覆盖免耕夏玉米耗水特性的研究

以无覆盖翻耕、无覆盖铁茬等常规耕作为对照,对覆盖免耕夏玉米的耗水特性进行了研究。结果表明耕作并没有大幅度增加或者减少夏玉米的耗水量,不同耕法夏玉米耗水量差异不大;同翻耕、铁茬等相比,覆盖免耕夏玉米耗水在时间和空间分配上有所改变,即覆盖免耕夏玉米前期耗水少,后期耗水量增加,蒸散量加大,而且覆盖免耕有效地减少土壤棵间蒸发,却增加了作物的蒸腾量,变非生产性耗水为有效耗水,有利于夏玉米产量和水分利用效率的提高     

底墒和磷肥对旱地小麦籽粒灌浆特性及产量的影响

为分析黄土高原旱地小麦灌浆过程与水分消耗的关系,及其产量对底墒和磷肥的响应情况,在山西省南部设3个播前0～100cm土壤底墒水平W1(248mm)、W2(233mm)、W3(205mm)和两个施磷量P1(75kg·hm~(-2))、P2(180 kg·hm~(-2)),调查不同处理下小麦总耗水、土壤水消耗、各生育阶段耗水、产量及其构成因素、灌浆过程的变化。结果表明,随着底墒水平提高小麦返青—拔节和拔节—开花阶段耗水、生育期总耗水、土壤水消耗及其占总耗水比例、产量、穗数、千粒重显著增加,且较W3,W1和W2产量分别显著高14.89%和8.66%。随磷肥增加播种—拔节耗水显著减少,而拔节—开花耗水、产量、千粒重显著增加。底墒和磷肥互作对小麦总耗水、土壤水消耗、播种—返青阶段耗水、拔节—成熟阶段耗水、千粒重有显著影响。通过小麦灌浆方程得,快增期持续时间随底墒的增加而增加、渐增期和快增期持续时间随磷肥的增加而增加、缓增期籽粒增加量及持续时间变异系数达25%。通过小麦水(磷)肥方程得,当0～100 cm底墒为253 mm时获得高产,且同底墒下产量随磷肥增加而提高。可见,旱地小麦拔节—开花阶段耗水对底墒和磷肥敏感,灌浆过程中的快增期持续时间对底墒和磷肥响应较好,缓增期变异对籽粒粒重影响较大。     

有限供水对夏玉米根系生长及底墒利用影响的研究

设计5种不同供水处理进行对夏玉米根系生长和底墒利用的影响试验。结果表明,有限供水对夏玉米根长的影响效应比根生物量显著,有限供水能促使夏玉米更多地利用土壤底墒,供水少,底墒利用率高,凸现出夏玉米对土壤缺水干旱的生理性适应机制和抗旱生态反应。5种供水处理以供水151．3mm,耗水190．1mm的夏玉米产量收获指数和水分利用效率最高。改变高水高产的传统耕作观念,推行有限供水,生育期内合理调配灌水量,提高水分利用效率,发挥土壤水库的调节作用,达到稳产又节水的生态农业目的。     

不同水分条件和覆盖处理对夏玉米籽粒灌浆特性和产量的影响

采用二因素完全随机试验设计,研究了3种水分条件(75%、65%、55%田间持水量)下无覆盖(CK)、地膜覆盖(PM)和秸秆覆盖(SM)处理对夏玉米籽粒灌浆特性、产量、耗水量及水分利用效率的影响。结果表明,不同水分条件下,各处理夏玉米籽粒增重进程符合Logistic生长曲线。相对于无覆盖处理,地膜和秸秆覆盖处理提高了夏玉米的灌浆速率、产量和水分利用效率。其中,中水分(65%田间持水量)条件下地膜和秸秆覆盖处理夏玉米产量及水分利用效率(WUE)增幅最大,增产率分别为21.99%和35.86%,水分利用效率增加幅度分别为16.41%和16.79%;其次为低水分(55%田间持水量)处理,高水分(75%田间持水量)处理增幅最小。     

长期定位施肥对夏玉米光合特性及产量的影响研究

在长期定位试验基础上,采用以化肥为主处理、玉米秸秆为副处理的二因素裂区设计,通过对夏玉米叶面积、叶面积指数、功能叶叶绿素含量等光合特性及产量构成等的研究,探讨了秸秆与氮磷化肥配施对夏玉米光合特性及产量的影响.研究结果表明:长期施用秸秆对夏玉米增产有积极作用,但产量的增加主要靠化肥的投入,秸秆和化肥配施能更大幅度地增加夏玉米产量.从植株光合特性看,随氮磷化肥用量的增加,夏玉米叶面积和叶面积指数增大,到灌浆后期叶面积指数维持在3.5左右.长期不施肥和仅施秸秆处理玉米功能叶叶绿素含量低.长期施用秸秆促进了玉米叶面积的增加,其增产作用表现在穗粒数的增加上.化肥和秸秆配施在促进玉米生长的同时还能延缓叶片衰老,更大程度地增加穗粒数,提高千粒重,进而增加夏玉米产量.秸秆还田和氮磷化肥配施是该区较好的施肥模式.     

土壤干湿交替对玉米耗水特性及水分利用的影响

旱地农业与灌溉农业中作物经常面临的土壤干旱与湿润交替变化是实际田间环境［1］。作物在生长发育的不同时期可能会遇上各不相同的土壤缺水胁迫，这些不同胁迫会对作物诱导出适应性的生理反应和伤害性影响［2,3］，对此进行研究和认识，可以在节水灌溉中控制作物生长发育不同阶段土壤水分来调节作物生理过程，避免伤害性变化的发生，而促进适应性变化的产生，以改善作物发育后期籽粒形成阶段根系和叶片的功能来提高作物产量、品质和水分利用效率，达到高效、优质的目的。本文主要研究玉米在土壤干湿交替过程中的耗水特性和叶水分状况的关系，探讨提高水分利用效率的机制，为节水农业提供优化供水模式。     

气象因子变化对华北平原夏玉米产量的影响

利用统计分析方法对中国科学院栾城农业生态试验站11a玉米产量数据和影响夏玉米气象产量变化的主要气象因子进行了分析。结果表明：该区域夏玉米生长期间的日照时数有明显的下降趋势,6、7、9月的日平均温度有逐渐升高的趋势,8月的日平均温度有降低的趋势;该区夏玉米产量的增加,气象因子占有比较重要的位置,占到31．45％;6月下旬的平均气温、8月下旬-9月上旬的日较温差、7月中旬和9月上旬的日照时数是影响夏玉米产量波动的关键气象因子。     

施肥对旱地胡麻耗水特性和籽粒产量的影响

为了合理调控胡麻生产过程中氮、磷配施水平,以"陇亚杂1号"为试验材料,研究了不同施肥处理对旱地胡麻耗水特性、籽粒产量和水分利用效率的影响。试验设2个施氮(纯N)水平:75kg/hm~2(N_1),150kg/hm~2(N_2);2个施磷(纯P_2O_5)水平:75kg/hm~2(P_1),150kg/hm~2(P_2),共4个施肥处理(N_1P_1,N_1P_2,N_2P_1和N_2P_2),以不施氮磷肥为对照(N_0P_0)。结果表明:2013年胡麻的农田耗水量随着施肥量的增加而增加,2014年随着施肥水平增加至N2P1时,耗水量达到高峰,较N_2P_2处理显著增加10.23%;与N0P0处理相比,各施肥处理100—200cm土层的耗水量明显增加13.03~19.36mm。在胡麻现蕾至盛花期,2013年各施肥处理在此阶段的耗水量随着施肥量的增加而增加,而2014年以N_2P_1处理的阶段耗水量最大,较N_0P_0,N_2P_2处理分别显著增加19.25%和17.87%,说明氮磷配施有利于促进胡麻根系对土壤水分的吸收,尤其是深层贮水的利用,以满足胡麻生育后期的水分需求。两个生长季,胡麻的籽粒产量均表现为N_2P_1N_2P_2N_1P_2N_1P_1N_0P_0,且N_2P_1的籽粒产量显著高于N_0P_0处理44.27%~56.55%。胡麻的水分利用效率与籽粒产量的变化趋势基本一致,各施肥处理中以N_2P_1处理的最大,N_2P_2的次之,分别比N_0P_0处理显著增加30.23%~38.54%,20.50%~36.81%。可见,在本试验区同等肥力土壤条件下,氮磷施用量分别为150kg/hm~2,75kg/hm~2的高氮低磷配施(N_2P_1)是旱地胡麻高产节肥的最佳施肥处理。     

盐化潮土中硫酸钾对夏玉米产量及氮钾交互作用的影响

通过田间试验探讨了轻度盐渍化潮中施用硫酸钾对夏玉米干物质产量及氮钾养分吸收和再利用的影响。在速效钾含量较高的供试土壤中，施钾对高产夏玉米具有明显的效果和促进植物对氮钾的吸收，但明显降低了生长后期植物体中的钾和氮的再循环率。     

不同施肥方式对超高产夏玉米叶绿素荧光特性及产量性状的影响

通过田间试验,研究了不同施肥方式下超高产夏玉米叶片叶绿素荧光参数、SOD活性、细胞膜稳定性及产量性状。结果表明,“种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮”有利于提高玉米叶片的PSⅡ原初光化学效率（Fv/Fm） 、PSⅡ量子效率（ΦPSII）和光化学猝灭系数（qP）, 降低非光化学猝灭系数（NPQ）。“种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮”和控释肥这两种施肥方式对提高叶片叶绿素含量和SOD活性,降低MDA含量和相对电导率的效果较好。控释肥对提高玉米子粒千粒重的效应较大,“种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮”显著提高玉米子粒产量。为了获得高产,应采用种沟施肥+拔节期追氮+大喇叭口期追氮的施肥方式,而控释肥则有利于简化施肥作业,提高劳动效率。     

施氮与灌水对夏玉米产量和水氮利用的影响

通过田间裂区试验,研究了不同灌水量（900、 1200和1500 m3/hm2）和施氮量（0、 150、 210和270 kg/hm2）对夏玉米生长状况、 产量构成及水、 氮利用效率等的影响。结果表明: 当灌水量超过最低量 900 m3/hm2、 施氮量超过150 kg/hm2时,二者对玉米产量、 产量构成因素（穗粒数、 百粒重及穗粒重）和收获指数（HI）以及各生育期干物质积累量等均没有明显影响; 氮肥农学效率和氮肥偏生产力随氮肥用量的增加呈明显降低趋势; 灌水生产效率和水分利用效率随灌水量的增加也显著降低,二者均表现为900 m3/hm21200 m3/hm21500 m3/hm2。因此,在本试验条件下,以W900N150处理的水、 氮利用效率、 产量及其构成因素等较高,并且对环境造成潜在危害最小,为当地地域气候条件下夏玉米生产中节水减氮的较为适宜的水氮配比。     

不同供氮水平对夏玉米养分累积、转运及产量的影响

通过田间小区试验,研究了高肥力土壤上施N.125、250、375.kg/hm2对夏玉米生物量、子粒产量、N、P、K养分累积动态、及氮肥表观利用率、养分转运的影响。结果表明,不同施氮量只影响夏玉米不同生育时期养分的阶段累积量,而对累积趋势基本无影响。植株生物量及N、P、K养分累积量随生育期的延长而增加,且它们的累积趋势相似,都呈S型曲线。各处理的子粒产量在7000～7700.kg/hm2之间,只有N250处理增产达显著水平;氮肥表观利用率在10%～18%之间,随施氮量的增加略有降低。施氮可提高子粒中的氮素累积量,而对磷的累积量影响不大。随着施氮量的增加,氮素的转运量、转运效率及其在子粒中的比例都降低,磷的转运与氮表现出类似的趋势。综合考虑产量、氮肥利用率、养分转运及环境污染等因素,该地区夏玉米的推荐施氮量应控制在125.kg/hm2以内。     

不同水分状况下施氮对夏玉米水分利用效率的影响

通过盆栽试验采用五因素五水平通用旋转组合设计(1/2实施)方案,研究了不同水分状况下氮肥的用量和施用时期对夏玉米水分利用效率的影响。结果表明,施氮对夏玉米水分利用效率的影响大于土壤含水量,但子粒产量和生物产量水分利用率(WUE子粒和WUE生物)对施氮时期的要求不尽相同,苗期和灌浆期施氮对WUE子粒的影响较显著,而苗期和拔节期施氮对WUE生物的影响则更显著。从单因素效应看,并非施氮量和土壤含水量越高越好。水氮高效配合的关键期是拔节期,且存在阈值反应,其阈值是N0.2g/kg,土壤含水量为21%。低于阈值水平,水氮交互作用不明显,高于阈值水平,水氮互作效应显著。     

不同耕作措施对土壤水分和青贮夏玉米水分生产率的影响

适宜的耕作与覆盖措施可在不同程度节约农业用水。本文选用了翻耕处理、燃茬免耕处理和覆盖免耕处理为主要耕作措施,开展了为期2a的田间试验,研究不同措施对农田土壤含水量、土面蒸发、夏玉米生长指标、产量和水分生产率的影响。研究结果表明在降雨较少年份(2010年),覆盖免耕处理0～20cm土壤含水量均高于其他2处理,2a试验期间覆盖免耕处理0～120cm土壤贮水量一直高于其他2处理,且其土面蒸发量最小。2a试验期间,覆盖免耕青贮夏玉米产量较翻耕和燃茬免耕分别提高了11%和9%,青贮夏玉米水分生产率分别提高了11.7%和14.8%。覆盖免耕能减少土面蒸发和提高水分生产率,因此建议在北京地区夏玉米种植采用覆盖免耕措施。     

微咸水灌溉对土壤盐分平衡与作物产量的影响

河北低平原淡水资源短缺,微咸水资源丰富,合理开发利用微咸水已经成为缓解水资源供需矛盾的重要途径之一。本研究于2011—2015年在河北省沧州市中国科学院南皮生态农业试验站进行,以冬小麦和夏玉米一年两熟种植体系为研究对象,开展了河北低平原区实施微咸水灌溉对冬小麦及下茬作物夏玉米产量及灌溉对土壤盐分周年平衡的影响。2013—2014年冬小麦灌溉处理设雨养旱作处理(CK)、拔节期淡水灌溉1水(F1)、拔节期用2 g·L~(-1)、3 g·L~(-1)、4 g·L~(-1)、5 g·L~(-1)的微咸水灌溉1次(B21、B31、B41、B51)、拔节期和灌浆期用淡水灌溉(F2)、拔节期用3 g·L~(-1)的微咸水+灌浆期用淡水灌溉(B31F1)、拔节期用淡水+灌浆期用3 g·L~(-1)微咸水灌溉(F1B31)、拔节期和灌浆期都用3 g·L~(-1)的微咸水灌溉(B32)、拔节期、抽穗期和灌浆期都用淡水灌溉(F3)。2014—2015年根据上年度的试验结果对试验处理进行了精简,冬小麦灌溉处理设CK、F1、B31、B41、B51、B42(拔节期和灌浆期都用4 g·L~(-1)的微咸水灌溉)。结果表明,一般年型下冬小麦生育期灌溉2水就能获得高产和稳产,平均产量为6 593.4 kg·hm~(-2)。利用小于5 g·L~(-1)的微咸水灌溉,与淡水灌溉相比,不会造成冬小麦产量降低,灌溉1次微咸水比雨养旱作处理增产10%~30%,可用微咸水替代1次淡水。微咸水灌溉条件下冬小麦收获时土壤盐分有所积累,表层土壤含盐量大于1 g·L~(-1),影响下茬玉米的出苗和生长,但夏玉米播种后用675~750 m3·hm-2淡水灌溉可满足耕层淋盐需求,达到玉米生长的安全阈值,与淡水灌溉处理的玉米产量相比不减产。利用夏季降雨,可使土壤盐分得到淋洗,当夏季降雨量大于300 mm时,冬小麦微咸水灌溉下土壤盐分达到周年平衡。沧州地区73%以上的年份,夏季降雨量大于300 mm,为土壤淋盐创造了条件,保证了微咸水替代一次淡水灌溉的安全性。     

施氮量对超高产夏玉米产量及氮素吸收利用的影响

选用登海661（DH661）和郑单958（ZD958）为试验材料,研究了超高产条件下施氮量对夏玉米产量、氮素利用及其转运规律的影响。结果表明,随着施氮量的增加,子粒产量、植株氮素总积累量和氮肥利用率呈先增加后降低。施氮量为N 240～360 kg/hm2,DH661和ZD958产量分别达12172～15080 和12011～15360 kg/hm2;而氮素利用率和氮肥农学利用率,DH661分别为10.6～23.1%和11.5～13.6%,ZD958分别为24.1～28.6%和9.5～11.4%;植株氮素总积累量和氮肥利用率均达到最大。施N 240～360 kg/hm2,提高了营养器官中氮素转运量和花后氮素同化量,可以有效调控开花前氮素转运及花后直接同化,促进子粒氮素积累,提高产量。在本试验条件下,施 N 240～360 kg/hm2可提高氮肥利用率,实现玉米高产。     

红壤施氮对玉米水分胁迫指数的影响

为了探讨干旱条件下红壤水氮管理措施,在田间遮雨小区设置连续0～32 d不灌水的7个干旱水平和N 0、140、280 kg/hm23个施氮水平的试验,研究了氮肥对夏玉米作物水分胁迫指数(Crop water stress index,CWSI)的影响。结果表明,CWSI可以指示红壤干旱时玉米水分胁迫状况,但增施氮肥后,CWSI与产量的关系发生了偏移。在CWSI低于0.20时,增施氮肥对CWSI无明显影响;在CWSI大于0.20时,增施氮肥使玉米产量下降,高量氮肥还使CWSI上升,作物受旱加剧。说明增施氮肥对CWSI的影响因玉米干旱胁迫程度和施氮量而异。     

氮素运筹对夏玉米产量形成与氮素利用效果的影响

以郑单958玉米为材料,研究了氮素运筹对夏玉米产量形成与氮素利用效果的影响。结果表明,合理氮素运筹能显著提高夏玉米果穗的穗粒数、粒重、容重以及整个生育时期植株的氮素积累量,经济产量增加16.4%。施氮量与夏玉米秸秆、子粒的氮素累积量呈极显著正相关;但在相同施氮量下,分期施用对其无显著影响。施氮量超过N 300 kg/hm2,且于花粒期施氮,营养器官氮素转运量显著降低,营养器官和子粒的含氮量及累积量升高,出现了氮素奢侈吸收现象,导致氮素的表观利用率、农艺效率、生理效率、干物质和子粒生产效率显著降低。转运氮贡献率与施氮量呈显著的二次曲线关系。在本试验条件下,最佳施肥量为N 300 kg/hm2,采用种肥配合大喇叭口期一次追施为宜。     

耕作方式与秸秆覆盖对夏玉米根系分布及产量的影响

为探究夏玉米根系分布及水分利用效率对不同耕作结合秸秆覆盖模式的动态响应,于2017年和2018年在河套灌区开展不同耕作模式田间试验。试验设置,常规(CK)、秸秆表覆(BF)、深翻结合秸秆深埋(SM)和深翻结合秸秆深埋与表覆(BFSM)4种处理。结果表明,BF处理显著提高水平向根长密度,较CK处理高24.7%,SM、BFSM处理显著提高深层根长密度,较CK处理高23.8%;2017年夏玉米根长密度与标准化根深呈显著的三阶多项式函数关系,用2018年实测值率定效果较好,可较好描述不同耕作模式根长密度分布。BF、SM、BFSM处理较CK处理根冠比显著提高3.8%、20.8%、26.4%(P<0.05),较CK处理夏玉米产量及水分利用效率分别显著提高8.6%、19.5%、19.7%和13.6%、32.3%、34.8%(P<0.05),SM与BFSM处理差异不显著。该研究为河套灌区农业耕作模式提供一定借鉴。