留茬方式对小麦间作玉米产量和水分利用效率的影响

小麦/玉米间作是河西绿洲灌区主要间作模式,但传统间作和套种需水量大,使该地区水资源紧张.2010年在甘肃河西走廊石羊河绿洲灌区进行大田试验,研究传统小麦秸秆焚烧、秸秆翻还和秸秆立茬3种留茬方式对小麦/玉米间作作物籽粒产量、水分利用效率(WUE)和经济效益的影响.结果表明： 与焚烧和翻还的籽粒产量相比,立茬小麦单作分别增加7.2%和5.1%,立茬小麦间作分别增加6.2%和5.1%,立茬玉米单作分别增加4.7%和2.5%,立茬玉米间作分别增加7.2%和3.3%;与焚烧和翻还的WUE相比,立茬小麦单作分别增加20.4%和16.2%,立茬小麦间作分别增加17.9%和14.6%,立茬玉米单作分别增加16.7%和10.9%,立茬玉米间作分别增加11.8%和17.0%.就单作小麦、单作玉米和小麦/玉米平均值而言,焚烧、翻还、立茬处理的纯收益分别为10946、11471和13454元·hm^-2.从籽粒产量、水分利用效率和纯收益等方面考虑,立茬种植方式为甘肃省河西绿洲灌区小麦/玉米最佳种植模式.     

留茬方式对小麦间作玉米产量和水分利用效率的影响

小麦/玉米间作是河西绿洲灌区主要间作模式,但传统间作和套种需水量大,使该地区水资源紧张.2010年在甘肃河西走廊石羊河绿洲灌区进行大田试验,研究传统小麦秸秆焚烧、秸秆翻还和秸秆立茬3种留茬方式对小麦/玉米间作作物籽粒产量、水分利用效率(WUE)和经济效益的影响.结果表明:与焚烧和翻还的籽粒产量相比,立茬小麦单作分别增加7.2％和5.1％,立茬小麦间作分别增加6.2％和5.1％,立茬玉米单作分别增加4.7％和2.5％,立茬玉米间作分别增加7.2％和3.3％;与焚烧和翻还的WUE相比,立茬小麦单作分别增加20.4％和16.2％,立茬小麦间作分别增加17.9％和14.6％,立茬玉米单作分别增加16.7％和10.9％,立茬玉米间作分别增加11.8％和17.0％.就单作小麦、单作玉米和小麦/玉米平均值而言,焚烧、翻还、立茬处理的纯收益分别为10946、11471和13454元·hm-2.从籽粒产量、水分利用效率和纯收益等方面考虑,立茬种植方式为甘肃省河西绿洲灌区小麦/玉米最佳种植模式.     

施氮量对不同茬口冬小麦产量及氮肥利用率的影响

为探明不同茬口及施氮量对冬小麦产量及氮肥利用率的影响,以"豫农211"为材料,采用二因素裂区设计。主因素为玉米单作(SM)、玉米大豆间作(MS)、大豆单作(SS) 3个茬口,副因素为N0(0 kg·hm~(-2))、N180(180 kg·hm~(-2))、N240(240 kg·hm~(-2))、N300(300kg·hm~(-2)) 4个施氮量。结果表明:不同施氮水平下,与玉米单作相比,玉米大豆间作和大豆单作茬口冬小麦产量增幅分别为4.74%～10.01%、5.12%～17.05%,且均显著增加;茬口对小麦穗数及穗粒数均有显著影响,对千粒重影响不显著,与玉米单作相比,大豆单作和玉米大豆间作茬口穗数增幅分别为10%～15%、4%～19%,穗粒数增幅分别为2%～21%、4%～20%;施氮量对小麦穗数及千粒重有显著影响,对穗粒数影响不显著;不同茬口与施氮量的交互作用对穗粒数和千粒重差异均达显著水平;同一施氮处理下,茬口处理间氮肥农学利用效率和偏生产力均表现为大豆单作玉米大豆间作玉米单作,且在N180和N240水平下均达显著水平;结合施氮量与产量拟合曲线,相比玉米单作茬口,大豆单作及玉米大豆间作在保证冬小麦产量的同时降低了氮肥的投入,在生产实践中对不同茬口下小麦施氮量具有指导意义;玉米单作茬口,冬小麦最佳经济产量施氮量和最高产量施氮量分别为243和262 kg·hm~(-2);大豆单作和玉米大豆间作茬口,最佳经济产量施氮量分别为196和210 kg·hm~(-2),最高产量施氮量分别为205和222 kg·hm~(-2)。     

不同种植模式对西南坡地水土保持及作物产值的影响

通过3年定位监测试验研究了小麦/玉米/大豆全程免耕全程秸秆覆盖、小麦/玉米/大豆半程免耕半程秸秆覆盖、小麦/玉米/大豆全程翻耕不覆盖秸秆和小麦/玉米/甘薯全程翻耕不覆盖秸秆4种不同种植模式对西南坡地水土保持、土壤肥力及作物产值的影响.结果表明：在水土保持方面,小麦/玉米/大豆全程免耕全程秸秆覆盖模式的3年平均土壤侵蚀量和地表径流量最低,分别为1189 kg·hm^-2和215 m³·hm^-2,显著低于其他处理,比小麦/玉米/甘薯全程翻耕不覆盖秸秆模式分别低10.6%和84.7%.在土壤肥力方面,3种小麦/玉米/大豆模式都能增加土壤有机质、全氮、速效钾和碱解氮含量,以小麦/玉米/大豆全程免耕全程秸秆覆盖模式增加幅度最大,分别增加15.7%、18.2%、55.2%和25.9%,显著高于其他模式,小麦/玉米/大豆半程免耕半程秸秆覆盖模式次之,小麦/玉米/甘薯全程翻耕不覆盖秸秆模式最低.在作物产值方面,以小麦/玉米/大豆全程免耕全程秸秆覆盖模式的3年平均总产值和纯收入最高,分别为18809元·hm^-2和12619元·hm^-2,比其他几个处理分别增加2.2%～20.6%和3.8%～32.9%,总体效益最好.总之,小麦/玉米/大豆模式比传统的小麦/玉米/甘薯模式能更好地保持水土,减少土壤侵蚀量和地表径流量,增加土壤肥力和作物产值.     

基于农户认知的保护性耕作模式产量效应模糊数学分析

为了从产量角度评价不同生态区主体保护性耕作模式,以东北平原、华北平原、成都平原、西北绿洲区不同耕作模式为研究对象.经过专家咨询和相关文献分析,筛选确定7个因素作为保护性耕作影响产量的指标集,通过农户一对一调查,将农户对影响产量因素的认知作为基础数据,运用模糊综合评价方法对不同生态区主体保护性耕作模式进行评价.结果显示:不同生态区得分最高的模式分别为东北平原宽窄行留高茬交替休闲种植模式;华北平原上茬玉米秸秆还田+旋耕播种小麦,下茬小麦秸秆还田+免耕直播玉米模式;西北绿洲留高茬免耕直播模式;成都平原小麦或油菜或马铃薯等免耕+稻草覆盖模式.为选择各地具有产量优势的保护性耕作模式提供参考.     

玉米-大豆间作和施氮对玉米产量及农艺性状的影响

为研究玉米-大豆间作模式和施氮水平对玉米产量、主要农艺性状及生长动态的影响,进行2个种植模式(玉米单作和玉米-大豆间作)和2个施氮水平(0 kg/hm2,150 kg/hm2)的双因素随机区组试验,以期揭示施氮和间作对玉米产量的影响规律,为提高玉米-大豆间作系统产量提供一定的理论依据。研究结果表明:(1)与不施氮相比,施氮显著增加了春秋两季间作玉米产量,分别达到23.81%和40.99%。施氮处理下的间作玉米地上部生物量较不施氮提高了29.91%,单作模式下显著提高了40.34%,两者差异均达到显著水平。(2)与不施氮相比,施氮150 kg/hm2条件下春玉米单作和间作模式百粒重分别提高了18.92%和19.23%,秋玉米单作和间作模式百粒重分别提高了31.03%和32.75%,差异均达到显著水平。与不施氮相比,施氮150 kg/hm2条件下,单作和间作模式均显著提高秋玉米穗长。与不施氮相比,施氮150 kg/hm2条件下,单作秋玉米的穗粗提高了18.67%,差异显著。(3)施氮和间作均能促进玉米干物质累积、提高株高和叶绿素(SPAD值),且表现为施氮效果高于间作效果。总体来看,种植模式和施氮水平对玉米产量、主要农艺性状和生长动态均有一定影响,且施氮效果优于间作效果。由于土壤具有一定的供氮能力,而间作豆科能为玉米供给一定量的氮素,故对于春玉米而言,施氮效果仅在百粒重中表现,随着土壤原有氮素被玉米吸收利用减少后,供氮能力下降,在秋玉米中施氮效果显著提高。     

小麦/大豆间作中作物种间的竞争作用和促进作用

春小麦／春大豆间作是西北一熟制灌区广泛采用的高产种植形式．本文采用田间小区和微区根系分隔试验研究了这种种植形式作物种间的竞争作用和促进作用．结果表明,小麦／大豆间作具有明显的间作优势．土地当量比为１．２３～１．２６．小麦为优势种,竞争力强于大豆,具有明显的间作边行优势．小麦边行优势的１／３贡献来自于地下部．小麦收获后,大豆生长具有恢复作用,认为这种恢复作用是间作优势的机制之一．间作相对于单作两种作物的收获指数均有显著提高．收获指数的种间促进作用是间作优势的另一机制．     

不同间作模式对辣椒养分利用、主要病虫害及产量的影响

在云南省丘北辣椒示范区对辣椒-花生、辣椒-大豆和辣椒-玉米间作模式进行调查研究.结果表明,总体上,间作系统中辣椒叶片N、P和 K含量均显著高于辣椒单作,其中辣椒-玉米(10 ∶2)间作系统中辣椒叶片N、P和K含量分别比单作增加12.93%、 5.17%和22.64%.与辣椒单作相比,辣椒间作显著提高了盛果期辣椒的株高和单株结果数,提高幅度分别为1.57%～20.89%和3.06%～307.52%;有效控制了辣椒病毒病、疫病和烟青虫的发生,控制效果分别达24.01%、6.87%～23.80%和4.31%～36.40%;辣椒间作显著提高了辣椒的生物量和产量,辣椒产量的增幅为9.73%～53.52%,起到了明显的增产、增值效果.初步筛选出的辣椒-花生(15∶5)、辣椒-大豆(8∶2)和辣椒-玉米(10 ∶2)三种辣椒间作模式供进一步生产示范.     

不同磷水平下玉米-大豆间作系统根系形态变化

本研究通过盆栽试验,探讨不同磷水平(0、50、100 mg P₂O₅·kg^-1,分别用P₀、P₅₀、P₁₀₀表示)下玉米与大豆间作系统根系形态的变化及其与磷吸收的关系,以明确玉米-大豆间作系统促进磷吸收的作用机制。结果表明: 不同磷水平下,间作显著改变了玉米和大豆的根系形态参数,提高了大豆根冠比。与单作模式相比,间作使玉米和大豆的根长、根表面积、根体积、根系干重分别显著增加25.6%、22.0%、39.2%、34.3%和28.1%、29.7%、37.3%、62.3%,而平均根直径分别显著降低15.2%和11.7%。不同磷水平下,磷素吸收当量比(LER_P)>1,玉米-大豆间作具有明显的磷吸收优势,且LER_P不受磷水平调控。间作诱导根系形态改变与磷吸收增加密切相关,其中玉米根系表面积增大、大豆根系长度增加是驱动玉米-大豆间作系统磷高效吸收的主要机制。根据回归方程,玉米根表面积和大豆根系长度增大10%,磷吸收量提高5%～10%。因此,与中等施磷水平(P₁₀₀)下的单作相比,玉米-大豆间作条件下磷肥减施1/2(P₅₀)并未降低玉米的磷吸收量。综上,玉米-大豆间作体系在减施磷肥条件下具有维持作物磷吸收的潜力。     

控水对饲草作物间作群体产量、根冠比及水分利用效率的影响

黄土高原半湿润易旱区降水资源短缺且年际分配不均,研究水分供应对饲草作物生长的影响对该区饲草栽培具有重要的指导意义。在遮雨棚中采用盆栽控水的方法,研究了箭筈豌豆单作、燕麦单作、饲用玉米单作、燕麦/箭筈豌豆间作、燕麦/饲用玉米间作5种种植模式在高水(70%田间持水量)、中水(55%田间持水量)、低水(40%田间持水量)3个供水水平下的群体产量、根冠比以及水分利用效率。结果表明: 在高、中、低3个供水水平下,燕麦/箭筈豌豆间作群体的土地当量比分别为1.20、1.21和1.19,燕麦/饲用玉米间作群体的土地当量比分别为1.17、1.11和1.03,均表现为间作优势。同一供水水平下,5种种植模式中单作饲用玉米总干物质产量最高,单作箭筈豌豆最低。单作燕麦的干物质产量和粗蛋白产量均随水分供应量的减少而增加,而单作箭筈豌豆和单作玉米则表现出相反的趋势。在个体水平上,间作提高了燕麦干物质产量和粗蛋白产量,而降低了箭筈豌豆和饲用玉米的产量,燕麦表现为间作优势。燕麦/箭筈豌豆间作群体干物质产量在中水和低水处理下比高水处理分别增加4.1%和4.8%,但差异不显著;而燕麦/饲用玉米间作群体干物质产量在中水和低水处理比高水处理分别显著降低8.0%和13.0%。燕麦/箭筈豌豆间作群体的根冠比在中水和低水处理下分别比高水处理显著增加33.4%和58.4%,中水和低水处理显著降低了燕麦/饲用玉米间作群体的根冠比。燕麦/箭筈豌豆间作群体的水分利用效率在中水和低水处理下分别比高水处理显著增加11.7%和12.9%,而燕麦/饲用玉米间作群体的水分利用效率在中水和低水处理下与高水处理相比变化不显著。单作玉米和燕麦/饲用玉米间作群体的产量较高,但其对水分变化较为敏感、产量稳定性差,燕麦/箭筈豌豆间作群体在水分变化条件下产量稳定、粗蛋白产量占优、水分利用效率较高,建议在研究区使用。     

不同耕作方式对陇中旱农区春小麦和豌豆根系空间分布及产量的影响

依托陇中旱农区长期的保护性耕作定位试验,对不同耕作方式下春小麦和豌豆根系空间分布特征及作物产量进行研究,以探索耕作措施影响作物产量的机制.结果表明: 随着生育期的推进,春小麦和豌豆的总根长、根表面积呈先增后减的趋势,开花期达到最大;春小麦根系苗期以0～10 cm最多,花期、成熟期10～30 cm最多;而豌豆根系苗期和成熟期均以0～10 cm最多,花期10～30 cm最多.免耕秸秆覆盖和免耕覆膜增加了根长和根表面积,春小麦和豌豆各生育时期的根长较传统耕作增加了35.9%～92.6%,根表面积增加了43.2%～162.4%.免耕秸秆覆盖和免耕覆膜优化了春小麦和豌豆根系分布,与传统耕作相比,增加了春小麦和豌豆苗期0～10 cm土层根长和根表面积分布比例,花期和成熟期深层次根系分布也显著增加,免耕秸秆覆盖在开花期30～80 cm土层根长和根表面积的分布比例分别比传统耕作提高了3.3%和9.7%.春小麦各生育期的总根长、根表面积与产量呈显著正相关,豌豆各生育期的总根长与豌豆产量呈极显著正相关.免耕秸秆覆盖和免耕覆膜较传统耕作春小麦和豌豆产量增加23.4%～38.7%,水分利用效率提高了13.7%～28.5%.在陇中旱农区,免耕秸秆覆盖和免耕覆膜可以增加作物根长和根表面积,优化了根系在土壤中的空间分布,增强作物根层吸收能力,从而提高作物产量和水分高效利用.     

不同种植模式对土壤氮素转化及酶活性的影响

采用两年大田试验,研究了小麦-大豆（A₁）、小麦-甘薯（A₂）、玉米（A₃）、小麦/玉米/大豆（A₄）和小麦/玉米/甘薯（A₅）5种种植模式下,小麦/玉米/大豆套作体系的土壤酶活性变化特征及其对土壤氮素转化的影响.结果表明：与A₁、A₂、A₃和A₅相比,A₄提高了各作物在开花期（或吐丝期）和成熟期的土壤总氮含量及脲酶和蛋白酶活性,处理间表现为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口、边行＞中行;降低了小麦、玉米土壤的NO₃^--N、NH₄⁺-N含量及小麦土壤的硝酸还原酶活性.玉米土壤的硝酸还原酶活性在玉米、大豆共生前的拔节期为单作＞套作,在玉米、大豆共生后的吐丝期和成熟期为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口;大豆土壤的NO₃^--N、NH₄⁺-N含量及硝酸还原酶活性在分枝期为单作＞套作,在开花期和成熟期为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口、中行＞边行.     

绿洲农业不同种植方式防止土壤风蚀和保持土壤水分的比较

2001年～2002年,在河西走廊中断黑河中游,研究了不同方式对春季就地起沙、风速梯度、水分保持等方面的效应．结果表明,冬灌免耕、粮草间作和早春覆膜措施都不同程度地遏制了就地起沙,减少了土壤风蚀．早春覆膜在减少土壤风蚀量的同时,提高了土壤蓄水量,比春耕裸露农田蓄水量增加了35．6％．目前．春耕播种裸地是形成沙尘暴和浮尘的粉尘含量的主要来源之一,黑河中、上游农田耕地每年产生的粉尘输移量达4．8×10^6～6．0×10^6t,高于同区域沙漠粉尘输移量．河西走廊粉尘输移量1hm^2农田相当于1．5hm^2沙漠．     

耕作方式与施肥对陇东旱塬冬小麦-春玉米轮作农田土壤理化性质及产量的影响

以陇东黄土旱塬已进行7年的田间定位试验为基础,分析了免耕和传统耕作条件下5个施肥处理冬小麦收获期土壤水分、土壤容重（2011年）及土壤养分和产量（2005-2011年）变化,探讨了耕作方式和施肥对冬小麦-春玉米轮作农田土壤蓄水保墒效果及土壤肥力和产量的影响.结果表明： 2011年免耕条件下0～200 cm各土层土壤含水量、0～20 cm和20～40 cm土层土壤容重及土壤有机质、速效氮、速效磷含量均高于传统耕作.相同耕作条件下氮磷化肥与有机肥配施处理的土壤有机质、速效氮、速效磷含量高于其他施肥处理;不同耕作方式及施肥处理下速效钾呈逐年减少的趋势;传统翻耕处理的产量高于免耕,相同耕作条件下氮磷化肥与有机肥配施处理产量最高,不施肥对照产量最低.不同耕作方式和施肥处理的土壤蓄水保墒能力和肥力效应以免耕优于传统翻耕,产量以传统翻耕下有机无机肥配施处理最好.     

免耕对北方旱作玉米土壤水分及物理性质的影响

通过2006-2008年的田间试验,研究了北京地区免耕与传统翻耕条件下土壤水分的时空动态及其对土壤相关物理性质的影响.结果表明：研究期间,免耕和翻耕地0～100 cm土层的土壤贮水量随时间及降水变化的趋势一致,但免耕地的土壤贮水量在不同时刻以及不同降雨条件下均高于翻耕地,增幅在2.7%～30.3%,降雨相对充分条件下土壤贮水量的增量有所增加,但免耕在相对缺水的地区更值得推广;免耕地0～100 cm土层的平均土壤含水量明显高于传统翻耕,增幅在3.4%～12.8%,其中表层（0～20 cm）和底层（80～100 cm）的水分增量明显高于中间层次,最高增量可达22.2%;免耕覆盖的耕作方式可通过降低土壤容重、提高土壤孔隙度、促进土壤水稳性团聚体的形成等作用来提高土壤的保水能力和水分利用效率,进而促进作物增收.与对照相比,免耕3年后土壤水分利用率和春玉米产量分别较传统翻耕提高13.3%和16.4%.     

休闲期深翻和探墒沟播对旱地小麦水氮资源利用的影响

为明确旱地麦田休闲期深翻和探墒沟播对农田水氮资源利用的影响,于2016—2018年在山西省闻喜县开展田间试验。试验采用二因素裂区设计,主区为休闲期深翻和免耕,副区为探墒沟播和常规条播。结果表明:与免耕处理相比,休闲期深翻处理显著提高了土壤蓄水效率(增幅38.3%～42.2%)、土壤耗水量(增幅9.2%～13.2%)和植株各生育时期氮素积累量,从而使产量显著提高7.1%～12.0%、周年水分利用效率提高5.5%～14.0%、氮肥吸收效率提高4.4%～10.3%、氮肥偏生产力提高7.1%～12.0%。与常规条播处理相比,探墒沟播处理显著提高了生育期总耗水量(增幅2.0%～4.8%)和植株各生育时期氮素积累量,从而使产量显著提高6.8%～12.4%、生育期水分利用效率提高4.5%～7.2%、氮肥吸收效率提高4.4%～10.3%、氮肥偏生产力提高6.9%～12.4%。总之,旱地小麦休闲期深翻配套探墒沟播有利于蓄存和利用自然降水,提高植株氮素积累量,进而实现小麦高产。     

不同种植模式对作物根系生长、产量及根际土壤微生物数量的影响

采用多年大田试验研究了小麦-大豆(A1)、小麦-甘薯(A2)、玉米(A3)、小麦/玉米/大豆(A4)和小麦/玉米/甘薯(A5)5种种植模式的根际环境变化特征和根系生长特性.结果表明:与A1、A2、A3和A5相比,A4提高了小麦、玉米、大豆在开花期和成熟期的生物量、根系活力和根干质量,提高了各作物根际土壤细菌、真菌和放线菌数量.各种植模式之间,植株生物量和根际微生物数量的变化规律为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口、边行＞中行.小麦/玉米/大豆(A4)套作模式通过改善3种作物的根际环境,促进了作物地下部根系生长和地上部生物量的增加,从而实现作物增产.     

稻田实行保护性耕作对水稻产量、土壤理化及生物学性状的影响

在江西双季稻田进行长期田间定位试验,分析了多年保护性耕作对水稻产量、土壤理化性状及生物学性状的影响。连续8a稻田保护性耕作处理的平均产量高于传统耕作4.46%—8.79%,各处理的有效穗数、每穗粒数和结实率均高于对照,而各处理间穗长和千粒重差异不显著。实行稻田保护性耕作处理的土壤容重低于传统耕作3.6%—5.6%,而总孔隙度和毛管孔隙度分别高出传统耕作1.6%—17.4%、2.4%—16.7%。与传统耕作相比,连续8a保护性耕作显著提高了土壤有机质(2.9%—10.0%)、有效磷(4.8%—31.6%)、速效钾(9.7%—25.7%)。在2005年免耕+插秧的土壤真菌数量最多,显著高于对照处理51.6%,免耕+抛秧在2008年达到最大,显著高于对照处理54.1%。2012年免耕+抛秧、免耕+插秧显著高于对照126.1%、121.1%;另外,各处理间过氧化氢酶、脲酶活性均差异不显著。8a间土壤转化酶活性变化范围在0.292—0.451 mg/g之间,其中2005—2007、2012年均是免耕+抛秧达到最大,与对照相比,增加范围为72.7%—137.7%,且差异显著(P0.05)。因此,实行稻田保护性耕作是适合江南丘陵区双季稻区农业可持续发展的有效模式之一,其中免耕+抛秧和免耕+插秧两种方式效果最为显著。     

保护性耕作对农田土壤水分和冬小麦产量的影响

保护性耕作是提高土壤蓄水保墒能力并增加作物产量的重要农艺措施之一.基于河南省长期定位试验2011-2016年数据,分析不同耕作措施(传统耕作、免耕和深松处理)对土壤水分、作物产量和水分利用效率的影响.结果表明: 2011-2016年免耕和深松耕作处理下冬小麦拔节期平均相对保墒率分别为7.3%和-0.68%,且免耕较传统耕作显著提高了冬小麦拔节期0～60 cm土壤贮水量.与传统耕作相比,免耕提高了冬小麦拔节期、扬花期、灌浆期和成熟期0～100 cm土壤平均含水量,而深松耕作并未明显提高冬小麦拔节期土壤平均含水量.此外,免耕较传统耕作能够显著提高冬小麦产量和水分利用效率,尤其在较干旱年份其增产效果更优.因此,免耕的蓄水保墒及增产效果在较干旱年份明显优于深松耕作.