窄行距条播密植作物微喷带高效节本喷灌方法研究

为高效利用灌溉水资源和喷灌设施微喷带,在山西临汾开展了窄行距条播密植作物微喷带高效节本喷灌方法的探讨,其具体方法为:在与窄行距条播密植作物种植方向相垂直的方向安装引水带,在与引水带相垂直方向上安装输水管;在与输水管相垂直方向上安装微喷带,在微喷带终端的卡套后方插入微喷带U型固定卡;当一季作物喷灌完成后,将引水带移出农田,拔出微喷带U型固定卡,将每个四通连接的一对微喷带沿着输水管的方向折叠捆绑置于搁置带;当下茬作物播种完成后,将引水带移入农田安装,解开微喷带绑绳拉开微喷带并插入微喷带U型固定卡。结果表明:该方法较传统(微喷带沿作物种植行向铺设于行间)方法改善了窄行距条播密植作物中、后期喷灌的效果,节水效果显著,耕地利用率提高16.5%,每茬作物每公顷可节约搬运、安装、拆卸劳动力费用525~600元。该项研究为微喷带节水灌溉设施的节本高效利用及大面积推广提供了技术支撑。

麦茬谷子大群体小个体简易节本增效艺机一体化技术

为了解决传统栽培谷子生产过程工序繁杂费工造成的比较效益低的问题,探求麦茬谷子简易节本增效新的栽培技术途径,在山西临汾通过开展系列农艺农机单项关键技术研究,同时结合已有技术成果,组装集成了"麦茬谷子大群体小个体简易节本增效艺机一体化技术"的播前及播种、播后苗前及苗期、中后期(拔节期至成熟期)管理及成熟期机械化收获4个关键技术环节。以期为麦茬谷子大面积推广提供技术支撑。

一种谷子机械收割免谷穗缠绕条带种植方法

为了解决谷子机械收割由于行与行间的谷穗缠绕造成的经济损失,提供一种谷子机械收割免谷穗缠绕条带种植方法;在山西临汾开展了以常规小麦旋耕播种镇压一体机和小麦联合收割机为配套装备的谷子条带种植方法研究。包括划分种植点、设置A型和B型种植行数分布方式、播种形成种植条带(由种植带和间隔带组成)及收获等环节。该方法适用于麦茬复播、春播谷子不同种植制度条件下的低密度栽培以及不同播种作业幅宽的各种机械。以期为谷子机械化收割提供技术支撑。

冬小麦田间集雨模式对土壤水分动态和水分利用效率的影响

为高效利用天然降水资源,提高自然降水水分利用效率,在山西临汾采用随机区组设计方法,研究冬小麦田间集雨模式对土壤水分动态和水分利用效率的影响。结果表明:在干旱年型条件下,覆膜集雨产流带与种植带面积比例1∶1.5模式在起身期和起身至抽穗期具有较好的贮水和供水效应,水分利用效率达12.78 kg/(mm.hm2),较对照6.95 kg/(mm.hm2)模式提高5.83 kg/(mm.hm2);覆膜集雨产流带与种植带面积比例1∶1.5、1∶2和1∶1的种植模式,均较土垄集雨产流带与种植带面积比例1∶1、1∶1.5、1∶2及对照(露地种植)显著增产且有较高的经济效益,土垄集雨的3个种植模式均较对照减产。该项研究为冬小麦抵御干旱逆境提供了理论和技术支撑。

茬口和灌水对小麦产量及水分利用效率的影响

为高效利用水分资源以及不同茬口冬小麦栽培提供合理的灌水制度,在山西临汾采用小区试验设计方法研究了茬口和灌水对小麦产量及水分利用效率的影响。结果表明:各茬口3个灌水处理的小麦平均产量以玉米茬口>油葵茬口>休闲茬口>大豆茬口,水分利用效率则为油葵茬口>玉米茬口>大豆茬口>休闲茬口;各茬口均随灌水量的增加产量和水分利用效率提高,大豆茬口的灌浆水、其他3个茬口的拔节水分别较拔节水、灌浆水更有利于提高小麦产量和水分利用效率。同时明确了不同灌水处理条件下,各茬口在不同生育时段贮水和耗水的动态特征。

田间微集雨种植方式及播种行距对小麦产量和水分利用效率的影响

为高效利用天然降水资源,提高自然降水水分利用效率,在山西临汾采用随机区组设计方法研究了田间微集雨种植方式及其播种行距对小麦产量及水分利用效率的影响。结果表明:集雨产流带覆盖面积与种植带面积比例为1:1.5和1:1的种植方式平均产量均较对照(露地种植)显著增产,1:1.5、1:1和露地种植的播种行距分别以11.3cm、15cm和15cm具有较好的增产效应;1:1.5和1:1种植方式在拔节期的个体生物学性状株高、单株分蘖和单株绿叶数优于露地栽培;1:1.5、1:1和露地栽培的水分利用效率分别为19.8kg·mm-1·hm-2、17.4kg·mm-1·hm-2、14.3kg·mm-1·hm-2。该项研究同时明确了不同田间微集雨种植方式在各生育时段的土壤水分变化动态特征。

茬口和施氮水平对小麦品质性状及其变异系数的影响

通过在山西省临汾市尧都区建立夏季小麦收获后复播大豆、油葵、玉米和夏季休闲4个茬口,进行不同茬口、施N水平对下季种植的小麦品质性状及其变异系数的研究。结果表明:小麦千粒重、容重、蛋白质含量、沉降值及湿面筋品质性状等各茬口间存在差异,大豆茬口可较好地协调各品质性状。千粒重和容重在休闲茬口中均以高N水平(E、F)较高,而在其他茬口中则以低N水平较高;蛋白质含量、沉降值和湿面筋3个性状在4个茬口中的平均值则以高N水平(E)较高;茬口和施氮水平对各品质性状的变异系数影响分别为沉降值>湿面筋>蛋白质含量、沉降值>蛋白质含量>湿面筋。该项研究为专用小麦标准化生产提供了理论依据。

冬前高温和播期密度对小麦苗期个体及群体生长的影响

在山西临汾采用连续递增密度试验小区设计法,开展了播期密度对小麦苗期个体和群体生长的影响研究。结果表明,在冬前气温偏高的年型条件下,播种密度在225￣450万粒/hm2范围内,随着播种密度的增加株高增加,单株茎数、单株次生根数、单株绿叶数减少并存在显著性差异,而主茎叶龄则无显著性差异;播种期在9月24日￣10月4日范围内,株高、主茎叶龄和单株次生根3个性状均随播种期的推迟株高降低、主茎叶龄和单株次生根减少,单株茎数和绿叶均为9月29日播种的居多;播种期和播种密度对株高、主茎叶龄、单株茎数、单株次生根数和单株绿叶性状的变异系数影响不同。9月24日和9月29日播种的4个播种量冬前群体均分别不足1200万/hm2和超过了1200万/hm2。本试验达到壮苗和合理群体指标的组合为播期10月4日、播种量225万/hm2。

旱地冬小麦茬口、种植模式对土壤贮水、耗水及水分利用效率的影响

为高效利用天然降水资源,缓解干旱逆境因子对旱地小麦的不利影响,提高土地复种指数,在山西洪洞采用大田对比方法,开展了旱地冬小麦茬口、种植模式对土壤贮水、耗水及水分利用效率的影响研究。结果表明,在丰雨年型条件下,在小麦播种期0-200cm土壤贮水量玉米茬口高于小麦茬口;在播种至收获阶段,3个覆膜种植模式在0-200cm土层耗水量大于露地条播种植模式,3个覆膜种植模式、露地条播种植模式100-200cm土层耗水量占0-200cm土层耗水量分别为45.33%,22.67%,覆膜种植模式可有效利用土壤深层水;3个覆膜种植模式均较露地条播种植模式增产,其中以玉米茬口1膜4行种植模式增产幅度最大;玉米茬口1膜4行种植模式可较玉米茬口露地条播种植模式水分利用效率提高15.08%。该项研究可为以旱地小麦为主要轮作作物的种植制度提供理论依据和良好的技术支撑。

黄淮海北片麦田微喷灌水量对土壤贮水耗水及水分利用效率的影响

为有效应对灌溉水资源短缺,明确麦田微喷灌水量的土壤贮水耗水特征,在山西临汾盆地采用大区对比方法,开展了微喷灌水量对土壤贮水耗水及水分利用效率影响的研究。结果表明:返青期、拔节期、灌浆期及成熟期0—100,0—200,100—200cm土层土壤贮水量基本呈现随微喷灌水量的增加而提高,微喷灌水量150mm与75mm、150mm与0mm、75mm与0mm处理间返青期至成熟期0—200cm土层贮水量均存在显著性差异;播前至成熟期阶段0—100,0—200,100—200cm土层的土壤耗水量呈现随灌水量的增加而减小,其中浅层(0—100cm)耗水量所占0—200cm耗水量比例各处理均大于深层(100—200cm)耗水量所占0—200cm耗水量比例,随灌水量的增加浅层(0—100cm)耗水所占比例提高,而深层(100—200cm)耗水所占比例则降低,不同微喷灌水量0—100,100—200cm土层在不同生育阶段的耗水量与该阶段的初始贮水量均分别呈正相关和负相关;在微喷灌水量0～150mm范围内,水分利用效率和产量均随微喷灌水量的增加而提高,当灌水量达525mm时,产量虽有增加但水分利用效率下降,而灌溉水利用效率则表现为随灌水量的上升而下降。研究结果可为水资源短缺对小麦生产系统的影响提供理论依据和技术支撑。

晋南土壤质地、耕作方式及茬口对小麦播前土壤贮水量的影响

在山西临汾、襄汾采用大区对比法研究了土壤质地、耕作方式及茬口对小麦播前土壤贮水量的影响。结果表明：夏闲制不同土壤质地的传统土壤耕作方式,小麦播前0-200cm的各主要土壤层面的贮水量为中粘土〉中壤土〉轻壤土;夏季复播制的土壤质地和复播作物对小麦播前贮水量的影响以土壤质地〉复播作物种类;夏闲制不同土壤耕作方式的小麦播前贮水量以浅旋灭茬〉免耕〉隔行深松〉传统耕作〉全耕层深松。不同春播作物茬口小麦播前的贮水量以地黄茬贮水量最高,其次为丹参茬,棉花茬较差。该项研究为小麦播前土壤贮水量的恢复选择夏季复播制的土壤质地、夏闲制合理的土壤耕作方式和春播作物茬口提供了理论依据。

晋南旱垣土壤质地和茬口对小麦产量及水分利用效率的影响

在山西临汾、襄汾采用大区对比法研究了土壤质地和茬口对小麦产量及水分利用效率的影响。结果表明：小麦产量轻壤土质夏季复播作物茬口低于夏季休闲茬口,而中壤土质夏季复播作物茬口高于夏季休闲茬口;小麦播前贮水量轻壤土质夏季复播作物茬口低于夏季休闲茬口,而中壤土质夏季复播作物茬口高于夏季休闲茬口;轻壤土质全生育期0～100 cm,0～200 cm,100～200 cm的耗水量均以休闲茬口〉大豆茬口〉绿豆茬口,中壤土质拔节期贮水量、拔节至成熟阶段0～100 cm,0～200 cm,100～200 cm的耗水量均以花生茬口〉谷子茬口〉休闲茬口;水分利用效率中壤土质明显高于轻壤土质,各茬口间的极差中壤土质大于轻壤土质。该项研究为以旱地小麦为主要作物的轮作制度选择土壤质地和夏季复播（春播）作物茬口提供了理论依据。

黄淮海北片模拟增加和降低温度对麦田地温、水分变化和水分利用效率的影响

采用模拟增降温法研究了温度变化对麦田地温、土壤水分变化和水分利用效率的影响。结果表明:模拟增温麦田、降温麦田在全生育期5 cm平均地温分别较常规麦田平均升高0.85℃和降低2.57℃,其中模拟增温麦田的增温效应以冬季>秋季>春季,模拟降温麦田的降温效应以春季>秋季>冬季;模拟增温麦田、降温麦田在全生育期5 cm土层的平均容积含水率分别较常规麦田降低3.76%、提高4.84%。对模拟增温麦田、降温麦田和常规麦田0-200 cm土层水分变化研究表明,模拟增温麦田和常规麦田(除成熟期外)各生育期的贮水量均低于模拟降温麦田;全生育期0-200 cm土层土壤耗水量模拟增温麦田大于模拟降温麦田和常规麦田,其中0-100 cm土层耗水量占0-200 cm土层耗水量的比例模拟增温麦田(55.72%)和常规麦田(55.14%)均低于模拟降温麦田(63.45%),而100-200 cm土层耗水量占0-200 cm土层耗水量的比例模拟增温麦田(44.28%)和常规麦田(44.86%)麦田均高于模拟降温麦田(36.55%);水分利用效率模拟增温麦田低于常规麦田和模拟降温麦田。研究结果可为气候变暖对小麦生产系统的影响提供理论依据和技术支撑。

不同下垫面降雨产流与旱地小麦集水补灌的产量及水分利用效率研究

在山西洪洞建立了农膜、公路、农田小路、农田下垫面产流场,对不同下垫面的自然降雨产流及旱地小麦集水补灌的产量和水分利用效率进行了研究。结果表明:在观测的27次降雨中,不同下垫面的产流量存在较大差异,农膜、公路、农田小路和农田下垫面的产流系数分别为81 4%,73 6%,41 6%,2 7%。旱地小麦集水补灌研究表明:旱地型品种应作为集水补灌旱地小麦的主干品种;补灌量愈大产量愈高,拔节期补灌优于扬花期;同一补灌量集中补灌优于分次补灌;不同播期密度在集水补灌条件下其产量和水分利用效率存在差异。该项研究为开展集水工程及集水补灌提供了理论和技术依据。

作物苗期中耕保墒追肥机的研制与应用

依据中耕保墒的农艺节水理论基础,提出了作物苗期中耕保墒追肥机研制的指导思想,研制出了中耕保墒追肥机,并提出了合理的工作参数。各项功能经两年10余种作物苗期应用效果良好,单项和多项作业较传统人工作业可提高功效4～6倍,生产成本和作业成本降低,且灵活轻便。

春季低温冻害下不同栽培因子对小麦产量的影响

为了有效提高小麦对春季低温的抗冻性,笔者在山西临汾采用均匀设计、逐步回归和综合贡献值方法,开展了春季低温冻害下不同栽培因子对小麦产量贡献的研究。结果表明,在受到春季低温冻害后,不同栽培因子对产量贡献的序列为:底施磷(P2O5)量>起身期追施纯氮量>底施纯氮量>播种密度或播前灌水量>起身期灌水量>底施钾(K2O)量>灌浆期灌水量或灌浆期灌水时间距成熟期天数;各耦合因素正互作效应对产量的贡献序列为:播种密度与播前灌水量>底施纯氮量与起身期追施纯氮量>起身期追施纯氮量与灌水量>灌浆期灌水量与灌浆期灌水时间距成熟期天数,各耦合因素对产量存在负互作效应的为底施纯氮量与底施钾(K2O)量;研究还明确了春季低温冻害小麦的最高产量(3692.34kg/hm2)的各栽培因子优化组合。该项研究为春季低温冻害小麦实现高产提供了技术支撑。

山西旱作节水农业现状及其发展战略

为有效提升山西旱作节水农业水平,提高山西旱作节水农业对山西农业的贡献,以制约山西农业发展的山西旱作节水农业为研究背景,分析了目前山西旱作节水农业所涉及的农艺节水、农业机械装备领域的现状及存在的问题,明确了制约山西旱作节水农业发展的主要瓶颈,提出了山西旱作节水农业进一步发展的战略措施。对山西旱作节水农业、山西农业未来发展具有重要的意义。

不同海拔麦田土壤水分变化特征及其对水分利用效率的影响

2017—2018年在晋南4个不同海拔高度的麦田,开展了土壤水分变化特征及对水分利用效率的研究。结果表明:不同海拔麦田不同土层的成熟期土壤贮水量均低于播种期土壤贮水量,在0~100、100~200、0~200cm土层深度不同海拔麦田成熟期土壤贮水量占播种期土壤贮水量的比例分别为47.28%~45.46%、42.49%~77.50%、45.06%~60.96%,其中0~200、100~200cm深度所占比例均随海拔高度的上升而上升;播种期至成熟期0~100、100~200cm土壤耗水量占该阶段0~200cm土壤耗水量的比例分别为51.53%~72.12%、27.88%~48.47%,其中0~100cm深度所占比例随海拔高度上升而上升,而100~200cm则表现为随海拔高度上升而下降;播种期至成熟期0~100、100~200、0~200cm土层耗水量占播种期同一土层贮水量的比例分别为52.72%~54.54%、22.50%~57.51%、39.04%~54.94%,其中100~200、0~200cm随海拔高度的上升而下降,最高海拔(1008m)麦田0~100、100~200cm土层及其他3个海拔麦田不同土层深度在不同生育阶段土壤耗水量与其初始土壤贮水量均呈正相关;不同海拔麦田的全生育期平均气温与其全生育期不同土层的土壤耗水量均呈现正相关;水分利用效率基本随海拔高度的升高在提高。

农作物出苗板结表土破解器的研制与应用

针对目前农作物出苗板结表土破解机具缺乏及现有机具存在的问题,提出了农作物出苗板结表土破解器研制的指导思想。研制出的农作物出苗板结表土破解器主要包括底板、疏松装置和牵引装置3部分,可满足同一作物的不同播种行距及不同作物同一行距的需求,并提出了合理的工作参数。该机具可较传统人工破板结提高功效10～15倍,并克服了牲畜带耙破板结伤苗重的缺点;经多种作物应用效果良好,灵活轻便,无需配套动力,生产和作业成本低。

农田轻便土壤悬虚镇压器的研制与应用

针对目前旋耕机大面积应用造成的农作物播前或播后土壤悬虚现状,提出了农田轻便土壤悬虚镇压器研制的指导思想。研制出的镇压器主要包括牵引装置、轴承、压辊装置3部分,可满足不同农田所需镇压深度的要求,并对其提出了合理的工作参数。该机具克服了以住镇压辊质量固定、携带不便等缺点,灵活轻便、无需配套动力、生产和作业成本低、作业效率高,经不同农田镇压效果良好。