Crop rotation with plastic mulching increased soil organic carbon and water sustainability: A field trial on the Loess Plateau

Appropriate crop rotations are beneficial for food security and carbon sequestration. In cool and semiarid rain-fed areas, however, the effect on carbon sequestration in soil and the soil–crop system is not clear. In this study, a crop rotation field experiment was carried out on the Loess Plateau, China, involving (1) wheat continuous cropping (WCC), (2) maize continuous cropping (MCC), (3) potato continuous cropping (PCC) and (4) wheat–maize–potato rotating cropping (RC). All treatments were tilled once, and then, plastic mulched immediately to inhibit evaporation. We found that the rotating cropping system improved water storage in the 0–300 cm soil profile by 65.8 mm through the 6 years, while MCC depleted deep soil moisture. In a drought year, total dry matter (DM) for the rotating cropping was greater by 23.9% and 79.3% and harvested carbon quantity (HCQ) by 0.6 and 1.8 Mg ha⁻¹ compared with WCC and MCC systems, respectively. Total evapotranspiration significantly decreased by 14.5% compared with MCC, with no significant change compared with WCC and PCC. The soil organic carbon (SOC) concentration at 20–30 cm depth in the rotating cropping system was 36.0%, 28.0% and 30.3% greater than those of WCC, MCC and PCC, respectively. Similarly, the SOC sequestration rate at this depth was higher by 3.8, 3.2 and 3.4 Mg ha⁻¹, respectively. The pure carbon accumulation (PCA) of the rotating cropping system significantly increased compared with WCC and PCC, resulting in increased water use efficiency of pure carbon accumulation (WCP) by 11.1, 2.2 and 3.1 Mg ha⁻¹ mm⁻¹ compared with the WCC, MCC and PCC systems, respectively. Overall, the rotating cropping (RC) system maintained better soil water conditions, sustained crop development and SOC sequestration, especially optimizing the relationship between crop water utilization and SOC sequestration in soil–crop system in the cool semiarid rain-fed area.     

气候变化对西北半干旱区旱作农业的影响及解决途径

通过分析气候变化对西北半干旱区旱作农业生产的影响、当前生产中应用的主要抗旱技术、提高粮食生产能力的机理等,以探索应对未来气候变化下西北旱作农业发展的技术途径,为推动未来旱作农业发展、保障粮食安全提供参考。结果表明,未来气候变化对西北半干旱区作物生长的影响主要有3方面:一是气温升高导致作物产量降低,品质下降;二是降水量和降水格局变化引发的作物干旱/洪涝问题;三是极端气候引发的气象灾害导致粮食生产波动。为适应或缓解上述不利影响,提高有限降水利用效率、优化土壤结构、提升土壤肥力、增强作物-土壤体系抵御环境变化的能力,缓解未来气候变化对西北半干旱区粮食生产的影响,应主要从3方面入手:(1)覆盖聚集降水,提高土壤蓄水保墒能力,改变土壤水分分配,调控土壤水分运移并提高降水入渗效率,从而“调水”以适应降水变化;(2)土壤培肥优化土壤结构、改良土壤理化性质,从而“改土”提高作物-土壤体系对环境变化的适应能力以应对未来气候变化,稳定旱作农业生产力;(3)通过“调水”和“改土”技术集成,形成“水土协调”技术体系以综合应对未来气候变化,减缓未来气候变化对西北半干旱区粮食生产的不利影响。     

巴尔鲁克山地混播人工草地群落生物量动态变化研究

对建植2～4年旱作混播人工草地地上生物量、各类群所占比例、地下生物量动态进行了研究分析,结果表明,随建植年限的延长,人工草地上生物量动态总体呈＂慢（初期）-快（中期）-慢（后期）＂的＂S＂型变化模式,地上生物量逐年增加;草地群落中,禾本科草替代豆科草的速率逐渐加快;垂直分布上,0～30cm地下生物总量逐年增加。地上、地...     

旱作马铃薯微垄覆膜侧播机的设计与试验

旱作马铃薯微垄覆膜侧播技术是采用一膜两垄、一垄两行来播种的农艺方法,目前尚没有与之配套的农机可以作业。为了提高其机械化水平,研制了旱作马铃薯微垄覆膜侧播机,其主要由机架、施肥装置、播种装置、行走装置、传动装置、取土整形装置、铺膜装置、压膜装置及覆土装置等组成。田间试验表明:该机具能够一次性完成农艺方法的多道工序,满足设计要求。     

巴基斯坦波特瓦尔高原农业生态系统中灰鹧鸪(Francolinus pondicerianus)的种群生物学(英文)

我们于2009年在巴基斯坦波特瓦尔高原地区对农业生态系统中灰鹧鸪(Francolinus pondicerianus)的种群生物学进行了研究。该地区是灰鹧鸪在巴基斯坦的重要分布区之一。灰鹧鸪在作物区和灌丛林地的密度分别为每公顷1.59±0.39和0.87±0.14只,并且两种生境中的密度在季节间均稍有浮动。灰鹧鸪在由Desmostachia bipinnata、Acacia modesta、Imperata cylindrical、枣树(Zizipus jujuba)及大戟属(Euphorbia)等植物组成的植被地面营巢。产卵期为春夏两季,平均产卵期长约6±0.36天(5–7天),平均窝卵数为7±0.36枚(6–8枚)。平均孵卵期为20.6±0.50天(19–22天)。所记录的42枚卵中,32枚成功孵化(成功率76.19%),平均孵化率为每窝5.33±1.22枚。离巢雏鸟数约为每窝3.83±0.83只(离巢率63.08%)。该鸟种为杂食性,亦食天牛。从该鸟的食物中鉴别出10个种类,包括 7 种植物:珍珠粟(Pennisetum typhoideum)、高粱(Sorghum bicolor)、假高粱(S.halepense)、牧豆树(Prosopis juliflora)、绿豆(Phaseolus radiates)、尖刺红花(Carthemus axycantha)及金合欢属(Acacia)某种植物,2种昆虫:家白蚁(Coptotermes formosanus)及红褐林蚁(Formica rufa),以及砂砾。     

不同耕作方式下雨养冬小麦产量和水分利用

在华北地下水严重超采区发展旱作雨养农业对缓解该地区农业用水压力有重大意义。为筛选适宜在华北地区种植的旱作冬小麦品种,探索配套的耕作技术,在中国农业大学吴桥实验站开展一项为期2a的试验。田间试验采用裂区试验设计,主区为耕作处理,包括旋耕秸秆还田(RTS)和免耕秸秆还田(NTS),副区为8个冬小麦品种。结果表明:不同耕作措施对冬小麦产量有明显影响,RTS处理较NTS提高冬小麦生物产量和经济产量,同时提高拔节期、孕穗期等关键生育时期的叶面积指数。NTS有利于收获指数提高,其中‘烟农19’在NTS下分别达到0.36和0.39;NTS明显降低冬小麦的耗水量,最低值可达到378.21mm。不同冬小麦品种水分利用效率对2种耕作方式响应并不一致,‘农大399’‘烟农19’和‘鲁原502’在RTS下表现较好,而‘鲁麦21’和‘青麦6’则在NTS下表现较好;冬小麦品种间产量差异显著,其中‘农大399’‘烟农19’和‘鲁原502’产量表现相对突出,在不同耕作方式和不同降水年份间表现较为一致,其经济产量分别达到6 036.35、6 369.68和5 902.95kg·hm-2。综上,NTS有利于耗水量的减少,不同品种在不同耕作方式下的水分利用效率表现不一致。因此,在华北半干旱地区,NTS下‘鲁麦21’‘山农29’‘农大399’等品种和RTS下‘济麦22’‘汶农14’和‘青麦6’品种具有较好的水分适应性。     

太湖典型地区雨养麦田的径流发生时间特征

明确农田径流发生的时间特征对因时因地制定径流养分削减策略具有重要意义。本文基于太湖流域典型地区(苏州、无锡、溧阳、湖州)60 a历史降水时序变化和12 a正常气象年份田间径流实际发生的时间特征,分析了太湖流域雨养麦田的径流发生时间特征。结果表明,太湖地区年均降水量和小麦生长季均值降水量分别为1 164.8 mm(657.7~1 643.7 mm)和514.6 mm(207.3~742.8 mm)。除个别年份,年降水距平百分率基本在±25%左右变化(正常)。剔除偏涝年和偏旱年后的小麦生长季降水概率和日均降水量月度时序变化均表现为先下降后升高的趋势,12月降水概率和日均降水量均最低。从小麦生长季12 a径流发生时间统计结果来看,2月(19.05%)和3月(18.10%)径流发生次数占比较高,12月(16.19%)、4月(13.33%)和5月(15.24%)径流发生次数的占比相当。不同年份驱动径流发生的实际最小降水量为8.1~19.4 mm,径流发生概率与降水发生概率变化并不完全一致。结果表明,太湖地区雨养麦田驱动径流发生的最小降水量范围为8.1~19.4 mm,2月和3月是径流发生的高风险期,12月、4月和5月是次高风险期,径流发生概率与降水发生概率变化并不完全一致。     

黄淮旱作麦区主栽小麦品种需水特性研究

为评价黄淮旱作区主栽小麦品种的需水特性,选取黄淮地区大面积推广的3个旱作小麦品种,对其在不同灌水条件下的需水特性、株高、产量及其构成要素进行研究。结果表明,在不灌水条件下,3个小麦品种的水分利用效率以洛旱6号最高,为1.31kg/m3;洛旱6号、晋麦47不灌水的条件下能取得较高产量,洛旱7号在灌1水的条件下产量最高。因此,洛旱6号适宜旱肥地麦田种植,洛旱7号适宜在灌区种植,晋麦47适宜旱薄地麦田种植。     

雨养条件下不同筋力小麦品种籽粒形态、品质性状及产量要素分析

为明确雨养条件下不同筋力类型小麦品种品质性状、产量要素构成和籽粒形态间的关系,于2017—2020年小麦生长季开展田间试验,选用黄淮海地区主推的5个强筋小麦品种和11个中筋小麦品种为材料,采用近红外光谱分析技术测定籽粒吸水率、硬度、容重、沉降值、蛋白质含量、湿面筋含量、面团形成时间、面团稳定时间、延伸性、最大抗延阻力,并采用种子图像分析技术测定籽粒长度、宽度、厚度、面积等主要形态指标,分析不同品种籽粒形态、品质性状及产量要素的相关性。结果表明,对16个供试小麦品种的综合品质进行聚类分析,共划分为5种类型,三年度中Ⅴ类小麦品种(师栾02-1、济麦20和泰科麦33)品质指标显著高于其余类小麦品种,其中,强筋小麦品种济麦20产量显著高于其余强筋小麦品种,中筋小麦品种烟农999、泰麦1918、烟农173产量显著高于其余中筋小麦品种,且泰麦1918品质较好且较稳定。小麦籽粒形态(籽粒长度、宽度、厚度、面积)和千粒重呈显著正相关关系,而二者与小麦品质性状呈显著负相关关系。综上考虑,强筋小麦品种济麦20和中筋小麦品种泰麦1918是适宜半湿润偏旱的鲁东地区雨养条件下种植的高产优质小麦品种,近红外光谱分析技术与种子图像分析技术的综合利用可作为小麦品质检测的有效技术方法。本研究结果可为鲁东地区高产优质小麦品种的筛选与品质分析鉴定提供理论依据。     

山地不同树龄枣园土壤水分状况研究

为研究黄土高原梨枣林地土壤水分状况,利用TRIME管和洛阳铲对灌溉及雨养两种条件下不同种植年限(1 a、4 a、9 a、12 a)的梨枣林0~160 cm、0~700 cm范围深度内土壤水分状况进行监测研究。研究结果显示:随着树龄增长梨枣林地土壤水分储量下降;灌溉梨枣林与雨养梨枣林相比,其主根系层0~160 cm土壤水分储量较高;现有灌溉定额条件下,灌溉梨枣林地根区平均土壤水分满足度仍然相对较低;旱作梨枣林随树龄增大,土壤干层的分布深度和土壤干燥化强度趋于增加。