谷豆覆膜条带种植技术及其光合水分变化研究

通过谷豆条带种植技术、谷子覆膜穴播栽培技术、大豆膜际条播栽培技术的进一步集成, 形成一套新的高产高效种植模式.该模式发挥了3种技术的优势, 能够充分利用自然光热资源, 明显改善谷子和大豆的光合、呼吸及水分交换环境.谷子光合速率(Pn)分别比普通条带谷子和单作谷子提高19.2%、32.4%, 气孔导度(Cleaf)分别提高6.3%、42.2%, 蒸腾速率(E)与单作谷子相近; 大豆光合速率分别比普通条带大豆和单作大豆提高5.6%、56.1%, 蒸腾速率分别提高3.1%、46.1%, 气孔导度分别提高31.3%、148.9%; 谷子水分利用效率(WUE)分别比普通条带谷子和单作谷子提高32.3%和31.9%, 大豆水分利用效率分别比普通条带大豆和单作大豆提高2.6%和7.0%.模式总产量显著高于单作大豆, 与单作谷子相近, 比普通谷豆条带种植模式高17.7%; 总效益比单作谷子增加1 413.75元·hm-2, 比单作大豆和普通谷豆条带种植模式分别增加2 242.5元·hm-2、1 542.0元·hm-2.模式具有显著的增产、增收、节水效果.     

不同种植模式对云南省中部坡耕地水土保持的影响

采用田间径流小区试验,研究了坡耕地玉米大豆间作、玉米单作、大豆单作和裸地的水土保持。结果表明,当玉米和大豆采用2∶2的间作种植时,间作处理其产流量比大豆单作、玉米单作和裸地分别减少了19.40%,23.01%和29.40%;土壤流失量比大豆单作、玉米单作和裸地分别减少了29.00%,32.52%和47.21%;径流中携带总N流失量间作处理比大豆单作、玉米单作处理和裸地分别减少了1.62%,19.37%和7.48%,径流中携带总P流失量玉米单作比间作、大豆单作和裸地分别减少了34.75%,31.01%和62.77%;流失土壤中间作处理在有机质、碱解氮、速效磷和速效钾指标流失量均最小;间作处理玉米和大豆的生育期叶面积指数分别高于玉米单作和大豆单作3.74%和4.78%,有利于增加地表覆盖度;按净公顷产值比较,玉米大豆间作、大豆单作和玉米单作其每公顷纯收入分别为35 753.0元/hm2,34 823.8元/hm2和12 946.6元/hm2,间作种植模式的公顷纯收入比单作大豆和单作玉米分别高出了2.6%和63.8%。玉米大豆2∶2间作的种植模式较玉米单作、大豆单作和裸地更具优越性。     

间作模式下作物根系与坡耕地红壤抗蚀性的关系

通过径流小区试验,结合土壤理化性质分析和根系指标测定,研究了玉米单作、大豆单作以及玉米/大豆间作模式下,不同作物根系特性与坡耕地红壤抗蚀性的关系。结果表明,玉米/大豆间作模式在改善土壤理化性质、提高红壤质地和结构方面优于玉米或大豆单作,玉米/大豆间作模式在0—10,10—20,20—30cm土层的含根量、根系表面积、根系体积、根尖数和根长较玉米单作或大豆单作均有提高,其中0—10cm土层范围内差异显著;玉米/大豆间作模式较玉米单作模式在根量、根系表面积、根系体积和根长分别提高了80.95%,50.93%,90.30%和77.99%,较大豆单作模式分别提高了58.70%,73.36%,123.05%和149.27%;在20—30cm土层范围内,间作模式根长较玉米单作模式提高了150.48%,较大豆单作模式提高了206.94%;不同种植模式下,土壤抗蚀性指数在10—20cm土层差异不显著,在0—10cm和20—30cm土层之间差异显著;不同深度土层范围内,间作模式土粒抵抗分散能力均最强;在间作模式下,同期土壤流失量较单作减少,土壤流失量与作物根系量、根系表面积、总根长、根系体积和根尖数呈显著负相关。玉米大豆间作可以通过改善根系特征,提高土壤有机质含量,进而提高土抗蚀性。     

玉米/大豆带状复合种植模式下减量施氮对系统产量的影响

2016年在兰州地区不同海拔条件下,研究了玉米/大豆种植模式(玉米单作、大豆单作和玉米/大豆间作)和氮肥水平(不施氮、传统施氮和减量施氮)对作物产量的影响。结果表明,不同种植模式下的传统施氮(CN)和减量施氮(RN)间产量差异不显著。在皋兰、榆中、永登3个试验点,单作玉米在传统施氮(CN)条件下产量较高,分别为13 478.49、12 974.21、11 073.12 kg/hm2;而间作玉米在减量施氮(RN)条件下产量较高,分别是12 387.02、11 994.41、10 879.27 kg/hm2;单作大豆和间作大豆均在减量施氮(RN)条件下产量最高;玉米/大豆间作系统的总产量均以减量施氮(RN)条件下最高,分别是14 024.07、13 533.68、12 306.86 kg/hm2。可见,减量施氮下的玉米/大豆复合种植模式的系统产量并未降低,而氮肥利用效率显著提高,适宜在该区域大面积推广。     

单作和间作对玉米和大豆群体辐射利用率 及产量的影响

通过两个生长季(2006～2007年)的大田试验,研究了1:3和2:3两种问作模式及单作种植对玉米和大豆群体辐射截获与利用以及产量的影响.结果表明,单作玉米、单作大豆、1:3间作和2:3间作的消光系数分别为0.45、0.60、0.53和0.52.播后第79 d前,间作和单作玉米的干物质量间差异不显著;此后,1:3同作玉米的干物质量极显著高于单作玉米,1:3和2:3间作模式之间玉米干物质量的差异显著;观测期内,大豆干物质量单作和问作间差异显著.玉米/大豆1:3间作群体的辐射利用率(3.51 g·MS-1)和2:3间作群体的辐射利用率(3.49g·MJ-1)约为单作大豆辐射利用率(1.24g·MJ-1)的2.8倍.但略低于单作玉米(3.56g·MJ-).虽然单作玉米和大豆的籽粒产量均高于间作群体内玉米和大豆的籽粒产量,但间作群体的总产量分别比单作玉米和大豆的产量高约6.0%和320%;间作种植收入比单作玉米高56%～60%.比单作大豆高70%～74%.本研究表明,间作种植能够通过更有效地利用光能来增加作物产量,进而提高农民收入.     

兰州市北山无灌溉区植被恢复效益初步研究

在陇东半湿润易旱地区,通过大田试验,研究了限量补充灌溉及套作对冬小麦、玉米产量和水分利用效率(WUE)的影响,探讨了冬小麦套作玉米、单作冬小麦和单作玉米地土壤水分的时空动态及利用特性.结果表明,套作可显著提高冬小麦和玉米的产量和水分利用效率,套作耗水量较相应单作耗水量的加权平均增加了5.7%～7.3%,产量提高了52.8%～50.6%;限量补灌对套作和单作小麦的增产作用显著,对单作玉米的WUE也具有显著的提高作用,但对单作小麦和套作WUE的影响不显著;冬小麦套作玉米对水分利用的互补作用主要发生在冬小麦收获后,主要通过利用冬小麦带和深层水分提高利用效率,套作是既可提高旱农区当季降水利用率又可保留适宜底墒水平的高效种植模式.     

保护性耕作对小麦玉米间作系统生产效率和可持续性的影响

农田复合系统是集约化农作的有效途径之一,在增加生物多样性和提高产量方面具有重要作用。干旱区农业生产中,温室气体减排和作物耗水减量是发展高效可持续农业的重要参考指标,研发基于作物复合生产的模式是该区节水、减排和可持续农业发展面临的重大课题。本研究以河西绿洲灌区长期规模化种植的小麦/玉米复合生产系统为对象,于2010-2012年度在甘肃农业大学校地联合绿洲农业科研教学基地（武威站）,通过集成免耕立茬（NTS）、免耕秸秆覆盖（NTM）、少耕秸秆翻压（RTS）形成不同小麦/玉米间作复合系统,并以传统间作（CTI）为对照,重点研究了不同系统的土壤碳排放量和水分利用特征,比较分析了其生产效率和可持续性。结果表明,小麦和玉米复合系统的生物热能产较单作小麦提高113%,较单作玉米提高21%,该系统基于生物热能产的土地当量比均大于1。农田复合生产系统能有效降低土壤CO₂排放,特别是集成免耕秸秆覆盖的间作系统,土壤CO₂排放量比单作玉米降低12%,比传统间作降低13%,排放效率比单作玉米提高39%,比传统间作提高31%。此外,农田复合生产系统还显著降低了作物耗水,与传统间作相比,集成免耕秸秆覆盖的间作系统的棵间蒸发量、耗水总量和单位耗水碳排放量分别降低11%、5%和9%,但单位耗水生物热能产提高19%。农田复合生产系统较传统间作具有更高的土地当量比（1.78）、碳排当量比（1.48）和耗水当量比（1.22）,三者分别提高14%、28%和20%,因而其可持续评价指数提高了13%。小麦/玉米间作集成免耕秸秆覆盖的农田复合生产系统可作为河西绿洲灌区高效可持续农作的可行模式。     

种植方式对玉米大豆套作体系中作物产量、养分吸收和种间竞争的影响

为探寻玉米-大豆套作体系下作物间的资源竞争关系,揭示玉米-大豆套作系统的增产机理,本研究以玉米-大豆套作系统(简称玉豆套作)为对象,通过2 a大田定位试验,研究了玉豆套作带状连作(A1)、玉豆套作带状轮作(A2)、玉豆套作等行距种植(A3)、玉米单作(A4)、大豆单作(A5)5种种植方式对玉米、大豆的产量、养分吸收及种间竞争能力的影响。结果表明,与单作和等行距种植相比,带状种植的玉米产量降低、大豆产量显著增加,A2的大豆产量分别比A5和A3高25.5%和89.2%。与带状连作相比,带状轮作促进玉米增产和对N、P、K的吸收,玉米籽粒产量及植株N、P、K的吸收总量分别提高7.5%、18.5%、9.1%、14.1%。与大豆单作相比,带状套作显著增加了大豆的经济系数和养分收获指数,A2的经济系数和植株N、P、K收获指数分别增加40.9%、11.9%、20.6%、39.9%。带状种植方式下,玉米对N、P、K的竞争力弱于大豆(Ams0,CRms1),但带状轮作提高了玉米的种间竞争力和营养竞争比率。玉米-大豆套作体系下,相对带状连作和等行距种植,带状轮作种植有利于玉米与大豆间的和谐共生,促进了玉米、大豆对养分的吸收,提高了系统的产量和土地当量比率(LER)。     

四川几种轮套作体系的产量及小麦玉米磷素利用效率研究

通过2011和2012年2年田间试验研究了"蚕豆-玉米"、"小麦-甘薯"、"小麦-大豆"3种两熟轮作体系和"小麦/玉米/甘薯"、"小麦/玉米/大豆"2种三熟套作体系的产量、小麦玉米磷素积累分配及磷利用效率的变化。结果表明:三熟套作具有明显的产量优势,小麦/玉米、玉米/大豆和玉米/甘薯的土地当量比(LER)分别为1.79、1.51、1.62,小麦/玉米/大豆、小麦/玉米/甘薯周年体系的LER平均分别为2.13、2.32,与同面积单作相比,两体系周年作物产量分别提高了12.5%和31.5%。小麦、玉米产量套作比单作分别高30.3%、12.3%,而大豆和甘薯产量在套作与单作间无显著差异。套作较单作显著提高了小麦和玉米的地上部磷素吸收总量、籽粒磷积累量、磷肥偏生产力,小麦分别提高34.3%、39.3%、29.1%,玉米分别提高11.1%、19.8%、12.4%。玉米磷收获指数套作比轮作平均高7.8%。套作促进了小麦、玉米磷营养从营养器官向籽粒的转运分配。表明三熟套作相对两熟轮作(单作)能显著提高周年产量,促进小麦、玉米对磷素的吸收利用,一定程度提高了磷肥利用效率。     

不同磷水平下间作对红壤团聚体及有效磷特征的影响

间作玉米对红壤团聚体的形成和磷素的有效性提高有重要作用。基于田间小区定位试验,研究不同施磷水平(P0:0 kg/hm²,P60:60 kg/hm²,P90:90 kg/hm²,P120:120 kg/hm²)下玉米大豆间作对土壤团聚体及有效磷特征的影响,为改善红壤团聚体结构和提高磷肥利用提供科学依据。结果表明:施磷和间作种植均有利于水稳性团聚体的形成和增大土壤平均质量直径。与单作玉米相比,间作分别显著提高了玉米土壤水稳性团聚体比例和平均质量直径 10.5%和 10.8%,且土壤中水稳性团聚体比例和平均质量直径在 P120施磷水平下达到最大。玉米大豆间作相比单作玉米促进了土壤 >0.25 mm团聚体含量的增加,特别是 >2 mm团聚体含量增加了 23.2%,同时减少了 <0.053 mm团聚体含量 10.2%。对比单作玉米,间作显著提高了 1～ 2和 0.25～ 1 mm团聚体中有效磷含量