Evaluating decision rules for dryland rotation crop selection

No-till dryland winter wheat (Triticum aestivum L.)-fallow systems in the central Great Plains have more water available for crop production than the traditional conventionally tilled winter wheat-fallow systems because of greater precipitation storage efficiency. That additional water is used most efficiently when a crop is present to transpire the water, and crop yields respond positively to increases in available soil water. The objective of this study was to evaluate yield, water use efficiency (WUE), precipitation use efficiency (PUE), and net returns of cropping systems where crop choice was based on established crop responses to water use while incorporating a grass/broadleaf rotation. Available soil water at planting was measured at several decision points each year and combined with three levels of expected growing season precipitation (70, 100, 130% of average) to provide input data for water use/yield production functions for seven grain crops and three forage crops. The predicted yields from those production functions were compared against established yield thresholds for each crop, and crops were retained for further consideration if the threshold yield was exceeded. Crop choice was then narrowed by following a rule which rotated summer crops (crops planted in the spring with most of their growth occurring during summer months) with winter crops (crops planted in the fall with most of their growth occurring during the next spring) and also rotating grasses with broadleaf crops. Yields, WUE, PUE, value-basis precipitation use efficiency ($PUE), gross receipts, and net returns from the four opportunity cropping (OC) selection schemes were compared with the same quantities from four set rotations [wheat-fallow (conventional till), (WF (CT)); wheat-fallow (no-till), (WF (NT)); wheat–corn (Zea mays L.)-fallow (no-till), (WCF); wheat–millet (Panicum miliaceum L.) (no-till), (WM)]. Water use efficiency was greater for three of the OC selection schemes than for any of the four set rotations. Precipitation was used more efficiently using two of the OC selection schemes than using any of the four set rotations. Of the four OC cropping decision methods, net returns were greatest for the method that assumed average growing season precipitation and allowed selection from all possible crop choices. The net returns from this system were not different from net returns from WF (CT) and WF (NT). Cropping frequency can be effectively increased in dryland cropping systems by use of crop selection rules based on water use/yield production functions, measured available soil water, and expected precipitation.     

不同栽培模式对旱地春玉米光合特性和水分利用率的影响

明确旱地春玉米高产与水分高效协调的栽培技术及其生理原因,对提高水分限制条件下玉米水分利用效率及玉米可持续生产具有重要意义。本文以郑单958为材料,于2010年和2011年在陕西长武进行大田试验,设置当地农户栽培(对照)、高产高效栽培、超高产栽培和再高产高效栽培等4种栽培模式,比较了其对春玉米光合特性和水分利用效率的影响。结果表明,当地农户栽培、高产高效栽培、超高产栽培和再高产高效栽培产量平均达7.7、9.2、11.7和10.6 t hm^-2,高产模式较对照产量分别提高20.1%、52.9%和37.7%,水分利用效率分别提高27.8%、60.9%和45.1%。与当地农户栽培相比,高产高效栽培、超高产栽培和再高产高效栽培提高了花后叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和单叶水分利用效率(WUE_L);相对电子传递速率(ETR)、PSII实际量子产额(Φ_PSII)和光化学猝灭(q_P);延缓了叶片衰老;花后干物质积累量分别增加29.0%、82.3%和56.1%。结果说明通过地膜覆盖、增加密度和氮肥运筹等关键栽培技术的集成与优化,可实现旱地春玉米高产与水分高效30%以上的目标;其增产增效的主要原因在于显著增强玉米花后叶片光捕获能力与光化学效率,延缓叶片早衰,促进花后干物质积累及其对籽粒的贡献率。     

保水剂对半干旱区马铃薯产量和水分利用效率的影响

在陇中半干旱区探讨了补水和施加保水剂对不同层次土壤水分利用效率及马铃薯产量的影响.结果表明,马铃薯生育期的耗水主要集中在80 cm土层内,80 cm土层以下土壤含水量变化不明显,基本不被马铃薯吸收利用.施用保水剂处理的群体水平水分利用效率和产量水平水分利用效率均最高,分别为42.73 kg/(mm·hm2)和94.21...     

密肥互作对全膜双垄沟播玉米产量及水分利用效率的影响

为进一步完善全膜双垄沟播玉米栽培技术体系,采用大田随机区组试验法,研究了不同密度和施肥水平对全膜双垄沟播玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明：6.75×10⁴株·hm^-2种植密度下玉米产量和水分利用效率显著高于4.50×10⁴株·hm^-2密度处理。不同施肥处理条件下,玉米穗 行数和产量均以施纯氮180 kg·hm^-2,施过磷酸钙144 kg·hm^-2处理最高;玉米百粒重和 水分利用效率均以施纯氮210 kg·hm^-2,施过磷酸钙168 kg·hm^-2最高;6.75×10⁴株·hm^-2密度下施纯氮210 kg·hm^-2,施过磷酸钙168 kg·hm^-2处理互作效应显著,玉米百粒重、产量和水分利用效率均高于其他处理。说明6.75×10⁴株·hm^-2密度下施纯氮210 kg·hm^-2,施过磷酸钙168 kg·hm^-2是当地全膜双垄沟播玉米生产中比较理想的种植密度和施肥水平。     

华北平原秸秆覆盖滴灌冬小麦中后期耗水规律研究

基于2013—2015年华北平原典型区连续两年田间试验,采用Penman-Monteith公式、FAO单作物系数法以及水量平衡法,研究分析了充分滴灌下秸秆覆盖与不覆盖对冬小麦棵间蒸发、耗水量、产量及水分利用效率的影响,研究结果表明:滴灌条件下秸秆覆盖显著抑制了日棵间蒸发量及其日变化波动幅度(P0.05),在冬小麦中后期相比不覆盖可减少棵间蒸发30%以上;基于田间冬小麦的气孔阻力系数实测值,采用P-M公式直接计算冬小麦日耗水量具有较高精度,其值与FAO单作物系数法计算值具有较高相关性(R~20.8);秸秆覆盖滴灌减少了7%~15%的灌溉定额,但与不覆盖滴灌相比,冬小麦日耗水量和生育期总耗水量不存在显著差异(P0.05),冬小麦4—6月份期间平均日耗水量在4.0~4.5 mm·d~(-1)之间;充分滴灌下秸秆覆盖并没有显著提高作物的产量和水分利用效率(P0.05)。     

黑龙港地区施氮方式对不同类型冬小麦品种产量及水分利用率的影响

为了筛选出黑龙港地区不同类型冬小麦品种适宜的施氮方式,以该生态区大面积推广的3个不同类型冬小麦品种邯6172(粒重侧重型)、河农6049(粒数侧重型)和衡4399(穗数侧重型)为试材,在氮肥施用量均为270 kg/hm~2条件下,试验设氮肥底施与追施比例(底追比)3∶7、5∶5和7∶3计3个水平,研究了3种施氮方式对不同类型冬小麦的产量及水分利用率的影响。结果表明:氮肥使用比例以及品种类型均与小麦产量和水分利用率高度相关,穗数侧重型品种衡4399宜采用底追比3∶7的施氮方式,平均产量为7 181.54 kg/hm~2,水分利用率为22.26 kg/(hm~2·mm);粒重侧重型品种邯6172和粒数侧重型品种河农6049宜采用底追比5∶5的施氮方式,平均产量分别为7 176.23和7 166.05 kg/hm~2,水分利用率分别为22.05和22.00 kg/(hm~2·mm)。     

不同降水年型施肥量对旱地玉米生长及水分利用效率的影响

在旱地玉米产量大幅提升以及逐步采用简化栽培措施的生产形势下,采用田间小区试验的方法,研究连续3a不同降水年型施肥量对旱地玉米生长及水分利用效率的影响。结果表明,一次底施过多肥料会抑制玉米的生长,特别是在底墒较差或生育期降水偏少的年份,但这种抑制作用会随着玉米生育进程的推进逐步减轻。生产中应采用一次性分层深施缓释或长效肥的施肥方式来减轻这种不利因素。在底墒较好的降水正常年份,施肥具有明显的增产和提高水分利用效率(WUE)的作用,低肥、中肥和高肥的经济产量分别较不施肥增加31%、36%和63%,水分利用效率分别增加27.7%、29.8%和53.2%。但在底墒较好的偏旱年或底墒很差的丰水年,施肥的上述作用不明显,有时反而会出现负效应,2008年高肥处理产量反而显著低于中肥,较中肥低6.3%。旱地农业生产中应在已知底墒的基础上,通过预测降水量,"以水定肥、以水定产",合理实行水肥耦合运筹。     

降解地膜对南疆棉田土壤水热及棉花产量的影响

为探讨降解地膜对南疆棉田土壤水热及棉花产量的影响,选取3种氧化-生物双降解地膜[天壮1号(T-1)、天壮2号(T-2)、天壮3号(T-3)]及一种新型生物降解地膜(HS),以PE普通地膜为对照,通过测定棉田降解地膜的降解情况及土壤水热,计算其棉田耗水及土壤生长度日,筛选适宜南疆棉田生产的降解地膜。结果表明:在棉花进入吐絮期时,T-3和HS的降解率达88.6%和58.7%,而T-1和T-2仅为15.9%和13.4%。不同降解地膜对棉田的水热状况也存在一定影响,对于生育期总耗水量而言,T-3和PE的耗水量较大,为688.6 mm和690.7 mm,但T-3的耗水模数明显高于PE处理。在土壤生长度日上,4种降解地膜在棉花全生育期土壤生长度日均低于PE地膜,其中T-3和HS的土壤生长度日比PE地膜低了294.3℃·d和222.8℃·d。在棉花产量和水分利用效率上,T-1比PE高6.2%和7.2%,HS明显低于PE地膜,但T-3和PE地膜差异不大。综上,T-1和T-2增温保墒效果好,产量较高,但降解效果差。T-3降解速度较好,增温保墒的性能低于PE地膜,但能够满足作物对温度和水分的需求,使棉花产量和水分利用效率接近PE地膜。因此,在南疆棉田降解地膜T-3替代PE地膜应用于棉花生产具有一定的可行性。     

集雨种植模式对小麦-玉米周年农田土壤水分及作物产量的影响

[目的]针对关中地区冬小麦-夏玉米周年的生产特点,将垄沟集雨种植技术应用于作物周年生产,以期为冬小麦-夏玉米周年生产体系种植模式的改良提供依据。[方法]以西农979、郑单958为试验材料,设传统平作(CK)、垄沟配置为40cm∶40cm(R-F40)、40cm∶60cm(R-F60)、40cm∶80cm(R-F80)4个处理,探讨冬小麦-夏玉米周年生产条件下不同垄沟配置方式对农田土壤水分及作物产量的影响。[结果]小麦季R-F60和R-F80处理水分利用效率(WUE)增加;垄沟集雨各处理小麦籽粒产量随种植沟宽度增加呈上升趋势,其中R-F60、R-F80处理较CK仅减产1.75%、1.67%;集雨各处理灌溉水利用效率(IUE)显著提高,并随种植沟宽度增加增幅减小。在玉米季,集雨各处理WUE、产量显著提高,且随着种植沟变宽呈先增后降趋势。小麦-玉米周年WUE、产量显著增加,其中以垄沟配置为40cm∶60cm(R-F60)处理增幅最大,分别较CK增加12.75%、7.98%。[结论]垄沟集雨种植技术是调控作物高效节水的可行途径,其中R-F60处理是优化该地区冬小麦-夏玉米二熟制种植体系稳产高效节水的理想集雨栽培模式。     

不同冬小麦品种对秸秆覆盖响应的差异

对6个冬小麦品种的秸秆覆盖试验结果表明,秸秆覆盖处理节水效应明显,但不同品种对秸秆覆盖的响应存在一定差异。在华北平原秸秆覆盖农田小气候条件下,8901和6365对春季低温效应不敏感。在节水的同时,可以增产,提高水分利用效率。水分利用效率高的品种总干物质累积以及干物质向穗、茎、叶的运转,与3种处理下品种产量水平水分利用效率的综合评价位次一致,即产量水平水分利用效率高的品种的总干物质累积,以及干物质在穗、茎、叶的累积在不覆盖充分灌溉处理、覆盖充分灌溉处理、和不覆盖亏缺灌溉处理情况下都较高,黄叶干物质累积规律与之相反。