不同覆膜集雨种植方式对旱地玉米叶绿素荧光特性、产量和水分利用效率的影响

于2007—2012年在黄土旱塬采用田间试验,比较了双垄面全膜覆盖沟播、双垄面半膜覆盖沟播、垄盖膜际播种和露地平播下,玉米叶绿素荧光动力学参数、产量和水分利用效率的差异.结果表明:全膜双垄沟播玉米叶片荧光产量(F o)、最大荧光(F m)、PSII最大光化学量子产量(F v/F m)、光适应状态下PSⅡ反应中心完全开放时的荧光强度(F)、光适应状态下PSⅡ反应中心完全关闭时的荧光强度(F m')、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光合电子传递速率(ETR)、叶绿素荧光光化学猝灭(q P)、非光化学猝灭(q N)等玉米叶片叶绿素荧光参数日变化值均高于对照(露地平播),1-q P值低于对照,在13:00时,全膜双垄沟播处理叶绿素荧光参数值与对照差异显著,依次较对照增加5.3%、56.8%、10.7%、36.3%、23.6%、56.7%、64.4%、45.5%、23.6%,1-q P值较对照低55.6%.无论是在干旱、平水、丰水年份,还是冰雹灾害年份,全膜双垄沟播产量和水分利用效率均最高.2007—2012年6年间全膜双垄沟播平均产量和水分利用效率分别为12650 kg·hm-2和40.4 kg·mm-1·hm-2,分别比对照提高57.8%和61.6%,显著高于双垄面半膜覆盖沟播和垄盖膜际播种.表明全膜双垄沟播显著提高了玉米叶片光能转化效率,提升了旱作区玉米的生产能力,是进一步挖掘降水利用潜力和高产田创建的有效途径.     

旱地冬小麦灌浆期冠层温度与产量和水分利用效率的关系

利用红外测温仪,于2005～2006年在甘肃陇东旱原研究了我国北方冬麦区域的23个小麦品种(系)灌浆不同时期冠层温度的差异及其与产量和水分利用效率的关系。结果表明,不同基因型小麦在籽粒灌浆结实期存在着冠层温度高度分异的现象,其分异程度随灌浆过程的进行明显加大,到灌浆中后期达到最大。无论灌浆初期还是中期或中后期,旱地冬小麦产量、水分利用效率与冠层温度均呈极显著的负相关(R2=0.445-0.812),并且随着灌浆期推移,相关性增大,灌浆中后期冠层温度每升高1℃,旱地冬小麦产量减少近280 kg hm-2,水分利用效率下降约0.6 kg hm-2mm-1。灌浆中期以后不同基因型小麦冠层温度保持较高的一致性,冠层温度偏低的品种具有较高的产量和水分利用效率。灌浆中后期的冠层温度在评价小麦产量和水分利用效率上具有较高的可靠性,可作为一个田间选择指标应用。     

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.     

不同基因型冬小麦旗叶的稳定碳同位素比值及其与产量和水分利用效率的关系

以我国北方12个冬小麦(Triticum aestivum)品种(系)和美国德克萨斯州3个冬小麦品种(系)为供试材料, 在甘肃陇东黄土高原旱作和拔节期有限补灌条件下, 比较研究了不同基因型冬小麦之间产量、水分利用效率(WUE)和灌浆期旗叶稳定碳同位素比值(δ¹³C)的差异, 以及δ¹³C值与产量和WUE的关系。旨在通过分析δ¹³C值与产量和WUE的关系, 明确δ¹³C值在评价植物WUE方面的可靠性, 为抗旱节水品种的筛选提供理论依据。结果表明: 不论旱作还是有限补灌, 不同基因型冬小麦之间产量、WUE、旗叶δ¹³C值存在显著差异, 随着灌浆过程的进行, 旗叶δ¹³C值呈缓慢增大的趋势, 而且旗叶δ¹³C值旱作高于有限补灌。不论旱作还是补灌条件, 旗叶δ¹³C值在4个测定时期的平均值与籽粒产量、WUE呈显著正相关关系(R²= 0.527 3-0.691 3)。小麦拔节期补灌100 mm水分后, 不同基因型小麦表现出明显的水分超补偿效应。说明冬小麦灌浆期旗叶δ¹³C值在旱作条件下和在补灌条件下均可较好地评价WUE, 可将冬小麦灌浆期旗叶δ¹³C值作为筛选高效用水品种的参考指标之一。     

夏休闲期复种油菜对旱地土壤水分和小麦产量的影响

以冬小麦收获后高留茬休闲地为对照,连续4年在陇东黄土旱塬设6个油菜播种期,研究了休闲期作物覆盖对土壤水分及后作冬小麦产量与水分利用效率的影响.结果表明：不同播种期夏休闲期土壤贮水量差异显著(P＜0.05),其中8月5日播种油菜的土壤蓄水效率为58.5%,产量和水分利用效率较对照提高7.5%和5.9%.平均而言,夏休闲期复种油菜后作小麦干旱年份增产16.1%,平水年份增产6.8%.夏休闲期复种油菜是西北旱地小麦抗旱增产的有益途径.     

有机肥对陇东黄土旱塬冬小麦产量和土壤养分的调控效应

以冬小麦'陇鉴301'为材料,在大田条件下于2005～2008年在甘肃陇东旱塬研究了不同有机肥料对旱塬冬小麦产量、水分利用效率及土壤肥力的影响.结果表明:不同化肥有机肥料配施处理对旱塬冬小麦产量、水分利用效率和土壤养分含量有明显的调控效应,并以氮磷化肥与生物有机肥配施处理表现最佳,其籽粒产量、水分利用效率和土壤养分含量最高.与单施化肥对照相比,氮磷化肥配施生物有机肥处理3年平均籽粒产量和水分利用效率分别显著增加17.53%和16.42%,3年平均土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷含量分别提高11.4%、8.9%、0.2%、19.7%.因此,氮磷化肥与生物有机肥配施可以有效改善陇东黄土旱塬区农田土壤肥力,提高冬小麦水分利用效率,显著增加冬小麦产量,可能是该区农田目前最佳的施肥方式.     

长期施肥对麦田土壤微生物垂直分布的影响

  应用微量热法研究了长期轮作下麦田不同土层中的微生物活性, 以及施肥对微生物垂直分布的影响。结果表明, 微生物活性基本随深度的增加而下降; 随着土层加深, 可培养细菌菌落数减少, 且可培养细菌菌落数目与最大时间(Peak time)P_t值(表示从微生物生长开始到达到峰值的时间)呈负相关; 热功率(P)-时间(t)曲线由陡变缓, 由规则变得起伏不定, 侧翼变得更短, 峰高也降低; 不同土层的微生物生长速率常数(Microbial growth rate constant) µ、峰高(Peak height)P_h值变化明显, 基本随深度增加而减小。施肥土样和不施肥土样的曲线形状不同, 特别是上层土样施肥后的曲线明显比不施肥的曲线陡, 侧翼也明显变短; 施肥土样的µ和P_h值都大于不施肥土样, 且施肥土样的Pt都小于对照。这说明, 在不同的土壤深度有不同的微生物群落结构, 长期的施肥处理改变了土壤微生物的垂直分布特征。     

黄土旱塬区苹果园土壤水分动态

选取黄土旱塬区盛果期果园,于2009—2013年对0~500 cm土层土壤含水量进行连续监测,了解其土壤水分动态变化规律.结果表明:平水年,苹果园耗水主要发生在0~300 cm土层;年降水量小于400 mm时,果树主要消耗300 cm以下土层土壤水分;受年降水量和苹果耗水的共同影响,200~300 cm土层是土壤水分的最大波动层;苹果园4—6月底季节性干旱明显,土壤水分的蓄积主要发生在7—10月中旬,该期的土壤蓄水能有效缓解下一年的春季干旱.