保水剂对旱地玉米产量性状及产量的影响

研究不同用量保水剂在玉米上的抗旱增产效果及保水剂对旱地玉米产量性状及产量的影响。结果表明,保水剂可以提高土壤持续抗旱能力,促进玉米的生长发育,提高玉米产量。以每公顷穴施30 kg进口保水剂增产幅度最大,达13.6%。     

典型浓度路径(RCP)情景下长江中下游地区气温变化预估

为探明典型浓度路径下(高端路径RCP8.5和稳定路径RCP4.5)长江中下游地区未来30a平均气温的时空变化趋势和分布特征,运用联合国政府间气候变化委员会(IPCC)AR5提出的模拟能力较强的BCC-CSM1-1(Beijing Climate Center Climate System Model version1-1)气候系统模式,基于典型浓度情景RCP(Representative Concentration Pathway)输出的2021-2050年0.5×0.5格点主要气象要素的逐日模式模拟数据资料,应用双线性内插法降尺度到长江中下游及邻近区域62个基本气象站点。以1961-1990为基准年,根据同期等长模拟数据和观测数据的非线性函数关系建立订正模型,并利用方差订正法对2021-2050年模拟数据进行误差订正。结果表明:RCP情景输出数据的模拟效果良好,方差订正可降低模拟值与观测值的相对误差和方差,更加真实反应未来气候变化趋势。RCP8.5和RCP4.5两种排放情景下,长江中下游地区2021-2050年年平均气温均呈显著上升趋势,增温幅度总体表现为自南向北逐渐减少。就季节而言,四季均呈现升温趋势,夏季增温幅度最高,变化倾向率大,春冬两季RCP8.5情景下增温幅度大于RCP4.5下,夏秋季则相反;RCP8.5情景下,研究区域年平均气温呈现自中部向东西递减,春夏季增温幅度高于秋季,冬季增温幅度最小,且变化倾向率低,大部分地区未通过0.05水平的显著性检验。RCP4.5情景下,研究区年平均气温自北向南逐渐降低,变化倾向率则表现为北部大于南部,夏季变化速率较大,增温幅度达1.2℃·10a~(-1)(P0.01),冬季较小且未通过显著性检验。     

地膜秸秆双覆盖对免耕种植玉米田土壤水热效应的影响

针对免耕秸秆覆盖种植在北方旱区导致土壤温度降低,从而造成作物产量下降的问题,该研究依托山西寿阳农业部旱地农业野外科学试验站长期保护性耕作定位试验,在免耕秸秆覆盖(NTSM)的处理上增加了地膜覆盖措施,研究秸秆地膜双覆盖免耕(NTSMP)措施对农田土壤水分、土壤温度、水分利用效率及作物产量的影响。研究结果表明,在玉米生长前期,NTSMP 0~20 cm土层的土壤含水率分别比NTSM和对照处理(CT)高20.2%和21.5%,差异显著(P0.05),但在40~110 cm土层,NTSMP处理土壤含水率却分别比NTSM及CT低8.8%~14.0%和12.7%~18.8%,差异显著(P0.05)。整个生育期结束后,NTSMP处理的土壤储水量出现了负增长,但与CT处理相比差异并不显著(P0.05)。玉米生育期前期(4月~5月)0~10 cm土壤平均温度,NTSMP处理比NTSM和CT分别高3.2℃和1.9℃,差异显著(P0.05)。NTSMP处理的玉米产量分别比NTSM和CT高50.3%、36.8%(P0.05),水分利用效率分别提高了42.5%和30.4%(P0.05)。可见,NTSMP在玉米生育前期可以增加表层土壤温度,提高表层土壤含水率,为玉米生长提供了良好的水热条件,并最终实现了玉米产量和水分利用效率的大幅提高。     

氮肥与种植密度对春玉米产量及抗倒伏性能的调控效应

【目的】适宜的密度与氮肥运筹是提高玉米抗倒伏能力、保证高产稳产和提高生产效益的重要措施。探讨不同施氮量与种植密度对春玉米产量及抗倒伏性能的影响,以期为山西春玉米的高产高效栽培及籽粒机收的发展提供理论支撑。【方法】于2018和2019年在山西晋中进行玉米田间试验,供试玉米品种为‘郑单958’。设置4个施氮水平：0、120、180、240 kg/hm² (N0、N1、N2、N3);3个种植密度：60000、75000、90000株/hm²(D1、D2、D3)。调查玉米吐丝期茎秆农艺性状,生理成熟期穗位以下茎秆生物学、力学性状及倒伏率,并测定产量。【结果】随着种植密度和施氮量的增加,玉米产量呈先增加后降低的趋势。在D2密度下达到最高值,两年平均产量为13792 kg/hm²,较D1和D3密度下分别增加了4.8%和8.3%。与N0相比,N1、N2和N3处理分别增产24.3%、26.7%和23.9%。N3处理对穗粒数与千粒重无显著影响,但产量低于N1和N2处理。增密导致玉米茎秆变细,株高、穗位上升,玉米第3～6节长粗比增加,穿刺强...     

长期免耕旱作对冬小麦生长季土壤剖面有机碳含量的影响

依托21a长期免耕秸秆还田定位试验，探究长期免耕加秸秆还田的田间管理方式对冬小麦生长季0−60cm土层内土壤有机碳（SOC）和土壤活性有机碳（MBC、POC、DOC）的影响。试验共设长期免耕秸秆还田（NT）与常规耕作（CT）两种耕作模式，分析0−60cm土层内土壤总有机碳（SOC）、土壤微生物量碳（MBC）、土壤颗粒有机碳（POC）、土壤可溶性碳（DOC）含量的变化。结果表明，在0−20cm土层，NT处理SOC含量显著高于CT处理，其中0−5cm和5−10cm土层平均SOC含量分别增加了81.2 %和52.9 %，冬小麦不同生育期内土壤SOC含量变化不显著；在0−30cm土层内，与CT处理相比，NT显著改变了土壤MBC、POC及DOC在播种前、越冬前、拔节期、开花期和成熟期5个生育阶段的分布情况，且显著提高了5个生育阶段内土壤活性有机碳的含量（P＜0.05），其中0−5cm土层内，土壤MBC、POC及DOC含量在各个时期相较于CT处理分别增长60.8%～161.4%、71.8%～141.1%和21.9%～104.4%。0−60cm土层内，两种耕作方式下的SOC、MBC、POC、DOC均随着土壤深度的增大呈下降趋势。说明长期免耕可提高耕作层土壤有机碳含量和小麦生长季活性有机碳的水平，这为旱地土壤有机碳的高效固存提供了理论依据。     

不同品种与种植密度对旱地甘蓝水分利用效率及产量的影响

通过在旱田使用甘蓝脉冲式注水移栽机,研究不同种植密度对甘蓝产量、水分利用效率的影响,为甘蓝补水移栽机提供合理的移栽密度参数。结果表明,在2 a的试验中,不同品种随种植密度的增大,产量和水分利用效率增加,其中,种植密度为7.05万株/hm~2的处理产量最高,中甘301和世农703的产量分别为99206、103165kg/hm~2;密度为7.05万株/hm~2的处理水分利用效率显著高于密度4.95万、6.00万株/hm~2。甘蓝补水移栽机适宜的移栽密度为7.05万株/hm~2。     

水源保护区坡耕地种植不同类型牧草的水土保持效应研究

在水源保护区16.5°坡耕地上,种植豆科、禾本科、菊科等多年生牧草,替代传统的种植模式(玉米-小麦)。两年试验结果表明,种植牧草能有效降低水、土及养分流失,径流量、土壤流失分别比习惯种植减小27.6%～35.8%及41.8%～54.6%,氮磷钾养分流失比传统种植减少30.9%～41.3%,其中氮流失减少31.2%～39.4%,磷流失减少29.1%～39.2%。水土保持效果以种植禾本科牧草最好,菊科牧草稍差,豆科牧草及豆科-禾本科牧草混播效果居中。同时种植牧草还能取得较好的经济效益,纯收益比习惯种植增加9.2%～15.0%,是水源保护区种植结构调整及坡耕地综合治理的较好方式。     

耕作措施对土壤有机碳和活性有机碳的影响

以5年的不同耕作措施处理的长期试验为基础,研究了不同耕作措施对土壤总有机碳、微生物量碳、颗粒有机碳和可溶性有机碳的影响.试验结果显示,秸秆还田、免耕覆盖、浅旋耕和常规耕作等不同耕作措施对0～40 cm土壤有机碳有显著影响,而对40 cm以下土层土壤有机碳的影响较小.免耕覆盖处理可以提高0～10 cm土层有机碳含量,但10～40 cm土层有机碳含量低于秸秆还田和常规耕作处理.与浅旋耕和常规耕作相比,连续5年秸秆还田和免耕覆盖可显著提高0～100 cm土壤有机碳储量.同时,不同耕作措施也影响活性有机碳含量,在0～5 cm土层中,免耕覆盖处理的颗粒有机碳、可溶性有机碳和微生物碳含量最高,其次为秸秆还田、浅旋耕和常规耕作处理.与常规耕作处理相比,秸秆还田处理 20～40 cm土层的颗粒有机碳、可溶性有机碳和微生物碳含量分别提高了7.3%～121.8%、31.8%～49.3%和44.2%～84.6%.     

长期免耕覆盖对旱地冬小麦旗叶光合特性及干物质积累与转运的影响

【目的】小麦开花后光合特性对干物质积累和转运具有重要作用,而土壤水分是影响作物光合作用最重要的环境因子。研究长期定位试验条件下免耕覆盖的蓄水保墒作用和小麦冠层光合有效辐射传输特征,及其对小麦光合特性和干物质转运规律的影响,以期为旱区作物生产及农田高效用水提供理论依据。【方法】本文以山西临汾20年免耕覆盖和常规耕作两种耕作方式的长期定位试验为平台,于2013年休闲期和小麦生育期对土壤水分,小麦生育后期光合有效辐射、旗叶光合参数、干物质积累和产量构成因素进行了测定。【结果】在休闲期和小麦生育期,与常规耕作方式相比,免耕覆盖耕作0—160 cm土层土壤储水量显著增加,平均提高了12%,其中在土壤水分含量的最低时期(灌浆前期)比常规耕作提高21%(P0.01)。在抽穗和灌浆前期免耕覆盖处理的小麦截获的光合有效辐射比常规耕作高163μmol/(m2·s),其中在灌浆前期二者差异最大,达19.3%(P0.05),并且免耕覆盖下小麦中上层和中下层都有充分利用光能的机会。在灌浆前期免耕覆盖比常规耕作处理的小麦旗叶气孔导度平均增加39%,二氧化碳利用能力平均增加11%,瞬时水分利用效率提高了22%;小麦抽穗后到成熟期免耕覆盖处理的小麦旗叶净光合速率平均比常规耕作高39%,收获期籽粒重和植株总重分别比常规耕作高57%和46%(P0.01),并且开花后干物质积累量对籽粒的贡献率达到了64%。从产量构成因素来看,免耕覆盖的小麦穗数和千粒重分别比常规耕作高31%和10%,实收产量比常规耕作高41%(P0.01)。免耕覆盖耕作方式下的土壤蓄水保墒能力缓解了因水分胁迫作用而出现的光合午休现象,保证了小麦光合速率处于较高水平;同时免耕覆盖增强了小麦开花后干物质的积累能力,并且籽粒干物质的主要来源是开花后干物质的积累,而常规耕作则是以开花前贮藏的同化物量为主要来源。【结论】在晋南旱区,采用长期免耕覆盖的耕作方式可提高土壤水分的保蓄能力和光能截获能力,增强冬小麦的净光合效率、瞬时水分利用效率及干物质积累与转运,协调产量构成因素之间的关系,提高小麦产量。     

基于应力传递系数的分析模型优化与土壤压实应力预测

针对目前基于有限尺度环刀的土壤应力传递系数（Stress transmission coefficient,STC）取值方法无法满足不同深度土壤条件下集中系数随加载环境变化研究的问题,将土壤剖面分割为有限尺度的土层,基于分析模型推导ΠSTC公式,以多层土壤应力传递系数连乘方式计算田间指定深度土壤应力传递系数。基于传感器技术进行田间原位土壤平板下陷试验,通过控制压板直径和土层厚度实测9种加载状态下土壤的应力传递系数;同时,通过有限尺度（Φ50×50mm环刀）取样于室内,结合土压力传感器进行非扰动土单轴压缩试验,测量各土层（0~50mm、50~100mm、100~150mm、150~200mm）应力传递系数。运用ΠSTC公式计算3种深度（100、150、200mm）土壤的应力传递系数分别为0.30、0.17、0.07,综合实测数据通过双因素方差分析研究应力传递系数随加载环境的变化规律,由此反算不同加载条件的集中系数。结果显示,随着压板尺度的改变,实测与计算所得相同深度土壤的应力传递系数间并无显著差异,表明土壤应力传递系数与压板-土壤接触面当量半径无关,利用ΠSTC公式计算田间土壤应力传递系数方法可行;随土层厚度的增加,应力传递系数显著减小,说明应力传递性能随土层厚度的增加而逐渐减弱;集中系数随压板直径和土层厚度的增加而逐渐减小。利用分析模型较为准确地预测了田间指定加载环境和土壤环境中因连续加载而变化的土壤应力,优化了土壤压实应力传递的研究方法。