交替灌溉对西北绿洲区小麦间作玉米水分利用的影响

受水资源不足的严重制约,西北绿洲区以间作套种为主体的多熟种植面积被持续压缩,使单位耕地产出率和光能利用率明显下降,间作节水理论和技术研究亟待开展。交替灌溉技术节水和提高水分利用效率的作用已得到大量验证,但该技术应用到间作中能否产生节水、增效作用,缺乏理论依据。2006—2008年,在甘肃河西走廊干旱荒漠绿洲区进行田间试验,探讨了交替灌溉对小麦间作玉米产量、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明,与单作相比,交替灌溉小麦间作玉米可显著提高土地利用效率(LER),LER达到1.22~1.52。交替灌溉与传统灌溉间作相比,LER差异不显著;对间作小麦的产量效应不显著,但使间作玉米的产量提高11.4%~36.4%,混合产量平均提高12.9%。与传统灌溉间作相比,交替灌间作未显著增加作物的耗水量,与单作小麦、单作玉米的加权平均相比高1.2%~19.4%。交替灌溉小麦间作玉米的WUE较单作小麦高12.0%~71.4%、较单作玉米高10.6%~37.8%、较传统灌小麦间作玉米高0.9%~22.5%。在河西绿洲灌区,小麦间作玉米上应用交替灌溉技术具有节水和提高WUE的可行性。     

覆膜、沟垄作对旱作农田玉米产量和水分利用的叠加效应

为了揭示黄土高原半干旱区玉米(Zea mays L.)种植中覆膜、沟垄作的增产作用和水分利用特征, 布设大田定位试验, 包括全覆膜沟垄作、全覆膜平作、半覆膜平作和不覆膜平作4个处理。结果发现, 连续3个平水年中, 全膜沟垄作集成了全覆膜与沟垄作的优点, 产生明显的叠加效应, 较半膜平作分别增产2282.9、2460.2和2765.5 kg hm^-2, 增产率为32.3%、49.8%和46.5%。其中, 全覆膜的贡献分别为59.3%、90.3%和20.9%, 沟垄作的贡献分别为40.7%、9.7%和79.1%。叠加效应中全覆膜与沟垄作对产量的贡献呈此消彼长态势, 连作前两年, 全覆膜的作用大于沟垄作, 连作第3年, 沟垄作的作用大于全覆膜。玉米的水分利用效率, 全膜沟垄作较半膜平作的增幅为10.6%~25.2%。在同等降水条件下, 全覆膜沟垄作、全覆膜平作处理播前土壤贮水量较不覆膜平作增幅分别达6.3%~15.1%和3.5%~11.5%。收获期土壤贮水量明显低于不覆膜平作, 降幅达6.0%~12.9%和4.7%~7.5%。随着连作年限的增长, 土壤贮水量呈递减趋势, 连作第2、第3年收获期全覆膜沟垄作、全覆膜平作较连作开始土壤贮水量分别降低37.1%、44.0%和35.5%、40.9%, 连作第2年全覆膜沟垄作在50~200 cm出现干燥化现象, 第3年各处理30~200 cm土层均出现干燥化现象。综上所述, 全覆膜沟垄作具有明显的增产和提高水分利用效率的作用, 但其较高的产量以高耗水为代价, 在连续低降水条件下, 3年玉米连作会导致土壤干燥化, 存在生态安全风险。     

绿洲灌区不同密度玉米群体的耗水特性研究

针对水资源不足严重制约绿洲灌区玉米生产,密植对玉米耗水特性影响研究薄弱,以及生产实践中缺乏调控种植密度以同步提高产量和水分利用效率的理论依据等问题,2012—2015年,以先玉335为参试品种,在相同施肥、灌水制度下,设75 000株hm–2(低,D1)、87 000株hm–2(中,D2)、99 000株hm–2(高,D3)3个密度水平,探讨密度对玉米耗水的时间动态、耗水结构以及利用效率的影响,以期为优化密植增产节水技术提供理论依据。结果表明,随密度增大,玉米全生育期总耗水量(ET)增大,大喇叭口期至吐丝期是耗水量增大的主要时期,高、中密度处理与低密度处理相比,全生育期总耗水量4年平均分别高22.8%、14.4%,大喇叭口期至吐丝期平均分别高28.4%、18.2%,其他生育时期不同处理的耗水量差异不显著。增加密度可降低玉米的无效耗水,提高水分利用率,高、中密度处理较低密度处理全生育期的棵间蒸发量(E)4年平均分别减少56.5 mm、27.6 mm,密植降低棵间蒸发量的主要时期在拔节至灌浆期,其中大喇叭口期至吐丝期的日均棵间蒸发量分别减少0.51 mm、0.27 mm;高、中密度与低密度处理相比,全生育期的E/ET分别降低15.8%、6.2%,其中拔节至大喇叭口期减小幅度最大,分别为22.1%、10.7%。与低密度处理相比,高、中密度处理的籽粒产量分别提高了17.9%、14.8%,但高、中密度处理间的产量差异不显著;高、中、低密度处理的水分利用效率(WUE)分别为18.2、19.3和16.8 kg hm–2 mm–1,中密度处理的WUE显著高于低密度处理;与低密度处理相比,高、中密度处理4年平均灌溉水利用效率(IWUE)分别提高了34.5%、19.6%。本研究说明,在传统供水覆膜条件下,进一步增加种植密度是干旱绿洲灌区提高玉米产量和灌溉水利用效率的可行措施。     

间套复合群体水分高效利用机理研究进展

综述了间套复合群体水分利用的特征及其机理,展望了未来间套作研究的重点领域。间套复合群体总耗水量与单作耗水量的加权平均差异极小,但水分利用效率可较单作提高18％～99％,间套作有利于创造适宜作物生长发育的土壤水分环境。复合群体水分高效利用的主要原因包括：不同作物水分需求时空生态位差异、提水作用、特殊的冠层结构、高效的光合产物转移特点、提高蒸腾量占腾发总量的比例。未来研究重点领域包括：间套作物根系时空分布与水分间的互作作用,配对作物生化互作与水分利用效率的关系,根系提水作用的诱导和利用,基于地面改进的间套作水分高效利用技术和分根交替灌溉技术研究。     

黄土高原半干旱区不同覆膜连作玉米产量的水分承载时限研究

【目的】以黄土高原半干旱区有限降水持续高效利用为目标,研究不同覆膜方式下连作玉米（Zea May L.）的产量表现和水分利用特征,揭示其增产机理,明确不同覆膜方式下有利于土壤水分持续高效利用的连作年限,为试区高产、水分高效持续利用型玉米连作技术提供理论依据。【方法】以田间定位试验为基础,量化连作玉米农田土壤水分的年际平衡关系、产量稳定性;以持续高产和收获期不发生土壤干燥化为依据,确定适用于不同覆膜方式的玉米连作年限。【结果】3年试验结果表明,全膜双垄沟播具有良好的保墒、提高土壤水分有效性,利于协调关键生育时期土壤-作物的水分供需关系,提高产量和水分利用效率的作用。与半膜平作处理相比,全膜双垄沟播玉米的籽粒产量、水分利用效率分别提高了41.8%和33.4%,生物产量、单位耗水的干物质累积量、总产值、净产值、毫米水产值和产投比分别提高了21.8%、12.3%、31.2%、27.8%、21.1%和-3.2%;与露地栽培处理相比生物产量、单位耗水的干物质累积量、总产值、净产值、毫米水产值和产投比分别提高了24.9%、39.1%、225.5%、1 423.9%、212.4%和93.5%。地膜覆盖增大了玉米全生育时期的耗水量,全膜双垄沟播、全膜平作和半膜平作耗水量较露地栽培增幅分别为15.5%-29.2%、10.0%-20.8%和4.2%-12.6%。单季较高的耗水量导致3种覆盖处理在连作第二年收获期土壤贮水量较连作开始期分别降低了37.3%、33.5%和30.9%,第三年降低了29.6%、27.5%和23.9%,造成土壤水分亏缺;随着连作年限的延长,土壤水分亏缺累计,出现土壤干化现象,引起产量波动,不利于土壤水分的持续利用。【结论】黄土高原半干旱区,在同等降雨条件下,全膜双垄沟播具有明显的增产增效和提高水分利用效率的作用,是理想的玉米种植模式;当年降雨量在320 mm左右时,全膜双垄沟播玉米连作不宜超过2年,全膜平作、半膜平作玉米的连作时间不宜超过3年。     

绿洲灌区典型间作模式的产量和光能利用效率

为寻求河西绿洲灌区低耗水、高光效、高产多熟种植模式,在限量灌水条件下,通过大田试验对该区主要种植模式的产量和光能利用率进行了量化分析.结果表明:4种间作模式土地当量比均大于1,排序为玉米/豌豆>玉米/油菜>小麦/玉米>小麦/大豆;在同等可比面积上,小麦、玉米、豌豆和油菜在间作模式下均较单作表现出显著增产效应,但在不同模式下增产效应不同,小麦在小麦/玉米和小麦/大豆2种间作模式下产量分别提高49.14%、51.50%,玉米在玉米/油菜、玉米/豌豆和小麦/玉米3种间作模式中产量分别提高20.88%、53.48%、70.34%.各间作模式下的光能利用率为玉米/豌豆>玉米/油菜>玉米/小麦>小麦/大豆.玉米/豌豆间作模式可作为目前河西绿洲灌区低耗水、高光效型种植模式之一.     

张掖市水资源利用现状与可持续开发

分析研究认为,张掖市水资源在不同保证率水平下都存在一定亏缺,农业耗水过多是造成这一现象的直接原因。运用水量平衡原理分析说明,节水农业不仅可解决水资源供需矛盾,同时可为其它资源的开发提供大量水资源。水资源开发应按不同区域制定相应开发策略,重点区域在黑河灌区。节水农业应重视工程、农艺、农机、管理等节水技术的配套应用,管理节水是重中之重。     

氮肥后移及间作对玉米光合特性的耦合效应

【目的】针对绿洲灌区覆膜玉米氮素需求前移,后期脱肥问题,通过探讨氮肥后移对间作玉米光合生理特性及产量的影响,以期揭示间作玉米产量形成的光合机制。【方法】2019—2021年,在河西绿洲灌区以玉米为试验材料,采用裂区试验设计,主因素为种植模式,设玉米间作豌豆和单作玉米2个水平,副因素为3个施氮制度（氮肥后移20%,氮肥后移10%,常规施氮不后移）,研究氮肥后移及间作模式下,玉米的光合生理特性和产量表现。【结果】与常规施氮不后移相比,氮肥后移20%和氮肥后移10%处理下间作玉米籽粒产量分别提高28.5%、13.8%,生物产量分别提高23.8%、12.5%;单作玉米籽粒产量分别提高29.7%、13.3%,生物产量分别提高19.6%、10.3%。相同占地面积下,间作较单作玉米籽粒产量增加33.2%—35.1%,生物产量增加26.8%—31.5%。同时,氮肥后移20%和氮肥后移10%处理较常规施氮不后移提高了间作群体籽粒产量27.2%、12.9%。说明,间作较单作模式可提高玉米产量,且氮肥后移处理较常规施氮促进了间作产量的提高。与单作模式相比较,间作玉米可保持较高的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,较低的胞间CO₂浓度,且氮肥后移处理具有促进作用。氮肥后移20%、氮肥后移10%较常规施氮不后移处理玉米净光合速率分别提高12.8%、6.0%;气孔导度分别提高14.0%、6.9%;蒸腾速率分别提高20.5%、9.5%;胞间CO₂浓度分别降低29.8%、13.1%。间作模式下,氮肥后移20%、氮肥后移10%处理玉米全生育期叶片相对叶绿素含量（SPAD值）较常规施氮不后移处理分别提高7.5%、3.7%。主成分分析结果表明,氮肥后移和间作主要通过提高净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶片相对叶绿素含量和降低胞间CO₂浓度来增加玉米产量。【结论】氮肥后移20%（玉米拔节期追肥36 kg·hm^-2+吐丝后15 d追肥108 kg·hm^-2）有利于间作玉米光合特性提高,从而促进玉米增产。     

武威绿洲灌区冬小麦田土壤水热特征对耕作措施的响应

通过田间定位试验,研究了内陆河武威绿洲灌区不同耕作措施对冬小麦田土壤水热特性和产量的影响。结果表明:免耕秸秆覆盖(NTS)和免耕立茬(NTSS)处理较免耕秸秆不覆盖(NT)、传统耕作(T)和秸秆翻压(TIS)处理具有显著的保墒作用;冬小麦返青至收获期NTS和NTSS处理对土壤具有"降温作用",且气温越高"降温作用"越大;NTS和NTSS处理有利于提高冬小麦产量、穗粒数和千粒质量,分别较T处理显著提高产量15.65%~16.84%和6.98%~12.75%、穗粒数10.93%~12.34%和3.57%~23.41%、千粒质量7.85%~10.13%和5.57%~6.40%,分别较TIS处理提高产量8.01%~11.29%和2.94%~4.25%、穗粒数1.83%~9.50%和0.95%~13.28%、千粒质量1.77%~7.69%和0.40%~3.23%,分别较NT处理提高产量4.56%~9.23%和0.92%~1.04%。免耕秸杆覆盖和免耕秸杆立茬处理具有保水、降温、增产的作用,是适宜该区冬小麦生产的有效耕作措施。     

空间布局对玉米/豌豆种间竞争力及产量的影响

为了提高玉米/豌豆种植模式的生产水平,在甘肃省绿洲灌区,试验通过调整玉米/豌豆带田中两作物的间距及玉米行距,研究了不同空间布局对玉米/豌豆复合群体的光合物质积累、种间竞争力及经济产量的影响.结果表明:各试验处理复合群体的干物质积累量都符合Logistic的"S"型生长曲线,其中间作玉米、豌豆的干物质积累量都以间距30cm的处理最大,较间距15cm和45cm的处理提高了19.5%、18.0%和25.9%、25.6%,间距的改变对间作豌豆的干物质积累影响不显著.间作模式中整个共生期内玉米相对豌豆的竞争力均大于0,其中以间距45cm处理最大为0.50,较间距30cm和间距15cm的处理高31.6%和16.3%.间作与单作相比较增产优势明显,间作各处理的土地当量比均在1.20以上,两作物间距30cm时,经济产量最大,两作物总产量为12 915kg/hm2,比间距15cm和间距45cm的处理分别提高了11.8%和11.1%.