覆膜方式对一膜两年覆盖旱地玉米籽粒产量、水分利用效率和土壤水分平衡的影响

以挖掘黄土高原半干旱区全膜双垄沟播玉米节本增效技术,探讨一膜两年覆盖系统土壤水分平衡为目标,通过大田定位试验,量化研究了一膜两年覆盖条件下,全膜沟垄作(F₁M)、全膜平作(F₂M)、半膜平作(F₃M)和不覆膜平作(F₄M,对照)玉米的产量、经济收益、水分利用效率和土壤水分平衡.结果表明: 2年全膜沟垄作、平作的生物产量较对照平均增加32.8%和32.9%,籽粒产量增加60.8%和51.7%,水分利用效率和降水利用效率平均增加59.8%、35.9%和87.6%、64.4%.新覆膜全膜沟垄作、平作属于高产高投模式,其总产值较对照增加51.0%、41.2%,产投比较对照降低15.1%和16.2%;一膜两年覆盖全膜沟垄作、平作属于节本增效型生产模式,其总产值较对照增加40.8%和42.2%,产投比增加40.3%和42.2%.在606.5 mm的低降水条件下,一膜两年覆盖全膜沟垄作、平作的总耗水量分别达731.3和746.8 mm,土壤水分亏缺分别达124.8和140.3 mm,较对照增加22.7%和38.0%.一膜两年覆盖使全膜沟垄作、平作休闲期土壤水耗水量较对照降低了28.6%和30.0%,休闲效率较对照增加178.9%、148.3%.这说明全膜沟垄作、平作具有明显的增产和提高水分利用效率的作用,该技术结合一膜两年覆盖技术能实现节本增效,但在推广应用时需考虑低降水条件下的土壤水分亏缺问题.     

不同耕作措施对黄土高原旱地土壤呼吸的影响

在甘肃省定西市李家堡镇设置不同耕作措施试验,对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤呼吸及其对应时间的冠层温度、土壤水分进行了测定.结果表明：春小麦和豌豆在整个生育期内的土壤呼吸都表现出不同的变化趋势,春小麦地土壤呼吸在拔节前期、灌浆期和收后分别达到高峰期;豌豆地土壤呼吸在五叶期、吐丝期、开花结荚期和收后分别达到高峰期.免耕秸秆覆盖处理和传统耕作处理下春小麦地土壤呼吸日变化明显,免耕秸秆覆盖处理明显低于传统耕作处理;而豌豆地土壤呼吸日变化不明显.春小麦和豌豆冠层温度均与土壤呼吸呈显著线性相关,春小麦孕穗期相关性最高,灌浆期次之;豌豆开花结荚期相关性最高,分枝期次之.土壤含水量与土壤呼吸间存在极显著的凸型抛物线型相关,保护性耕作下的相关性都高于传统耕作,其中免耕秸秆覆盖处理的春小麦地和豌豆地土壤含水量与土壤呼吸的相关性在各层次土壤中均为最高,10～30 cm土壤含水量对春小麦地土壤呼吸的影响最大,5～10 cm土壤含水量对豌豆地土壤呼吸的影响最大.与传统耕作相比,免耕秸秆覆盖、免耕、传统耕作秸秆还田、传统耕作结合地膜覆盖、免耕结合地膜覆盖5种保护性耕作措施都能不同程度地降低土壤呼吸,其中免耕秸秆覆盖优势最明显.     

不同耕作措施下春小麦和豌豆叶水势变化及其与环境因子的关系

以长期定位试验为基础,对不同耕作措施下春小麦和豌豆叶水势的变化特征及其与环境因子的关系进行了研究,并对叶片相对含水量和水分饱和亏的变化规律进行了探讨.结果表明：豌豆在整个生育期内的叶水势都明显高于春小麦,它们在不同生育期的日变化趋势大致相同,均为清晨最高,然后随着时间的推移而下降,在持续一段低谷后逐渐回升.春小麦各处理的叶水势在拔节和抽穗期相对较高,孕穗和开花期次之,灌浆期最低;豌豆各处理的叶水势在现蕾期达到最大值,分枝和开花期次之,结荚鼓粒期最低.春小麦各处理的叶片相对含水量在抽穗期最高,拔节和开花期次之,灌浆期最低,水分饱和亏的变化正好相反;豌豆各处理的叶片相对含水量随生育进程呈下降趋势,水分饱和亏的变化也与之相反.春小麦和豌豆各处理的叶水势与土壤含水量、气温、太阳辐射、大气相对湿度、大气水势均有显著的相关关系.通径分析表明,对春小麦和豌豆叶水势日变化影响最强的气象因子分别为大气水势和大气温度.与传统耕作相比,免耕、免耕秸秆覆盖、传统耕作秸秆还田3种保护性耕作措施可不同程度地提高作物叶水势和叶片相对含水量,其中免耕秸秆覆盖的优势最明显.     

陇中黄土高原半干旱区苜蓿地土壤干燥化特征及适宜种植年限

研究了陇中黄土高原半干旱区不同种植年限紫花苜蓿地土壤水分特征及适宜种植年限.结果表明： 3、8、12和14年生苜蓿地0～300 cm土层土壤平均含水量均明显低于当地土壤稳定湿度值.12和14年生苜蓿地0～300 cm土层土壤含水量仅为9.2%和7.1%,甚至低于作物有效水分下限.1、3、8、12和14年生紫花苜蓿地0～300 cm土层干燥化指数分别为125.4%、30.5%、18.4%、-34.2%和-83.3%,除1年生苜蓿地土壤无干燥化现象之外,其余种植年限苜蓿地土壤均呈不同程度的干燥化.随苜蓿种植年限的延长,土壤干燥化程度加剧,但干燥化速率呈减缓趋势.综合苜蓿生产力动态和土壤水分状况,该区紫花苜蓿适宜的种植年限为8～10 年.     

陇中黄土高原半干旱区不同种植年限紫花苜蓿土壤线虫群落分布特征

为明确长期种植紫花苜蓿对土壤线虫群落演变的影响,以不同种植年限紫花苜蓿为研究对象(2 a、9 a、18 a),并以农田为对照,采用 Illumina MiSeq测序技术研究了陇中黄土高原半干旱区紫花苜蓿土壤线虫群落结构及其多样性,探讨影响其群落变化的主控因子。结果表明: 所获土壤样品线虫种群隶属于2纲7目16科21属,其中,色矛纲为黄绵土优势线虫类群(44.6%～81.4%),相对丰度随苜蓿种植年限延长而降低。针线属、螺旋属、剑线属、Pristionchus、茎属、盆咽属、长针属、艾普鲁斯属、Isolaimium和野外垫刃属为苜蓿地特有线虫,其中,针线属(54.1%)、螺旋属(23.9%)、剑线属(21.9%)分别为2 a、9 a、18 a苜蓿地优势线虫属。紫花苜蓿土壤均以植物寄生线虫为优势类群(31.8%～67.1%),其相对丰度随苜蓿年限延长先降后升。冗余分析显示,土壤速效磷和全氮含量是影响紫花苜蓿土壤线虫群落结构的主导环境因子。