播期与开沟深度对春玉米产量和资源利用效率的影响

2020-2021年在国家农业环境阜新观测实验站开展田间定位试验,试验采用完全随机区组设计,设置5个不同播期和3个不同开沟深度处理。2020年分别于4月11日(T1)、4月18日(T2)、4月25日(T3)、5月2日(T4)和5月9日(T5)播种,2021年分别于4月18日(T2)、4月25日(T3)、5月2日(T4)、5月9日(T5)和5月16日(T6)播种;开沟深度分别为5cm(D0,平作对照)、10cm(D1)和20cm(D2)。玉米收获后测定地上部干重、籽粒产量及产量构成要素,并于播种日和收获日分别测定土壤含水量,计算土壤蓄水量和玉米水分利用效率,探寻播期和开沟深度共同影响下春玉米地上部干物质积累和分配的规律,以及资源利用效率的变化,以期筛选区域适宜播期和开沟深度,优化半干旱区春玉米耕作栽培技术。结果表明,4月18日-5月2日播期处理有利于地上部干物质积累,与其他播期平均值相比,成熟期地上部干物质含量提高8.0%,同时促进干物质向穗重分配,平均产量高于其他播期9.9%,水分利用效率有效提升,光能生产效率、温度生产效率和降水生产效率随着播期推迟均呈现先增加后降低的趋势;不同沟深处理成熟期地上部干物质、穗重表现为D2>D1>D0,D2、D1处理籽粒产量显著高于D0处理(平均11.1%),且2020年水分利用效率差异显著。综合产量、资源利用效率以及产量变异系数认为,适期播种(4月25日-5月2日)和深沟20cm最利于辽西半干旱地区玉米高产高效。

不同灌水量和秸秆还田量对玉米根系特性及产量的影响

通过对玉米根系总根长、根表面积、平均根直径、根干重及玉米产量分析,以秸秆不还田为对照,研究两种灌水量3个秸秆还田量对玉米根系特性及产量的影响。结果表明,灌水和秸秆还田均利于玉米根系生长与产量形成,成熟期根系总根长、根表面积、根干重随着秸秆还田量的增加而增长;350 mm灌水量处理下秸秆还田3000 kg/hm^(2),450 mm灌水量处理下秸秆还田6000 kg/hm^(2)玉米产量优势明显。

不同施氮量下玉米花生间作不同玉米行对土地当量比和产量贡献的研究

评价不同施氮量下玉米花生间作系统中作物种间互作对不同行玉米生长发育、干物质积累、产量及其构成因素的影响。于2019—2020年,利用长期定位微区试验,设置3个施氮量(N0:0 kg·hm^(-2)、N150:150 kg·hm^(-2)、N300:300 kg·hm^(-2))处理和2种种植模式(玉米花生间作:IM、玉米单作:SM),以玉米为研究对象,分析间作系统中不同行玉米竞争优势、土地当量比、干物质积累及产量对施氮量的响应。在间作系统中玉米的竞争能力显著强于花生,但毗邻花生带的玉米行(IM1)与远离行(IM2)间无显著差异。玉米花生间作土地当量比大于1,土地生产力提高15%~23%,具有间作优势;而随着施氮量增加,玉米竞争能力增强。间作显著增加了玉米产量,IM1产量较SM处理增幅为37.8%~65.3%,IM2较SM处理增幅26.4%~56.1%,2019年氮肥施用量为150 kg·hm^(-2)时玉米土地当量比表现出边行效应。玉米产量变化趋势为N150>N300>N0。施氮可增加玉米穗粒数和千粒重。间作通过影响成穗数和穗粒数来影响产量,而氮肥通过影响穗粒数来影响产量。间作玉米氮肥农学效率比单作玉米提高92.4%;N300的玉米氮肥农学效率比N150低60.4%。在玉米花生间作系统中,适宜施氮量(150 kg·hm^(-2))下间作可显著促进玉米生长发育、干物质积累,提高玉米产量和氮肥农学效率,表现出产量边行效应,但并没有表现出氮肥利用边行效应。

辽西半干旱区玉米大豆间作模式对作物干物质积累分配、产量及土地生产力的影响

【目的】通过分析玉米大豆间作模式作物干物质积累与分配规律及种间竞争关系,探讨玉米大豆间作的增产机理,提出适合辽西半干旱区的最优玉米大豆间作模式。【方法】试验于2018—2019年在国家农业环境阜新科学观测实验站进行,采用田间试验方法,设置2行玉米2行大豆间作(MS2:2)、4行玉米4行大豆间作(MS4:4)、6行玉米6行大豆间作(MS6:6)、玉米单作(M)、大豆单作(S)等5种种植模式,研究作物的干物质积累分配特点、种间竞争力及其对产量和土地生产力的影响。【结果】3种间作模式均提高了玉米拔节期和灌浆期的干物质积累量,比单作玉米分别增加16.58%—20.32%和51.29%—52.56%;间作对大豆分枝期和鼓粒期的干物质积累影响较小,但分枝期MS2:2间作模式干物质积累量显著低于单作大豆。玉米干物质分配比率拔节期叶大于茎,灌浆期穗大于茎、叶,且3种间作模式穗的分配比率比单作玉米增加23.22%—31.70%;大豆干物质分配比率分枝期茎大于叶,鼓粒期茎、叶大于荚果,MS2:2和MS4:4间作模式大豆荚果分配比率比单作大豆分别降低19.30%、17.22%,MS6:6间作模式与单作大豆差异不显著。间作模式下玉米比大豆表现出了更强的种间竞争力(Ams>0)和产量营养竞争比率(CRms>1)。MS6:6和MS4:4间作模式土地当量比LER分别为1.16、1.07,土地生产力提高7%—16%,具有显著的间作优势;MS2:2间作模式土地当量比为0.97,具有间作劣势。【结论】玉米大豆间作模式土地生产能力的提高主要是通过改变作物干物质积累分配及种间竞争关系实现,MS6:6和MS4:4间作模式优势明显。表现最佳的是MS6:6间作模式,该模式能够显著提高土地生产力,在当地农业生产中具有很好的应用价值。

耕层构造对土壤三相比和春玉米根系形态的影响

建立适宜耕层构造是解决旱作农田耕层“浅”、“实”、“少”问题的重要技术措施之一,对北方旱作农田具有重要意义。在国家农业环境阜新科学观测实验站利用长期定位试验,设置虚实并存耕层(furrow loose and ridge compaction plough layer,FLRC)、全虚耕层(all loose plough layer,AL)、全实耕层(all compaction plough layer,AC)、上虚下实耕层(up loose and down compaction plough layer,ULDC,CK)4种处理,研究耕层构造对土壤三相比和春玉米根系形态的影响。耕层构造定位试验始于2009年,本文利用2015年和2016年数据分析果表明,虚实并存耕层能够优化土壤三相比(P<0.05),春玉米播种前0~10 cm土壤三相比以全实耕层构造为宜,10~30 cm以虚实并存和全虚耕层构造为宜;春玉米收获后20~30 cm土壤三相比的虚实并存和全虚耕层构造优于上虚下实耕层和全实耕层构造。虚实并存耕层构造能够增加春玉米吐丝期根重密度、根长密度、根表面积密度和根体积密度(P<0.05);其中春玉米根重密度增幅7.47%~97.09%,根长密度增幅6.62%~112.04%,根表面积密度增幅9.80%~125.07%,根体积密度增幅40.11%~151.97%。虚实并存耕层可以显著增加春玉米籽粒产量(P<0.05),增幅18.19%~34.86%,主要原因是行粒数的显著提高和秃尖的降低;还增加群体生物产量(P<0.05),增幅5.18%~11.30%;和提高收获指数(P<0.05)。综合分析认为,虚实并存耕层是改善土壤三相结构和优化春玉米根系形态的最优耕层结构,在辽西旱作农田合理耕层构建中具有一定的应用价值。

辽西半干旱区玉米大豆间作对作物产量及水分利用的影响

为探明玉米大豆间作的作物增产、土地生产力提升和水分高效利用机理,优化辽西半干旱区适宜的玉米大豆间作模式,于2018−2019年在国家农业环境阜新观测实验站,采用田间定位试验方法,设置了玉米大豆间作2行﹕2行(M2S2)、4行﹕4行(M4S4)、6行﹕6行(M6S6),玉米单作(M)和大豆单作(S)5种种植模式,研究玉米大豆间作对作物产量、土地生产力、土壤水分空间分布及水分利用效率的影响。结果表明,5种单、间作模式作物总产量表现为M>M6S6>M4S4>M2S2>S,间作模式中作物对总产量的贡献率表现为玉米>大豆,玉米贡献率为79.0%~87.3%,大豆贡献率为12.7%~21.0%;M6S6和M4S4间作模式土地当量比(LER)分别为1.13~1.19和1.06~1.07,均具有间作产量优势,其中M6S6间作优势最强;M2S2间作模式土地当量比(LER)小于1,表现为间作劣势;土壤水分空间分布结果表明,0−50cm土层间作玉米与大豆存在水分竞争,60−100cm土层玉米和大豆存在水分互补;3种间作模式均提高了单位面积的玉米水分利用效率,除M6S6间作模式外,M4S4和M2S2间作模式均降低了大豆水分利用效率;M6S6和M4S4间作模式水分当量比(WER)分别为1.18~1.21和1.05~1.06,水分生产力提高5%~21%,均具有间作水分利用优势,其中M6S6间作优势最强,M2S2间作模式水分当量比(WER)为0.99~1.01,间作水分利用优势不显著。综合分析认为,玉米大豆间作模式中M6S6间作产量优势和水分利用优势最强,能够显著提高农田土地生产力和水分利用效率,在辽西半干旱区农业生产中具有更好的应用价值。

耕层土壤虚实结构优化春玉米根系形态提高水分利用效率

为了探明耕层构造对春玉米水分利用效率和根系形态的影响,该文在国家农业环境阜新科学观测实验站利用长期定位试验,设置了虚实并存耕层(furrow loose and ridge compaction plough layer,FLRC)、全虚耕层(all loose plough layer,AL)、全实耕层(all compaction plough layer,AC)、上虚下实耕层(up loose and down compaction plough layer,ULDC,CK)4种耕层构造方式,开展了不同耕层构造对春玉米水分利用效率和根系形态影响的研究。2015和2016年数据分析结果表明,虚实并存耕层可以显著增加春玉米籽粒产量(P<0.05),增幅18.19%~34.86%,增产的原因是行粒数显著提高;显著提高单株干物质量(P<0.05),增幅5.18%~11.30%。虚实并存耕层能够显著提高春玉米耗水量、生物产量水分利用效率和籽粒产量利用效率(P<0.05),增幅分别为1.20%~5.42%、2.74%~6.23%和18.23%~31.49%,且不同降雨年型下表现不同,干旱年份以虚实并存和全实耕层构造为宜,丰水年份以虚实并存和全虚耕层构造为宜。虚实并存耕层对春玉米灌浆期根重密度、根长密度、根表面积密度、根体积密度等形态指标影响显著(P<0.05)。相关分析表明,虚实并存耕层提高春玉米产量的根系形态指标主要是根重密度、根表面积密度和根体积密度;提高春玉米生物产量水分利用效率、籽粒产量水分利用效率、生育期降水利用效率的根系形态指标主要是根重密度。综合分析认为,虚实并存耕层是提高春玉米水分利用效率和促进根系形态发育的最优耕层结构,在辽西旱作农田合理耕层构建中具有一定的应用价值。

不同配置对辽西玉米‖花生间作系统氮素吸收利用的影响

【目的】通过研究不同配置条件下玉米‖花生间作系统地上部氮含量和吸收量,结合间作系统花生结瘤固氮和土壤有效氮分布,明确不同配置下玉米‖花生间作体系对氮素的吸收利用特征,为玉米‖花生间作氮高效利用模式的区域筛选提供依据。【方法】本试验于2015—2016年在国家农业环境阜新观测实验站进行,设置玉米单作(M)、花生单作(P)、2行玉米4行花生间作(M2P4)和4行玉米4行花生间作(M4P4)模式,玉米单作及每种间作模式下设3种不同玉米种植密度(6、9和12株/m2),共10个处理,分析不同配置(行比和密度)玉米‖花生间作系统氮素吸收利用特征和优势。【结果】与单作相比,间作玉米和花生植株氮浓度变化并不明显,受作物占地比例影响,间作模式下玉米和花生的产量、氮产量均低于相应单作,且氮产量与间作生物产量表现相一致。玉米‖花生间作可以显著提高系统氮的吸收利用(氮吸收当量比NER>1),且主要归因于玉米的养分吸收优势(pNERm为0.63—0.80)。随着玉米行比和密度的增加NER也随之增大,其中M4P4模式(NER 1.06—1.22)的氮吸收要显著高于M2P4模式(NER 1.0—1.06)。在玉米‖花生间作系统中,玉米比花生更有竞争力(Amp>0),且竞争吸收氮养分能力也更强(CRmp>1),M4P4行比以及玉米增密有助于增强玉米对氮营养的竞争,增加系统氮养分吸收优势(△NU>0)以及间作养分对产量的贡献(C)。与玉米间作可促进花生结瘤固氮,M4P4行比配置下花生根瘤数量、单株根瘤重量和单个瘤重均高于M2P4配置,且以中、低密度处理为优。间作系统中土壤有效氮含量(Nmin)表现为花生条带土壤Nmin高于玉米条带,且单作花生土壤Nmin高于间作花生,而单作玉米土壤Nmin低于间作玉米。【结论】玉米‖花生间作可显著提高系统氮的吸收利用,其中玉米对系统氮吸收的贡献较大,适度增加玉米行比和密度有助于增加系统氮素吸收当量比、增强玉米对氮营养的竞争以及间作养分对产量的贡献。综合分析认为,本研究中M4P4-6和M4P4-8为玉米‖花生间作较佳配置,玉米花生种间互作对间作系统干物质量和花生生物固氮的促进,以及玉米在吸收氮养分上的强竞争能力是玉米‖花生间作具有氮素吸收利用优势的重要原因。

不同深松方式对玉米产量和水分利用效率的影响

由于我国北方地区长期采用小型机具进行耕作,导致农田耕层变浅、犁底层向上移动,土壤蓄水能力下降。为了明确不同深松方法对作物产量和水分利用效率的影响,提高作物抗旱能力和生产能力,本研究通过3 a定位试验,以春季旋耕为对照(CK),研究了秋季全方位深松(BS)、秋季连年垄台深松(RS)、初夏连年垄沟中耕深松(FS)和秋夏年际交替间隔深松(AS)4种深松耕作方式的蓄水和增产效应。试验研究结果表明,可以将不同耕作处理土壤容重特征表述为:CK为上虚下实型、BS为均匀疏松型、RS为垄虚沟实型、FS为垄实沟虚型(相对RS)、AS为年际疏松交替型。BS、AS、FS和RS不同年份土壤平均贮水量较CK增幅的变化范围分别是10.9～23.2 mm、10.9～17.2 mm、9.0～15.7 mm和6.0～8.2 mm,尽管AS的容重在年际间存在更替变化,但对年际间土壤平均贮水量影响较小。总体上BS和AS土壤贮水量高于CK和RS,提高10.9～23.2 mm,能够为不同降水年型下玉米稳产提供保障。尤其相对于其他3种深松方式,AS处理3 a研究数据玉米持续保持着高生产能力和水分利用效率,较CK产量提高17.22%～28.65%,水分利用效率提高0.27～0.73 kg·m^(-3); 2013年较BS的产量和水分利用效率差异不显著,其他两年分别提高1.00%～5.92%,0.06～0.20 kg·m^(-3);较FS产量提高5.59%～13.50%,2014年水分利用效率差异不显著,其他两年提高0.20～0.43 kg·m^(-3),因此AS是较为适宜的深松方式。

免耕对玉米光合特性日变化及产量的影响

研究免耕对玉米灌浆期光合性能日变化的影响,对灌浆期干物质积累及产量形成具有重要的理论意义。以辽宁省农业科学院大固本玉米综合试验示范基地2014年设置的免耕定位试验为基础,分析传统耕作(ridge tillage,简称RT)、免耕(no tillage,简称NT)条件下不同秸秆覆盖还田(NT-0/33/67/100)对玉米灌浆期棒3叶光合特性日变化和产量的影响。结果表明,各处理对玉米灌浆期棒3叶的光合速率和气孔导度均呈单峰变化趋势,免耕各处理的光合峰值和气孔导度峰值分别出现在11:00—13:00和10:00—12:00之间,且免耕各处理光合速率在峰值附近维持的时间较传统耕作长2 h左右;各处理对玉米灌浆期棒3叶胞间CO2浓度日变化的影响均呈"广口V形"多峰曲线变化,最大值分别出现在08:00和17:00左右,最小值出现在12:00左右;各处理蒸腾速率日变化除NT-0外均呈单峰曲线,峰值出现在12:00—14:00;叶片的水分利用效率大体趋势均表现为先下降后上升再下降,第2个峰值出现在16:00左右。免耕各处理(NT-0/33/67/100)的光合速率平均值分别比传统耕作提高9.48%、27.01%、37.59%、35.14%。NT-67的产量最高,免耕各处理(NT-0/33/67/100)分别比传统耕作增产1.47%、10.38%、15.87%、12.33%,免耕配合秸秆覆盖还田更有利于灌浆期光合性能和玉米产量的提高。

辽西地区应用缓释肥料对玉米产量及生产效益的影响

2014~2015年在辽宁省农业科学院大固本玉米综合试验示范基地进行了缓释肥料减量施用试验。结果表明:与对照相比,施用脲醛型缓释肥米产量提高玉9.75%,收益增加13.20%;不设追肥且底肥用量减少16.67%的情况下,施用高分子型缓释肥仍能保障玉米的正常产量,平均增产4.08%,收益增加6.72%。另外,施用缓释肥料还提高了玉米的穗长、穗粗、穗粒数及百粒重。

水分胁迫对春玉米光合特性及水分利用效率的影响

为探明玉米生育中期水分胁迫对光合特性及水分利用效率的影响。2014~2015年在辽宁省农业科学院可移动防雨棚内,以春玉米为试材,采用盆栽方法,设置了正常供水(土壤含水量为田间持水量65%~75%)、轻度水分胁迫(55%~65%)和重度水分胁迫(45%~55%)3个处理,开展了水分胁迫对春玉米叶片叶绿素含量、光合特性、产量、耗水量和水分利用效率影响的研究。结果表明,玉米生育中期水分胁迫不同程度降低了叶片叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率(Tr)、气孔导度,增加了胞间CO_(2)浓度,且下降或增加幅度随着胁迫程度的增加而增大;轻度水分胁迫和重度水分胁迫玉米蒸散量降低了28.9%和54.6%,水分利用效率提高了17.5%和4.1%;轻度水分胁迫对玉米产量影响很小,而重度水分胁迫玉米产量降低了55.6%,严重影响了玉米产量。本研究为该区域玉米提高水分利用效率提供数据支撑。

玉米花生间作作物光合生理响应机制

玉米花生间作是解决花生连作、缓解粮油争地矛盾、提高作物产量和经济效益的一种重要种植方式。围绕间作提高作物光合效率,从光合速率、光合响应曲线、叶绿素含量、荧光特性、叶绿体超微结构、光合基因的表达与调控等方面梳理论述了前人的研究成果,阐明玉米花生间作通过高效利用光能提高作物产量和效益的机制。

不同类型地膜添加对辽西褐土硝化潜势的影响

土壤硝化作用是肥料氮素进入到土壤中后参与氮素循环的关键过程,为了明确不同种类地膜对辽西褐土硝化活性的影响,本试验采用室内培养分析的方法,研究3种不同类型地膜(普通PE膜,PBAT全生物降解地膜和氧化-生物降解地膜)及不同地膜添加量(0、300、900 kg/hm^(2))对辽西褐土硝化潜势的影响,探讨可降解地膜的混入是否会对土壤微生物硝化作用产生抑制和毒害作用。结果表明,与对照土壤相比,添加普通PE膜(T1)、PBAT生物降解膜(T2)和氧化-生物降解膜(T3)并没有显著影响土壤的硝化潜势,3种地膜添加后土壤硝化潜势表现为T1[NO_(2)-N 5.61 ng/(g·h)]>T2[(NO_(2)-N 4.30 ng/(g·h)]>T3[NO_(2)-N 3.42 ng/(g·h)],且对于普通PE膜和PBAT生物降解膜处理土壤,存在随着地膜添加量增加硝化潜势降低的趋势。通过进一步计算和评估,基于3种供试地膜的污染土壤未对土壤微生物硝化作用产生抑制和毒害作用。研究结果丰富了可降解地膜对土壤环境影响的相关理论,为实现可降解地膜在辽西地区推广应用提供数据参考。

基于农作制度理念的农业供给侧结构性改革思考

我国经济持续增长的背后仍面临众多严重挑战,在这种大的经济背景下,供给侧改革应运而生,农业供给侧结构性改革的提出将会对我国农业可持续发展产生深远影响。文中在分析我国农业供给侧结构改革存在问题的基础上,基于农作制度视角提出了农业供给侧改革路径,一是促进产业融合,提升农业效益,二是协调生产生态,强化养地制度,三是调整种植结构,优化种植模式。积极推进我国农业供给侧结构性改革,是实现农业生产高效、安全绿色、资源节约、环境友好的农业现代化道路的重要保障。

玉米间作体系控制作物病虫害研究进展

间作是合理利用农田生态系统光热资源、改善农业生态系统功能的重要栽培手段。围绕玉米间作体系控制作物病虫害作用,从玉米间作体系控制作物病害效果、控制作物虫害效果及对天敌的影响等方面梳理了前人的研究成果,系统论述了玉米间作体系控制作物病害(影响寄主作物抗病性、影响病原菌功能、影响生态环境)与虫害(植物多样性、天敌多样性、生境多样性)的机理,并认为合理的玉米间作体系能够有效的控制或减轻作物病虫害的发生。

氮肥运筹对春玉米生长动态与产量及经济效益的影响

在辽宁省农业科学院大固本玉米综合试验示范基地,通过田间试验研究氮肥运筹对春玉米的生长、产量及经济效益的影响。结果表明:氮肥施用比例适当后移,有利于叶面积指数的稳定,进而提升玉米的株高及地上部干物质的积累。氮肥追施两次(N_(1:6:3))的产量最高,较一次性施氮的产量提高16.9%,经济效益达14 146元/hm^2,增收17.4%,产投比提高0.1%。随着玉米专用缓释肥的发展、玉米价格的波动及劳动成本的上升,玉米一次性施肥还有很大的发展空间。

辽宁省旱作农田防蚀增效研究进展与展望

土壤风蚀和水蚀是土地沙化和水土流失的重要原因,能够降低土壤肥力,减少土地产出,对粮食安全和生态环境造成严重威胁。文章以辽宁省生态脆弱区防治风蚀水蚀、提高土地收益为目标,基于长期定位监测和模拟实验研究,明确了农田风蚀、水蚀发生规律,提出农田立体防蚀理念,围绕地上、地表、地下空间格局,研究了防蚀增效种植模式、地表构造、地力保育等关键技术,明确了辽宁省防蚀增效的主要途径及效果,为实现区域农业绿色可持续发展、促进乡村振兴和美丽乡村建设提供参考。

2017年阜新市旱灾情况调查报告

2017年阜新市连续100多天无有效降水,遭遇了66年一遇的特大干旱,春耕生产形势异常严峻。通过对1980~2016年降雨量数据分析和实地走访调研发现,阜新地区"十年九春旱",旱灾经常发生,是区域农业生产的常态;不同的播种时间、不同播种方式、不同的整地方式等旱作农业技术能够有效减少旱灾损失。采用先进实用的旱作技术,完全有可能达到苗全、苗壮的效果。随着全省降雨的到来,对于已经出苗的地块应注意田间杂草的管理、适当铲趟、增施叶面肥等;未播种或毁种的地块应及时调整种植结构,种植生育期在100 d以内的作物,推荐采用"鲜食作物—牧草—杂粮"的应对措施,力争最大程度降低旱灾损失。

东北一熟区种植业资源配置与模式优化研究进展

东北一熟区是我国农业粮食生产的大粮仓和粮食市场的稳压器,对保障我国粮食安全具有重要的战略意义。但种植结构单一、耕地有机质下降、自然灾害频发、光温水热资源利用效率不高等问题限制了区域农业发展。通过调整种植结构、建立高产高效种植模式、生产生态协同的土壤耕作制度等方式,实现资源优化配置、提升地力,挖掘粮食增产潜力,对实现区域农业绿色发展具有重要意义。