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.     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦产量及土壤水热利用的调控效应

秸秆带状覆盖技术是一种利用玉米整秸秆进行局部覆盖种植的新型旱地覆盖栽培技术.为明确西北黄土高原典型旱作条件下秸秆带状覆盖对冬麦田土壤水热动态特征和产量的影响,在2013—2016年3个生长季,比较了秸秆带状覆盖(BSC)、免耕秸秆覆盖(NTS)、全膜覆土穴播(PFM)和露地种植(CK)下麦田土壤水温动态、小麦耗水特征、产量和水分利用效率的差异.结果表明: PFM显著增加了拔节前5～20 cm土壤温度,而BSC和NTS的增温效应主要在越冬期,但拔节后3种覆盖方式均具有显著的降温效应.BSC和PFM显著提高休闲期土壤蓄水效果,BSC显著改善全生育期0～200 cm土壤墒情,但PFM和NTS对生育期土壤墒情的改善主要集中在抽穗期以前,抽穗后PFM土壤墒情逐渐低于CK.BSC和PFM在保持周年耗水与CK无显著差异的基础上,显著提高生育期耗水量,增加拔节至开花期阶段耗水量,促进对120 cm以下土壤水分的利用.与CK相比,BSC、NTS和PFM显著增加单位面积穗数和成熟期生物量,籽粒产量分别显著增加19%～52%、14%～30%和15%～60%,周年水分利用效率分别显著提高19%～61%、14%～31%和15%～58%.BSC取得与PFM相近的产量和水分利用效率双增潜力.综合冬小麦产量、水温利用状况、周年耗水等因素,BSC是一种高产高效且利于西北旱作农业可持续发展的种植方式.     

覆盖方式对旱地冬小麦土壤水分的影响

在黄土高原半干旱雨养条件下,研究了不同覆盖方式(夏季覆膜,T₁;秋季覆膜,T₂;小麦碎秆覆盖,T₃;小麦整秆覆盖,T₄;夏季覆膜+麦秆还田,T₅;旧膜二茬利用,T₆;无覆盖对照,CK)对旱地冬小麦土壤水分的影响.结果表明: T₆在各时期、各土层土壤含水量普遍高于CK,其他5个覆盖处理可明显改善开花前0～90 cm土壤墒情,但开花后0～90 cm土层以及全生育期90～200 cm土层含水量普遍低于CK.全生育期0～200 cm土层平均含水量T₆显著高于CK,两者差值为0.9%,其余处理均低于CK.0～200 cm土层平均含水量秸秆覆盖处理高于覆膜处理,旧膜二茬利用高于新覆膜.覆膜处理单位面积籽粒产量较CK提高20.3%～29.0%,秸秆覆盖处理较CK提高5.0%～16.7%,冬小麦产量与生育期耗水量呈显著正相关(r=0.77^*).     

不同覆盖方式对旱地马铃薯耗水特性和产量的影响

在陇中半干旱区设置玉米整秆带状覆盖(ST)、地膜覆盖(PT) 2种覆盖方式,以露地平作为对照(CK),研究了不同覆盖方式对马铃薯田土壤水分、耗水规律、产量及水分利用效率的影响。结果表明:与CK相比,覆盖处理显著(P0.05)提高了马铃薯播种至收获期0～200 cm土壤贮水量,ST和PT处理土壤贮水量较CK的增幅分别以收获期(12.3%)和淀粉积累期(9.1%)最大;覆盖处理降低了马铃薯全生育期耗水量,以ST处理的降幅最大(23.4%);与CK相比,ST处理显著降低了生育前期(播种-块茎形成期)和后期(淀粉积累期-收获期)的耗水量,显著增加了生育中期(块茎形成期-淀粉积累期)耗水量,并增加了深层土壤水分,而PT处理主要降低了生育前期和中期耗水,显著增加了生育后期耗水; ST和PT处理分别使马铃薯产量较CK显著增加32.4%和32.9%,水分利用效率提高73.8%和48.8%。综上可知,玉米整秆带状覆盖处理能显著改善马铃薯生育中后期0～200 cm土壤水分状况,使马铃薯关键生长阶段耗水增多,能显著提高马铃薯产量和水分利用效率。     

调亏灌溉对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响

以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料,在山东兖州小孟镇史王村进行田间试验,研究了调亏灌溉对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响.结果表明：在全生育期降水228 mm条件下,W₁（土壤相对含水量：播种期80%+拔节期70%+开花期70%）和W₄（土壤相对含水量：播种期90%+拔节期85%+开花期85%）处理总耗水量高于W₀（土壤相对含水量：播种期80%+拔节期65%+开花期65%）、W₂（土壤相对含水量：播种期80%+拔节期80%+开花期80%）和W₃（土壤相对含水量：播种期90%+拔节期80%+开花期80%）处理,W₁和W₄处理间无显著差异;W₁处理增加了0～200 cm土层土壤贮水消耗量,降低了小麦拔节至开花期的耗水模系数,提高了开花至成熟期的耗水模系数;W₄处理在开花至成熟期、拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均较大.调亏灌溉条件下,W₀处理水分利用效率较高,但产量最低;随灌溉量增加,其他处理水分利用效率呈先增加后降低的趋势.耗水量最高的W₁和W₄处理产量也最高,W₁处理灌溉水利用效率和灌溉效益均高于W₄处理,为本试验条件下高产节水的最佳处理.     

不同带长微喷带灌溉对土壤水分布与冬小麦耗水特性及产量的影响

于2010-2012年度冬小麦生长季,选用高产冬小麦品种济麦22,采用测墒补灌方式,设置40 m(T₄₀)、60 m(T₆₀)和80 m(T₈₀)3种带长的微喷带灌溉处理,研究不同带长微喷带灌溉对土壤水分分布及冬小麦耗水特性和产量的影响.结果表明： 拔节期和开花期采用微喷带补灌,随微喷带带长缩短,灌溉水在土壤中的水平分布均匀系数显著增加.拔节期补灌,T₄₀和T₆₀处理在距畦首0～40 m范围内各小麦行间的0～200 cm土层土壤含水量均无显著差异;T₈₀处理在距畦首38～40 m、58～60 m和78～80 m处各小麦行间的0～200 cm各土层土壤含水量变化规律一致,均表现为随距微喷带的距离增加而减小.T₄₀处理的小麦在拔节至开花期间和开花至成熟期间分别对40～60 cm和20～80 cm土层土壤贮水的消耗量显著高于T₆₀和T₈₀处理,而对深层土壤贮水消耗量和总土壤贮水消耗量、开花期补灌水量、总灌水量和总耗水量显著低于T₆₀和T₈₀处理.随微喷带带长缩短,小麦籽粒产量、产量水分利用效率显著升高,而流量降低,在灌水量一定的情况下,单位时间内的有效灌溉面积减小.综合考虑小麦籽粒产量、水分利用效率和流量,40和60 m是本试验条件下的适宜微喷带带长.     

播种密度对秸秆覆盖旱地冬小麦产量和土壤水分的影响

为了解秸秆覆盖下作物群体对土壤水分和小麦产量的影响,于2012年6月至2013年6月在渭北旱塬研究秸秆覆盖与常规耕作模式下播种密度对土壤储水量、冬小麦群体动态变化、小麦产量及水分利用效率的影响。秸秆覆盖与常规耕作相比休闲期在0~3.6 m土层多蓄水105 mm,主要于小麦拔节后利用。不同播种密度主要影响小麦抽穗前的群体大小,抽穗后群体差异不显著。小麦籽粒产量为2 841~3 496 kg/hm, 不同密度水平或覆盖均没有显著影响小麦产量,但是高密度处理较中、低密度显著降低小麦收获指数。另外,秸秆覆盖小麦较常规增加20%耗水量,小麦水分利用效率降低11%。因此,在休闲期降雨丰富,生育期特旱的气候条件下播种密度对秸秆覆盖小麦产量没有影响,显著增加耗水量,降低水分利用效率。播种密度、秸秆覆盖及其交互效应还有待于在其他气候年型下进一步研究观测以便综合评价这些因素的影响效应,进而建立旱地小麦高产高效用水的管理措施。     

西南喀斯特区坡耕地秸秆覆盖对土壤生态化学计量特征及产量的影响

土壤养分亏缺是限制作物生长的关键因素,同时也是制约作物产量的重要影响因子。为提高西南喀斯特区坡耕地土壤肥力和作物产量,于2018—2019年连续两年在贵州省黔西县开展了野外原位径流小区观测试验。通过该试验探讨不同秸秆覆盖率下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)含量及其生态化学计量特征,揭示不同秸秆覆盖率下土壤养分状况及土壤改良效果。共设6个秸秆覆盖梯度,玉米单作+秸秆覆盖(SM₀—SM₅,0,1111、2222、3889、5556,6944 kg/hm~2),其中SM₀为对照组(CK)。结果表明：(1)秸秆覆盖不同程度增加了土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)及全磷(TP)含量,总体上随覆盖量的增加而增加,尤其是覆盖量较多的情况下(SM₄,SM₅),均显著高于对照(P<0.05),但两者之间差异不显著(P> 0.05),而全钾(TK)则随着覆盖量的增加而减少。(2)在高秸秆覆盖条件下(SM₄,SM₅),除了N∶P外,两...     

黄土旱塬区不同覆盖措施对冬小麦农田土壤呼吸的影响

采用田间试验研究了黄土旱塬区不同覆盖措施下的冬小麦农田土壤呼吸日变化和季节变化特征.试验包括4个处理：作物生育期秸秆覆盖600 kg·hm^-2（M₆₀₀）、秸秆覆盖300 kg·hm^-2（M₃₀₀）、地膜覆盖（PM）和无覆盖处理（CK）.结果表明：冬小麦农田土壤呼吸速率从播种至返青之前呈下降趋势,处理间没有显著差异;越冬后土壤呼吸速率迅速提高,至拔节期最高.与CK相比,3个覆盖处理在越冬至成熟期间均显著促进了土壤CO₂的释放,其中PM与其他处理间的差异达到极显著水平.全生育期M₆₀₀和M₃₀₀处理土壤呼吸速率平均分别为1.47和1.52 μmol CO₂·m^-2·s^-1,较CK（1.38 μmol CO₂·m^-2·s^-1）分别提高了6.6%和10.2%;PM处理土壤呼吸速率平均为3.63 μmol CO₂·m^-2·s^-1,较CK提高了163%.CK处理土壤呼吸日变化呈单峰曲线,峰值出现在12：00左右,秸秆覆盖后峰值时间推迟到14：00左右;PM处理土壤呼吸日变化特征在拔节期与对照相似,在成熟期则呈双峰曲线,峰值分别出现在12：00和16：00左右.土壤呼吸速率与土壤温度和土壤水分分别呈指数和抛物线式相关.     

不同土层测墒补灌对冬小麦耗水特性与光合速率和产量的影响

于2012—2014年两个冬小麦生长季,在大田条件下设置：全生育期不灌水(W₀)处理,当地定量节水灌溉(拔节期和开花期均灌水60 mm,W₁)处理,依据0～20 cm (W₂)、0～40 cm (W₃)、0～60 cm (W₄)和0～140 cm (W₅)土层土壤含水量测墒补灌处理,于拔节期和开花期补灌至土壤相对含水量为田间持水量的65%和70%,研究依据不同土层土壤含水量测墒补灌对冬小麦耗水特性、光合速率和籽粒产量的影响.结果表明：各处理拔节期灌水量为W₁、W₄＞W₃＞W₂、W₅,开花期灌水量和总灌水量均为W₅＞W₁、W₄＞W₃＞W₂,W₃总耗水量显著高于W₂处理,与W₁、W₄和W₅处理无显著差异.W₃土壤贮水消耗量高于W₁、W₄和W₅处理,其中,W₃在拔节至开花阶段和开花至成熟阶段对40～140 cm和60～140 cm土层土壤贮水消耗量均显著高于其余灌水处理.灌浆中期W₃处理小麦旗叶光合速率、蒸腾速率和水分利用效率最高,W₁和W₄处理次之,W₀处理最低.W₃处理两个生长季的籽粒产量分别为9077和9260 kg·hm^-2,水分利用效率分别为20.7和20.9 kg·hm-2·mm^-1,均显著高于其余处理,灌溉水生产效率最高.综合考虑灌水量、籽粒产量和水分利用效率,小麦拔节期和开花期适宜进行测墒补灌的土层深度为0～40 cm.     

不同覆盖方式对旱地胡麻土壤硝态氮和籽粒产量的影响

为了探讨黄土高原旱作雨养条件下覆盖种植胡麻田土壤硝态氮动态特征和增产效果,在2015和2016年胡麻生长季,以常规种植模式为对照(CK),研究了3种覆盖方式(全膜微垄覆土穴播、全膜覆土穴播和秸秆覆盖条播)对胡麻籽粒产量和关键生育时期农田硝态氮分布的影响.结果表明: 与CK相比,覆盖处理的胡麻籽粒产量分别增加56.1%(2015)和22.7%(2016),且均以全膜覆土穴播处理的籽粒产量最高.覆膜提高了胡麻根际土壤水分含量,在整个生育期的影响程度为先增加后降低;随着胡麻生育进程的推进,土壤硝态氮含量逐渐降低.两年试验中,覆盖处理下胡麻现蕾期0～40 cm土层硝态氮含量分别比CK增加3.1%～18.6%(2015)和5.1%～16.4%(2016),其中,全膜覆土穴播的增幅最大.2015年,胡麻盛花期和成熟期0～100 cm土层土壤硝态氮积累量较CK分别增加10.2%～22.2%和8.6%～21.4%,特别是在降雨较多的成熟期,0～40 cm土层土壤硝态氮含量较40～100 cm土层显著提高3.3%～4.9%,说明覆盖处理可以减缓硝态氮向下层的迁移.2016年,生育后期的高温干旱对胡麻生长造成了极大的影响,胡麻成熟期覆盖处理0～100 cm土层硝态氮积累量较CK显著增加6.6%～18.0%.相关分析表明,胡麻关键生育时期不同土层的土壤硝态氮含量与籽粒产量之间有显著正相关关系.综合考虑,全膜覆土穴播模式是适宜干旱、半干旱区推广应用的胡麻高产高效栽培方式.     

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。     

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。     

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.     

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.     

甘肃旱作大豆全膜双垄种植的土壤水热及产量效应

以晋豆23为材料,在甘肃省农业科学院镇原试验站进行田间试验,研究了全膜双垄沟播(FMRFC)、覆膜沟播(FMFC)、覆膜条播(FMSC)和露地条播(NMSC,CK)4个处理的水热及产量效应.结果表明: 在大豆生育期降水量为246.3 mm(干旱年)和407 mm(丰水年)两种年型下,各覆盖处理0～20 cm土层平均地温在24 h内呈“S”型变化,并随生育进程波动振幅缩小.各覆盖处理使大豆苗期(VE～V3)至鼓粒期(R6)0～20 cm土层平均土壤温度显著提高0.5～2.5 ℃,并使全生育期平均地温提高1.3～1.6 ℃.各覆盖处理分别加速了大豆植株对0～120 cm土层土壤水分的消耗,但使0～200 cm土层的平均含水量和贮水量分别提高了1.2%～1.4%和62.7～70.3 mm.与CK相比,FMRFC和FMFC在旱年增温增湿作用显著,改善了大豆株高、分枝数、单株荚数和百粒重等经济性状,使水分利用效率分别提高47.7%～56.3%和33.3%～35.4%,产量分别提高27.7%～51.1%和10.2%～25.2%,是旱作大豆优选的抗寒抗旱覆盖种植方式.     

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。