单作与间作的棵间蒸发量差异及其主要影响因子

在甘肃河西走廊区, 通过大田试验, 研究了不同供水水平下小麦间作玉米与单作小麦、单作玉米的耗水量和棵间蒸发量差异, 探讨了影响作物棵间蒸发量的关键因子。结果表明, 小麦间作玉米的耗水量较单作小麦、单作玉米耗水量的平均值增加了41.44%~47.15%; 间作全生育期的总棵间蒸发量显著大于单作, 但间作的日均棵间蒸发量显著低于单作玉米、高于单作小麦; 间作的棵间蒸发量占总耗水量的比重显著低于单作玉米, 说明间作可提高农田水分利用的有效性。随灌水水平的提高,间作总耗水量显著增加,单作相邻灌水处理间的差异不显著;灌水水平对单作玉米、间作棵间蒸发量的影响不显著,说明间作耗水量增加主要是由蒸腾作用造成的。作物的日均棵间蒸发量与0~30 cm的土壤含水量、0~25 cm的土壤温度、全生育期的平均叶面积指数均呈显著正相关关系。单作玉米日均棵间蒸发量较大的主要原因是0~30 cm的土壤含水量、0~25 cm的土壤温度均相对较高。小麦间作玉米可提高作物的土地利用率, 其水分利用效率较单作平均提高25%以上。     

干旱绿洲灌区玉米氮素吸收利用对绿肥还田利用方式的响应

针对干旱绿洲灌区小麦与玉米长期连作、麦后休闲期长、氮肥利用效率不高等问题,研究麦后复种绿肥对轮作玉米氮素吸收利用的影响具有重要意义。在石羊河流域,通过田间试验研究麦后复种绿肥不同还田利用方式(全量翻压、地表覆盖免耕、地上部收获后根茬翻压、地上部收获后免耕和不复种绿肥并采用传统翻耕)对后茬玉米氮素利用特征的影响。结果表明,与不复种绿肥相比,绿肥全量翻压和地表覆盖免耕还田处理下玉米播前030 cm土层矿质氮含量显著增加11.7%、10.0%,微生物量氮含量增加14.3%、16.2%;抽雄吐丝期,030 cm土层土壤矿质氮含量增加17.0%、13.7%,微生物量氮含量增加8.7%、10.7%,为玉米氮素高效利用奠定了基础。绿肥全量翻压和地表覆盖免耕还田处理的玉米地上部植株吸氮量和籽粒吸氮量较不复种绿肥翻耕处理明显增加,其氮素利用率和氮肥偏生产力较不复种绿肥翻耕处理平均提高20.1%、25.8%和17.3%、22.2%,且该条件下玉米氮素利用率和氮肥利用率显著高于绿肥根茬还田处理。因此,在干旱绿洲灌区,麦后复种绿肥全量翻压或地表覆盖免耕在提高土壤氮素含量的同时,实现了玉米氮素的高效利用。     

不同施氮水平对玉米生长季土壤呼吸的影响

为了探索不同氮肥用量对玉米（Zea mays）农田土壤呼吸速率的影响,采用EGM 4密闭式土壤呼吸测量系统,对甘肃省武威凉州灌区不同施氮水平下的玉米农田土壤呼吸速率进行研究。结果表明,玉米农田土壤呼吸速率的日变化为单峰曲线,其最小值和最大值分别出现在06:00和14:00左右,日变化随温度升高而增加。同时,玉米农田土壤呼吸速率(均以CO2的排放量计算)也具有较明显的季节变化,最大值为8.92 μmol/(m2·s),出现在7月,最小值为1.12 μmol/(m2·s),出现在5月,生育期变化顺序为抽雄期>大喇叭口期>拔节期>灌浆期>成熟期>苗期。土壤呼吸速率随施氮水平升高而升高,施氮450 kg/hm2（N450）排放CO2均值为5.72 μmol/(m2·s);300 kg/hm2（N300）为5.34 μmol/(m2·s);不施氮肥（N0）为4.90 μmol/(m2·s),其中N450比N300和N0分别增加了7.12%和16.73%,N300比N0增加了8.98%,不同施氮水平下玉米土壤呼吸速率的差异主要发生在生长盛期。     

地膜玉米免耕轮作春小麦水氮生产力对灌水施氮水平的响应

针对绿洲灌区春小麦生产中水氮消耗量大、连作普遍问题,2015-2018年,在河西走廊甘肃农业大学绿洲试验站进行田间试验,设两种耕作措施(玉米茬免耕一膜两年用,NT;玉米茬传统翻耕,CT)、两种灌水水平(2400m^3·hm^-2,传统水平,I2;1920m^3·hm^-2,传统灌水减量20%,I1)和三种施氮水平(225kg·hm^-2,传统施氮,N3;180kg·hm^-2,减量20%施氮,N2;135kg·hm^-2,减量40%施氮,N1),分析了不同处理下春小麦籽粒产量、灌溉水生产力和氮肥偏生产力特征。结果表明,与CT、I2相比,NT和I1均能提高春小麦的籽粒产量、灌溉水生产力和氮肥偏生产力;与N3相比,N2的氮肥偏生产力提高11.6%~30.4%,籽粒产量和灌溉水生产力在2016、2017年均无显著变化,在2018年分别降低10.7%和10.4%;N1的籽粒产量降低6.1%~23.5%,灌溉水生产力和氮肥偏生产力分别增加6.1%~23.0%和27.6%~56.5%。在所有处理中,NTI1N2和NTI2N3处理的籽粒产量三年中均较高,二者间差异不显著,但NTI1N2处理灌溉水生产力和氮肥偏生产力较NTI2N3处理分别提高7.6%~20.4%和16.5%~30.4%;NTI1N2处理的籽粒产量、灌溉水生产力和氮肥偏生产力较CTI2N3处理分别提高3.8%~22.0%、19.7%~40.8%和29.7%~52.5%。综上所述,在西北绿洲灌区以覆膜玉米为前茬,免耕穴播小麦,配套施氮180kg·hm^-2、生育期灌水1920m^3·hm^-2的种植方式是适用于小麦节约水氮的高效生产模式。     

分根交替灌溉技术的研究进展与展望

综述了交替灌溉技术产生的背景、操作方式、应用效果和节水机理,并对该技术在未来的研究重点进行了展望。交替灌溉技术具有提高作物水分利用效率、改善产品品质的作用;有利于创造提高作物水分利用效率的根系系统,在光合速率降低很小的情况下显著降低蒸腾速率,可通过挖掘作物的生化调节机能提高抗旱性和水分利用效率;有利于提高水分补偿效应和养分利用效率、降低无效蒸发和渗漏。该技术未来的重点研究方向包括交替灌溉对作物生育进程的调控作用和机理、交替灌溉在间套复合群体、密植类作物中的集成应用和机理等。     

绿洲灌区玉米间作豌豆的产量密植效应

【目的】针对解决集约化栽培条件下间作密植潜力研究薄弱、生产中缺乏间作增密增产理论和实践依据的问题.【方法】在河西绿洲灌区通过大田试验,研究了低、中、高(4.50、5.25、6.00万株/hm2)玉米密度对玉米间作豌豆群体产量及其构成因素的影响,以期为玉米间作豌豆合理密植提供理论依据.【结果】玉米间作豌豆具有明显的产量优势,低、中、高玉米密度下的间作土地当量比均大于1.2.除在中密度水平下,间作的籽粒总产量低于相应单作4.89%,其余处理均表现为间作籽粒总产量高于单作,间作生物总产量高于单作豌豆;单位面积间作玉米及间作豌豆的籽粒产量和生物产量分别平均比相应单作增加了82.03%和5.89%、37.12%和2.88%;随玉米密度的增大,间作的籽粒总产量、间作玉米和单作玉米的籽粒产量及间作玉米的生物产量均呈增大趋势.通径分析结果表明:3个产量性状对玉米籽粒产量的综合效应排序为:穗数穗粒数500粒质量,所以穗数对玉米增产的贡献居所有产量性状之首;4个产量性状对豌豆籽粒产量的综合效应排序为:株数百粒质量单株荚数单荚粒数,说明对豌豆籽粒产量影响较大的是株数和百粒质量.【结论】综合作物的产量高低、产量性状表现及通径分析结果可得:随玉米密度的增大,间作可以显著提高主栽作物玉米的籽粒产量,进而提高间作的籽粒总产量,但会影响豌豆在间作中籽粒产量的优势,所以玉米间作豌豆较单作具有更高的容纳高密度的潜力和产量优势,且密植是提高间作产量的有效措施.     

绿洲灌区不同施氮水平下玉米绿肥间作模式的水分利用特征

[目的]针对玉米连作对化肥依赖过高、水分利用效率低下等问题,探讨间作绿肥和减施氮肥对玉米农田耗水特征的影响,以期明确间作绿肥生产玉米的水分利用特征,为玉米生产减氮及水分高效利用技术的优化提供理论实践依据.[方法]2018—2019年,在河西绿洲设置田间定位试验,设玉米间作绿肥和单作玉米(M)两种种植模式,减量25％施氮...     

豌豆根瘤共生植株生长和光合荧光特性对水分胁迫的响应

采用盆栽法,研究3种不同水分条件下接种和不接种根瘤菌(15735菌株,Da99菌株)的2种豌豆植株(‘定豌8号’‘陇豌6号’)单株结瘤数、株高、生物量、根冠比、SPAD值、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、胞间CO_2浓度(C_i)和PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)的变化,以期从生长和光合荧光特性的角度明确豌豆根瘤共生植株对水分胁迫的响应机制。结果表明,根瘤共生豌豆植株的单株结瘤数、株高、生物量、根冠比、SPAD值、P_n、G_s、T_r和F_v/F_m在水分胁迫下均高于不接菌处理,而C_i表现出不同的变化,在苗期充分和轻度胁迫下根瘤共生豌豆的C_i高于不接菌处理,在重度胁迫下低于不接菌处理,接种15735菌的‘定豌8号’在花期也表现出相同规律。在花期和结荚期的轻度和重度水分胁迫下根瘤共生豌豆植株的C_i均低于不接菌处理。同时不同根瘤菌对豌豆植株在水分胁迫下的影响不同,在轻度和重度水分胁迫下,接种15735菌与2种豌豆的匹配性优于接种Da99菌,且显著促进了豌豆植株的生长。说明接种根瘤菌可以减轻水分胁迫下豌豆植株受到的光抑制程度,并提高PSⅡ反应中心的活性,从而提高豌豆的抗旱性,但不同菌与豌豆植株的匹配性不同,选择与豌豆匹配性好的根瘤菌是有效提高其抗旱性的关键因素之一。     

间作小麦、蚕豆的产量和竞争力对供水量和化感物质的响应

为了寻求解决间作群体受化感物质抑制作用的理论依据, 本研究通过盆栽试验, 探讨了不同供水水平下(田间持水量的45%、60%和75%), 小麦根系分泌物间甲酚对单作小麦、单作蚕豆、小麦间作蚕豆生物产量、经济产量和两种作物共生期间竞争力的影响。结果表明: 60%和75%供水水平下, 间作小麦生物产量和经济产量较单作显著提高, 45%供水水平下间作小麦经济产量低于单作; 不同供水水平下, 间作蚕豆的生物产量与相应供水水平的单作相比, 增加显著。间甲酚对小麦、蚕豆的产量均具有化感负效应, 间作具有一定弱化间甲酚对蚕豆化感负效应的作用。45%、60%和75%供水水平下, 间甲酚使间作小麦相对于蚕豆的竞争力较无间甲酚处理时分别提高24.82%、19.26%和79.30%; 增加供水可弱化间作小麦的相对竞争力, 无间甲酚和间甲酚处理间作小麦的相对竞争力在75%供水水平下较45%供水水平分别降低158.08%和79.67%。     

根系分隔和供水水平对玉米间作豌豆产量和耗水特征的影响

在河西绿洲灌区研究玉米/豌豆间作两种作物间根系分隔和供水水平对作物产量、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明：与单作相比，玉米/豌豆间作具有提高土地利用效率的作用。隔根影响间作土地利用效率和产量提高，根系不分隔间作生物产量比塑料布分隔、尼龙网分隔分别高23.2%~27.5%、10.3%～12.0%，根系不分隔间作经济产量比塑料布分隔、尼龙网分隔分别高10.1%~15.9%、5.6%~10.1%。根系不分隔耗水量较尼龙网分隔、塑料布分隔分别高1.7%~5.2%、2.7%~5.8%，根系分隔对耗水量的效应不显著。高灌水水平下耗水量较低灌水水平高7.3%~16.8%，差异达到显著水平；高、中灌水水平耗水量差异不显著。根系未分隔较尼龙网分隔、塑料布分隔作物WUE分别提高3.9%~6.1%、14.6%~15.1%；中灌水平WUE较高、低灌水平分别提高4.6%~5.1%、16.9%~19.6%，差异达到显著水平。因此，在实际生产中可以用低于地方10%灌水水平（中灌水水平）代替地方习惯灌水水平（髙灌水水平）来节省农业用水，提高水分利用效率。