半干旱地区地膜覆盖对作物产量和氮效率的影响

在年降水量415mm的半干旱地区黄绵土上,以春小麦为供试作物进行大田试验,研究地膜覆盖进程(包括不覆膜、播种后覆膜30d、覆膜60d和全程覆膜)、底墒和施N对作物产量和N效率的影响．结果表明,增加底墒、地膜覆盖和施N均会显著增加作物产量和吸N量(α＜0.01),其影响顺序为N肥＞底墒＞覆膜．覆膜对产量的效应因底、施N和覆膜进程而异．从平均看,在低底墒时,各种覆膜处理产量虽有增加,但与不覆膜处理间的差异并不显著,而在高底墒时,以覆膜60d的产量最高,以不覆膜最低．由于覆膜和底墒影响作物产量和吸N量,因而也影响N效率．在低底墒时,以不覆膜和覆膜30d时N效率最高,而在高低墒时,30d、60d和全程覆膜处理间差异不显著．综合作物产量和N效率,全生育期覆膜并没有多少实际意义．     

地膜覆盖对土壤水温和春小麦产量形成的影响

通过大田试验研究了地膜覆盖对土壤水温状况及春小麦产量形成的影响．结果表明,地膜覆盖对土壤的增温作用在春小麦生育期内呈“U”型变化,地膜覆盖可以通过防止蒸发和提升土壤深层水分至作物可利用层来增加土壤中有效水含量,利于作物利用．地膜覆盖的增温保墒作用利于作物前期生长和水分利用,在生育后期覆膜,作物根系发育受到抑制,作物蒸散量和水分利用效率下降,影响产量的形成．对照(CK)、播前灌水(W)、全程覆膜(M)、播前灌水 覆膜30d(WM30)、播前灌水 覆膜60d（WM60)及播前灌水十全程覆膜(WMw)6个处理的产量分别为2554、2424、2750、3138、3305、3123kg·hm^-2,最佳覆膜时间在40—60d．     

黄土区地膜覆盖对麦田土壤微生物体碳的影响

研究了1999年(丰水年)和2000年(干旱年)旱地条件下不同时间覆膜(不覆膜、覆膜30d、覆膜60d和全程覆膜)对春小麦(Triticum aestivum)农田土壤微生物体碳的影响．结果表明,1999年土壤微生物体碳平均为335．3mg·kg^-1干土,2000年平均为259．3mg·kg^-1干土,前者高出后者29．37％．2年中最高微生物体碳均出现在全程覆膜处理．1999年。土壤微生物体碳在覆膜60d时即接近最高值。该处理籽粒产量也最高．2000年。由于春小麦生育后期降水丰富。在整个生育期中,微生物体碳增长表现为“增长-平稳甚至出现下降-再增长”的梯形方式,到生育后期,各处理之间才出现显著差异。全程覆膜处理的微生物体碳后期大幅度增加。与1999年接近．2年中各处理的C／N处于7．732～9．042之间。远低于11．3的临界值,C／P处于300．8～719．6之间,均高于300的临界值,不利于土壤微生物体碳的增加．微生物和作物对土壤有效态氮和磷的吸收处于竞争状态,表明该农田生态系统有机质严重不足。已经构成了限制作物生产力发挥的雷耍因素．长期地膜覆蔫和大量伸用化肥将加剧这一问题的严重性。     

半干旱地区不同地膜覆盖时期对土壤氮素有效性的影响

在年降水量415mm的半干旱地区黄绵土上,以春小麦为供试作物进行大田试验,研究地膜覆盖(包括不覆膜、播种后覆膜30d、覆膜60d和全程覆膜)对土壤水分、温度和氮素有效性的影响.结果表明,覆膜对2m土层贮水量基本没有影响,能显著提高0～20cm土层的含水量;覆膜对5cm处土壤温度的影响呈"U”型变化,即在作物生长前期和后期影响显著,中期影响较小;覆膜能增加土壤呼吸和有机氮的矿化,因而显著影响土壤剖面中NO-3-N的累积表现为在收获时覆膜30d和60d处理剖面中NO-3-N的累积明显下降,而全程覆膜处理剖面中NO-3-N的累积显著增加,在覆膜的基础上施用氮肥,这种作用会更加突出.显然全程覆膜易造成有机质的大量矿化和NO-3-N的淋溶损失.     

半干旱地区不同地膜覆盖时期对土壤氮素效性的影响

在年降水量415mm的半干旱地区黄棉土上,以春小麦为供试作物进行大田试验,研究地膜覆盖（包括不覆膜、播种后覆膜30d、覆膜60d和全程覆膜）对土壤水分、温度和氮素有效性的影响。结果表明,覆膜对2m土层贮水量基本没有影响,能显著提高0－20cm土层的含水量;覆膜对5cm处土壤温度的影响呈“U”型变化,即在作物生长前期和后期影响显著,中期影响较小;覆膜能增加土壤呼吸和有机氮的矿化,因而显著影响土壤剖面中NO^-3-N的累积;表现为在收获时覆膜30d和60d处理剖面中NO^-3-N的累积明显下降,而全程覆膜处理剖面中NO^-3-N的累积显著增加,在覆膜的基础上施用氮肥,这种作用会更加突出。显然全程覆膜易造成有机质的大量矿化和NO^-3-N的淋溶损失。     

地膜覆盖和底墒灌溉对春小麦产量形成的影响

大田试验研究了地膜覆盖和底墒灌溉对春小麦产量形成的影响.地膜覆盖利于作物前期生长和水分利用,但不利于后期干物质积累和产量的形成.底墒灌溉对春小麦干物质积累和水分利用均有不利影响.对照 CK 、覆膜 M 、底墒灌溉 W 和覆膜+底墒灌溉 MW 4个处理产量分别为2554.0、2750.1、2424.3、3123.1kg·hm-2,补灌底墒与地膜覆盖具有协同促进作用.     

黄腐酸拌种对春小麦产量和水分利用效率的影响

在大田研究了黄腐酸拌种对春小麦产量形成和水分利用效率的影响。实验设４个处理：对照（ＣＫ）,播种前种子不处理;ＦＡ处理：播种前用ＦＡ拌种;ＷＭ处理：浇３０ｍｍ底墒水,覆膜;处理ＷＭＦＡ：浇３０ｍｍ底墒水,覆膜,播种前用ＦＡ拌种。２个覆膜处理均在播种后６２ｄ揭膜。同ＣＫ相比,ＦＡ拌种后,根系生长良好,吸收利用了更多的土壤水分,增加了穗重、单穗籽粒重和收获指数,产量和水分利用效率均显著提高。ＷＭ和ＷＭＦ     

栽培模式、施氮和品种对冬小麦冠层结构和产量的影响

在黄土高原南部半湿润易早区土垫旱耕人为土上进行大田试验,研究氮肥、品种和栽培模式对冬小麦叶面积指数（IAI）和透光率（DIFN）及产量的影响。结果表明,小麦生长过程中IAI先增大后减小．在开花期最大。成熟期最小。施氮能够显著增加IAI;DIFN的变化规律与LAI相反。不同品种间IAI和DIFN差异显著。全程覆膜和覆膜150d的LAI极显著大于常规栽培、集雨面栽培和三密一稀栽培模式,DIFN与此相反;施氮后籽粒产量极显著增加。在不同栽培模式下,以全程覆膜、覆膜150d和集雨面栽培模式的产量较高,但从维持土壤质量角度考虑,则覆膜150d和集雨面2种栽培模式优于其它几种栽培模式;从冠层结构特征分析,这2种栽培模式更有利于增加群体光合能力。     

不同小麦品种耗水特性和籽粒产量的差异

在田间试验条件下,采用10个小麦品种,设全生育期不灌水(W0)、灌底墒水+拔节水(W1)、灌底墒水+拔节水+开花水(W2)3个处理,每次灌水量60 mm,研究不同小麦品种不同生育阶段的耗水特点和籽粒产量的差异.结果表明:以W0、W1和W2处理的小麦籽粒产量和水分利用效率(WUE)2因子为指标进行聚类分析,可将10个品种分为3组:高产高水分利用效率组(组Ⅰ)、高产中水分利用效率组(组Ⅱ)和中产低水分利用效率组(组Ⅲ).在W0处理下,组Ⅰ小麦品种的总耗水量、开花至成熟期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,籽粒产量最高;在W1处理下,组Ⅰ小麦品种拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,开花至成熟期的耗水量和耗水模系数在组Ⅰ、组Ⅱ和组Ⅲ间无显著差异;在W2处理下,组Ⅰ小麦品种的土壤供水量、拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,开花至成熟期的耗水量和耗水模系数为组Ⅰ和组Ⅲ低于组Ⅱ.表明组Ⅰ高产高水分利用效率品种为最适宜品种,而底墒水和拔节水各灌60 mm的W1处理是兼顾高产与节水的最佳处理.     

底墒与磷肥互作对春小麦产量形成的影响

研究了浇底墒水和施磷肥对春小麦产量形成的影响.实验设4个处理对照(CK);耕作层施磷(P);浇30 nm底墒水(W);施磷加浇30mm底墒水(PW).测定土壤含水量、根系生物量、地上生物量和测产等.结果表明,WP处理根重和中下层分配比例均较高.与W处理相比,WP处理利用底墒并没有增加,但水分利用效率和产量均增加.决定产量的主要因素是小麦早期小穗和小花形成的数量和质量.W和WP两个浇底墒水的处理,其土壤水分利用量平均为34.6 mm,略高于所浇的底墒水的量(30 mm).CK、P、W、WP等4个处理的籽粒产量分别为91 7.7,1191.1,2516.5,2734.1 kg/hrm2,水分利用效率分别为0.186,0.192,0.172,0.207 g/(mm.m2).     

宁南旱区耕作覆盖对马铃薯产量及土壤水热特征的影响

为探究耕作覆盖对土壤水热及旱作马铃薯产量的影响,连续2年在宁南旱区不同耕作深度结合覆盖模式下开展了研究工作。结果表明: 耕作深度、覆盖材料对马铃薯播种期0～100 cm土层土壤贮水量有极显著影响,而二者交互作用无显著影响;2019年土壤贮水量以深松30 cm覆盖地膜处理最高,2020年以深松40 cm覆盖秸秆处理较高,分别较翻耕15 cm不覆盖处理(对照)显著提高16.9%和33.4%;耕作深度、覆盖材料可显著影响马铃薯关键生育期土壤贮水量;同一耕作深度下土壤贮水量以秸秆、地膜覆盖处理效果较好,同一覆盖材料下以深松30～40 cm处理最佳。覆盖材料、耕作深度与覆盖材料二者交互作用对播种-现蕾期0～25 cm土层土壤有效积温影响显著;同一耕作深度下覆盖地膜处理土壤有效积温平均较不覆盖处理显著增加9.3%,而覆盖秸秆处理较不覆盖处理显著降低18.7%;2019和2020年各处理全生育期土壤有效积温分别以深松30 cm和深松40 cm覆盖地膜处理最高。2019年马铃薯总产量和经济效益以深松30 cm覆盖秸秆处理较高,分别较对照显著提高84.6%和107.9%;2020年以深松40 cm覆盖秸秆处理最佳,分别较对照显著提高81.7%和105.7%。耕作深度、覆盖材料对作物水热利用效率均有显著影响,水分利用效率以深松30～40 cm覆盖秸秆处理较高,而积温利用效率不同耕作深度结合秸秆覆盖各处理均较翻对照显著提高。相关分析表明,块茎形成期的土壤水分和有效积温对马铃薯总产量的形成至关重要,而全生育期土壤水分对总产量的影响高于土壤有效积温。可见,深松30～40 cm覆盖秸秆处理可改善土壤水热状况,实现马铃薯增产增收和水热资源的高效利用,在宁南半干旱区马铃薯生产中有一定的应用推广价值。     

秸秆覆盖旱作瓜田土壤水分的空间变化及对西瓜产量的影响

为了探明秸秆覆盖栽培对西瓜产量及土壤水分的影响,选用玉米秸秆在生育期设置地表全覆盖（WM）、行间覆盖（SM）和根域覆盖（RM）3个覆盖处理,以不覆盖为对照（CK）,研究不同秸秆覆盖方式对旱作西瓜不同生育时期土壤总贮水量、不同深度土壤含水量及产量的影响.结果表明：秸秆地表全覆盖和根域覆盖处理显著提高了西瓜全生育期根域和行间0～120 cm的土壤含水量和贮水量,且伸蔓后期以后的土壤贮水量根域高于行间;秸秆覆盖处理对西瓜伸蔓后期至膨大前期的土壤含水量影响最大,随着西瓜的生长发育,秸秆覆盖处理提高根域土壤含水量的幅度增加,深度下延.秸秆覆盖处理提高西瓜产量主要受根域土壤水分条件改善的影响;各覆盖处理均显著提高了西瓜的产量和水分利用效率,WM、SM和RM处理的增产幅度分别为24.8%、11.5%和15.1%,水分利用效率分别提高了42.7%、24.3%和294%.以地表全覆盖13500 kg·hm^-2秸秆量的处理蓄水保墒、提高西瓜产量和水分利用效率的效果最显著.     

Influence of mulching on the pattern of growth and water use by spring wheat and moisture storage on a fine textured soil

Eight tonnes ha^–1 of stubble were used to mulch spring wheat (Triticum aestivum) on a fine textured soil with the aim of controlling both transpiration and soil evaporation during the wet pre-anthesis phase to increase moisture supply during grain filling in the eastern wheatbelt of Western Australia. Mulching reduced leaf area per plant by reducing the culm number; consequently the green area index was reduced. Reduced culm number was associated with low soil temperature which at 50 mm depth averaged 7°C lower under the mulched crop relative to the control crop in mid-season. The smaller canopies of the mulched crop used 15 mm less water than those of the control before anthesis; this difference in water-use was due equally to reduced transpiration and soil evaporation. However, the mulched crop was unable to increase ET during grain filling, a response associated with the persistence of low soil temperature for most of the growth period. Hence, total ET for the season was significantly lower (18 mm) under the mulched crop than the control crop. At harvest, mulching did not have significant effects on total above-ground dry matter and grain yields, but it increased water use efficiency for grain yield by 18%, grain weight by almost 17% and available moisture in both uncropped and cropped plots by an average of 43 mm.To determine whether there was any residual effects of soil treatment on moisture storage during the summer fallow period, soil moisture was monitored both in cropped plots and uncropped plots, that were either mulched or unmulched during the growing season, from harvest in October 1988 until next planting in June 1989. Available moisture at next planting was correlated with moisture storage at harvest despite the differences in run-off, soil evaporation and fallowing efficiency (increase in moisture storage as a percentage of rainfall) between treatments during fallowing. Therefore, the mulched treatments had more moisture available (30 mm), mostly as a result of less water use during cropping in the previous growing season, than the unmulched treatment.The study shows that mulching may be used to restrain both transpiration and soil evaporation early in the season to increase availability of soil moisture during grain filling. Secondly, mulching during the previous growing season had little effect on soil moisture during the summer fallow period, however, the moisture saved by mulching during cropping was conserved for the following season. These results indicate the importance of evaluating mulching of winter crops in terms of crop yield in the subsequent growing season as well as in the current season in which the soil was treated.Abbreviations D through drainage - DAS days after sowing of the crop on 31 May 1988 - DM dry matter produced in the above-ground portion of the crop (kg ha^–1) - E₀ evaporation from Class A pan (mm) - E_s evaporation from uncropped soil (mm) - E_sc evaporation from soil beneath the wheat canopy (mm) - ET evapotranspiration (mm) - FE fallowing efficiency (gain in soil moisture storage/rainfall) - GAI green area index (area of green vegetation per unit land area) - GWUE water-use efficiency for grain production (grain yield/total ET, kg ha^–1mm^–1) - K extinction coefficient (see equation 1) - RO run-off of moisture from soil surface during/following rainfall (mm) - SM available soil moisture (mm) at harvest (SMh) or at planting (SMp) - WUE water-use efficiency for total above-ground dry matter yield (see GWUE)     

半干旱黄土高原地区春小麦地膜覆盖研究概述

在黄土高原半干旱地区春小麦上进行的地膜覆盖试验表明,地膜覆盖通过改善耕层土壤生态环境条件,即通过改善水,热状况,活化土壤养分,对提高水分和养分利用效率,实现粮食增产具有重要作用,但近年来在生产实践和科学实验中发现,不合理的长期全生育期地膜覆盖,因在作物生长前期和中期覆膜作物较不覆膜作物生长好,覆膜作物在生长期水分蒸腾损失严重,土壤水分的蒸散（蒸发＋蒸腾）损失远比不覆膜土壤严重,在作物生长后期降水少或没有补充灌溉时,会产生严重的水分肋迫现象,显著抑制小穗分化和灌浆,最终导致收获得指数和产量下降,同时,地膜覆盖的增产作用在一定程度上是以耗竭土壤肥力,特别是在有机物质为代 的,因此,不正确的地膜覆盖（如全生育期的地膜覆盖）,不仅有时起不到显著的增产作用,而且易造成土壤养分,特别是土壤中硝态氮的累积和损失,肥料利用效率降低,土壤生态条件恶化,下降,难以持续高产,因此在确定地膜覆盖范式时,必须要考虑底墒,作物生育期降水,地膜覆盖的阶段性和氮肥的施用等。     

覆膜对旱地麦田土壤水分及氮素平衡的影响

通过大田试验研究了平膜穴播和垄膜沟播等覆膜方式对晋南旱地麦田土壤水分、氮素平衡及产量的影响,以期在当地确立一套适宜的科学覆膜方式,为晋南旱塬地区乃至我国旱作小麦的高产优质提供理论依据。结果表明,垄膜沟播和平膜穴播处理的冬小麦增产效果显著,且以平膜穴播处理的效果最优,较测控施肥处理的籽粒产量和生物产量分别提高22.71%和25.45%。经过冬小麦一个生育期对土壤水分的吸收利用,两种覆膜处理的耗水量较不覆膜处理有较大的提高,而其水分利用率略低于不覆膜处理,但差异不显著。两种覆膜处理也能提高麦田的降水生产效率和休闲效率,较不覆膜处理分别提高9.46%—30.16%和9.95%—39.22%。覆膜有利于氮的矿化,并能促进小麦对氮素的吸收利用,同时也可以在一定程度上降低氮素在土壤中的残留,最终有利于小麦增产。     

半干旱雨养区不同覆膜方式对冬小麦土壤水分利用及产量的影响

在黄土高原半干旱雨养条件下,于2008—2009、2009—2010两个年度,以露地种植为对照(CK),研究了不同覆膜方式(全膜覆土穴播,全膜穴播,垄膜沟播)对旱地冬小麦产量和水分利用的影响。结果表明:两年度覆膜平均较CK产量分别显著提高49.4%和53.2%,水分利用效率提高11.8%和14.3%。覆膜的高产建立在高生长量、高耗水基础上,产量与生育期耗水量显著正相关(r=0.952*—0.958*),两年度覆膜分别平均较CK多耗水33.5%和34.1%。覆膜处理中以全膜穴播较CK的增产幅度和WUE提高幅度最大,耗水量也最大。由于覆膜耗水量大,覆膜各处理收获期0—200 cm土壤贮水量均显著低于CK,但通过全年连续覆膜和夏闲期降水补充,在下茬秋播时,覆膜各处理0—200 cm土壤贮水量均超过CK,夏闲期覆膜的水分休闲效率两年度分别平均高出CK 41.8和86.4个百分点,覆膜有利于土壤水分恢复和下茬作物的可持续生产。覆膜方式中,以全膜覆土穴播种植效益最高,两个年度纯收益平均达5531.6元/hm2,较CK增收2542.2元/hm2。综合考虑,全膜覆土穴播是一种高产高效兼顾、操作简单、适宜于半干旱雨养区推广应用的冬小麦覆膜种植方式。     

秸秆带状覆盖对半干旱雨养区冬小麦田地温和产量的影响

为了明确秸秆带状覆盖对西北半干旱雨养区冬小麦田地温和产量形成的影响,于2013-2015年连续进行2年定位试验,设不覆盖露地(CK)、全膜覆土穴播(PM)、秸秆带状覆盖(覆盖带和种植带各30 cm,播种3行,SM₁)、(覆盖带和种植带各40 cm,播种4行,SM₂)、(覆盖带和种植带各50 cm,播种5行,SM₃)5个处理.结果表明: 各处理在不同生育时期、不同土层土壤温度存在显著差异.与CK相比,SM₁、SM₂和SM₃处理全生育期0～25 cm土层土壤温度分别比CK显著降低1.0～1.3 ℃、0.7～0.9 ℃和0.7～1.1 ℃.不同时期比较,覆盖处理存在增温和降温的双重效应,秸秆覆盖在苗期-越冬期具有提高地温的作用,返青期-成熟期具有降温效应,增温效应覆膜>秸秆覆盖,而降温效应秸秆覆盖>覆膜.同时,秸秆覆盖降低了全生育期土壤有效积温和日变化幅度,全生育期有效积温较CK降低3.4～33.5 ℃·d,土壤温差较CK降低0.6～2.0 ℃;秸秆覆盖在越冬期平均温度比CK高0.2～0.3 ℃、负积温比CK高0.4～17.0 ℃·d.秸秆覆盖较CK增产11.9％～19.5％,处理间单位面积穗数的差异是引起产量差异的主要结构因素.因此,秸秆带状覆盖适宜在西北雨养区旱地冬小麦产区推广应用.     

丹江口库区覆膜耕作土壤净氮矿化随夏玉米生长期的变化

农田土壤净氮矿化对土壤氮素流失和农业非点源污染有重要影响.以丹江口库区五龙池小流域夏玉米黄棕壤为例,进行原位矿化试验,通过与无覆膜耕作土壤相比较,研究覆膜耕作条件下土壤净氮矿化在夏玉米生长期内的变化.结果表明: 夏玉米整个生长期内,覆膜耕作土壤净氨化量、净硝化量和净氮矿化量均明显高于无覆膜土壤,分别高6.63、12.96和19.59 mg·kg^-1;覆膜耕作土壤净氨化速率表现为在苗期较高、抽穗期最低、成熟期增至最高的变化特征,而土壤净硝化和净氮矿化速率均呈现苗期较高、拔节期最低、成熟期升至最高的变化过程;覆膜耕作土壤净氮矿化速率均与土壤全氮和NO₃^--N含量、土壤含水量之间呈显著线性关系.覆膜可有效调节土壤水热条件,促进土壤净氮矿化.