作物覆盖度的近地面测量方法综述

作物覆盖度是农业生态学、作物栽培学和水土保持学等学科中的重要研究参数,因此如何快速和准确地地获得覆盖度数据对相关科技工作者具有实用价值。本文综述了国内外的作物覆盖度的近地面观测方法,将其归纳为三大类：地面实测类、动态模型类和遥感类,提出并评估了利用叶面积指数推导作物覆盖度的模型法。同时,在分析各种方法的特点和优势的基础上,对不同情形下的覆盖度方法的使用提出建议,最后对作物覆盖度测量方法可能的发展与研究方向作出了展望。以期为相关研究人员快速获得适宜的观测方法和方案提供参考。     

西南玉米生态区域划分及品种需求

目的探讨云南省石灰岩红壤坡耕地的主要耕作方式(旋耕、浅翻)和其他耕作措施(深翻、深松)在该地区的适宜性。方法选取云南典型的石灰岩红壤坡耕地,通过2年玉米种植大田试验,探讨不同耕作措施(免耕、旋耕15 cm、翻耕20 cm、翻耕30 cm和深松30 cm)下的土壤容重、总孔隙度、紧实度以及玉米地上部性状和玉米产量特征。结果与常规旋耕相比,深松30 cm可显著降低土壤容重和紧实度,分别达4.65%和15.23% (2016年)、8.21%和14.22% (2017年),同时,可提高土壤孔隙度,但免耕则相反。2017年,深松30 cm的玉米产量较常规旋耕显著增产11.47%,但2016年免耕的玉米产量显著低于常规旋耕,减产达14.57%。结论深松耕对云南石灰岩坡耕地玉米的生长和产量具有一定促进作用,是试验区较为适宜的耕作措施,在生产中具有一定的参考价值。     

小麦大豆间作条件下作物养分吸收利用对间作优势的贡献

目的土壤养分异质性能显著影响植物的生长,而异质性施肥是造成土壤养分异质性的主要方式。为研究异质性施肥对单、间作系统养分吸收和利用特征的影响。方法对玉米马铃薯间作群体进行不同养分分布施肥,研究不同作物对异质性施肥养分的吸收与利用规律。结果不论单作还是间作,土壤养分空间异质性均能增加玉米和马铃薯的养分积累量;在间作群体中,土壤异质性施肥能极显著地降低玉米养分利用率(P<0.01),而对马铃薯仅磷利用率达到显著降低(P<0.05),但在单作群体中养分异质性施肥仅对马铃薯磷(P=0.027)和钾(P=0.013)的利用率有显著降低的作用;在间作群体种间行内提高施肥量能极显著地提高土地当量比(LER)(P=0.003)。结论土壤养分空间异质性施肥(种间高肥)有利于玉米马铃薯间作群体对养分的吸收与利用,能提高复合产量15%。     

耕作对健康耕层结构的影响及发展趋势

目的为明确深松耕在云南石灰岩红壤地区的适宜性及其作用的持续性,进而筛选出合适的耕作方式。方法通过3年大田试验,探讨了深松耕和旋耕(对照) 2种耕作方式下的土壤物理性状和玉米生长状况。结果与旋耕(对照)相比,深松耕显著降低了耕层(0~20 cm)土壤容重(P<0.05)和土壤紧实度(P<0.05),且在2016年分别降低了7.24%和12.22%,增加了土壤总孔隙度,有利于保持深层土壤水分,有助于促进玉米生长发育,显著提高玉米生物产量(P<0.05),增加经济产量,但其效果随深松耕年限的延长先增后减;随着深松耕年限增加,与同年旋耕处理相比,深松耕处理增产优势呈下降趋势,甚至减产,表现为深松耕处理分别增加经济和生物产量13.76%和28.21% (2016年)、2.32%和21.38% (2017年),2018年减产4.36%和1.53%。结论综合来看,深松耕在该地区具有一定适宜性,其效果能持续2年且在第1年最为明显,所以隔年深松耕配合旋耕是合适的耕作措施。     

玉米与马铃薯的间作优势和种间关系对氮投入的响应

氮是农业生产投入最大的土壤养分资源,有研究表明,氮投入影响间作体系的生产力优势。然而作为重要的旱地间作模式,玉米与马铃薯间作体系对氮投入的响应机理并不清楚。本研究通过大田试验,探讨氮投入下玉米与马铃薯间作的生产力优势特征、种间关系和作物生长以及地上部生物量的分配规律,结果表明:施氮降低玉米和马铃薯间作的土地当量比（LER）;在初花期显著增加间作玉米的竞争能力,抑制间作马铃薯的竞争能力;收获期则增加间作玉米的叶生物量、叶面积和茎叶比,降低间作马铃薯的叶面积、叶生物量、茎生物量和茎叶比,但对两种作物的比叶面积均无影响。综合以上结果,尽管该间作模式在氮投入下产量增加,但种间竞争加剧,间作优势呈现降低趋势。     

玉米马铃薯间作群体的蒸腾量和蒸腾效率研究

以玉米(Zea mays L.)和马铃薯(Solanum tuberosum L.)间作为研究对象,结合大田和盆栽试验,通过观测土壤蒸发、土壤含水量和作物蒸腾量,分析作物的水分竞争能力和间作的产量优势,研究间作对作物水分利用的影响特征与机理。大田试验结果表明:1玉米与马铃薯在同一时期的蒸腾量差异导致了两作物种植区域之间的土壤含水量差异;2间作的蒸腾量4 424.07 t·hm-2显著大于单作玉米和单作马铃薯蒸腾量的加权平均值3612.27 t·hm-2(P0.01);3间作的土地当量比LER(land equivalent ratio)1(P0.01),说明间作表现了增产优势。盆栽试验结果表明:1玉米和马铃薯在同一时期的蒸腾量存在差异,这意味着两作物种植区域的土壤含水量也存在差异(盆栽试验已基本消除土壤蒸发,土壤含水量主要受作物蒸腾影响);2间作的蒸腾量51.79 kg·盆-1显著大于单作玉米和单作马铃薯蒸腾量的加权平均值48.36 kg·盆-1(P=0.011);3作物的种间相对竞争力RC(Relative competitive abilty)1(P0.001),说明玉米在种间水分竞争中占据优势地位;4玉米的蒸腾效率5.38 g·kg-1显著大于马铃薯的3.68 g·kg-1(P0.001);5间作的蒸腾效率4.82 g·kg-1显著大于单作玉米和单作马铃薯蒸腾效率的加权平均值4.53 g·kg-1(P0.001);6间作的土地当量比LER1(P=0.001),说明间作表现了增产优势。以上结果说明:玉米和马铃薯在同一时期的蒸腾量差异可以导致它们种植区域之间的土壤含水量差异,进而使得在间作中,一种作物可以利用另一种作物种植区域的较多土壤水分,所以间作可以提高作物群体蒸腾量;玉米既具有较高的蒸腾效率,又在种间水分竞争中占据优势地位,因此玉米马铃薯间作可以提高作物群体蒸腾效率;蒸腾量和蒸腾效率的协同提高是该间作表现增产优势的重要原因。     

耕作方式对红壤坡地土壤物理性质和玉米产量的影响

【目的】探讨云南省石灰岩红壤坡耕地的主要耕作方式(旋耕、浅翻)和其他耕作措施(深翻、深松)在该地区的适宜性。【方法】选取云南典型的石灰岩红壤坡耕地,通过2年玉米种植大田试验,探讨不同耕作措施(免耕、旋耕15 cm、翻耕20 cm、翻耕30 cm和深松30 cm)下的土壤容重、总孔隙度、紧实度以及玉米地上部性状和玉米产量特征。【结果】与常规旋耕相比,深松30 cm可显著降低土壤容重和紧实度,分别达4.65%和15.23%(2016年)、 8.21%和14.22%(2017年),同时,可提高土壤孔隙度,但免耕则相反。2017年,深松30 cm的玉米产量较常规旋耕显著增产11.47%,但2016年免耕的玉米产量显著低于常规旋耕,减产达14.57%。【结论】深松耕对云南石灰岩坡耕地玉米的生长和产量具有一定促进作用,是试验区较为适宜的耕作措施,在生产中具有一定的参考价值。     

缓释尿素一次性施用在玉米减氮增效中的作用

【目的】探讨缓释尿素减量对玉米产量和土壤养分供应的影响,为缓释氮肥在玉米减氮增效上的应用提供理论基础和实践依据。【方法】在常规施氮（普通尿素,施氮250 kg/ha）基础上,设减氮20%和40%的普通尿素与缓释尿素处理的田间小区试验,基于土壤氮供应和植株氮吸收动态、光合特征、氮同化关键酶活性及产量构成,评价缓释氮肥在玉米种植中的减氮增效潜力。【结果】与常规施氮相比,减氮20%处理的玉米产量无显著变化（P>0.05）,但显著增加了收获指数（P<0.05,下同）;而减氮40%后玉米显著减产20.6%～22.5%;各减氮处理均导致地上部氮吸收量显著降低,减氮20%缓释尿素处理各生育期的地下部氮吸收量显著高于其他处理。减氮20%处理显著增加了氮肥表观利用率,提高了玉米叶片气孔导度和光合氮利用效率;减氮40%处理的氮吸收总量、净光合速率和光合氮利用效率显著下降。氮同化酶中谷氨酸脱氢酶和谷草转氨酶对减氮敏感,活性分别显著降低18.6%～61.0%和13.8%～29.7%。与常规施氮相比,减氮40%处理显著降低了土壤硝态氮含量（苗期除外）;减氮20%处理显著增加了各生育期的铵态氮含量。相关分析结果表明,产量与生物量、收获指数、氮吸收总量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、光合氮利用率及小喇叭口期、大喇叭口期、抽穗期和成熟期的硝态氮含量均呈极显著正相关（P<0.01,下同）,与胞间CO₂浓度呈极显著负相关,与秃尖长、谷氨酸合成酶及大喇叭口期和抽穗期的铵态氮含量呈显著正相关;氮肥表观利用率与收获指数呈显著正相关,与谷氨酸脱氢酶呈极显著负相关,与谷草转氨酶呈显著负相关。【结论】在常规施氮基础上减氮20%后,施用普通尿素和缓释尿素均可维持玉米产量,而减氮40%后玉米产量大幅下降;与普通尿素相比,缓释氮肥一次性施用无显著的减氮增效优势。导致减氮后玉米产量变化的主要影响因素是氮吸收总量、光合氮利用效率和土壤硝态氮含量。     

间套作强化农田生态系统服务功能的研究进展与应用展望

目的行距布局决定作物生长和产量,但在玉米马铃薯间作中缺乏研究。\t\t方法针对云南应用较广2∶2模式,增减种间(ZJ)和种内(ZN)行距形成ZJ70 cm+ZN 25 cm、ZJ60 cm+ZN35 cm、ZJ50 cm+ZN45 cm、ZJ40 cm+ZN55 cm和ZJ30 cm+ZN65 cm间作及单作玉米(Ms)和马铃薯(Ps)7个处理,经2年大田试验,研究行距对其间作优势和种间关系的影响。结果(1)5种间作模式LER为1.21~1.42,当ZJ从70 cm减至30 cm时,两作物产量逐渐增加而后有所下降,最大为ZJ40 cm+ZN55 cm的马铃薯平均为13 833 kg/hm² 、玉米为7 808 kg/hm²,LER为1.42;总体为种间窄行模式(ZJ>50 cm)比种间宽行模式(ZJ<50 cm)高,间作优势突出,系统生产力高,分界点为ZJ 40 cm。(2)马铃薯初花期和玉米拔节期是两作物竞争的胶着期,随ZJ从70~30 cm,马铃薯竞争能力逐渐增强(RII为 −0.06~0.01)、玉米逐渐减弱(RII为 −0.04~−0.23),随生育期推进,ZJ40 cm+ZN55 cm的RII相对较大。(3)马铃薯干物质转移率和贡献率随ZJ缩小而增大,最大为ZJ40 cm+ZN55 cm的 32.6 %和25.5 %,比最小ZJ70 cm+ZN25 cm分别提高39.5%和47.7%,分界点为ZJ40 cm。(4)拔节期—吐丝期和吐丝期—乳熟期玉米恢复性生长能力(RGR),ZJ<50 cm比ZJ>50 cm强,最强ZJ40 cm+ZN55 cm比最弱ZJ70 cm+ZN25 cm在两个时期分别提高37 %和30 %,分界点为ZJ40 cm。结论间作玉米/马铃薯2∶2行比、190 cm带宽模式下,种间窄行的间作优势显著高于种间宽行模式,最高为间距40 cm+行距55 cm。这一发现不仅对实际生产有重要意义,也为其他间作作物高效种植提供了行距设计的借鉴。     

控释尿素一次性施用的玉米减氮增效研究

基于田间小区试验,在常规施氮（U100,普通尿素,施氮量250 kg/hm²）基础上,设置普通尿素、控释尿素减量20%（U80和C80）和40%处理（U60和C60）,通过测定玉米产量及产量构成、氮素吸收和利用效率,结合土壤养分动态和植株光合特征与氮同化关键酶活性,评价控释尿素在玉米减氮增效中的作用。结果表明,氮肥减量20%时玉米产量和氮肥利用率都达到常规施氮水平,其中C80比U80增产14.5%;氮肥减量40%后产量有所降低,减产原因主要是百粒质量降低7.0%~9.5%。与U100相比,减氮20%的光合特征,土壤硝铵态氮水平,谷氨酸脱氢酶（NADH-GDH）、谷草转氨酶（GOT）和谷氨酰胺合成酶（GS）的活性均未显著下降,其中C80的净光合速率和光合氮利用效率比U100显著提高15.0%和24.8%,且C80较U80在提高氮素吸收总量、氮利用率、收获指数、光合氮利用率、酶活性和维持籽粒百粒质量方面更具优势。减氮40%后,U60的酶活性和光合特征与U100相比平均降低31.5%和27.6%,而C60的光合氮利用效率达到常规施氮水平。可见,氮肥减量20%时可以有效维持玉米产量,其中控释尿素一次性施用效果更佳,值得推广应用。