不同类型地膜覆盖对土壤水热及春玉米产量的影响

由于传统普通农用地膜覆盖造成的农田残留污染问题日益加重,因此发展使用可降解新型地膜势在必行。为进一步验证和筛选出适宜河套灌区玉米种植的地膜覆盖类型,试验设置普通地膜、生物地膜、液态地膜和不覆膜4个处理,对比研究了不同地膜覆盖类型对土壤水热状况以及春玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明:春玉米生育前期,生物地膜与普通地膜覆盖处理的土壤温度无显著性差异,但5~15 cm深度土壤温度显著高于液态地膜和不覆膜处理,起到了良好的增温、保温效果。生育中后期,生物地膜出现破损,保温效果减弱,但一定的降温效应避免了春玉米遭受高温的危害。整个生育期内,生物地膜与普通地膜覆盖处理的土壤水分含量无显著性差异,但0~40cm土层土壤水分含量显著高于液态地膜和不覆膜处理,为春玉米的生长提供了良好的水分条件。生物地膜和普通地膜覆盖处理显著提高了春玉米的产量和水分利用效率,且两者差异性不显著,但均显著高于液态地膜和不覆膜处理。综合分析,在河套灌区玉米种植过程中较适宜采用生物地膜来逐步替代普通地膜覆盖。     

土壤水变动对冬小麦生长产量及水分利用效率的影响

采用盆栽和管栽试验,研究土壤水变动对冬小麦地上部生长、产量及水分利用效率的影响。结果表明：株高对水分胁迫的发生时期较敏感,叶面积对水分胁迫的持续时间更敏感,与其他水分胁迫处理相比,分蘖至拔节阶段水分胁迫处理的株高最小,分蘖至孕穗阶段水分胁迫处理的叶面积最小。冠重主要受胁迫持续时间的影响,分蘖至孕穗阶段水分胁迫处理的冠重最小。水分胁迫对冬小麦穗数和WUE的影响基本上表现为正效应,而对每穗粒数、千粒重及产量的影响则全部为负效应。在各水分胁迫处理中,拔节至孕穗阶段经中度水分胁迫后抽穗期复水的处理,产量最高,达到充分供水对照的62%;分蘖至拔节阶段经中度水分胁迫后孕穗期复水的处理,WUE最大。试验结果表明,冬小麦株高、叶面积及各产量要素对土壤水变动的响应存在差异。     

不同水分条件下保水剂对冬小麦产量及水分利用效率的影响

试验采用保水剂(B)与灌水水平(W)两因素2×4完全均衡方案和裂区区组设计,研究不同水分条件下保水剂对冬小麦产量及水分利用效率的影响。结果表明,灌水水平在20%~80%条件下,不施保水剂时,灌水量为80%时冬小麦产量达到最大值;施用保水剂时,灌水量为60%时冬小麦产量最高。随着灌水量的增加,土壤水分含量有所提高,施用保水剂后土壤水分显著提高;在冬小麦孕穗期灌水量为田间持水量的60%时,施用保水剂后土壤水分增加1.57倍。低灌水水平和高灌水水平均削弱保水剂对水分生产效率、灌水利用效率和降水利用效率的增加效应。可见,灌水的增产效应与灌水对水分生产效率、灌水利用效率、降水利用效率的提高有着密切关系。在本年度(2011年10月~2012年6月)降水及气候条件下,施用保水剂时,最佳灌水量为田间持水量的60%时冬小麦产量最高。     

滴灌模式对农田土壤水氮空间分布及冬小麦产量的影响

大田作物最优滴灌模式的研究是滴灌技术深入推广应用过程中的重要研究内容,通过田间试验,选取地表滴灌和地下滴灌两种滴灌类型,研究其在4种不同灌溉制度下农田水、氮空间分布规律以及冬小麦产量的差异。试验结果表明,在土壤水分控制范围相同时,不同滴灌类型下冬小麦生育期内所需的灌水总量和灌水频率不存在显著差异;在施肥量和灌水定额基本相同时,地下滴灌较地表滴灌促使硝态氮向深层土壤运移的几率更大。但总体而言,不同滴灌类型相同灌溉制度下,硝态氮运移规律基本相似;同种滴灌类型不同滴灌制度下的各处理冬小麦产量存在显著差异。而且,在充分灌时,不同滴灌模式下的冬小麦产量差异性不显著;非充分灌时,滴灌模式对冬小麦产量存在显著影响。     

降雨入渗条件下厚包气带土壤水流通量的模拟与分析

降雨较少的半干旱半湿润地区大范围的厚包气带中土壤水运动的研究越来越受到关注,其中厚包气带对降雨补给浅层地下水特征的影响是重要的研究问题。探究厚包气带情形下降雨对浅层地下水的补给作用和机理可为分析人类干扰情况下水文循环规律的变化、合理地制定水资源开发利用规划提供理论依据。本文以北京市大兴区新凤河流域采育镇由GEOPROBE钻机获得的9.6m厚包气带土壤样品为研究对象,在室内详细测得土壤特性数据的基础上,运用HYSRUS-1D软件模拟55a降雨入渗条件下的一维土壤水流动态过程,分析土壤水流通量的时空变异特征,探讨用较浅层位(2m深度附近)的土壤水流通量来估算深层土壤水渗漏量的可行性,旨在为野外裸地厚包气带条件下评价降雨入渗对浅层地下水的补给提供简捷实用的方法。研究结果表明:该地区多年自然降雨条件下的平均土壤水分深层渗漏量为131.03mm,多年平均降雨入渗补给系数约为0.21。其中,平水年对应的平均降雨入渗补给系数约为0.18。当模拟时段达到55年时,土壤剖面2m以下的入渗通量几乎不随深度变化而变化。这一实际案例的研究结果对该区域宏观水资源管理和评价具有一定的参考价值。     

地膜覆盖时间对新疆棉田水热及棉花耗水和产量的影响

该文主要研究不同的地膜覆盖时间对棉田水热及棉花产量的影响。设置了6个地膜覆盖时间:40 d(J1)、55 d(J2)、70 d(J3)、85 d(J4)、100 d(J5)和140 d(全生育期覆盖,CK),2016和2017年在阿克苏绿洲典型滴灌棉田进行田间试验,分析不同地膜覆盖时间对土壤温度、土壤水分、耗水量(crop evapotranspiration,ET_c)、产量、水分利用效率(water use efficiency,WUE)的影响。结果表明,不同地膜覆盖时间可影响土壤水热状况。随着地膜覆盖时间延长,0～80 cm土层含水率逐渐增加,ET_c持续降低,WUE呈增加趋势,但超过100 d后对ET_c及WUE无显著影响。J1、J2、J3和J4处理在揭除膜后,土壤含水率迅速降低,土壤深层水快速消耗,进入铃期后处理间差异才逐步开始缩小。地膜覆盖时间小于100 d会显著减少单株成铃数,降低单铃质量,最终造成减产。J1～J5覆盖时间中,J5处理产量(2 a平均为6 800 kg/hm~2)和WUE(2 a平均为11.5 kg/(hm~2·mm))最高(P0.05),且J5与CK差异不显著(P0.05),可见,地膜覆盖100 d较适宜。该研究结果可为绿洲棉区合理地使用地膜提供科学依据,也为残膜回收及降解地膜的安全应用提供理论支持。     

不同类型地膜覆盖对玉米农田水热状况及产量的影响

为提高我国北方旱地作物的水分利用效率,探索可降解类型地膜的应用前景,在山西省农科院东阳试验基地,于2015年和2016年连续定点定位设置普通地膜、渗水地膜、生物降解地膜、光降解地膜4种不同类型地膜覆盖模式,以不铺膜为对照,研究不同类型地膜覆盖模式对农田水热效应和玉米产量的影响。研究结果表明:4种覆膜处理下的土壤温度在生育前期土表处分别较不铺膜处理高3.1~5.9℃;渗水地膜和生物降解地膜处理的水分利用效率显著高于其他处理(P0.05),光降解地膜和普通地膜处理次之,不铺膜对照处理最低,渗水地膜、光降解地膜、生物降解地膜、普通地膜处理的水分利用效率分别较对照高11.0、5.9、12.8、5.4 kg/(mm·hm~2)。产量方面,与对照相比较,渗水地膜、光降解地膜、生物降解地膜、普通地膜处理2015年的增产率分别为20.3%、0.1%、15.4%、8.8%;2016年的增产率分别达到44.8%、36.1%、53.6%、31.6%,表现为生物降解地膜渗水地膜普通地膜光降解地膜。地膜增温保墒作用下,处理之间的增产效果与水分利用效率变化协同,其中生物降解地膜能够显著提高玉米的水分利用效率及产量,在未来可替代普通地膜推荐应用到旱地玉米中,同时达到缓解农田残膜污染的效果。     

微咸水非充分灌溉对土壤水盐分布与冬小麦产量的影响

为了实现高效用水,缓解北方地区水资源紧缺的状况,根据河北省中科院南皮生态农业试验站2003－2005年的冬小麦微咸水非充分灌溉田间试验资料,研究了微咸水非充分灌溉对土壤含盐量、冬小麦产量和产量构成因素以及水分利用效率的影响。结果表明,从拔节前到麦收后的冬小麦主根区土壤含盐量随着生育期的发展呈明显升高趋势;随着缺水阶段的后移,0～100 cm深度土壤积盐程度逐渐增大;穗粒数对缺拔节水敏感程度最高,缺抽穗水对单位面积穗数的影响最大,缺灌浆水对千粒重的负效应最大;总的来说产量随着缺水阶段的后移,水分胁迫的负效应逐渐减小,水分利用效率随着缺水阶段的后移有所提高,微咸水非充分灌溉的灌水优先顺序应为拔节水、抽穗水和灌浆水。该研究为黄淮海地区冬小麦在微咸水非充分灌溉下的适宜灌溉次数和灌溉水量的确定提供了科学依据,有利于合理开发利用当地微咸水资源。     

不同基因型冬小麦冠层温度与产量和水分利用效率的关系

通过研究水分利用效率和产量之间的相关性,证明冠层温度在筛选小麦品种(系)时也是一个重要的指标。利用红外测温仪,于2006-2007年在甘肃陇东旱原研究了来自中国北方和美国的40个小麦品种(系)不同生育时期冠层温度的差异及其与产量、水分利用效率的关系。结果表明,不同基因型小麦在籽粒灌浆结实期存在着冠层温度高度分异现象,其分异程度随生育期的推后明显加大,到灌浆中后期达到最大。无论拔节期、灌浆初期还是中后期,旱地冬小麦产量、水分利用效率与冠层温度均呈极显著的负相关,并且随着生育期推移,相关性增大。灌浆中期以后不同基因型小麦冠层温度保持较高的一致性,冠层温度偏低的品种具有较高的产量和水分利用效率。灌浆中后期的冠层温度在评价小麦产量和水分利用效率上具有较高的可靠性,可作为田间选择的一个指标应用。     

不同机采棉种植模式和种植密度对棉田土壤水热效应及产量的影响

新疆机采棉生产中农机农艺的不融合是导致棉花纤维品质下降和采净率低的主要原因,优化机采棉株行距配置是实现农机农艺融合的重要途径。该研究于2018－2019年进行了\     

不同覆膜开孔率下土壤水分和潜水蒸发的模拟研究

为研究蒸发阶段不同覆膜开孔条件下土壤水分运动,在室内进行蒸发模拟试验的基础上,采用HYDRUS-1D模型对不同覆膜开孔率和大气蒸发能力条件下土壤剖面含水率和潜水蒸发量动态变化进行了模拟,并与实测资料进行比较。结果表明:土壤剖面含水率同时受大气蒸发能力和覆膜开孔率的共同作用,随覆膜开孔率和大气蒸发能力的增加,土壤剖面含水率减小,且上层土壤含水率差异比下层土壤明显;覆膜开孔率和大气蒸发能力一定时,土壤剖面含水率在蒸发初期有所增加,蒸发后期基本保持稳定;覆膜对潜水蒸发的阻滞作用明显,但开孔率增加到一定数值时,表层盐分的影响大于覆膜的影响,使土壤含水率增大,累积蒸发量减小。经实测数据验证,模型精度较好,表明HYDRUS-1D模型用于不同覆膜开孔率下的土壤水分运动模拟是可行的。     

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。     

保持耕作麦田水分动态及水土流失的研究

通过对豫西夏休闲坡耕地不同耕作方式下冬小麦田水分变化规律及其生态效益的研究 ,结果表明 :免耕、深松的土体内含水量、接纳降水能力均明显高于传统耕作 ,免耕与深松处理降水贮蓄率分别比传统高 1 3 .3 3 %和 5 .84% ,能促使降水在不同坡位中均匀分布 ,其中免耕优于深松。免耕条件下 ,提高了冬小麦出苗率 ,明显地促进生长发育 ,产量比传统耕作增产了1 9.3 % ,水分利用效率也提高了 1 7.5 % ;深松也提高了冬小麦出苗率 ,但对冬小麦生长发育影响不明显 ,产量比传统耕作增产了 9.4% ,水分利用效率提高了 8.5 %。     

不同材料膜覆盖对土壤水分和花生产量的影响

为揭示可降解膜覆盖的保水增产效应,开展了旱棚微区控水条件下花生不同材料膜覆盖试验。结果表明:液态生物降解膜与聚乙烯膜覆盖后,0-30cm土层苗期贮水量分别较对照增加64%和91%,花针期降低蒸发19%和16%,保水性能较好。粉剂降解膜与纤维黑色纸膜在花针期的水分散失较多,与对照差异不显著。液态生物降解膜、聚乙烯膜与对照相比,生物产量分别提高22.5%和25.3%,经济产量提高40.6%和39.1%,水分利用效率提高45.1%和37.8%,增产效果显著。     

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。     

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。     

关中地区播前土壤墒情对覆膜旱作夏玉米产量和水分利用的影响

基于3年连续冬小麦-夏玉米覆膜轮作试验,通过校验之后的AquaCrop模型设置不同水平的播前土壤墒情,模拟研究关中地区多年历史气候条件下旱作覆膜夏玉米生长和水分利用对播前土壤墒情的响应规律,拟基于播前土壤墒情初步建立覆膜与否的判断标准。结果表明,当土壤初始含水率≤70%田间持水量,关中地区夏玉米覆膜产量波动剧烈;覆膜增产率随着降水的增加呈增加趋势。随着土壤初始含水率的增加,覆膜增产效果越来越明显,且趋于稳定;然而覆膜措施的增产效果对降水量越来越不敏感,最终呈稳定趋势。当播前土壤底墒达到80%~85%田间持水量的水平时,覆膜夏玉米籽粒产量水分利用效率达到最高。综上,有水可保可用是覆膜增产增效的先决条件之一;当土壤初始含水率≤70%田间持水量,建议不采用覆膜措施;当土壤初始含水率≥80%田间持水量时,建议采用覆膜措施。     

秸秆覆盖下超高产夏玉米农田产量和土壤水分的动态变化

试验于2010年在山东农业大学农学实验站完成,设3种覆盖处理,分别为0（D0）,0.6（D0.6）,1.2kg/m2（D1.2）,研究了超高产条件下秸秆覆盖对夏玉米农田产量和土壤水分动态变化的影响。结果表明,秸秆覆盖条件下,D0.6和D1.2处理的籽粒产量分别为1 328.8,1 204.9g/m2,均达超高产水平,且分别比D0处理提高了12.1%和1.8%。播种到灌浆期间,秸秆覆盖可显著增加超高产夏玉米农田0-90cm范围内的土壤水分含量;灌浆期以后,各覆盖处理对土壤水分含量的影响逐渐减小。D1.2和D0.6处理分别比D0处理的蒸散量增加了7.1%和9.2%,从而使水分利用效率（WUE）降低。实验表明,在黄淮海夏玉米主产区,秸秆覆盖显著增加籽粒产量,是实现夏玉米超高产的有效手段之一,但并没有显著提高WUE。     

不同砂石覆盖量对土壤水分及冬小麦生长过程的影响

为探讨不同砂石覆盖量对土壤水分运动和冬小麦生长的影响,进行了2014—2015年和2015—2016年遮雨棚下4种砂石覆盖量(0,23,46,69kg/m~2)的土箱试验研究。采用精度较高的重力传感器建立小型蒸渗仪观测系统,测定土壤水分动态变化。无麦和有麦情况下砂石覆盖量从0~69kg/m~2的处理名分别记为NW0、NW23、NW46、NW69及W0、W23、W46、W69。结果表明:(1)土壤贮水量随着砂石覆盖量的增加而增大,逐月土壤蒸发量、逐月蒸腾量、累积土壤蒸发量和累积蒸发蒸腾量均随砂石覆盖量的增加而减小。有麦的各处理土壤贮水量整体比无麦的低,有麦的各处理逐月蒸发蒸腾量比无麦的逐月土壤蒸发量高,累积蒸发蒸腾量亦比无麦的累积土壤蒸发量高。无麦情况下,第一、二年度3个覆盖处理比不覆盖处理的累积土壤蒸发量分别减少了11.6%~18.1%和28.5%~47.5%;有麦情况下,累积蒸发蒸腾量分别减少了2.2%~3.7%和0.7%~3.6%。(2)冬小麦的株高、叶面积指数、有效穗数、产量及水分利用效率均随着砂石覆盖量的增加而增大。第一、二年度3个覆盖处理比不覆盖处理的最大株高分别增长了5.3%~17.2%和1.0%~5.8%,最大叶面积指数分别增大了17.9%~74.6%和7.9%~28.2%,产量分别增大了6.6%~14.2%和12.3%~44.6%,水分利用效率分别增大了8.0%~16.2%和15.6%~67.1%。最适宜冬小麦生长的砂石覆盖量为69kg/m~2。进行砂石覆盖能够将冬小麦生长前期增加的土壤储水有效用于生长后期,从而对提高冬小麦产量和水分利用效率做出了重要贡献。