近20年来甘肃省黄土高原区粮食产量的影响因素及未来粮食需求分析

基于甘肃省黄土高原区所辖36个县域的统计数据,研究了1991-2012年间粮食产量及结构的变化特征,以及单产和种植结构对粮食总产的影响,在此基础上预测分析了2030年区域粮食需求和生产能力,并提出粮食产量提高以满足消费需求的途径。结果显示：1991年来甘肃省黄土高原区粮食总产、单产及播种面积整体呈波动增长趋势,粮食总产量增加主要来自于单产的提高,单产提高的主要贡献来自于地膜覆盖技术的应用和玉米、马铃薯播种面积的扩大。预测2030年甘肃省黄土高原区粮食需求达到935.76万t,而生产能力仅为645.48万t,粮食自给率为69.0%。要解决未来区域粮食需求不足的问题,地膜覆盖面积必须要扩大到122万hm2,占粮食总播种面积的79.9%,地膜使用量增加3.1万t,单产年均提高1.76%,才能实现区域粮食自给的目标。     

减氮追施和增密对全膜覆盖垄上微沟马铃薯水分利用及生长的影响

优化垄沟配置方式、种植密度和施肥方式可显著提高降水利用效率、作物产量和水分利用效率。以西北半干旱区全膜覆盖垄上微沟种植马铃薯,设置49,500株hm–2(低密度)和64,500株hm–2(高密度) 2个播种密度,传统施肥(PM)、减量追施(PMN)、有机肥替代(PMO) 3个施肥模式,随机区组设计。研究施肥和密度对马铃薯不同生育期土壤温度、阶段耗水量、产量及水分利用效率的影响。结果表明,增密对土壤温度、叶绿素相对含量(SPAD)和产量无显著影响,但降低了花前耗水量、单株地上生物量和水分利用效率,提高了叶面积指数(LAI)和花后耗水量。在块茎膨大期,高密度处理的LAI较低密度增加了3.64%～15.01%;花后耗水量在2015—2016年较低密度增加了6.50%～48.52%。与PM处理相比, PMN和PMO均能提高花前土壤温度、现蕾期-块茎膨大期的马铃薯叶片SPAD值和LAI,其中LAI在花期增加了10.42%～44.26%。PMN和PMO降低了花前耗水量,增加花后耗水量和地上生物量,在块茎膨大期地上生物量较PM增加了6.95%～49.85%。PMN能提高低密度马铃薯的块茎产量和水分利用效率(WUE),2015—2017年产量较PM和PMO分别提高了9.96%～20.87%和13.64%～17.61%,水分利用效率提高了5.46%～20.81%和13.25%～45.24%。因此,增加密度对产量和水分利用效率无显著影响,但化肥减量追施或有机肥替代均可显著促进马铃薯花后耗水和提高LAI,使马铃薯块茎产量和WUE显著增加,是西北黄土高原半干旱区增产增效的养分管理模式。     

陇中半干旱区全膜覆土穴播小麦的土壤水分及产量效应

提高作物对自然降水的利用效率是干旱半干旱区提高粮食产量、增强农田系统抵御干旱胁迫的主要途径之一。试验研究了在大田条件下陇中半干旱区小麦全膜覆土穴播栽培对土壤含水量、水分利用效率及产量的影响。结果表明:全膜覆土穴播处理的产量可达3518.61kg/hm2,比裸地提高29.13%,比传统地膜覆盖处理提高24.63%;水分利用效率为12.59kg/hm2.mm,比裸地提高19.90%,比传统地膜覆盖处理提高18.76%。全膜覆土穴播栽培技术能够显著提高小麦产量及水分利用效率,在小麦生育前期有效保持土壤水分,中后期可以将深层土壤(40～120cm)水分提到上层供小麦生长所需。     

陇中半干旱区甜荞全膜覆土穴播栽培技术规程

从范围、术语和定义、栽培技术等方面规范了陇中半干旱区甜荞全膜覆土穴播栽培技术。     

旱地全膜覆土穴播春小麦的耗水特征及其对产量的影响

2012—2014年在西北黄土高原半干旱区甘肃定西(104°36′E,35°35′N)进行大田定位试验,以陇春27号小麦为试材,设全膜覆土穴播充分灌溉(FMSI)、全膜覆土穴播(FMS)、露地穴播(CK)3个处理,测定小麦不同生育时期的土壤含水量、生物量、产量、产量构成因子,计算不同生育阶段耗水量、耗水模系数、耗水强度、水分利用效率等指标,揭示全膜覆土穴播春小麦的耗水特征及其对产量和水分利用的影响。结果表明,2013年和2014年FMSI播种—拔节、拔节—抽穗、抽穗—灌浆、灌浆—成熟4个生育阶段耗水量平均为159.5,115.0,47.7,117.7mm,耗水模系数平均为39.7%,21.5%,13.8%,25.0%,年际间差异不显著,可表征半干旱区全膜覆土穴播春小麦的需水规律。FMS处理0—300cm土层的土壤贮水量在播种期、拔节期、灌浆期均高于CK。在播种—拔节期,FMS在2013年和2014年的耗水强度较CK分别增加了20.0%和5.8%,但灌浆期降低了26.4%和14.1%。2012—2014年FMS的地上生物量在全生育期均显著高于CK,其中成熟期分别增加了95.7%,42.8%和108.7%。FMS的株高、穗长、单株重、穗重、小穗数、穗粒数和千粒重均显著高于CK,使得在耗水量无显著增加的条件下,产量增加了35.4%,58.9%,61.9%;WUE提高了44.6%,54.6%,69.0%。因此,全膜覆土穴播可调节不同降水年型的春小麦耗水进程,使得营养生长期的耗水模系数和耗水强度增加,促进了作物源的建成,在灌浆期耗水量降低的条件下提高产量和WUE。     

旱地化肥分层和深施对春小麦水肥利用及产量的影响

【目的】 为优化西北旱作区春小麦施肥量及施肥方式,提高小麦产量和水分利用效率。【方法】 于2018—2020年开展大田试验,以陇春35号为供试品种,设4个处理,分别为氮肥常量浅施（PM）、氮肥减量浅施（PM-N）、氮肥减量深施（PMD）和氮肥减量分层施肥（PMA）,测定春小麦不同生育期0—300 cm土层土壤含水量、生物量、叶片叶绿素含量（SPAD）、冠层温度、叶面积指数、产量等指标,计算土壤贮水量、阶段耗水量、水分利用效率、植株氮素累积量和氮肥偏生产力等,从土壤水分-冠层发育-产量角度揭示化肥分层和深施对土壤水肥利用和产量的影响。【结果】 PMA和PMD处理显著调节春小麦生育期耗水进程。苗期到拔节期,PMA和PMD处理在0—300 cm的耗水量较PM处理分别提高11.8—20.4 mm和15.1—25.4 mm,较PM-N处理分别提高10.7—14.6 mm和9.3—20.0 mm;抽穗到灌浆期,较PM处理分别提高15.1—39.8 mm和16.5—26.5 mm,较PM-N处理分别提高18.1—48.7 mm和19.5—35.4 mm。PMA和PMD处理在春小麦生育期的叶片SPAD值、叶面积指数、生物量分别较PM处理平均提高7.2%和4.2%、23.0%和19.4%、34.6%和17.8%,较PM-N处理平均提高7.6%和5.4%、17.7%和10.8%、38.5%和23.4%;PMA处理拔节后和PMD处理抽穗后的冠层温度分别较PM处理降低8.5%和4.5%,较PM-N处理降低8.6%和4.8%。PMA和PMD处理穗粒数较PM处理平均提高4.3%和4.0%,较PM-N处理平均提高4.8%和4.2%;公顷穗数较PM处理平均提高10.1%和6.2%,较PM-N处理平均提高11.0%和7.8%。PMA和PMD处理的产量、WUE、植株氮素累积量、氮肥偏生产力较PM处理分别提高10.5%和5.1%、11.8%和6.2%、48.0%和35.7%、38.2%和31.3%,较PM-N处理分别提高15.7%和10.0%、14.1%和8.0%、51.8%和40.4%、15.7%和10.0%。PMA处理较PMD处理增产5.2%,WUE和氮肥偏生产力分别提高4.8%和5.2%。PM-N处理的氮肥偏生产力较PM处理提高21.0%（P<0.01）,其他指标均无显著性差异。【结论】 在氮肥施用量由150 kg·hm^-2减少到120 kg·hm^-2后,采用化肥分层和深施仍能实现春小麦增产和水肥高效利用,可在西北黄土高原旱作春小麦生产中推广应用。