山西旱地农业发展的水问题分析

从山西旱地农业发展的角度,重点认识山西农业的旱情、水情及其规律,简要分析了山西省旱地作物水分生产潜力,提出了旱地农业旱作节水的出路与策略。

破解大面积旱地玉米增产难题是山西省粮食安全的重要保障

玉米生产在山西农业生产和国民经济中占有十分重要的地位。但多年来山西省玉米单产一直徘徊在5 250 kg/hm2的较低水平,尤其大面积旱地。在充分借鉴国内外高产典型经验的基础上,提出了"以增密为核心的各种技术集成配套"的观点,通过全省多年多点的试验研究,创新集成了不同生态类型区的高产模式,初步建立起了玉米抗旱高产技术体系,并在各玉米产区布点示范,取得了较大面积旱地玉米公顷产量超15 000 kg的高产记录,该技术成果对实现山西省玉米丰产增粮计划、促进粮食安全具有重大意义。

农艺农机结合是推进山西旱作节水农业现代化进程的突破口

通过分析山西农业机械化现状,指出了山西农业机械化存在的问题,并依据山西耕地类型和干旱气象特征,探讨了山西旱作节水农业对机械装备的需求特点。通过在研究、示范实践中将农艺与农机紧密结合的有益探索,明确了农艺农机结合是推进旱作节水农业现代化进程的突破口。

山西旱作节水农业发展战略的思考

根据山西省"十年九旱"的气候特征,结合2008年冬、2009年春特大干旱对生产的严重影响,提出了山西制定旱作节水农业发展战略的必要性和特殊意义,分析了战略缺位的深层次原因,并从水资源安全、粮食安全、生态安全、产业协调发展及科技创新等几个方面提出了思考建议和对策。

2018年山西省玉米宜机收籽粒品种试验研究

为了适应玉米生产方式的转变,满足玉米生产全程机械化的需求,以2018年山西省玉米机收组23个品种为研究对象,对其田间性状、生育期、抗倒性、籽粒含水率等指标测定研究,进行综合评价。试验结果表明:先玉1618、长单718、先玉1619、太育181、并单1606等均表现不错。

山西旱作节水农业发展战略的思考

"十年九旱"是山西的基本气候特征,干旱已日趋常态化。基于省情和气候现状,急需将旱作节水纳入常规运行的大方略之中,加大科技创新支撑,建立一套科学的、与之相适应的防旱、御旱、抗旱的旱作节水农业发展预定机制和操作系统——发展战略现状旱作节水农业基本涵盖了山西农业的全部。

冷凉区旱地玉米保护性耕作土壤环境及产量效应研究

针对冷凉区旱地玉米生产中存在的干旱缺水、低温冷凉、土壤肥力下降等问题,于2011—2016年采用裂区设计,在山西省旱作节水农业—阳曲县河村示范基地,设置了6种不同耕作覆盖处理,研究旱地玉米保护性耕作的土壤环境及产量效应。结果表明:(1)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖平均增加0—200cm土壤贮水量20.8,32.1mm;免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖分别较常规旋耕+露地种植平均增加0—200cm土壤贮水量24.3,16.3mm。(2)不同耕作处理土壤紧实度差异主要在15cm内,条耕平均为常规旋耕的2.6倍,免耕第1年土壤紧实度最高,为常规耕作的4.6倍,以后逐年下降。(3)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖日平均地温降低0.2,0.1℃(5cm)和0.8,0.3℃(10cm);免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖分别较常规旋耕+露地种植日平均地温降低0.7,0.4℃(5cm)和1.5,1.0℃(10cm)。(4)保护性耕作3年后,免耕和条耕平均较常规旋耕增加0—20cm土壤有机质含量1.5g/kg(覆膜)和1.2g/kg(不覆膜);保护性耕作5年后,土壤培肥效应更加明显。(5)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖平均增产4.4%和6.9%,且条耕+二元覆盖经济产量显著大于常规旋耕+地膜覆盖;免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖、常规旋耕+露地种植平均产量之间没有显著差异。目前来说,适宜该区域的蓄水保墒、培肥土壤、稳产高产的保护性耕作措施为条耕+二元覆盖。

山西省太原市旱作农区大气活性氮干湿沉降年度变化特征

鉴于大气氮素沉降对整个生态系统的重要影响,我国近年来陆续开展了不同尺度的大气氮素干、湿沉降的研究,但少有农业区多年连续监测的资料。本研究利用DELTA系统、被动采样器和雨量器在山西省太原市郊区阳曲县河村旱作农业区进行了4年的监测试验,观测大气氮素干、湿沉降的时间变异。结果表明:2011年4月—2015年3月,河村4年大气活性氮NH_3、HNO_3、NO_2、颗粒态NO_3^-(pNO_3^-)、颗粒态NH_4^+(pNH_4^+)平均沉降量分别为4.50 kg(N)·hm^(-2)·a^(-1)、3.54 kg(N)·hm^(-2)·a^(-1)、2.56 kg(N)·hm^(-2)·a^(-1)、1.62 kg(N)·hm^(-2)·a^(-1)、2.75 kg(N)·hm^(-2)·a^(-1),大气氮素干沉降总量为12.38~18.95 kg(N)·hm^(-2)·a^(-1),以2011年的氮干沉降量最高,2014年的最低。2011年4月—2015年3月各月氮干沉降量与氨气沉降量之间存在显著正相关,相关系数在0.809 8~0.937 1,由此可知,该地区活性氮沉降主要受农业氨气排放的影响。河村4年雨水中NO_3^-、NH_4^+平均浓度分别为3.20 mg(N)·L^(-1)和2.43 mg(N)·L^(-1),大气氮素湿沉降11.67~41.31 kg(N)·hm^(-2)·a^(-1)。年度间氮素湿沉降存在很大差异,以2012年氮素年湿沉降量最高,2014年最低,每年大气氮素湿沉降占氮总沉降量的份额超过50%。此外,4年湿沉降中不仅NO_3^--N和NH_4^+-N之间、且二者与降雨量也呈显著线性或二次相关关系,说明降雨量对NO_3^--N和NH_4^+-N的湿沉降影响较大。本研究表明太原市旱作农区不同年份间氮素湿沉降比干沉降差异更大,且总沉降数量较高。虽然是旱作区,该地区氮素干沉降略低于湿沉降。研究结果为该地区农田氮肥施用和氮素循环监测提供了理论依据。

山西省玉米生产成本收益分析

通过综合比较分析山西省玉米生产成本收益的现状,以期为降低玉米生产成本和提高农户收益提供相应的对策。研究以2004—2013年间山西省玉米生产成本收益为研究对象,将其与全国玉米平均水平进行比较。结果表明,2012年山西省玉米产量达近10 a间最高值(9 411.3 kg/hm^2),但同年利润率却呈现下降的趋势,从72.5%下降至46.2%。山西省玉米生产人工成本不断增加,所占比例达51%;土地成本在10 a间上涨261%,超过物质与服务成本的上涨幅度;2011年成为山西省玉米销售价格由升转降的拐点。山西省玉米生产成本的增加是由人工成本与土地成本的增加所致,因此,应大力推广玉米机械播种、机械整地和机械收获的技术,解决玉米播种、整地和收获过程中费时费工的问题,以降低成本。

旱地玉米秸秆地膜二元覆盖的土壤水热效应研究

为了研究不同覆盖方式对旱地农田土壤水温变化规律和降水高效利用的影响,以探求旱地玉米最佳覆盖种植方式,于2013—2015年在山西省寿阳县连续定点定位设置秸秆地膜二元覆盖(MS)、宽膜覆盖(FM)、窄膜覆盖(NM))3个不同覆盖种植方式,以传统露地平作为对照(CK),研究不同覆盖种植模式对旱地玉米土壤温度、水分和产量的影响。结果表明:(1)二元覆盖昼夜温差比宽膜覆盖、窄膜覆盖和露地变化幅度小,二元覆盖昼夜相差8.8℃;在播后25~35天,15cm土层的土壤温度由19.1℃上升到26.5℃,呈现微弱的增温效应。(2)玉米整个生育期秸秆地膜二元覆盖处理(MS)0—160cm土壤贮水量较CK增加68mm;3年平均含水量显示,MS、FM和NM比CK分别提高4.5%,0.4%和1.2%。(3)秸秆地膜二元覆盖(MS)处理,比露地增产17.4%,水分利用效率提高24.8%。因此,秸秆地膜二元覆盖能综合改善田间温度、水分因子,提高了玉米产量和水分利用效率,是山西省旱地玉米最佳的覆盖方式。

77份山西恒山野生蒙古黄芪种子萌发特性研究

[目的]筛选自然萌发率高的蒙古黄芪种质,为蒙古黄芪标准化栽培生产及良种选育提供优异种质材料。[方法]测定了77份山西恒山野生蒙古黄芪种子大小、硬实特征与萌发特性。[结果]77份山西恒山野生蒙古黄芪种质间种子大小、硬实程度、萌发能力均有显著差异,差别很大。77份参试种质种子发芽率、发芽势、发芽指数与初始发芽时间的变异范围分别为0.00%~53.61%、0.00%~53.61%、0.00~94.49与2~10d以上;其中2份种质H 63和H 31,种子发芽率、发芽指数分别达到53.61%和41.08%、94.49和80.01;种子硬实率的变异范围为24.08%~100.00%;种子的长度、宽度、千粒重变异范围分别为2.93~4.04mm、2.21~3.02mm、3.937~9.987g;参试种质种子发芽率与种子硬实率间存在显著负相关,但与种子大小无明显相关性。[结论]山西恒山野生蒙古黄芪种质H 63和H 31,种子自然萌发能力较强,可作为蒙古黄芪标准化栽培生产和优良品种选育的优异种质资源加以利用。

旱地小麦喷施绿色抗旱剂技术及节水效应研究

2002—2005年在山西太原、清徐和临汾就旱地冬小麦应用绿色抗旱剂的喷施技术及节水效应进行了研究。结果表明:GDR5号喷施以稀释225倍的增产效果最为显著,其次为稀释300倍和150倍,增产幅度为5.2%￣18.5%;GDR5号喷施以起身喷+灌浆(挑旗、抽穗)喷的效果最好,其次为起身喷。增产幅度为10.2%￣20.6%;绿色抗旱剂拌+喷试验表明以GDR1号拌种+GDR5号起身期喷施效果最显著。各个绿色抗旱剂叶面喷施的节水效果以GDR5号的较高,其次为GDR2号和GDR1号。该项研究为旱地冬小麦应用生长调节剂开辟了新的领域。

山西旱地豇豆品种鉴选比较

[目的]选择适合山西旱地种植的豇豆品种。[方法]通过多重比较和相关性分析对5个豇豆品种的株高、茎粗、复叶数、分枝数、产量及构成因子进行研究。[结果]品豇1号、中豇1号植株较其他品种矮,分枝数较多,籽粒产量优于其他品种,分别较5个品种平均产量提高29.84%、21.70%,商品性高,适合山西旱地种植。[结论]该研究可为品豇1号、中豇1号品种在山西旱地条件下的推广应用提供理论依据。

旱地冬小麦应用绿色抗旱剂增产效应研究

2002～2004年在山西临汾就旱地冬小麦应用绿色抗旱剂的使用效果进行了研究.结果表明:旱地小麦应用绿色抗旱剂具有较好的产量效应和生物学效应.GDR1号拌种剂较好地协调了旱地冬小麦的穗数、穗粒数、千粒重,使每hm2产量达3921.0kg,较对照增产9.42%:GDR5号在起身期叶面喷施,较对照增产12.49%.该项研究为旱地冬小麦应用生长调节剂开辟了新的领域.

旱地小麦应用绿色抗旱剂的增产效应及耐旱机制研究

2002—2005年在山西太原和临汾就旱地冬小麦应用绿色抗旱剂的增产效应及耐旱机制进行了研究。结果表明:GDR1号、GDR2号和GDR3号抗旱剂较好地协调了旱地冬小麦的穗数、穗粒数、千粒重,具有较好的产量效应;耐旱性试验表明,随着PEG浓度的增高,各处理发芽和生根受到抑制作用越明显,GDR1号处理的发芽率、芽长、生根率、根数和根长的抗旱性优于对照;不同土壤水分条件下绿色抗旱剂GDR1号的出苗率、幼苗和根系生长与不同PEG浓度条件下的处理结果相一致。说明GDR1号抗旱剂具有较好的抗水分胁迫作用。该项研究为旱地冬小麦应用生长调节剂开辟了新的领域。

山西省典型县域农田耕作层厚度空间格局及影响因素

均匀随机地选取山西省9个县市,以各县农田耕作层作为研究对象,测定各县全区样点的耕作层厚度、有机质、质地等理化性状,同时收集各样点的多年的气象数据、高程、耕地坡度、最高地下水位等信息;利用地统计方法分析各县农田耕作层厚度的空间变异特征,采用相关性分析和方差分析讨论了农田耕作层厚度空间分布的影响因素。结果如下:①灵丘县的耕层厚度整体平均水平最大,均值为32.18 cm,隰县最小,均值为7.06 cm;介休市的耕层厚度变异系数最大,为27.56%,天镇县最小,为5.43%;②朔州城区、介休市、隰县的耕层厚度最优半变异函数为球状模型,天镇县、岚县、阳曲县、壶关县为高斯模型最优,灵丘县和垣曲县为指数模型最优;③天镇县、隰县耕层厚度整体偏低,灵丘县整体偏高,朔州城区、岚县、壶关县均为四周高中部偏低的格局;垣曲县、阳曲县为四周偏低而中部偏高的格局,介休市为北高南低;④在影响耕作层厚度的各因素中,距村距离、海拔、降水量和无霜期对耕层厚度表现为负相关(P<0.01),田面坡度、有效积温和有机质含量对耕层厚度表现为正相关(P<0.01),种植作物、地貌类型、土壤质地、成土母质、土壤类型、土壤结构也对耕层厚度构成影响。耕层厚度空间分布特征以结构性为主,耕层厚度由人为因素和自然因素共同作用影响。

施肥和覆膜对旱地垄沟种植红芸豆耗水特征及产量效应的研究

为探明在高寒冷凉区芸豆生长的水肥耦合效应,笔者采用田间试验法,研究了施肥和覆膜对旱地垄沟种植芸豆耗水特征、水分利用效率及产量的影响。结果表明:在底墒较好、降水丰富的年份,施肥和覆膜垄沟种植的产量与农户模式相比,均有显著提高,单株荚数是其产量提高的关键因素;高肥具有明显的增产和提高水分利用效率的作用,在此基础上的覆膜垄沟种植可有效地减少土壤水分损耗,而显著提高水分利用效率。在高寒冷凉区,水分和养分都是作物生长的限制因子,在施肥和覆膜垄沟种植方式下,水肥互作效应显著,能够极大地提高产量和水分利用效率。

早熟区不同播期旱地玉米产量对施肥水平和种植密度的响应

为明确早熟区不同播期旱地玉米产量对施肥水平和种植密度的响应特征及趋势,完善高产高效密植栽培技术,采用田间试验法,以传统耕种方式为对照,于2010—2011年连续2年研究了不同播期[秋耕早播和正常播种(对照)]、施肥水平和种植密度对旱地玉米主要产量性状的影响。结果显示,2010年(遭遇"卡脖旱")秋耕早播经济产量、收获指数和水分利用效率分别较对照增加9.0%、7.1%和6.4%(P<0.01),百粒重(P<0.01)和出籽率(P<0.05)显著大于对照。2011年(丰水年)增幅明显增加,经济产量、收获指数和水分利用效率分别较对照增加13.1%、8.8%和8.5%(P<0.01),穗粒数(P<0.05)和百粒重(P<0.01)显著大于对照。随着施氮水平增加,经济产量和生物产量都呈增加趋势,但2010年秋耕早播过量施肥造成明显减产,2011年施肥处理经济产量显著大于不施肥处理,而不同施氮水平间无显著差异。秋耕早播较低的施肥量可获得较高的产量。随着密度增加,2010年玉米经济产量和生物产量呈二次抛物线型,秋耕早播获得最高经济产量的种植密度为7.5万株·hm 2,该年型秋耕早播可通过适当增密获得高产,而对照增密会造成严重减产。2011年经济产量和生物产量随种植密度增加而增加,但当密度增加到7.5万株·hm 2时经济产量不再显著增加。受旱年份秋耕早播较对照缩小了密度效应,为增产奠定了一定基础,且施肥和密度对产量存在显著互作效应,而丰水年互作效应不明显。对照该生态区目前的玉米栽培措施,在适期早播的基础上,减少肥料用量和适当增密是该区实现玉米高产高效栽培的技术方向。

灌浆期喷施新型FA抗蒸腾剂对冬小麦的生理调节作用研究

在冬小麦灌浆期喷施新型FA 抗蒸腾剂,喷施浓度为0.5、1.0、1.5 和2.0 ml·L-1,研究其对冬小麦的生理调节作用。结果表明,喷施新型FA 抗蒸腾剂可以提高硝酸还原酶活性、游离脯氨酸含量、叶绿素含量和叶片含水量,有利于减轻干旱胁迫。新型FA 抗蒸腾剂可以提高光合速率、减小气孔开张度、降低蒸腾强度,起到促进冬小麦生长和减少水分散失的作用。灌浆期喷施新型FA 抗蒸腾剂对冬小麦具有增产作用,在1.5ml·L-1浓度下的增产效果最为理想,增产幅度为7.2%。

作物生产潜力研究进展

综述了国内外作物生产潜力从光合潜力到光温潜力、再到气候潜力和土地潜力的发展历史,对作物生产潜力的研究现状进行了评述,介绍了当前研究中常用的几种方法,探讨了研究中存在的问题及今后的发展方向。