带幅设计对玉米/苜蓿间作群体光环境特征及光能利用效率的影响北大核心CSCD

探究间作带幅设计对玉米/苜蓿间作群体光环境特征、产量及光能利用效率(LUE)的影响,提出黄土高原旱作条件下玉米/苜蓿间作群体最佳带幅比例。研究设置了玉米单作(SM)、紫花苜蓿单作(SA)以及玉米/紫花苜蓿1∶2(I_(12))、2∶2(I_(22))和2∶4(I_(24))间作5种种植模式,并采用田间试验和数学模拟相结合的方法,分别测定了玉米和苜蓿的干物质产量及作物冠层光合有效辐射(PAR)等指标;建立了考虑光线入射角度和群体冠层结构几何关系的玉米/苜蓿间作群体辐射传输模型,并用实测值对其进行了验证。试验结果表明,在2018年,单作处理的苜蓿干物质产量显著高于间作处理(P<0.05),而在2019年各间作处理苜蓿的干物质分别比单作高197.8、180.3和197.0 g·m^(-2);处理I_(12)、I_(22)和I_(24)两年总的玉米生物量比SM处理高12.1%、0.9%和23.9%。所有间作处理的土地当量比在2019年均大于1.0,表现出间作优势。辐射传输模型可准确模拟玉米/苜蓿间作群体冠层底部的光合有效辐射,间作群体光合有效辐射模拟值与实测值的平均绝对误差和均方根误差分别为59.0和66.6μmol·m^(-2)·s^(-1)。除玉米和苜蓿生育前期及玉米收获后,不同间作处理苜蓿群体冠层上方的PAR均低于单作苜蓿。2018和2019年I_(12)、I_(22)和I_(24)间作处理玉米的光能利用效率分别比单作处理高52.5%、9.3%、51.7%和28.5%、9.6%、21.0%,而间作苜蓿的LUE仅在2019年显著高于单作19.2%、32.4%和20.9%(P<0.05)。因此,合理的玉米/苜蓿间作带幅搭配可改善苜蓿的光照环境,提高其光能利用效率,尤其是玉米/紫花苜蓿2∶4间作群体光能利用效率和产量优势显著,建议在具有类似气候的地区推广种植。     

模拟垄沟灌溉土壤水分入渗特性试验研究

采用土箱进行模拟垄沟灌溉入渗试验,探索垄沟灌溉条件下土壤水分的入渗特性.研究结果表明:垄沟灌溉入渗时,湿润锋水平方向与垂直方向的运移距离与入渗时间呈幂函数正相关,其垂向运移距离明显大干一般沟灌;灌水时沟中与垄坡剖面的含水率迅速增加,再分布过程中在水平向水势梯度的作用下垄上剖面的含水率也不断增加,适当减小垄宽可以减少灌溉...     

不同灌溉水分生产率指标的时空变异与相关关系

选择灌溉系统中的不同灌水量作为投入,建立毛灌溉水分生产率(Pg)、渠系灌溉水分生产率(Pc)及净灌溉水分生产率(Pn)指标;收集全国443个主要灌区1998年、2005年及2010年的数据资料,分析了中国灌溉水分生产的时空变化规律及指标间的相关关系。结果显示:3个指标的全国均值分别为1.361、2.532及2.989 kg/m3;各省区的3个指标均随时间呈增加态势,直辖市的增幅较大而长江流域粮食主产区较小;代表年各灌溉水分生产率指标在空间上均表现为明显的聚集现象,高值省区以黄淮海平原为核心集中分布,华南、西北及东北则密集了低值省区;Pg、Pc及Pn两两之间均呈现显著的线性相关关系,决定系数均大于0.90。3个指标中的任一指标均可代表省区灌溉水分生产率在全国的排序位置。     

施氮和燕麦/箭筈豌豆间作比例对系统干物质量和氮素利用的影响

【目的】 本研究于大田试验条件下探究了燕麦 (Avena sativa L.)/箭筈豌豆 (Vicia sativa L.) 间作系统饲草干物质产量、土地当量比 (LER) 及氮素吸收利用等对施氮和不同间作比例的响应,以期为该地区多元化粮改饲种植模式的建立提供理论依据。 【方法】 大田试验于2012年在兰州大学庆阳黄土高原试验站进行,设不施氮 (N₀) 和施氮N 46 kg/hm2 (N₄₆) 两个氮水平,在每个氮水平下各设7个燕麦与箭筈豌豆间作比例 (1∶0、4∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶4和0∶1)。于箭筈豌豆的花期和乳熟期,测定并分析了饲草的干物质产量、土地当量比及吸氮量;在花期,分析测定了箭筈豌豆的生物固氮量;在箭筈豌豆的乳熟期,分析了不同间作比例下间作系统的氮肥偏生产力 (PFP_N)。 【结果】 生长至第60 d (花期) 和第90 d (乳熟期) 时,N₄₆水平下系统的平均干物质总产量较N₀水平分别提高了31.6%和24.2%;N₀水平下系统的干物质产量分别在2∶1和1∶0下达到最大值,较箭筈豌豆单作分别提高了102.5%和107.9%,N₄₆水平下分别在1∶1和4∶1下最大,较箭筈豌豆单作分别提高了103.5%和111.1%。生长至花期 (第60 d) 时,N₀水平下间作系统的LER值均大于1,生长至乳熟期 (第90 d) 时,N₄₆水平下除4∶1外均小于1。施氮后箭筈豌豆的生物固氮量降低了50.6%,燕麦的吸氮量占比平均增加了17.2%。4∶1间作比例下系统的氮肥偏生产力 (PFP_N) 最大。无论施氮与否,燕麦相对于箭筈豌豆的氮素营养竞争比率 (CR_OV) 在4∶1间作比例下均达到最大值,之后随着箭筈豌豆种植比例的增加而呈降低趋势。 【结论】 施氮提高了间作系统中燕麦的吸氮量占比和体系干物质总产量,但降低了箭筈豌豆的固氮量。在4∶1间作比例下,系统具有较高的作物产量、土地当量比和氮肥利用效率。      

小麦/玉米垄沟套作条件下施肥部位对土壤水氮分布的影响

通过旱棚小车模拟小麦/玉米垄沟套作种植试验,研究了3种不同垄沟部位(垄顶、垄底和沟中)施肥对小麦/玉米生长和产量及土壤水氮分布的影响。结果表明:相同灌水条件下,施肥部位对垄沟套作水分分布影响不显著,但土壤硝态氮的分布差异较大;垄顶施肥和垄底施肥处理下,由于水肥异区,其垄上小麦生长带的硝态氮主要分布在0~30 cm土层,有效地减少了硝态氮向土壤深层淋溶,而后期沟内玉米生长带的水氮处理相同,因此其硝态氮分布差异较小;在相同灌水条件下,垄沟套作可以有效降低水分流失,减少氮肥损失,因此较传统平作更有利于作物生长,提高小麦、玉米的产量,且以垄顶施肥和垄底施肥效果最显著,小麦产量较平作分别增加11.47%、10.81%,玉米产量较平作分别增加18.87%、22.70%。     

陇东旱塬冬小麦复种饲草轮作系统产量和水分利用特征

在陇东黄土高原大田条件下,连续2年研究了冬小麦-饲草复种轮作系统的干物质产量和水分利用,研究采用的处理有:休闲-冬小麦-箭筈豌豆-冬小麦(F-W-V-W),休闲-冬小麦-饲用油菜-冬小麦(F-W-R-W),饲用油菜-冬小麦-箭筈豌豆-冬小麦(R-W-V-W)和饲用油菜-冬小麦-饲用油菜-冬小麦(R-W-R-W)。结果表明:麦茬复种饲草可比麦茬休闲提高系统生产力27%,蛋白质产量增加1100 kg/hm², 同时对后茬冬小麦产量无影响。R-W-R-W模式下干物质产量、粗蛋白产量、干物质水分利用效率和蛋白质水分利用效率均最优,分别为30.68 t/hm²、3.25 t/hm²、7.80 kg/(mm·hm²)和0.92 kg/(mm·hm²)(P<0.05)。复种饲用油菜较箭筈豌豆产量高,有效利用了麦茬后降雨量,但箭筈豌豆粗蛋白含量较饲用油菜高22.4%,因此确定麦茬复种模式则需权衡干物质产量与蛋白质产量的需求。     

陇东苹果园生草复合体系土壤水分季节动态

陇东黄土高原半干旱区降雨年际变化较大,且年内分布不均,果园种草实践的优化不仅有助于减少干旱季节牧草对果园土壤水分过度消耗,还会促进其生态涵养效应的更好发挥。为探究种植不同牧草对旱作果园土壤水分季节动态的影响。试验设置4个处理,分别为在苹果园行间种植鸭茅、白三叶和混播牧草(鸭茅和白三叶)及清耕果园。结果表明:春季轻度干旱条件下,种植鸭茅和豆-禾混播牧草会降低果园土壤水分,但种值白三叶对果园土壤水分影响不显著;在夏季经历长期干旱之后,种植牧草显著降低了果园各土层的水分含量;整个生长季种植鸭茅、混播牧草和白三叶果园的蒸散量分别比清耕果园高45.3 mm、55.4 mm和0.7 mm,由此可知,在陇东黄土高原半干旱区苹果园内,不宜种植鸭茅等高耗水的禾本科植物,但可以种植白三叶等耗水少的豆科植物来改善果园环境。该研究结果对于陇东黄土高原旱作果园生草实践的改进具有一定的指导意义。     

遮雨棚模拟黄土旱塬区降水变化对冬小麦生长及产量的影响

为了解降水变化对黄土旱塬区冬小麦生长及产量的影响,通过遮雨棚模拟冬小麦生长季减少30%降水(R-30%)、正常降水(CK)和增加30%降水(R+30%)情景,于2016-2018年研究了黄土旱塬区两季冬小麦土壤相对有效含水量、LAI、NDVI、生物量、产量及其构成的动态变化特征。结果表明,在降水正常的2016-2017年(降水距平百分率位于±15%以内),与CK相比,R-30%处理的土壤相对有效含水量在返青至抽穗期显著下降,冬小麦冠层NDVI显著降低,LAI和干物质增长速率明显变缓,冬小麦的穗数和千粒重显著降低,而R+30%处理下冬小麦LAI和干物质保持稳定增长优势。R+30%、CK和R-30%三种降水条件下冬小麦产量分别为4.66、3.12和2.43 t·hm~(-2),处理间差异显著。在降水偏多的2017-2018年(降水距平百分率超过30%),不同降水处理间土壤相对有效含水量、冬小麦LAI、冠层NDVI、生物量、产量及其构成等指标均未表现出显著差异。R+30%、CK和R-30%三个处理下冬小麦的产量分别为3.70、3.39和3.14t·hm~(-2),处理间差异亦不显著。因此,在正常降水年份,生长季增加30%降水可使冬小麦显著增产44.2%,减少30%降水可使冬小麦显著减产28.4%;在降水偏多年份,生长季降水增加30%或减少30%对冬小麦的生长及产量没有显著影响。     

小麦/玉米套作田棵间土壤蒸发的数学模拟

为了探明小麦/玉米套作条件下棵间土壤蒸发规律及内在机制,该文将 Ritchie 模型和间套作群体光能传输模型结合起来模拟了小麦/玉米套作田的棵间土壤蒸发,并用2012年和2013年微型蒸渗仪的实测值对该方法进行了验证。结果表明,2 a模拟值和实测值的变化趋势都非常一致。与实测蒸发相比,该文所建模型2012年模拟结果的均方根误差为0.447 mm/d,平均绝对误差为0.331 mm/d,分别比原Ritchie模型降低16.8%和20.8%。在实测数据的88 d,累计实测蒸发量为107.2 mm,而模型的模拟值为100.5 mm,仅低估实测值6.7%。在2013年实测数据的68 d,累计实测蒸发量为83.1 mm,而模型的模拟值为73.7 mm,低估11.3%。模拟值与实测值的均方根误差和平均绝对误差分别为0.465和0.333 mm/d,略大于2012年。套作群体根系层水量平衡分析结果表明,小麦/玉米套作系统整个生育期土壤蒸发占总蒸发蒸腾的比例高达41.1%,故有必要在该套作农田实施秸秆覆盖等农艺措施,以减少棵间土壤蒸发,提高土壤水分的利用效率。该研究成果可为小麦套作种植模式下田间水分管理提供依据。     

粉碎秸秆对冬小麦棵间蒸发的影响

利用秸秆粉碎还田配施化肥(S)和常规施肥(R)2种措施下的大田试验数据,对比分析了2种措施下冬小麦全生育期内棵间蒸发量的变化,棵间蒸发量占蒸发蒸腾量的比例与叶面积指数的关系以及土壤含水量与叶片含水量的关系.结果表明:S,R 2种措施下冬小麦全生育内的棵间蒸发量变化均呈现为"大—小—大—小—大"的"W"型变化规律,相比较R措施,S措施可有效抑制冬小麦棵间蒸发,全生育期内平均抑制蒸发率为9.96%,抑制蒸发率随着生育期变化,呈现出"高—低—高—低"的趋势.同时冬小麦全生育期内S措施下的叶面积指数均高于R措施下的,棵间蒸发量占蒸发蒸腾量的比例均小于R措施下的,可见,S措施有利于叶片生长,并可减小棵间蒸发量占蒸发蒸腾量的比例.冬小麦封行后,通过监测40~60 cm和60~80 cm土层的土壤含水量可反映S,R 2种措施下冬小麦的水分状况.