氨化秸秆还田加快秸秆分解提高冬小麦产量和水分利用效率

为探索一种能够加快秸秆分解速率和促进冬小麦生长的秸秆还田新措施,2011－2014年采用小区试验方法,对比研究了秸秆覆盖（CK1）、秸秆翻压还田（CK2）、长秸秆氨化翻压还田（AS）和粉碎秸秆氨化翻压还田（PAS）4种秸秆还田方式对秸秆分解速率、土壤水分蓄积、冬小麦叶面积指数和地上部干物质积累、产量及水分利用效率的影响。结果表明,秸秆还田210 d后,AS处理秸秆残留量为48.46%,分别较CK1和CK2降低24.31%和13.68%;PAS处理秸秆残留量为41.84%,分别较CK1和CK2降低34.64%和25.46%;且氨化处理加快秸秆分解速率的效果主要体现在冬小麦生长前期。土壤呼吸与秸秆分解速率呈显著正相关关系,相关系数为0.67（P＜0.05）;AS和PAS处理土壤呼吸速率在冬小麦生长前期分别较CK1增加109.66%和170.13%,分别较CK2增加34.55%和73.36%。连续3 a冬小麦生长季,氨化秸秆还田能显著（P＜0.05）提高冬小麦生长后期0～100 cm土壤蓄水量。粉碎并氨化秸秆（PAS）较未氨化秸秆还田（CK1、CK2）能显著（P＜0.05）提高冬小麦拔节期后叶面积指数,促进地上部干物质质量的积累。AS和PAS处理冬小麦3 a平均产量分别较CK1提高6.13%和9.53%,分别较CK2提高3.99%和7.32%;水分利用效率分别较CK1提高5.03%和8.73%,分别较CK2提高5.13%和8.83%。其中,PAS处理3 a平均水分利用效率较AS高。因此,氨化并粉碎秸秆还田（PAS）能有效加快秸秆分解,促进冬小麦生长,提高产量和水分利用效率,对于干旱、半干旱地区改良秸秆还田措施具有重要的实际意义和理论价值。     

基于WinSRFR模拟灌溉农田土壤入渗参数年变化规律

土壤入渗参数是确定地面灌溉灌水技术参数的主要依据之一,而农田土壤入渗特性随着灌水与耕作存在着周期性变化。为了探究这种周期性变化规律,在冬小麦-夏玉米轮作体系下,基于泾惠渠灌区2012-2015年不同灌水时期的灌水资料,利用Win SRFR4.1软件与拟合度检验相结合的方法对考斯加科夫土壤入渗模型参数值进行模拟反推得出最佳优化结果,结果表明模拟与实测的水流推进及水流消退过程的均方根误差分别为0.15~2.1和2.5~7.8 min,决定系数均在0.7以上(P0.05)。在此基础上,根据影响土壤水分入渗的主导因素土壤容重及土壤质量含水率,建立考斯加科夫土壤水分入渗模型2参数值与影响因素间的定量关系,分析土壤入渗参数在年内的变化规律,结果表明:在冬小麦-夏玉米轮作体系下,不同灌水时期的土壤入渗系数和入渗指数变化明显,变化范围分别在95.0~210.0 mm/h和0.42~0.67之间,土壤水分入渗模型两参数值与土壤含水率及土壤表层容重之间存在较好地复合对数关系,决定系数分别为0.846和0.741(P0.05)。研究结果可为年内不同灌水时期确定农田地面灌水技术参数提供依据。     

加气灌溉改善温室番茄根区土壤通气性

为揭示加气灌溉对温室番茄根区土壤通气性的影响,探索加气灌溉下土壤温度、氧气含量、充气孔隙度与土壤呼吸和土壤微生物呼吸的关系,试验设置作物-皿系数为0.6、1.0这2种灌水水平和加气、不加气地下滴灌,共4个处理。结果表明,与地下滴灌相比,加气灌溉下土壤微生物呼吸显著增大了11.5%(P0.05),土壤氧气含量、土壤呼吸、温度、和植物根系呼吸均有所增大。而且作物-皿系数为1.0灌水水平下加气灌溉与不加气相比,土壤和植物根系呼吸显著增大了25.5%和38.8%(P0.05)。因此,加气灌溉通过调控土壤水气配合条件,促进了土壤、土壤微生物和植物根系呼吸,有效改善了土壤通气性。而且相比于不加气地下滴灌和作物-皿系数为0.6水平下加气灌溉,作物-皿系数为1.0时加气灌溉在促进土壤和植物根系呼吸方面的效果更明显。另外,土壤温度、充气孔隙度和氧气含量是土壤和土壤微生物呼吸的重要影响因子。番茄生长前期,土壤呼吸与充气孔隙度和氧气含量显著正相关,与土壤温度显著负相关(P0.05);番茄生长后期,土壤和土壤微生物呼吸与土壤温度显著正相关,与氧气含量显著负相关(P0.05)。     

缓释氮肥与尿素掺混对玉米生理特性和氮素吸收的影响

【目的】 研究不同施氮量下尿素与缓释氮肥掺混对大田玉米生理特性、氮素吸收和土壤硝态氮残留的影响,以期探索减少土壤硝态氮淋失、提高氮肥利用效率的高效施氮管理模式。 【方法】 试验在西北农林科技大学节水灌溉试验站进行,供试土壤质地为壤土,玉米品种为郑单958。设置了3种氮肥类型为尿素 (U)、缓释氮肥 (S)、尿素和缓释氮肥以 3∶7比例掺混 (SU); 4 个施氮 (N)水平为 90 kg/hm2 (N1)、120 kg/hm2 (N2)、180 kg/hm2 (N3)、240 kg/hm2 (N4),以不施氮肥 (N0) 为对照,共13个处理。在生育期内对玉米的产量和生理指标进行观测,并测定玉米主要生育期植株养分和土壤硝态氮含量。 【结果】 尿素掺混缓释氮肥 (SU) 处理的玉米生长后期叶绿素总量最大值分别比尿素 (U) 处理和缓释氮肥 (S) 处理最大值提高7.7%和1.3%。各生育期尿素掺混缓释氮肥 (SU) N3处理的净光合速率和蒸腾速率最高,分别高于其他处理6.9%～88.6%和3.4%～90.3%。尿素掺混缓释氮肥 (SU) 处理能够更好地促进玉米对氮素的吸收利用,其中尿素掺混缓释氮肥 (SU) N3处理氮素吸收量和籽粒的氮素分配量达最大,分别为156.0 kg/hm2和79.7 kg/hm2,高于其他处理8.1%～67.3%和6.2%～54.1%。尿素 (U) N3处理与缓释氮肥 (S) N2处理的氮素吸收量和籽粒的氮素分配量无显著差异;尿素掺混缓释氮肥 (SU) 在N3施氮量下,产量达到最高为 6200.4 kg/hm2,比尿素 (U) N3处理和缓释氮肥 (S) N2处理的产量分别增加了20.7%和19.8%。与单施尿素 (U) 和缓释氮肥 (S) 处理相比,尿素掺混缓释氮肥 (SU) 处理能充分利用0—40 cm土层养分,减少土壤氮素向更深土层淋失,提高氮肥利用率,降低土壤环境污染的风险。 【结论】 尿素与缓释氮肥掺混条件下,施氮量180 kg/hm2是提高试验区玉米叶绿素含量和光合作用,促进氮素吸收,减少硝态氮向土壤深层淋失的最佳施肥管理模式。      

异源染色体附加对普通小麦氮磷吸收能力和利用效率的影响

为明确异源染色体的附加对普通小麦氮、磷吸收能力和利用效率的影响,以中国春为对照,设计不同浓度水平的氮、磷组合进行苗期水培试验,评价了43份中国春背景下小麦异附加系的氮、磷吸收能力和利用效率。对不同水平氮磷组合处理下的苗期表型调查发现,氮、磷胁迫均会抑制地上部分生长,促进地下部分生长;低氮胁迫降低了苗期的株高、茎干重和总干重,提高了根长、叶数、SPAD值及根茎比;磷缺乏提高了根干重和根茎比,抑制了其余性状。在中氮和低氮处理下,Ae.searsii 1SS等13个小麦异附加系的总干重高于中国春,表现出稳定的氮高效;低氮处理下,Ps.huashanica E等9个小麦异附加系的氮吸收能力显著高于中国春,Ps.huashanica C等4个小麦异附加系的氮利用效率显著高于中国春。在磷充足及磷胁迫处理下,Ag.intermedium B等5个小麦异附加系的总干重高于中国春,表现出稳定的磷高效;低磷处理下,Ag.intermedium B等4个小麦异附加系的磷吸收能力显著高于中国春,L.racemosus L附加系和Ag.elongatum 6E附加系的磷利用效率显著高于中国春。进一步分析氮、磷高效的小麦异附加系携带的异源染色体,没有观察到染色体部分同源群聚集的现象。筛选出的异源染色体附加系可作为小麦育种的中间材料,进行养分高效的遗传分析或育种应用。     

不同生育阶段受旱对旱区夏玉米生长发育和产量的影响

2013和2014年在陕西杨凌进行田间控水试验,试验设置两个灌溉水平,每个灌溉水平下设置4种受旱处理,以全生育期均灌水为对照,分析不同生育时期受旱条件下夏玉米的株高、叶面积、生物量和产量等生理生态指标的变化特征以及蒸散量和水分利用效率的变化规律。结果表明,不同的灌水水平与受旱时段对夏玉米的产量有明显的交互作用,拔节前受旱会使最终产量偏低,且低灌水处理产量低于高灌水处理;在抽雄期受旱会明显减少穗粒数,但在同一灌水水平下产量最高;灌浆期受旱不仅明显减小了百粒重导致减产,而且蒸散量偏大,导致水分利用效率降低。因此,灌水水平较低时,应尽量避免玉米营养生长阶段(出苗和拔节)受旱;灌水水平较高时,可选择在苗期适度亏水,并避免灌浆期受旱。     

土壤温度检测及其与含水率关系研究

为实现在小面积范围内对土壤水分的遥感监测,采用IRI1011红外热像仪测量土壤温度,并试图通过土壤温度来预测土壤含水率。分别测量不同深度0~5 cm、0~10 cm、0~15 cm、0~20 cm的土壤温度和土壤含水率,分析土壤含水率和温度之间的关系。结果表明,深度为0~20 cm的土壤平均含水率与温度之间的线性相关系数R2为0.658。通过一天中不同时间段即上午、中午、下午的测量结果可知,在外界环境条件变化不大的情况下,中午时段0~5 cm土壤平均含水率和温度之间线性相关系数R2为0.794。     

基于主成分分析和参数设计的畦灌技术参数优化

针对畦灌灌水质量评价指标较多、自然因素存在时空变异性和技术参数有控制误差而造成的灌水质量评价不合理、灌水质量不高且波动大的现状,在田间灌水试验的基础上,利用主成分分析计算灌水质量综合主成分作为评价指标,采用参数设计的方法对畦灌灌水技术参数进行了优化。结果表明,灌水质量综合主成分可以代表99.99%的灌水质量变异信息,且服从正态分布,同时自然参数的变异和技术参数的误差对灌水质量及其稳健性产生了较大影响,经模拟和实测结果验证,泾惠渠灌区畦灌技术参数优化组合为畦宽3.5~4.5 m,畦长120 m左右,单宽流量9 L·s~(-1)·m~(-1)左右,改水成数7成左右,此时具有很好的灌水质量和稳健性。     

基于DSSAT模型陕西杨凌不同降水年型冬小麦灌溉制度研究

基于DSSAT作物模型模拟了不同降水年型水分胁迫条件下的冬小麦生产潜力,对比分析不同生育期灌水对产量、WUE以及土壤蒸发量等的影响,从而确定关键灌水期;并在综合考虑产量、WUE、总灌水量、灌水次数等因素的基础上确定了不同降水年型下的最优灌溉制度。结果表明：(1) 冬小麦越冬水、返青水、拔节水、灌浆水四水中以返青水最为关键,其次为拔节水,最后为越冬水和灌浆水;当不灌返青水时,冬小麦产量和蒸腾量显著降低,土壤蒸发量显著升高;(2) 不同降水年型之间也存在显著差异,产量、WUE、作物蒸腾量等表现为丰水年略大于平水年,二者显著大于枯水年;而灌水边际效益表现为平水年＞枯水年＞丰水年;(3) 枯水年、平水年、丰水年的冬小麦最优灌溉制 度分别为枯水年返青期和拔节期各灌水75 mm和50 mm,平水年返青期灌水75 mm,丰水年返青期和拔节期各灌水25 mm。     

宁南旱区沟垄集雨结合补灌对土壤水分利用及冬小麦产量的影响

为探明沟垄集雨结合不同时期补灌措施的集雨保墒效果,2013-2015年在宁南半干旱区设置不同补灌模式(全生育期不灌溉、前期(拔节期)补灌、后期(抽穗期)补灌、前后期均补灌)结合补灌方式(集雨补灌和传统畦灌),研究集雨补灌措施对土壤水分、冬小麦产量及水分利用效率的影响。结果表明:沟垄集雨补灌模式可有效改善0~200 cm土层土壤贮水量,尤其对0~40 cm土层提高较为明显。在2013-2014年(枯水年)灌水量减半的情况下,前期补灌和全生育期不灌溉处理的小麦产量均高于相对应的畦灌处理,分别提高了2.6%和6.2%,其余处理和对应的畦灌处理相比无增产效应;在4种补灌模式下,集雨补灌处理的水分利用效率、灌溉水利用效率均显著高于对应的畦灌处理,其中前期补灌最为显著,分别提高8.5%和105.1%。2014-2015年(丰水年),除集雨前后期均补灌处理外,前期补灌、后期补灌和全程不灌溉处理的产量均高于对应的畦灌处理,分别提高4.5%、7.4%(p0.05)和4.9%;在四种补灌模式下,除集雨前后期均补灌和不灌溉处理的水分利用效率与对应的畦灌处理相差不大外,其余各补灌处理的水分利用效率和灌溉水利用效率均显著高于相对应的畦灌处理,最大增幅分别为3.8%和114.7%。可见,沟垄集雨结合适量补灌措施可显著提高冬小麦产量和水分利用效率。