不同类型地膜覆盖对玉米农田水热状况及产量的影响

为提高我国北方旱地作物的水分利用效率,探索可降解类型地膜的应用前景,在山西省农科院东阳试验基地,于2015年和2016年连续定点定位设置普通地膜、渗水地膜、生物降解地膜、光降解地膜4种不同类型地膜覆盖模式,以不铺膜为对照,研究不同类型地膜覆盖模式对农田水热效应和玉米产量的影响。研究结果表明:4种覆膜处理下的土壤温度在生育前期土表处分别较不铺膜处理高3.1~5.9℃;渗水地膜和生物降解地膜处理的水分利用效率显著高于其他处理(P0.05),光降解地膜和普通地膜处理次之,不铺膜对照处理最低,渗水地膜、光降解地膜、生物降解地膜、普通地膜处理的水分利用效率分别较对照高11.0、5.9、12.8、5.4 kg/(mm·hm~2)。产量方面,与对照相比较,渗水地膜、光降解地膜、生物降解地膜、普通地膜处理2015年的增产率分别为20.3%、0.1%、15.4%、8.8%;2016年的增产率分别达到44.8%、36.1%、53.6%、31.6%,表现为生物降解地膜渗水地膜普通地膜光降解地膜。地膜增温保墒作用下,处理之间的增产效果与水分利用效率变化协同,其中生物降解地膜能够显著提高玉米的水分利用效率及产量,在未来可替代普通地膜推荐应用到旱地玉米中,同时达到缓解农田残膜污染的效果。     

西北半干旱区秸秆带状覆盖对土壤水分及马铃薯产量的影响

为了探明玉米秸秆带状覆盖对西北半干旱区马铃薯田土壤水分及产量的影响,设置地膜覆盖(M1)、秸秆带状平覆(M2)、垄沟覆杆(M3)和传统不覆盖(CK)4个处理,通过2年田间试验,对比分析了不同覆盖方式对生长指标、土层含水率、产量及水分利用效率的影响。结果表明:3种覆盖方式较CK显著增产11.68%~21.74%,提高水分利用效率22.82%~48.63%。覆盖种植较CK单株产量提高26.02%~48.37%,株高增加3.18%~12.82%,单株生物量增加0.59%~26.49%,全生育期作物耗水量降低55.29~66.21mm,以秸秆带状平覆(M2)最好或较好。全生育期0—200cm土层平均含水率平水年黑膜大垄(M1)较CK低0.89个百分点,偏旱年较CK高1.30个百分点;秸秆带状平覆(M2)无论平水年还是偏旱年分别较M1及CK高0.20~0.89及0~1.50个百分点。其中以秸秆带状平覆(M2)在作物生长、增产及水分利用效率等方面效果较好,适宜西北半干旱地区推广。     

不同栽培模式旱作春玉米农田土壤水分时空动态和产量效应

于2012年和2013年连续两年进行田间定位试验,研究在全膜双垄沟覆盖条件下不同施肥和开花期揭膜处理对春玉米农田土壤水分时空变化特征、土壤含水量和水分利用效率的影响。试验设农户模式(施N 200kg·hm-2,半膜,CK)、高产栽培(施N 380 kg·hm-2,T1)、高产高效栽培(施N 225 kg·hm-2+有机肥,T2)、再高产高效栽培(施N 225 kg·hm-2+有机肥+开花期揭膜,T3)等4个处理,以先玉335为供试玉米品种,分别在玉米各个关键生育期测定土壤含水量,收获测定实际产量。结果表明,T2、T3处理在生育前期、中期不仅能够高效利用浅层(0~100 cm)土壤水分,而且有利于促使深层(100~200 cm)土壤水分向上迁移,为玉米生育后期雨季充分蓄纳降雨腾出库容;从播前到收获0~200 cm土壤贮水量均降低,收获时各处理贮水量依次为CKT1T2T3,差值均小于5 cm,没有显著差异。土壤含水量在0~60 cm土层变化幅度大,而深层(160~200 cm)比较稳定。四种处理间耗水量、产量和水分利用效率存在不同差异,表现为T3T2T1CK。尤其2013年四个处理产量和水分利用效率均达到显著水平,T1、T2、T3产量分别比CK高27.4%、34.8%、42.4%,CK处理水分利用效率比T1、T2、T3分别低21.7%、29.9%、23.7%。高产高效栽培,特别是开花期揭膜的再高产高效栽培模式,在玉米整个生育期不仅没有导致土壤剖面土壤水分显著降低,而且可显著提高籽粒产量和水分利用效率,是该地区值得推广的旱作春玉米栽培模式。     

不同栽培模式对大麦生育期间土壤水分及产量的影响

通过大田试验分析了全膜覆土穴播、垄作沟灌及平作条播栽培模式对大麦的土壤水分时空动态、产量及其水分利用效率的影响。结果表明,全膜穴播处理极有利于大麦的早期出苗及营养生长。但垄作沟灌栽培处理有利于促进大麦生殖生长。全膜穴播处理产量较垄作沟灌和平作条播处理分别增产10.9%和15.31%,并且WUE分别高10.69%和11.09%,说明全膜穴播栽培处理增加了大麦土壤的可利用水分,提高了产量和WUE。     

小麦抗旱性生理生化机制及QTL研究进展

根据现有文献资料,综述了小麦抗旱性的鉴定方法和抗旱小麦的外部形态特征,并对小麦胚芽鞘长度、叶绿素含量、叶绿素荧光动力、渗透调节、水分利用效率、碳稳定同位素等抗旱性鉴定评价指标和抗旱性产量评价方法、干旱胁迫下特异蛋白代谢及抗旱性状的数量性状位点(QTL)等方面的研究进展进行总结,对目前小麦抗旱性研究存在的问题和发展趋势进行了探讨。认为,抗旱性研究仍是农业研究的热点领域,但在不同的生态区要有所侧重,同时选择与产量相关性高的指标进行深入研究;应加强干旱胁迫下根系形态结构及生理代谢的研究;随着分子生物学研究的不断发展,抗旱性研究也应从分子水平阐明干旱胁迫引起作物生理生化变化的原因,并借助基因工程手段进行抗旱基因重组,进而创制、培育综合性状优良的抗旱小麦品种。     

不同材料地膜覆盖对玉米生物学性状的影响

【目的】比较同一气候条件下不同材料地膜覆盖的集雨效果,为选择高效集雨保墒、环保无污染的覆盖材料提供理论依据。【方法】在2008-2009年于渭北旱塬选用普通地膜、生物降解膜和液态膜3种材料,在玉米不同时期进行覆盖(生育期覆盖和周年覆盖),以不覆盖的传统平作为对照,比较不同覆盖材料对土壤含水量、温度及玉米生长发育、生物量和产量的影响。【结果】与对照相比,普通地膜和生物降解膜覆盖处理,5～10cm土层土壤平均温度分别增加了1.6和1.3℃,0～200cm土壤平均含水量分别增加了7.8%和7.3%,玉米生育期普遍提前,株高和生物量较对照显著增加(P0.05);液态膜覆盖表现不稳定。2年试验中,玉米生育期覆盖普通地膜、生物降解膜和液态膜处理的籽粒产量较对照分别提高19.96%,19.67%和4.77%,水分利用效率平均提高30.67%,29.69%和7.36%;周年覆盖普通地膜、生物降解膜和液态膜籽粒产量比对照分别提高23.75%,23.90%和5.31%,水分利用效率提高32.06%,31.59%和8.44%;生育期和周年覆盖普通地膜、生物降解膜的增产作用均达显著水平(P0.05)。【结论】覆盖生物降解膜和普通地膜均能显著增加作物产量和水分利用效率,且两者之间无明显差异,因此生物降解膜可以替代普通地膜应用于农业生产。     

旱地全膜双垄沟播玉米高效用水机制研究

通过田间试验对半干旱区不同栽培方式下玉米土壤水分分布及水分利用效率的研究,探明了全膜双垄沟播玉米农田高效用水的机制。结果表明:全膜双垄沟播栽培不同位置大垄、垄沟、小垄土壤平均含水量在0~60 cm土层内差异显著(P0.05),且垄沟含水量最高,其次为大垄,小垄最低;播种期0~60 cm土层平均体积含水量全膜双垄沟播与露地平作差异显著(P0.05),升高14.19%,且拔节期以前全膜双垄沟播种植土壤贮水量最高,表明全膜双垄沟播栽培有利于玉米的出苗及前期的生长;全膜双垄沟播栽培较半膜平作增产26.76%,水分利用效率较半膜平作提高14.83%。     

覆盖对夏玉米产量及水分利用效率的影响

研究不同土壤水分状况下秸秆覆盖对夏玉米生长发育指标、产量和水分利用效率的影响。试验在防雨棚下的测坑中进行,设计了秸秆覆盖和土壤水分控制下限（占田间持水率的75%,65%和55%）两个因素,分析夏玉米生长指标、产量及水分利用效率的变化规律。结果表明,秸秆覆盖对夏玉米生长发育有促进作用,在不同的水分状况下,覆盖处理的夏玉米叶面积指数、产量和水分利用效率均优于不覆盖处理。中水分条件覆盖处理下的夏玉米产量较对照条件下的高水分夏玉米产量无显著降低,而且其水分利用效率最高。建议在夏玉米覆盖生产方式中采用中水分灌溉方式,可以达到节水高产的目的。     

土壤扩蓄增容肥对春玉米产量及水分利用效率的影响

通过正交试验,研究秸秆配方、绵土配方2种土壤扩蓄增容肥对春玉米的应用效果。结果表明：在春玉米品种、肥料用量及灌水量共同影响下,秸秆配方、绵土配方土壤扩蓄增容肥在减少无机肥料用量28.6%情况下,仍能起到保持产量的作用;同时秸秆配方能有效提高水分利用效率与降水利用效率。与对照相比,秸秆配方在苗期及拔节期能有效减少土壤无效蒸发,提高0～20 cm土壤水分的保蓄能力。该研究为秸秆配方土壤扩蓄增容肥的推广奠定了理论基础。     

Water use and distribution profile under pulse and oilseed crops in semiarid northern high latitude areas

Oilseed and pulse crops have been increasingly used to replace conventional summer fallow and diversify cropping systems in northern high latitude areas. The knowledge of water use (WU) and its distribution profile in the soil is essential for optimizing cropping systems aimed at improving water use efficiency (WUE). This study characterized water use and distribution profile for pulse and oilseed crops compared to spring wheat (Triticum aestivum L.) in a semiarid environment. Three oilseeds [canola (Brassica napus L.), mustard (Brassica juncea L.) and flax (Linum usitatissimum L.)], three pulses [chickpea (Cicer arietinum L.), dry pea (Pisum sativum L.) and lentil (Lens culinaris Medik.)], and spring wheat were seeded in removable 100 cm deep × 15 cm diameter lysimeters placed in an Aridic Haploboroll soil, in southwest Saskatchewan in 2006 and 2007. Crops were studied under rainfed and irrigated conditions where lysimeters were removed and sampled for plant biomass and WU at various soil depths. Wheat yields were greater than pulse crop yields which were greater than oilseed yields, and WUE averaged 4.08 kg ha⁻¹ mm⁻¹ for pulse crops, 3.64 kg ha⁻¹ mm⁻¹ for oilseeds, and ranged between 5.5 and 7.0 kg ha⁻¹ mm⁻¹ for wheat. Wheat used water faster than pulse and oilseed crops with crop growth. Pulse crops extracted water mostly from the upper 60 cm soil depths, and left more water unused in the profile at maturity compared to oilseeds or wheat. Among the three pulses, lentil used the least amount of water and appeared to have a shallower rooting depth than chickpea and dry pea. Soil WU and distribution profile under canola and mustard were generally similar; both using more water than flax. Differences in WU and distribution profile were similar for crops grown under rainfall and irrigation conditions. A deep rooting crop grown after pulses may receive more benefits from water conservation in the soil profile than when grown after oilseed or wheat. Alternating pulse crops with oilseeds or wheat in a well-planned crop sequence may improve WUE for the entire cropping systems in semiarid environments.