沟垄集雨种植模式下谷子种植密度对土壤水分及产量的影响

为探索半干旱地区沟垄集雨种植模式下不同种植密度对旱地谷子降雨生产潜力的影响,以谷子品种大同29为试材,设置低、中、高三种留苗密度,于2013—2014年在宁南半干旱区进行了大田试验。结果表明,在两种降雨年型下,集雨各密度产量和总耗水量均随密度的升高而增加,在雨水偏少的2014年谷子总耗水量较少,中、高密度产量亦无显著差异(P0.05);高密度处理两年平均产量较低密度增加26.41%,总耗水量平均增加10.40%;谷子抽穗期土壤含水率、各时期0~200 cm土壤储水量及收获期供水能力在两种降雨年型下均随密度的升高而降低。WUE在多雨的2013年随留苗密度的增加而升高,在少雨的2014年则以中密度WUE最高,达到24.35 kg·mm~(-1)·hm~(-2),且该年WUE平均较2013年高10.37 kg·mm~(-1)·hm~(-2)。     

不同施氮水平下小麦/玉米套作群体产量和水氮利用

通过2018—2020年连续两年田间试验,以小麦/玉米套作群体为试验对象,研究N0、N1和N2 3个水平下（施N量分别为小麦0、120 kg·hm^-2和240 kg·hm^-2,玉米0、180 kg·hm^-2和360 kg·hm^-2）小麦/玉米套作群体产量、土地当量比与土壤水分利用的差异。结果表明：小麦/玉米套作具有明显的产量与水分利用优势,与单作相比,套作小麦产量提高21.34%~27.80%（P＜0.05）,产量优势主要来源于边1行与边2行的增产,而套作玉米表现受氮肥供应的调控,在N0与N1水平下套作产量减少3.02%~11.43%,仅在N2水平下高于单作玉米;小麦/玉米套作群体的土地当量比（LER）在1.04~1.16,具有土地利用优势;在相同产量下小麦/玉米套作群体比单作群体的耗水量更少,水分利用效率更高,其中在N1水平下耗水量减少最为明显,两年内平均减少消耗47.30 mm的水分,而水分利用效率比单作系统提高2.77%~6.46%,小麦/玉米套作群体在3个施氮水平下均表现出节水与水分利用优势;套作种植还可以提高小麦和玉米的氮肥农学利用率及小麦的氮肥偏生产力,两年内套作小麦的氮肥偏生产力和氮肥农学利用率最高可达64.17 kg·kg^-1和11.17 kg·kg^-1。因此在半湿润区雨养条件下具有发展小麦/玉米套作种植模式的可行性。     

沟垄集雨种植补灌对冬小麦旗叶叶绿素荧光参数的影响

为探明沟垄集雨种植技术在灌区对作物光合作用和产量的调控及节水效果,通过大田试验,研究了两种宽度的沟垄集雨种植结合不同补灌量处理对冬小麦光合速率、叶绿素荧光参数和产量的影响。结果表明:沟垄集雨处理下Pn较平作不灌水处理(CK)提高57.1%~84.4%,较平作灌水处理提高25.3%~50.3%;Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo、q P和籽粒产量也均高于平作处理,q N低于平作处理;两种宽度沟垄集雨种植较CK增产74.6%~124.9%,沟垄集雨补灌处理较平作灌水处理增产0.3%~18.9%,随灌水量增加产量增加,宽垄沟优于窄垄沟;在降雨较少的年份,60 cm沟垄集雨种植在灌溉量减少50%的条件下,光能转化效率比平作灌水处理提高44.1%,说明沟垄集雨种植可显著提高光能的转化效率及其量子产额,提高光合效率,维持较高的籽粒产量。     

模拟降雨量条件下沟垄集雨种植对土壤养分分布及夏玉米根系生长的影响

为了探索沟垄集雨种植的增产机理及其适宜的雨量范围,在人工模拟降雨条件下研究了不同降雨量沟垄集雨种植对夏玉米（ZeaMaysL．）根系性状及土壤速效养分含量的影响。结果表明,沟垄集雨种植处理后,耕层（0~40cm）土壤速效N、P、K和有机质的含量明显增加（P〈0．05）。夏玉米根长、根表面积、根体积和根干重在230mm和340mm降雨量下明显增加,440mm雨量下,分别有所减小（P〈0．05）;籽粒产量增加幅度在230~440mm雨量下随雨量增大而减小（P〈0．05）,440mm时增产效果已不明显。可见,沟垄集雨种植协调了土壤水分和养分的关系,在一定雨量下可促进植株根系的发育,其种植玉米适宜的雨量上限可能在全生育期降雨量440mm左右。     

关中西部灌区限量节水灌溉对冬小麦水分利用效率和产量的影响

为探索在半湿润灌区基于沟垄集雨种植模式的小麦高产节水栽培技术途径,于2015年10月-2017年6月在西北农林科技大学农学院试验基地,以西农979为材料,研究了不同种植模式结合小麦主要生育期限量灌水对作物水分利用效率和小麦产量的影响。结果显示,在传统平作常量畦灌(F150)的基础上,减少50%的灌水量,F75小麦产量两年分别下降18.86%、10.07%;集雨种植+灌水75 mm处理(R75)与F150处理相比,小麦产量略有小幅降低,但尚未达显著(P0.05)水平,且R75与R150处理亦无显著(P0.05)差异。此外,R75较F150处理灌水利用效率显著(P0.05)提高,两年增幅分别为95.51%、104.2%,作物水分利用效率分别提高了31.23%、13.1%。结果表明,集雨种植可高效利用降水及灌溉水,满足小麦生长发育及产量提升;基于集雨种植模式,通过在小麦关键生育期限量灌水,较传统平作常量畦灌(F150)产量无明显降低情况下,实现节水40%~70%。     

半干旱区不同秋覆膜方式对土壤水分及春玉米光合特性的影响

为了提高旱作农区降雨利用效率,并解决春旱问题,在西北半干旱地区设置了秋季地膜全覆盖(PA)和秋季沟垄集雨半膜覆盖(RH)两种覆膜方式,以裸地不覆盖(CK)为对照,对土壤水分、春玉米功能叶片的光合参数、荧光参数和籽粒产量进行了研究。结果表明:与对照(CK)相比,不同秋覆膜方式显著增加了春玉米播前0~100 cm土壤储水量,2013年春旱严重,PA和RH处理分别提高了26.15%和13.40%;2014年春季有雨雪,两种覆膜方式分别提高了10.44%和11.20%。不同秋覆膜处理的春玉米净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、最大荧光(Fm)、最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSII的潜在活性(Fv/F_0)和光化学猝灭系数(q P)较对照有不同程度提高,且2014年增幅高于2013年。2013年PA和RH处理的籽粒产量较CK分别提高了40.98%和25.83%,水分利用效率增加了29.70%和22.87%;2014年两个处理春玉米籽粒产量分别提高了74.60%和48.64%,水分利用效率增加了64.87%和47.08%。试验表明,不同秋覆膜方式在西北半干旱地区均可提高春玉米叶片的光合性能,并显著提高春玉米籽粒产量及水分利用效率,在偏旱的年份效果尤为明显,且秋季地膜全覆盖优于秋季沟垄集雨半膜覆盖,是西北半干旱区春玉米一种高效的栽培模式。     

半干旱区施氮和灌溉条件下覆膜对春玉米产量及氮素平衡的影响

以典型半干旱区干湿砂质新成土（Ust-Sandic Entisols）为供试土壤进行田间试验,研究地膜覆盖、施氮及补充灌水量对春玉米（Zea mays L.）产量、土壤矿质氮（NO3--N和NH4+-N）及氮素平衡的影响。结果表明,0—100 cm土体范围内,随着土层加深,播前和收获后土壤NO3--N含量呈降低趋势,NH4+-N有所增加,但变幅不大;总矿质氮量（NO3--N和NH4+-N）表现为下降。说明地膜覆盖和施氮并没有使NO3--N深层累积量增加,这可能与土壤本身供氮能力严重不足有关。与不施氮相比,施氮各处理氮肥表观损失量增加;与不覆膜相比,作物氮素累积量比不覆膜显著增加（P0.05）。在低灌（80 mm）覆膜和高灌（160 mm）覆膜条件下,玉米的氮肥利用率均比不覆膜均提高了18.8%,说明覆膜低灌在相同施氮条件下,可节约80 mm灌水。但低灌（80 mm）与高灌（160 mm）不覆膜间氮肥利用率差异不显著,表明在相同施氮条件下,覆膜可有效提高氮肥利用率,减少氮素损失。综合考虑籽粒产量和氮肥利用率,“覆膜+补灌80 mm+施氮90 kg/hm2”可能为本试验条件下较优的栽培模式。     

滴灌水肥一体化对枸杞产量、水氮利用及经济效益的影响

  【目的】  本研究针对当前柴达木盆地枸杞(Lycium barbarum L.)生产中水肥过量施用的现象,通过分析水氮互作对枸杞水氮利用效率、产量及经济效益的影响,为当地枸杞种植节水减肥及增产增效提供理论依据。  【方法】  试验于2018—2019年在青海省海西州德令哈市怀头他拉灌区进行,以2年生‘宁杞7号’为研究对象,采用水、氮两因素三水平设计,水分处理水平为W1 (198 m3/hm2)、W2 (158 m3/hm2)和W3 (119 m3/hm2),氮肥水平为N1 (345 kg/hm2)、N2 (276 kg/hm2)和N3 (207 kg/hm2)。分析不同水氮条件对0—100 cm土层土壤蓄水量、耗水量、水氮利用效率、产量及经济效益的影响。  【结果】  水氮互作对土壤蓄水量存在显著影响,其中W2N2处理两年内蓄水量最高。不同灌水处理间的水分利用效率表现为W2>W3>W1,与W1相比,W2和W3分别提高79.4%和59.3%。W2N3处理下水分利用效率最高,两年平均为17.26 kg/(hm2·mm)。两年平均氮肥偏生产力表现为W2>W3>W1。在相同灌溉水平下,氮肥偏生产力随施氮量的增加显著降低。所有处理中以W2N3的平均氮肥偏生产力最高,为15.71 kg/kg。灌水和施氮均可增加枸杞产量和经济效益,不同灌水处理间产量和经济效益整体均表现为W2>W3>W1。与W1相比,W2和W3产量分别提高49.4%和29.1%,净收益分别提高3.36和2.88倍;与W2N1处理相比,W2N2和W2N3产量分别提高10.6%和16.7%,净收益分别提高29.1%和41.6%。  【结论】  只有适量灌水才可以提高0—100 cm土层含水量,提高枸杞水分利用效率。在适量灌溉条件下,降低氮肥投入有利于提高枸杞产量、水氮利用效率及经济效益。综合评价,灌水量150～160 m3/hm2,施氮200～220 kg/hm2为柴达木盆地枸杞种植适宜的水肥模式。     

大气NH3浓度升高和施氮对冬小麦生物量和氮素利用的影响

为揭示大气NH₃浓度升高和施氮对冬小麦生物量和氮素利用的影响，通过开顶式气室，以小偃22为试验材料，于2020-2022两年进行田间微区试验，设置3个施氮水平（0、180和240 kg·hm^-2）和两种大气NH₃浓度（空气背景NH₃浓度:0.01~0.03 mg·m^-3;高NH₃浓度:0.30~0.60 mg·m^-3）,对不同处理下小麦地上部和根系干物质、氮素积累量及氮素利用效率进行分析。结果表明，大气NH₃浓度升高能显著提升小麦地上部生物量、根系生物量、地上部氮素积累量和根系氮素积累量，2年内平均增幅分别为5.77%、6.74%、8.94%和9.98%。在空气背景NH₃浓度下，施氮后小麦显著增产， 180和240 kg·hm^-2施氮水平下产量较0 kg·hm^-2施氮水平分别提高了45.26%和50.67%。在大气NH₃浓度升高环境中，随着施氮量的增加，小麦产量出现先升后降趋势， 180 kg·hm^-2施氮水平下产量最高， 240 kg·hm^-2施氮水平下小麦产量较0 kg·hm^-2施氮水平降低17.97%，小麦氮肥农学效率和氮素利用率也随之降低。这说明，大气NH₃浓度升高的环境中适当减少氮肥施用量能有效提升冬小麦的氮素利用率，稳定小麦产量。