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.     

氮磷肥配施对冬小麦灌浆期光合参数及产量的影响

在西北绿洲生态条件下, 实验设4个处理, 即165(N₁)和225 kg·hm^-2(N₂)2个氮素(纯氮)水平及105(P₁)和165 kg·hm^-2(P₂)2个磷素(P₂O₅)水平, 研究了氮磷肥配施对冬小麦(Triticum aestivum)品种临抗2号光合特性及产量的影响。结果表明, 低氮(165 kg·hm^-2)处理组的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)及蒸腾速率(T_r)日变化均呈双峰曲线, 有光合“午休”现象; 高氮(225 kg·hm^-2)处理可减弱甚至使光合“午休”现象消失; 高磷(165 kg·hm^-2)和低磷(105 kg·hm^-2)处理对光合特性的影响差异不显著。N₂P₂具有最高的群体叶面积指数(LAI)、群体光合速率(CAP)、穗粒数、亩穗数、千粒重及产量, 且与N₁P₁和N₁P₂的差异均达显著水平, 与N₂P₁则无显著差异。但N₂P₂水分利用效率(WUE)低于N₂P₁, 显著高于N₁P₁和N₁P₂ (N₁P₁高于N₁P₂, 但无显著差异)。氮肥对光合“午休”的影响大于磷肥, 二者互作效应差异不显著。该实验条件下, 当N、P分别为225和105 kg·hm^-2时有利于提高冬小麦的光合速率及产量。     

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^*).     

秸秆带状覆盖对半干旱雨养区冬小麦耗水特征和产量的影响

为探索半干旱雨养区小麦高产高效的覆盖种植技术新途径,于2013—2015年连续进行定位试验,设秸秆带状覆盖3行(覆盖带和种植带各30 cm,播种3行,SM₁)、秸秆带状覆盖4行(覆盖带和种植带各40 cm,播种4行,SM₂)、秸秆带状覆盖5行(覆盖带和种植带各50 cm,播种5行,SM₃)、全膜覆土穴播(PMF)、不覆盖露地(CK)5个处理,研究不同覆盖方式对西北雨养区冬小麦的耗水特性、产量和水分利用效率的影响.结果表明: 覆盖能显著改善作物土壤墒情,秸秆带状覆盖处理的土壤墒情好于地膜覆盖处理,且SM₁＞SM₂＞SM₃,0～2 m土壤贮水量在小麦开花期分别平均比CK高15.4%～20.8%、11.2%～14.7%和10.1%～14.5%;秸秆带状覆盖显著提高了生育期耗水量,降低了播种至开花阶段耗水量,增加了开花至成熟阶段耗水量及其占总耗水量的比例;覆盖会提高小麦对120 cm以下深层贮水的调用比例.与CK相比,秸秆带状覆盖和地膜覆盖处理籽粒产量分别显著增加11.9%～19.5%和26.9%～27.1%,水分利用效率分别显著提高9.8%～13.9%和18.4%～22.0%.因此,秸秆带状覆盖种植模式有利于降低冬小麦前期耗水比例,改善土壤墒情,显著提高冬小麦籽粒产量和水分利用效率,是适宜于西北黄土高原半干旱区冬小麦的绿色种植技术.     

小麦重组近交系群体株高和千粒重的抗旱遗传特性

以小麦重组近交系(RIL)群体(陇鉴19×Q9086)120个株系及其亲本为材料,研究雨养(DS)和灌溉(WW)条件下不同发育时期株高动态发育和千粒重的遗传特点及其相互关系,并且评价群体性状的遗传变异.结果表明:在2种水分条件下,小麦RIL群体表型变异广泛且存在超亲分离,对水分环境敏感,拔节期株高具有较高的旱胁迫系数(DSC=0.851).不同发育时期株高与千粒重呈显著正相关,与其他时期相比,拔节期株高与千粒重有较高的相关系数(R2DS=0.32,R2ww=0.28).拔节期株高和开花期株高对千粒重有显著的正向直接作用,但间接总效应为负向作用;抽穗期株高和成熟期株高的作用与此相反.各性状遗传力普遍较低,为0.27 ～0.60;在雨养和灌溉条件下,控制千粒重的基因对数分别为10和13,控制株高的基因对数分别为3～7和4～ 14.表型DSC聚类将小麦RIL群体分为5类,群体内表型和对水分敏感程度变异丰富,该群体适合进行抗旱性状数量遗传研究.     

农田秸秆覆盖技术及其应用研究进展

秸秆覆盖是旱地农业中抗旱保墒和高效用水的栽培措施之一,也是农业绿色增产、符合可持续发展需求的生产技术。秸秆覆盖是秸秆资源循环再利用的重要方式,不仅缓解了秸秆违规焚烧引起的雾霾污染,还可削弱长期地膜覆盖对土壤造成的残膜污染。秸秆覆盖的技术效应因气候条件和农作物种类的不同而异。本文从秸秆覆盖的蓄水调温、保墒、改变农田蒸散等角度,阐述了秸秆覆盖促进作物增产和水分高效利用的有效机制,同时提出了秸秆覆盖栽培中应加强对秸秆覆盖模式、作物病虫害防控、农机农艺配套及温室气体减排等方面的研究,完善相关技术与方法,为改进和推广秸秆覆盖技术提供参考。     

我国旱地小麦区域试验精确度及其环境综合评价

选用2003-2009年我国4个麦区、233个品种(系)、82个试点组成的全国旱地冬春小麦区域试验产量资料,研究了我国旱地小麦国家区域试验点的精确度、环境鉴别力和代表性,并对试验环境进行综合评价．结果表明：一年一点试验平均试验误差变异系数(CV)为6.1%,平均相对最小显著差数(RLSD)为10.5%,一年多点试验的CV值均在8.2%以内,大多数试点的CV和RLSD控制得较好,试验精确度和品种比较精确度均较高．试点分辨力以西北春小麦组最强,其他3个产区差别不大．试点代表性以东北春小麦组最好、西北春小麦组最差．在综合考虑试点分辨力和代表性基础上,借助GGE模型构建环境综合评价参数（r_g-h）,结果显示,我国旱地小麦理想试点比例只有32.4%,产区间比较,理想试点的比例依次为：西北春小麦旱地组（40.9%）＞东北春小麦旱地组（33.3%）＞黄淮冬小麦旱地组（30.4%）＞北部冬小麦旱地组（21.4%）.     

干旱调控下小麦RIL群体灌浆期茎秆可溶性碳水化合物积累与转运的遗传分析

以小麦RIL群体(陇鉴19×Q9086,F₈)120个株系及其亲本为供试材料,研究雨养(DS)和正常灌溉(WW)条件下,小麦灌浆期不同发育阶段主茎不同节位可溶性碳水化合物(WSC)含量、转运率及其对籽粒的贡献率,以及穗粒重的遗传特点及各目标性状间的相关性.结果表明: 在两种水分条件下,小麦RIL群体各目标性状变异广泛,变异系数在2.7%～62.1%(DS)和1.9%～52.1%(WW),多样性指数在0.61～0.90(DS)和0.64～0.89(WW),且存在超亲分离.各目标性状表型受基因型、水分环境、节位和发育时期的显著影响.其中,WSC含量受发育时期的影响较大,WSC转运率具有显著的水分和节位主导效应,而WSC转运对籽粒的贡献率受基因型、节位和水分的共同作用.开花初期和灌浆中期WSC含量、花前WSC转运率对籽粒的贡献率之间普遍表现为显著或极显著正相关,且干旱条件下其相关系数更高.各目标性状的遗传力较低(hB₂在干旱条件下为0.31～0.56,灌溉条件下为0.44～0.67),控制各目标性状的遗传基因对数在6～29对(DS)和3～19对(WW).表明该群体对所考察性状有贡献的等位基因在其后代群体中得到广泛分离,其表达易受水分环境的影响,符合典型数量性状特点.     

不同水分条件下源库调节对小麦营养器官可溶性碳水化合物和籽粒千粒重的影响

以抗旱性有显著差异的两个冬小麦品种为材料,在干旱胁迫(DS)和正常灌溉(WW)条件下,研究了源库调节对小麦营养器官中可溶性碳水化合物(WSC)和籽粒千粒重(TGM)的影响.结果表明:缩库处理显著增加了小麦各营养器官WSC含量,且正向促进WSC的相对转运;减源处理反之.源库调节WSC含量及其相对转运量/率的效应为:干旱胁迫显著高于正常灌溉,抗旱品种(陇鉴19)显著高于水分敏感品种(Q9086),缩库处理对WSC含量的影响强度显著高于减源处理,穗下节和倒二节普遍高于倒三节、叶鞘和叶.减源处理下,陇鉴19的总WSC相对转运率的强势器官主要为叶鞘、穗下节和倒二节,而Q9086主要表现在倒二节和倒三节;两小麦品种果聚糖相对转运率的强势器官均为叶鞘、穗下节和倒二节.减源处理使陇鉴19和Q9086的TGM在干旱胁迫下分别下降27.3%和31.7%,在正常灌溉下分别下降25.3%和12.1%.缩库处理的WSC含量及其相对转运与TGM的相关系数显著大于减源处理;干旱胁迫处理显著高于正常灌溉处理,不同器官中WSC总含量和果聚糖含量与TGM普遍表现出较高的相关系数(r2>0.900);小麦WSC含量及其相对转运与TGM关联度较为密切的器官主要集中在叶鞘和穗下节.在干旱胁迫条件下,WSC总含量有关性状与TGM表现出较高关联度,而在正常灌溉条件下,蔗糖和葡聚糖有关性状与TGM普遍表现出较高关联度.源库关系对小麦不同营养器官WSC及籽粒千粒重的调节易受水分环境、基因型和营养器官位置的显著影响.     

西北旱地春小麦不同覆盖措施的温度和产量效应

在西北半干旱雨养条件下,以春小麦为材料,研究了夏季覆膜(T1)、秋季覆膜(T2)、春季覆膜(T3)、小麦碎秆覆盖(T4)、小麦整秆覆盖(T5)、夏季覆膜+麦秆还田(T6)和无覆盖对照(CK)7个处理间0—20 cm土壤温度、产量和重要农艺指标的差异。结果表明:处理间在不同生育时期、不同土层的土壤温度存在显著差异。生育时期间比较,处理间土壤温度差异以播种期—分蘖期最大、蜡熟期—成熟期次之、拔节期—灌浆中期较小;土层间比较,处理间土壤5 cm处的温度差异依次大于10 cm、15 cm、20 cm处。T6在各时期、各土层均表现出突出的增温效应,全生育期土壤平均温度较CK高0.57℃,以成熟期、播种期及分蘖期增温效果较大;其它覆盖处理存在增温和降温的双重效应,增温效应覆膜秸秆覆盖,而降温效应则秸秆覆盖覆膜,各处理的32个土壤温度测试点中,增温点次以T4最少(仅有9个),降温点次为23个,且T4降温幅度最大,全生育期0—20 cm土壤平均温度较CK低0.63℃,降温效果在播种期和分蘖期尤为突出。覆盖处理全生育期土壤平均温度表现为覆膜CK秸秆覆盖。温差最高值出现在分蘖期土壤5 cm处的T6与T4间,T6高出T44.23℃。T6可以平抑生育期间土壤温度的变化,其它5个覆盖处理则加剧土壤温度的波动,以T4处理的土壤温度波动最明显(CV为32.4%)。处理间产量、单位面积穗数、穗粒数间差异显著,而千粒重差异不显著。无论覆膜还是秸秆覆盖,都较CK穗粒数显著增加(17.4%—36.3%)。除T5较CK显著减产14.1%外,其它覆盖处理均较CK显著增产21.7%—37.3%,其中以全膜覆土穴播基础上的秋季覆膜(T2)增产最显著,适宜在西北旱地春小麦产区推广应用。土壤温度主要影响营养生长,拔节—开花期0—20 cm的土壤温度与株高高度正相关(0.77*—0.92**),但覆盖引起土壤温度的变化最终对西北旱地春小麦产量没有关键影响。