不同秸秆覆盖量对旱地小麦生理生化特性的影响

为了阐明秸秆覆盖对小麦生理生化特性的影响,筛选出适宜豫西旱地小麦高产栽培的秸秆覆盖量,以豫麦49-198为材料,采用大田试验,设置5个秸秆覆盖量水平(不覆盖为对照(Ⅰ)、2 000 kg·hm-2(Ⅱ)、4 000 kg·hm-2(Ⅲ)、6 000 kg·hm-2(Ⅳ)、8 000 kg·hm-2(Ⅴ)),研究了小麦抽穗期后旗叶SPAD值和光合速率,可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白质、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性等生理生化特性和产量特征。结果表明:小麦抽穗后,在一定秸秆覆盖量范围内随覆盖量的增加,各处理总体表现为小麦旗叶SPAD值升高,净光合速率增强,可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白质含量升高,MDA含量降低,SOD、CAT和POD活性增强,小麦产量增加;且秸秆覆盖处理,除MDA含量减少外,其余各指标均较对照有所增加,但覆盖量超过一定水平后,各指标增幅(降幅)不明显。处理Ⅳ的各指标均优于其它覆盖处理并与对照有显著差异。综合分析可知,在豫西旱地生态条件下,6 000 kg·hm-2为最佳秸秆覆盖量。     

中国旱作农区不同量秸秆覆盖综合效应研究进展Ⅱ.不同量秸秆覆盖的农作物生理效应及研究存在问题与展望

综述了不同量秸秆覆盖对作物生理、产量和水分利用效应研究的最新进展,归纳了该领域目前研究中存在的问题,同时就其未来的研究方向进行了展望.     

中国旱作农区不同量秸秆覆盖综合效应研究进展Ⅰ.不同量秸秆覆盖的农田生态环境效应

随着节水农业和土壤碳循环理论的发展和成熟,不同量秸秆覆盖研究作为当代保护性农业的新颖课题之一,备受广泛关注.为了深刻理解不同量秸秆覆盖的农田生态环境效应,本文综述了不同量秸秆覆盖对土壤温度、水分、养分、酶、土壤碳库、生物结构和农田杂草病虫及小气候影响的研究现状和进展,旨在为该领域的研究和发展提供参考依据.     

玉米旱作栽培条件下不同秸秆覆盖量对土壤酶活性的影响

通过玉米旱作栽培条件下秸秆覆盖栽培定位试验,研究了不同秸秆覆盖量对土壤酶活性的影响.结果表明:秸秆覆盖可使土壤酶活性增加,蔗糖酶和碱性磷酸酶活性在9 000 kg/hm2 覆盖量下达到最高,在0～20 cm层蔗糖酶和碱性磷酸酶活性分别比对照(覆盖量0 kg /hm2)增加46.9%和9.0%,脲酶活性在13 500 kg/hm2覆盖量下最高,且在0～20 cm层脲酶活性较对照增加了3.9倍;脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均随土层的加深而降低,而碱性磷酸酶活性各层间差异不显著.     

秸秆量对垄沟二元覆盖夏玉米农田耗水及产量的影响

于2015—2016年通过两年夏玉米大田试验,设置4个秸秆覆盖量水平2 500、5 000、7 500、10 000 kg·hm~(-2)(分别记为M1、M2、M3、M4),以不覆盖秸秆为对照(CK),探索了垄沟二元覆盖下不同秸秆量对土壤水分及夏玉米生育期耗水量、干物质累积量、产量及水分利用效率的影响。结果表明:与CK相比,4个处理均增大了玉米生育期耗水量,2a中各处理夏玉米成熟期平均土壤贮水量较对照分别减少1.93、5.23、9.47 mm和11.54 mm,生育期耗水量分别增大0.51、3.37、8.78 mm和11.01 mm,其中,M2处理的土壤贮水量及生育期耗水量在2016年与对照差异显著(P0.05),M3、M4与对照2 a均差异显著(P0.05);干物质量在苗期覆盖处理小于对照,中后期显著大于对照,2 a平均增加4.67%、16.58%(P0.05)、21.99%(P0.05)和23.36%(P0.05);M3处理2 a平均产量及水分利用效率表现较优,分别较CK增加18.80%(P0.05)、14.80%(P0.05),较M1增加14.13%(P0.05)、10.92%(P0.05),较M2增加8.14%(2016年,P0.05)、5.11%(2016年,P0.05),虽然较M4处理2 a平均减少1.77%、0.26%,但均差异不显著。综合而言,在干旱半干旱地区垄膜沟播条件下,7 500 kg·hm~(-2)为合理的秸秆覆盖量。     

秸秆还田量对陇中旱作麦田土壤团聚体稳定性和有机碳含量的影响

为探明秸秆还田后土壤团聚体与有机碳的变化特征和作用机制,依托2019年布设于甘肃省定西市李家堡镇的不同秸秆还田试验,设置两种秸秆类型：小麦秸秆和玉米秸秆,秸秆还田量分别为：0（CK）、3 500（低量）、7 000（中量）、14 000 kg·hm^-2（高量）,研究了秸秆还田对陇中黄土高原旱作农田土壤团聚体稳定性和有机碳的影响。结果表明：土壤机械稳定性团聚体以>0.25 mm团聚体为主,且随土层加深粒径逐渐增大,水稳性团聚体均与之相反;秸秆还田较不还田处理的机械稳定性和水稳性<0.25 mm粒级团聚体含量分别降低了3.53%～21.74%和2.73%～8.95%,土壤机械稳定性和水稳性团聚体平均重量直径MWD、几何平均直径GMD的提升幅度最大分别达到16.29%、30.12%和20.93%、12.12%,团聚体破碎率PAD降低了2.53%～13.23%,在中量秸秆还田时效果最好,且玉米秸秆比小麦秸秆效果更明显。秸秆还田提升了土壤有机碳含量,且在表层土壤秸秆还田量越高,对土壤有机碳的提升效果越显著,其中玉米秸秆高量还田处理的土壤有机碳含量较CK显著提高了...     

秸秆覆盖量和覆盖时间对党参生长及光合特性的影响

试验以露地不覆盖(CK1)和地膜露头覆盖(CK2)为双对照,设置了移栽覆盖(A1)和出苗覆盖(A2)2个覆盖时间,4500 kg·hm-2(B1)、7500 kg·hm-2(B2)、10500 kg·hm-2(B3)、13500 kg·hm-2(B4)4个覆盖量,采用二因素随机区组设计,研究了秸秆覆盖量和覆盖时间对党参...     

半干旱区秸秆覆盖量对土壤水分保蓄及作物水分利用效率的影响

2007～2008年在宁夏南部半干旱地区旱作春玉米播前设置了4种不同秸秆覆盖量(0、0.45、0.9、1.35万kg/hm2)处理,分析了该区秸秆覆盖量对土壤水分保蓄及水分利用效率的影响.两年定点试验表明,不同秸秆覆盖量对土壤含水量影响存在季节性、层次性差异;0.9 kg/hm2覆盖量处理,在玉米大喇叭口期以前,对保持0～40 cm土层的土壤含水量有显著效果(P< 0.05),较对照土壤水分含量提高了14.2%;秸秆覆盖量达到1.35万kg/hm 2时,土壤含水量不再显著增加.0.9～1.35万kg/hm2覆盖量处理较对照增产显著(P<0.01),幅度达16.9%;玉米水分利用效率较对照增加了4.3～5.6 kg/(mm*hm2),达到了极显著水平(P<0.01).     

秸秆覆盖全程节水对小麦病害发生的影响

通过秸秆覆盖全程节水对小麦病害发生影响调查,发现其主要病害有:小麦条锈病(Puccinia striiformis West)、小麦白粉病[Blumeria graminis(DC.) Speer]和小麦散黑穗病[Ustalago tritici(Pers)Jens.],免耕和秸秆覆盖处理对这3种病害的发生几乎没有影响;随冬季灌水量的增加,小麦条锈病发病减轻,小麦散黑穗病发病加重,对小麦白粉病影响不大。     

免耕覆盖夏玉米耗水特性及土壤环境变化研究

2002～2003年在西北农林科技大学灌溉试验站夏玉米田进行了小麦秸秆不同覆盖量的大田试验.通过不同覆盖处理对夏玉米的耗水特性及土壤水热环境变化影响的研究,表明采用完全覆盖可使作物耗水减少27.6%、产量增加21.22%、1 m土壤含水率提高37%,覆盖焚烧处理耗水量高于免耕覆盖10%～41%.另外,利用秸秆免耕覆盖比覆盖焚烧土壤的速效氮、速效磷、速效钾均有所提高.最后,从节约资源和改善环境污染的角度分析了秸秆覆盖对土壤环境的影响.     

旱地小麦全膜覆土穴播技术的土壤水分效应

采用田间小区试验研究了旱地小麦全膜覆土穴播技术的土壤水分效应。结果表明,小麦生长前期,不同层次土壤含水量均表现为全膜覆土穴播>膜侧沟播>露地条播;拔节—孕穗期0～20 cm土壤含水量全膜覆土穴播较露地条播提高4.6～5.2个百分点,而膜侧沟播较露地条播提高2.2～2.3个百分点;1 m土壤贮水量,全膜覆土穴播较露地条播增加29.0～48.0 mm,而膜侧沟播较露地条播增加12.9～20.4 mm。全膜覆土穴播技术大幅度提高了小麦农田降水利用率和水分利用效率,使降水利用率最高达到74.1%,平均降水利用率达到71.0%;使小麦水分利用效率最高达到19.58 kg·mm^-1·hm^-2,平均达到18.33 kg·mm^-1·hm^-2,在旱作小麦农田降水高效利用方面取得了重大突破。     

旱地小麦全膜覆土穴播联合机覆土作业性能试验

为进一步提高旱地小麦全膜覆土穴播联合机覆土作业性能,以作业机前进速度、刮板式土壤升运器线速度和刮板式土壤升运器倾角为自变量,平均覆土合格率为响应值,依照Box-Behnken试验设计原理,采用三因素三水平响应面分析方法,建立各试验因素与平均覆土合格率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。试验结果表明:三个因素对平均覆土合格率影响的主次顺序为作业机前进速度、刮板式土壤升运器倾角和刮板式土壤升运器线速度,联合机最佳工作参数为:作业机前进速度0.55 m·s~(-1)、刮板式土壤升运器线速度1.00 m·s~(-1)、刮板式土壤升运器倾角40°。验证试验结果表明,联合机平均覆土合格率为98.6%,较优化前的覆土作业性能有明显提升。     

西南高原“旱三熟”地区不同覆盖栽培措施的土壤水分效应

在西南高原季节性旱区进行田间试验,研究不同覆盖栽培条件下"旱三熟"种植模式的农田土壤水分效应。研究表明,秸秆、地膜覆盖尤其是秸秆地膜二元覆盖有明显蓄集和保存土壤水的作用,土壤保蓄水度平均提高60.63%,覆盖能有效减少田间水分的无效蒸发,平均减少181.93 mm,使作物蒸腾系数和水分利用效率提高,平均提高19.84%和23.5%,而使作物耗水系数减小,平均减少18.26%,根区是作物耗水与土壤保蓄水的关键区域;农田水分变化沿土层可划分为3个层次,即0~30 cm土层为土壤水分变化活跃层和土壤贮水变化明显层、30~80cm土层为土壤水分变化次活跃层和土壤贮水变化显著层、80~100 cm土层为土壤水分变化相对稳定层和土壤贮水变化缓慢层。覆盖栽培可促进作物耗水量由田间无效蒸发耗水向有效的田间作物蒸腾耗水转化,使农田水分的有效性显著提升。     

旱地小麦全膜覆土穴播技术肥料效应研究

采用多点田间小区试验研究了不同旱作区小麦全膜覆土穴播技术的肥料效益。结果表明,全膜覆土穴播技术能显著提高小麦肥料利用率和肥料利用效率。全膜覆土穴播小麦氮、磷、钾肥利用率最高分别为44.3%、24.7%、37.9%,平均分别为38.7%、21.0%、29.1%,较露地条播分别增加8.6、5.1、6.6个百分点;全膜覆土穴播小麦氮、磷、钾肥料利用效率最高分别为14.8、25.0、13.1 kg·kg^-1,平均分别为12.9、21.2、12.3 kg·kg^-1,较露地条播分别增长29.0%、31.7%、23.0%。全膜覆土穴播技术能增强小麦对土壤养分的吸收利用能力,显著提高缺素区小麦的相对产量,从而降低氮、磷、钾施肥依从度。全膜覆土穴播小麦缺氮、缺磷、缺钾区相对产量最高分别为60.0%、54.7%、89.7%,平均为58.7%、52.7%、88.8%,较露地条播分别增加3.7、3.9、2.7个百分点;全膜覆土穴播小麦氮、磷、钾施肥依从度最高分别为42.6%、49.5%、11.9%,平均为41.3%、47.3%、11.2%,较露地条播分别减少3.7、3.9、2.7个百分点。     

秸秆覆盖条件下冬小麦棵间蒸发规律研究

在大田条件下,研究分析多覆盖(覆盖量6 000 kg/hm2),少覆盖(覆盖量3 000 kg/hm2)和不覆盖处理对冬小麦棵间蒸发的影响,结果表明:冬小麦逐日棵间蒸发表现为10月中旬、3月下旬和6月上旬较大,多覆盖、少覆盖和对照三个处理逐日变化量和逐日累计量有相同变化趋势;三个处理日均棵间最大蒸发量均出现在灌浆～成熟期、最小值出现在越冬～返青期;覆盖处理对对照抑制率都是在播种～分集期最大,越冬～返青期最小;覆盖处理中,多覆盖抑蒸效果最好.     

豫西旱地不同覆盖方式对冬小麦生长发育的影响

通过对地膜、秸秆和液膜三种覆盖栽培模式对冬小麦土壤水分动态的影响进行分析,结果表明,地膜覆盖能显著提高产量,增产8.32%,增产效果优于秸秆覆盖和液膜覆盖;地膜覆盖和液膜覆盖返青期有增温保墒作用,耕层土壤含水量较对照增加4.4%和3.0%;秸秆覆盖在冬小麦的关键生育期保墒效果好,返青期和抽穗期0~100 cm贮水量较对照高15.2mm和9.8 mm,前期的低温效应,对冬小麦生长有抑制作用,但后期表现出优势。不同覆盖可提高水分利用效率,秸秆覆盖有利于豫西地区土壤的培肥和可持续利用。     

渭北地膜覆盖小麦最佳种植模式及微生境效应研究

以露地小麦为对照,对膜上穴播和膜侧沟播两种模式进行比较研究。两地多年试验结果表明,起垄覆膜沟播模式在小麦生育期具有聚水、保墒、增温、透光等作用,是符合渭北自然条件的旱地小麦高产、稳产最佳模式;其微生境效应,除冬前增温效果没有膜上穴播模式明显外,其它诸如聚水保墒效果、土壤微生物数量、土壤养分吸收以及水分利用效率等均好于膜上穴播模式。     

旱地小麦全膜覆土穴播技术高效施肥机理研究

采用多点田间小区试验研究了不同旱作区小麦全膜覆土穴播技术的高效施肥机理。结果得出,随年降雨量由350→600 mm增加,全膜覆土穴播小麦氮、磷、钾最佳施肥量分别由N 103.2 kg·hm-2→181.3 kg·hm-2、P2O570.3 kg·hm-2→134.1 kg·hm-2、K2O 32.4 kg·hm-2→73.0 kg·hm-2显著增加;最高施肥量分别由N113.2 kg·hm-2→214.4 kg·hm-2、P2O576.1 kg·hm-2→153.0 kg·hm-2、K2O 40.1 kg·hm-2→88.0 kg·hm-2显著增加。全膜覆土穴播小麦氮、磷、钾肥料利用率和利用效率随降雨量增加而明显提高。表现在:随降雨量由350→600 mm增加,全膜覆土穴播小麦平均氮、磷、钾肥利用率分别由26.4%、17.0%、20.2%增加到32.8%、22.6%、26.8%,氮、磷、钾肥料利用效率平均分别由8.8、17.2、7.0 kg·kg-1增加到10.9、22.9、9.3 kg·kg-1。结果还得出,全膜覆土穴播小麦氮、磷、钾肥料利用率和利用效率随施肥水平提高而明显降低。表现在:随施肥量增加,全膜覆土穴播小麦平均氮、磷、钾肥料利用率分别由37.1%、25.6%、31.4%降低到17.8%、13.2%、11.8%;平均氮、磷、钾肥料利用效率分别由12.4、25.9、10.7 kg·kg-1降低到5.9、13.4、4.1 kg·kg-1。在旱地全膜覆土穴播小麦肥料高效利用机理方面取得明显研究进展。     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦农田土壤特性及产量的影响

2019—2020年在黄土高原雨养条件下以不覆盖露地（CK）和地膜覆盖（PM）为对照,设置3种秸秆带状覆盖处理：SM3（覆盖带50 cm,种植带35 cm,播种3行）,SM4（覆盖带50 cm,种植带50 cm,播种4行）及SM5（覆盖带50 cm,种植带70 cm,播种5行）,研究了不同带幅秸秆带状覆盖对冬小麦农田土壤特性、籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明,秸秆带状覆盖较CK和PM显著降低土壤0~20 cm土层土壤容重4.49%~7.07%,增加土壤孔隙度4.41%~7.28%,且>0.25 mm机械稳定性团聚体含量增加5.30%~5.31%,水稳性团聚体含量增加4.55%~7.21%,平均重量直径(MWD)提高6.45%~60.31%,平均几何直径(GMD)提高8.73%~20.57%,土壤有机碳含量提高6.06%~6.15%。地膜覆盖对土壤各特征指标影响较小。秸秆带状覆盖处理较CK提高小麦籽粒产量5.07%,水分利用效率提高12.04%。3种秸秆带状覆盖处理中,SM3处理对土壤各特征指标影响最大,SM5处理在改善土壤理化性状的基础上,对小麦籽粒产量及水分利用效率的提升表现出较大优势。因此,SM5处理（覆盖带50 cm,种植带70 cm,播种5行）是适宜于西北半干旱区冬小麦种植的“绿色高效”措施。