不同灌水水平及一膜两年覆盖对玉米干物质积累与土壤温度的影响

【目的】为给绿洲灌区玉米生产优化耕作措施、地膜再利用和水分高效利用提供理论依据.【方法】以大田玉米为研究对象,在不同灌水水平下研究了覆膜免耕(NT)、秋免耕春覆膜(RT)和传统耕作覆膜(CT)方式下农田土壤温度和干物质积累的相关性.【结果】与CT和RT相比,覆膜免耕显著降低了玉米苗期的增温效果,NT平均地温分别较RT和CT方式低1.5和1.8℃,而对玉米拔节期以后的土壤温度无明显影响,且玉米全生育期0~25cm土壤平均温度在不同覆膜方式间无显著差异.覆膜免耕玉米相对生长率在抽雄吐丝期前明显低于CT和RT处理,分别低16.87%和18.34%;而吐丝期至成熟期,分别较RT和CT方式高出17.84%和18.80%.土壤温度与其干物质积累在玉米苗期具有显著线性正相关关系.覆膜免耕方式下玉米可获得与两种新膜覆盖方式相当的产量,且在低灌水水平下获得籽粒产量显著高于传统覆膜处理,覆膜免耕较传统覆膜处理高出16.39%.【结论】覆膜免耕虽对玉米苗期的土壤温度和干物质积累有显著影响,但可获得与两种新膜覆盖相当的籽粒产量,是适于西北绿洲灌区的具有良好生态效益的农田覆膜节水管理新技术.     

行距及密度影响玉米密植潜力的干物质累积和产量构成机制

空间布局是决定玉米密植潜力的重要因子,但有关行距配置对不同密度玉米产量及其构成因素的调控研究比较薄弱,使得生产实践中缺乏通过行距配置优化挖掘玉米密植潜力的理论依据。2017-2018年,在带宽相同条件下,研究了7∶3(L1:宽行56 cm∶窄行24 cm)、6∶4(L2:宽行48 cm∶窄行32 cm)、5∶5(L3:行距配置均为40 cm)3种行距配置对5种密度(D1:82 500株·hm~(-2)、D2:90 000株·hm~(-2)、D3:97 500株·hm~(-2)、D4:105 000株·hm~(-2)、D5:112 500株·hm~(-2))玉米产量及其构成因素的影响。行距配置、密度及二者的互作效应显著影响玉米籽粒产量, L1行距配置较L3增产5.2%～10.5%,增幅显著; D2、D3密度处理分别较D1密度处理增产6.1%～12.0%、6.5%～15.0%(P0.05), L1D3、L2D3产量较L3D1提高了8.3%～34.2%、4.8%～27.5%(P0.05), L1D3的增产效果最好,说明宽窄行种植增强了玉米植株的耐密性,提高了玉米群体的密植潜力。宽窄行结合密植有利于提高玉米的生物产量,其中L1行距配置较L3提高3.0%～6.6%(P0.05),D3密度较D1密度高3.4%～8.0%(P0.05), L1D3较L3D1处理提高5.2%～15.0%(P0.05)。宽窄行种植提高玉米密植潜力的原因是:1)提高了玉米生长后期(大喇叭口期至灌浆期)的干物质累积速率,该时期玉米的干物质累积速率L1行距配置较L3提高32.9%～42.0%, D3密度较D1密度高9.2%～23.9%, L1D3处理较L3D1处理高29.1%～34.3%,增幅均显著; 2)提高了光合产物向穗部的转移, 2017年度玉米收获指数D3密度较D1密度高6.4%, L1D3处理较L3D1处理高16.2%,2018年无显著差异;3)提高了玉米的成穗数和穗粒数,D3密度的成穗数较D1密度高16.0%～20.2%,L1D3较L3D1成穗数高16.9%～25.9%,L1行距配置较L2、L3穗粒数分别高3.0%～4.4%、3.9%～7.0%,提高幅度均显著。56 cm∶24 cm宽窄行结合密度97 500株·hm~(-2)是绿洲灌区获得高产,密植潜力充分发挥的理想种植模式。     

绿洲灌区密植对氮肥减量玉米产量的补偿潜力

【目的】针对绿洲灌区玉米生产氮肥用量过高的问题,探究通过密植补偿氮肥减量对玉米产量负效应的可行性。【方法】2019—2021年,以施氮水平为主区,设地方习惯施氮(N₂,360 kg·hm^-2)、减量25%施氮(N₁,270 kg·hm^-2)两个水平;以种植密度为副区,设传统(M₁,7.8万株/hm²)、中(M₂,10.4万株/hm²,增密33%)、高(M₃,12.9万株/hm²,增密66%)3个密度水平,进行裂区试验,重点研究氮肥减量条件下增密对玉米产量及其构成因素的影响。【结果】(1)氮肥减量导致玉米籽粒产量、生物产量分别降低4.0%、4.9%。减氮条件下,中密度可以产生籽粒产量补偿效应,N₁M₂较对照N₂M₁提高4.1%;高密度处理N₁M₃     

间作小麦秸秆还田对地膜覆盖玉米灌浆期冠层温度及光合生理特性的影响

【目的】作物的光合生理特性是影响产量的重要因素,冠层温度反映作物冠层的能量平衡状况,与作物光合生理特性及产量形成密切相关。研究不同覆盖方式下作物冠层温度与光合生理特性及产量形成,旨在优化耕作制度,提高干旱内陆灌区作物生产潜力。【方法】2014—2016年,在西北干旱灌区,通过田间试验,研究不同小麦秸秆还田及地膜覆盖利用方式下,小麦间作玉米模式中玉米灌浆期的冠层温度及光合生理特性。【结果】间作较单作可降低玉米灌浆期的冠层温度,以免耕小麦带25—30 cm高茬收割覆盖还田与玉米带地膜2年覆盖(NTSI2),免耕小麦带25—30 cm高茬收割立茬还田与玉米带地膜2年覆盖(NTSSI2)处理降低效果更为显著,较传统耕作每年覆新膜单作(CTM)处理分别降低10.3%与7.5%,比传统翻耕小麦带无秸秆还田与玉米带每年覆新膜(CTI)处理分别降低7.6%与4.7%。从冠气温差可知,NTSI2处理随气温变化玉米灌浆期冠层温度变化较小,可减小气温变化对玉米生长发育造成的不利影响。间作较单作可增大玉米灌浆期的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)及叶片水分利用效率(WUEL),以NTSI2、NTSSI2处理提...     

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。     

玉米农田土壤碳排放及碳平衡对地膜覆盖方式及种植行距的响应

【目的】分析干旱绿洲灌区玉米农田土壤碳排放特征及碳平衡对地膜覆盖方式及种植行距的响应,为评价区域典型农作制模式及其关键栽培技术的生态效益提供参考依据。【方法】田间试验于2013—2014年在甘肃河西绿洲灌区进行,共设4个处理:全膜覆盖等行距(50 cm)、全膜覆盖宽窄行(40 cm+80 cm)、半膜覆盖等行距(50 cm)和半膜覆盖宽窄行(40 cm+80 cm)。分析土壤呼吸速率季节变化特征及土壤碳排放量。计算土壤碳排放效率(CEE),并采用净生态系统生产力(NEP)评估农田碳平衡及其强度。【结果】土壤呼吸速率随玉米生育进程呈典型的单峰曲线。全膜覆盖均显著提高了玉米全生育期农田土壤碳排量,且玉米根呼吸碳排放量的贡献率在18.8%—77.2%,平均为49.1%。半膜覆盖宽窄行碳排放效率最高,达到2.65 kg·kg~(-1),分别较全膜覆盖等行距和全膜覆盖宽窄行处理高37.3%和26.2%。4种玉米种植模式中,半膜宽窄行模式净生态系统生产力最高,达到7 446.2kg C·hm~(-2),显著高于其他3种植模式。【结论】4种种植模式均表现为大气CO2的汇,半膜覆盖宽窄行种植模式碳排放量最低的同时碳汇效应最强。     

氮肥后移满足绿洲灌区全膜覆盖玉米的氮素需求

【目的】 在水热资源有限区,地膜覆盖使得玉米对氮素的需求前移,容易造成后期脱肥。本研究在河西绿洲灌区通过田间试验,探讨氮肥后移对全膜覆盖玉米产量、氮素积累特征和氮肥利用率的影响,以期为优化地膜覆盖栽培玉米的施氮制度提供理论依据。 【方法】 试验为单因素试验,在施氮量450 kg/hm2水平下,基肥和大喇叭口期追肥分别占总施氮量的20%和40%,其余40%的氮追施时期和比例分为3个处理:N1 (拔节肥10% + 花粒肥30%),N2(拔节肥20% + 花粒肥20%),N3 (传统方式,拔节肥30% + 花粒肥10%),此外,还设定了不施氮肥空白对照。调查了玉米氮素积累动态及氮素利用状况。 【结果】 氮肥后移对玉米生育前期植株氮素的积累影响不显著,但能显著提高生育后期的氮素积累量。与N3相比,N1处理玉米植株氮素积累量在成熟期提高10.0%,籽粒吸氮量提高44.6%;氮肥后移对玉米籽粒产量和收获指数均有显著影响,N1处理籽粒产量较N3提高15.8%,收获指数提高12.2%,N2处理的籽粒产量与收获指数与N3处理差异不显著。N1处理的玉米氮素收获指数较N3处理提高31.0%,氮肥利用率 (NUE)、氮肥农学效率 (NAE) 和氮肥生理利用率 (NPE) 分别提高15.1%、79.4%和55.7%,N2处理与N3处理间则无显著差异。 【结论】 在总施氮量为450 kg/hm2的水平下,玉米拔节期追施45 kg/hm2、大喇叭口期追施180 kg/hm2、花后10 d追施135 kg/hm2氮肥,可有效提高地膜覆盖玉米的氮素供需吻合度,增加玉米生育后期氮素积累量,提高产量、氮素收获指数和氮肥利用率,是河西绿洲灌区实现玉米增产和提高氮肥利用率的一项有效措施。      

河西绿洲灌区减量灌溉下绿肥对小麦光合源及产量的补偿效应

  【目的】  资源性缺水严重制约河西绿洲灌区小麦生长,针对小麦种植模式单一,水资源投入量大、利用效率不高等问题,研究限量供水条件下不同处理对小麦光合源及产量的补偿效应,对该区小麦节水种植模式的构建具有重要意义。  【方法】  河西绿洲灌区麦后复种箭筈豌豆(Vicia sativa L.)的田间定位试验始于2017年,供试小麦品种为‘宁春4号’,箭筈豌豆品种为‘兰箭2号’。试验采用裂区设计,设置传统灌水(540 mm,I₃)、减量50 mm灌水(490 mm,I₂)、减量100 mm灌水(440 mm,I₁) 3个灌水水平和小麦收获后复种并翻压绿肥(WG)、复种但不翻压绿肥(WGr)、休闲(WF) 3种绿肥处理方式。2020―2021年,调查了绿肥小麦光合源(叶面积指数、光合势)和产量补偿效应。  【结果】  从全生育期平均值来看,与2020和2021年I₃处理的小麦叶面积指数(LAI)、光合势(LAD)相比,I₁处理小麦LAI分别显著降低了6.26%和5.84%,LAD分别下降了6.21%和5.87%;I₂处理小麦LAI分别降低3.55%和2.85%,LAD分别下降3.17%和3.13% (P<0.05);与传统灌水休闲对照(WFI₃)相比,WGI₂的LAI提高了2.31%和3.69%,LAD分别提高了3.07%和4.03%,WGrI₂无显著差异,绿肥翻压显示出对I₂处理下小麦LAI、LAD的补偿效果。与2020和2021年I₃相比,I₁处理小麦干物质累积量分别平均显著降低了16.31%和15.19%,籽粒产量分别平均降低了14.00%和12.98%;I₂处理小麦干物质累积量分别平均降低6.20%和6.58%,籽粒产量分别平均降低1.78%和4.05%;WGI₂小麦干物质累积量较WFI₃分别提高了4.84%和5.30%,籽粒产量分别提高了5.89%和6.01%,显示出绿肥翻压对I₂下小麦干物质累积和产量的显著补偿效应;而WGrI₂产量的补偿效应不明显,且2021年绿肥翻压对I₂下光合源、干物质累积量的补偿效应优于2020年。WG对产量的补偿主要归因于对小麦LAI、LAD的同步补偿。  【结论】  在河西绿洲灌区,复种并翻压绿肥能够获得与常规灌溉量相近的小麦叶面积和光合势以及产量,即可以补偿减少50 mm灌水量对次年小麦造成的负效应,因此,可作为该区实现小麦节水生产的生态技术模式。     

复种绿肥补偿减量施氮导致的小麦光合效能和产量损失

【目的】探讨河西绿洲灌区复种不同绿肥对后茬减量施氮小麦产量性能的补偿效应,为小麦生产中绿肥替代部分化学氮肥提供理论依据。【方法】裂区定位试验始于2018年,主区为小麦收获后复种箭筈豌豆混播毛叶苕子(HCV)、复种箭筈豌豆(CV)、复种油菜(R)和无复种绿肥(F);副区为3个施氮量,传统施氮量N 180kg/hm²的100%(N₁₈₀)、80%(N₁₄₄)、60%(N₁₀₈)。在2020和2021年小麦主要生育期,调查叶面积指数(LAI)、光合势(LAD)、群体生长速率(CGR)与净同化率(NAR)。小麦收获后测产,计算收获指数。【结果】与对照(FN₁₈₀)相比,HCVN144处理2020、2021年小麦开花期至灌浆期的LAI提高了17.7%～31.1%,LAD提高了8.4%～9.1%,开花期至成熟期的CGR提高了33.3%～133.0%,开花期至灌浆期的NAR提高了21.2%～25.1%;2021年CVN144处理小麦苗期至灌浆期(除孕穗期)的LAI提高了10.5%～25.3%...     

水氮减量对地膜玉米免耕轮作小麦主要光合生理参数的影响

地膜玉米免耕结合水氮减量对小麦稳产增产的作用已经验证,但其形成的光合生理机制研究仍比较薄弱。2018—2020年,采用裂区设计,设置地膜玉米免耕(NT)和传统耕作(CT)两种耕作方式,传统灌水(I2, 2400 m3 hm–2)和传统灌水减量20%(I1, 1920 m3 hm–2) 2个灌水水平和施纯N 225 kg hm–2 (N3)、180 kg hm–2 (N2)和135 kg hm–2 (N1) 3个施氮水平。结果表明,耕作措施、施氮水平对小麦叶面积指数、光合势、SPAD值、光合速率均有显著影响;灌水水平对光合速率影响显著。全生育期平均来看, NT较CT显著提高了小麦叶面积指数、光合势、SPAD值、光合速率,分别提高14.5%～44.1%、 13.2%～16.3%、 7.4%～9.0%、14.5%～24.2%;与I2相比,I1小麦光合速率显著降低了6.5%～13.6%。N1较N3叶面积指数、光合势、SPAD值、光合速率分别显著降低了6.4%～13.6%、7.5%～12.7%、6.0%～10.2%、7.5%～17.5%, N2与N3无显著差异。耕作措施、施氮水平、灌水水平三者均...