关于推广玉米秸秆覆盖保护性耕作技术的分析与思考

根据国内外情况和研究推广成果,重点论述了推广玉米秸秆覆盖保护性耕作技术的重要意义,分析了影响和制约技术推广的障碍问题,并以问题为导向,提出了对策建议。     

秸秆覆盖和播前灌水量对夏玉米抗倒伏特性的影响

【目的】研究秸秆覆盖和播前灌水量对成熟期夏玉米茎秆抗倒伏特性的影响。【方法】设置2种覆盖处理(秸秆覆盖处理和不覆盖处理,秸秆覆盖处理为小麦秸秆覆盖0.6 kg/m~2)和3种播前灌水量(低灌溉量30 mm、中灌溉量70 mm和高灌溉量110 mm),测定了成熟期夏玉米茎秆主要物理性状参数、倒数第3节间茎秆机械强度、抗倒伏指数和产量等指标。【结果】与不覆盖相比,秸秆覆盖增加了夏玉米穗位高、重心高度和茎秆抗折力,提高了玉米抗倒伏能力和籽粒产量(2017年增产7.6%)。播前灌水量显著影响夏玉米成熟期穗位高系数和倒数第3节间茎长、长粗比和茎秆机械强度,播前灌水量越高籽粒产量越高。秸秆覆盖下播前灌水70 mm玉米抗倒伏能力最优,不覆盖处理播前灌水70 mm玉米抗倒伏能力最差。茎秆长粗比和茎秆抗折力与玉米抗倒伏指数相关系数(r)2016年分别为:-0.458 7、0.434 6,2017年分别为:-0.315 7、0.375,穗位高系数不能作为评价玉米抗倒伏特性的指标。【结论】秸秆覆盖+播前灌水70 mm是实现抗倒高产的最优组合方案。     

河西绿洲灌区膜下滴灌水稻氮素平衡及氮肥投入阈值研究

为确定河西绿洲灌区膜下滴灌条件下基于产量及环境安全的水稻氮肥投入阈值,于2020、2021年在张掖节水农业试验站开展水稻膜下滴灌栽培田间试验,研究不同施氮水平（纯氮0、135、225、315、405 kg·hm^-2）对水稻产量、土壤矿质氮累积及土壤氮素平衡的影响。结果表明,水稻产量与施氮量呈显著的二次抛物线关系,最佳经济效益氮肥用量为222 kg·hm^-2,对应水稻产量为5 684 kg·hm^-2（最高产量的99.7%）。土壤矿质氮累积量与施氮量呈显著的指数相关关系,施氮量为225 kg·hm^-2时,矿质氮累积量为119 kg·hm^-2,与135 kg·hm^-2施氮量处理差异不显著,施氮量达到315 kg·hm^-2时,矿质氮累积量显著增加,并且出现由浅层向深层迁移的趋势;氮表观平衡值与施氮量呈显著线性正相关,土壤氮素达到表观平衡时,对应的施氮量为171 kg·hm^-2。综合考虑产量、矿质氮累积量、土壤氮盈余与施氮量的关系,得出河西绿洲灌区膜下滴灌水稻合理氮肥投入阈值为171~222 kg·hm^-2。该施氮量比最高产量氮肥用量降低10.8%~31.3%,既保证了水稻高产稳产,又有效降低了氮素在土壤中的盈余与淋失风险,为该区域水稻减氮高产高效栽培提供了理论依据。     

不同施肥年限对红壤细菌多样性及群落结构演替的影响

为探讨不同年限施肥处理对旱地红壤细菌多样性和群落结构演替的影响,基于中国科学院红壤生态实验站设置的不同秸秆还田方式长期定位试验,采集种植玉米后第1年(Y2011)、第3年(Y2013)和第7年(Y2017)的土样进行分析。试验处理分为不施肥(CK)、化肥(N)和化肥+秸秆猪粪配施(NSM)3个处理,通过高通量测序技术研究旱地红壤细菌多样性和群落结构差异。结果表明:(1)施肥处理显著提高了土壤有机碳、全氮、全磷和有效磷养分含量,NSM处理对土壤肥力的提升效果比N处理好,且随着施肥年限的延长,提升效果越显著;(2)与Y2011相比,Y2013和Y2017下CK、N和NSM处理的细菌α多样性均显著提高,且N和NSM处理细菌多样性显著高于CK处理;(3)主坐标分析和聚类分析表明,土壤细菌群落主要通过施肥年限聚类在一起,但同一施肥年限下不同施肥处理之间细菌群落结构没有显著差异;(4)土壤全磷是驱动细菌多样性和群落结构变异的最关键因子。本研究从细菌多样性增加的角度,为探索有机培肥下红壤肥力提升和生态系统健康管护提供了科学依据。     

生物炭不同添加量对旱作覆膜农田土壤团聚体特性及有机碳含量的影响

【目的】研究西北旱作区长期地膜覆盖农田添加不同量生物炭对土壤团聚体稳定性和有机碳含量的影响,为旱作覆膜农田地力提升、作物的可持续生产提供科学依据。【方法】在连续多年双垄沟覆膜农田基础上,采用裂区设计,主区为全膜双垄沟覆盖种植和传统平作不覆膜种植2个处理,副区为生物炭添加水平,分别为不添加(N)、低量添加(L):3 t·hm^-2、中量添加(M):6 t·hm^-2和高量添加(H):9 t·hm^-2。测定生物炭不同添加量对覆膜农田不同粒级土壤团聚体含量、团聚体稳定性、团聚体有机碳含量及玉米产量的影响。【结果】生物炭连续添加两年后,各覆膜处理能显著提高0—60 cm土层土壤大粒级(>0.25 mm)团聚体的机械稳定性(6.1%—8.7%)及水稳性团聚体的百分含量(15.9%—83.6%),玉米产量可显著(P<0.05)提高35.0%—41.8%。在覆膜条件下,添加生物炭能显著提高土壤大粒级团聚体百分含量及其稳定性,干筛>0.25 mm粒级团聚体含量(MR_0.25)和湿筛>0.25 m...     

旱地冬小麦秸秆带状覆盖不同模式的水分效应

在黄土高原半干旱雨养条件下以露地种植为对照(CK),设置了4种玉米整秆带状覆盖方式:带状3行(MS3),带状4行(MS4),带状5行(MS5),带状6行(MS6),比较研究了不同带幅对冬小麦产量、土壤水分变化的影响。结果表明:适宜带幅(MS3、MS4)的秸秆带状覆盖能显著改善土壤水分状况并提高冬小麦产量和水分利用效率,MS3、MS4分别较CK增产69.1%、41.3%,水分利用效率提高88.1%、39.1%。MS3与MS4对土壤含水量在不同时期、不同土层均具有增墒和降墒的双重效应,但增墒效应更为突出,全生育期平均分别较CK提高土壤含水量1.00和0.35个百分点。MS3可以显著改善土壤水分在各生育时期各土层的分布情况,其在播种期~越冬期、返青期~孕穗期的供水效果,以及60cm以下土层对60 cm以上土层的水分补给效果均好于其它处理,有利于冬小麦生长、成穗,提高穗粒数,因此MS3更适合黄土高原半干旱雨养地区的冬小麦生产。     

干旱区地膜覆盖玉米农田地表反照率动态参数化方法及其模拟效果分析

利用2015年6月1日至7月24日干旱区地膜覆盖玉米农田下垫面的观测资料,分析地表反照率在植被生长期间的变化特征及其与土壤湿度的关系。与未覆盖地膜情形的下垫面相比,地膜覆盖农田下垫面地表反照率的变化特征及其与土壤湿度的相关性具有显著性差异。为此建立了相应的地表反照率动态参数化方案,并将修改的地表反照率动态参数化方案应用到陆面过程模式Co LM中进行了3组模拟试验,分析和检验新方案在地膜覆盖农田下垫面的准确性和适用性。数值模拟结果表明:3组试验都能很好地反映陆面过程特征的日变化趋势,但是相比较而言,利用新建立的地表反照率动态参数化方案模式的模拟效果最好,明显提高了模式对向上短波和长波辐射的模拟能力,使浅层土壤温度和湿度的模拟效果有了一定的改善。因此,地表反照率动态参数化方法对干旱区地膜覆盖农田下垫面陆面过程的模拟效果有一定的改进,对今后陆面过程模式的发展和完善有较好的参考价值。     

干旱沙区降解膜覆盖的玉米生长与耗水规律

针对干旱沙区水资源短缺、水分利用效率较低、“白色污染”等问题,在内蒙古乌兰布和沙区开展了2 a的可降解地膜膜下滴灌田间试验.试验设置2种类型的地膜覆盖(可降解地膜和普通地膜)与3个灌溉定额(低水、中水和高水)共6个处理,研究了可降解地膜覆盖下不同灌水处理对干旱沙区玉米生长、产量、土壤含水率、耗水量及水分利用效率WUE的影响.结果表明:可降解地膜覆盖下的玉米生长和产量与普通地膜覆盖的差异不具有统计学意义,抽雄期后耗水量较大,而WUE显著降低;可降解地膜覆盖下灌水量对玉米生长、产量、土壤含水率、耗水量及WUE有显著的影响,灌水量增加会促进玉米生长,延缓后期玉米衰老,增加玉米产量,2 a均为高水处理的产量最大,分别为13 614.97,13 726.68 kg/hm²,且与中水处理的差异不具有统计学意义;耗水量随灌水量增加呈上升趋势,而WUE随灌水量增加呈抛物线趋势,2 a中水处理的WUE均为最大,平均分别比高水、低水处理的高2.77%,19.56%.     

华北集约农区马铃薯地膜覆盖安全期的探讨

作物地膜覆盖安全期指某一作物在某一区域要求地膜覆盖的最佳天数,也就是地膜覆盖农田土面能保持膜面完整的日数,在此日数之前地膜应该保持基本完整,维持增温保墒等功能,此日数之后,这些功能基本消失。华北集约农区水分条件基本能满足马铃薯生长的需求,因此,生产中主要根据该区域自然条件和作物对温度需求的特点适期揭膜。为确定华北集约农区马铃薯种植的最佳揭膜时间,在青岛市以露地种植为对照（T1）,分别设置了播种后覆膜30d（T2）、60d（T3）、75d（T4）、90d（T5）4个中途揭膜和全生育期覆膜不揭（T6）共6个处理,观测田间10cm土层土壤温度以及马铃薯生育期、出苗率及产量等指标。结果发现：与露地（T1）相比,地膜覆盖（T2、T3、T4、T5和T6）可以促使研究区马铃薯提前5d出苗,且出苗率得到提高;全生育期覆膜（T6）通过提高地温从而促进马铃薯的生长发育,在马铃薯播种-出苗期,全生育期覆膜（T6）处理较露地（T1）10cm土层土壤日平均温度提高1.1℃,10cm土层地积温增加66.1℃·d。不同揭膜时间的试验结果显示,在播种后60d揭膜处理中,马铃薯田10cm土层的地积温较高,为1795.6℃·d。此外,在马铃薯播种60d内地膜覆盖可以显著提高马铃薯田10cm土层地温日较差,播种60d后揭膜对10cm土层地温日较差影响不大。研究结果显示马铃薯产量与地膜覆盖和揭膜时间密切相关,对照露地种植（T1）产量最低,为40.3thm⁻²;60d揭膜（T3）最高,为45.7thm⁻²,较露地种植（T1）增产13.4%;75d揭膜（T4）较高,较露地种植（T1）增产10.4%。综合看,在该地区马铃薯生产中覆膜后60～75d进行揭膜最合适,即该地区马铃薯地膜覆盖安全期为60～75d。     

周年覆盖对黄土旱塬冬小麦产量及降水利用率的影响

针对黄土旱塬麦田降水资源少,降水季节与冬小麦需求错位,小麦产量低而不稳的问题,为探究适合当地旱作冬小麦高产高效的栽培措施,通过4年大田试验,研究了无覆盖条播(USL)、垄膜沟播(RFSF)和全膜覆土穴播(WFFHS)种植方式下,冬小麦夏休闲期残膜覆盖的蓄水保墒效果以及周年覆盖条件下冬小麦的产量效应和降水生产效率情况。结果表明:夏休闲期残膜覆盖可以提高土壤蓄水保墒能力,垄膜沟播和全膜覆土穴播处理2m土壤休闲蓄水量分别较露地条播处理高12%~22%(P0.05)和14%~30%(P0.05),相应休闲效率在29%~42%,亦显著高于无覆盖条播处理,且差异性随夏休闲期降水量增加而增加。全膜覆土穴播周年覆盖具有显著的增产效应,较传统无覆盖条播平均增产40%,覆膜种植促进了冬小麦千粒重和穗数的增加,籽粒产量与穗数呈极显著正相关(r=0.830**),覆膜和合理构建群体是提高旱塬冬小麦产量的重要措施。不同处理间水分生产效率、休闲期降水生产效率和周年降水生产效率以全膜覆土穴播处理最高,平均值分别为19.3,9.3,11.7kg/(hm2·mm)。黄土旱塬冬小麦生育期耗水深度达2m以下,覆膜种植处理的耗水量高于无覆盖条播处理,且覆膜加大对1m以下深层土壤水分的消耗。从作物高产和降水高效利用角度考虑,全膜覆土穴播周年覆盖是黄土旱塬冬小麦一种有效的栽培模式。