式对高寒旱区地膜小麦耗水特征和产量的影响

于2019—2022年在陇中高寒旱区以裸地条播为对照（CK）,设置全膜覆土穴播（FM）和膜侧沟播（FS）两种覆盖方式,研究不同覆盖种植方式对冬小麦耗水特性、生长发育及产量的影响。结果表明：与CK相比,FM和FS处理播种期~拔节期0~20 cm土层土壤温度分别平均提高3.1℃和2.1℃,灌浆期分别降低0.6℃和1.0℃。覆盖能不同程度提高冬小麦各生育期0~200 cm土层土壤含水量,其中出苗期、返青期、拔节期和灌浆期提高幅度均高于20%。与CK相比,FM处理返青后冬小麦耗水量平均显著提高29.2%,返青前显著降低42.4%;FS处理返青期~灌浆期耗水量提高12.6%,返青前降低25.7%。各处理冬小麦基本苗、分蘖数、公顷穗数、穗粒数、千粒重和产量均表现为FM＞FS＞CK,处理间差异显著,其中FM和FS处理产量分别较CK平均提高74.7%和45.4%;处理间耗水量差异不显著;FM处理水分利用效率最大,较CK平均提高67.3%,FS次之,较CK平均提高46.1%。综上,地膜覆盖可调节土壤水分状况,改善冬小麦生长发育和成穗情况,显著提高产量和水分利用效率,其中全膜覆土穴播调节效应优于膜侧沟播,是适宜在高寒旱区地膜小麦生产中推广应用的种植方式。     

不同覆盖措施对旱区农田土壤酶活性及西瓜产量的影响

基于大田试验,研究了砂石+地膜覆盖,砂石覆盖,地膜覆盖3种旱区农田地表不同覆盖措施下的土壤酶活性及西瓜产量,以农田不覆盖（CK）为对照。结果表明：砂石+地膜覆盖在西瓜不同生育时期和不同土壤层次由于土壤水分条件的改善,可显著提高土壤酶活性,其中土壤脲酶活性提高了34.5%,碱性磷酸酶提高了13.0%,过氧化氢酶提高了29.5%,砂石覆盖次之（分别提高了31.4%,11.5%, 25.5%）,地膜覆膜处理虽然也有提高土壤三种酶活性的效果,但作用甚微（仅0.9%,1.4%,2.9%）。对西瓜产量及商品率的影响,砂石+地膜覆盖、砂石覆盖处理与对照相比增产效果显著,分别增产50倍和30倍,地膜覆盖与对照相比增产7倍,但是商品率较低（2.16%）。表明在当地旱区农业生产中,砂石+地膜覆盖或砂石覆盖是抗旱、增产增收的有效措施。     

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%。