华北寒旱区作物轮作的生产效应

为明确华北寒旱区主栽作物的茬口适应性机制与轮作效果,提出适宜区域种植的轮作组合,本研究于2015—2019年采用交叉式设计,对马铃薯、蚕豆、饲用玉米、莜麦、甜菜5种作物进行了以年际间为重复的轮作定位试验。结果表明,各茬口马铃薯、莜麦、甜菜产量分别是连作的1.30~1.68、1.28~1.48、1.25~1.48倍,甜菜茬蚕豆产量较连作减产10.58%,莜麦茬、甜菜茬饲用玉米产量较连作减产9.10%~15.42%;10种轮作组合的轮作土地当量比(LERr)值为1.09~1.68,与连作相比,均表现为有利效应,其中莜麦→马铃薯、甜菜→马铃薯、饲用玉米→马铃薯、蚕豆→马铃薯、莜麦→甜菜的LERr值较高。蚕豆、饲用玉米作物耐连作;就产量而言,华北寒旱区适宜种植的轮作组合为莜麦→马铃薯、甜菜→马铃薯、饲用玉米→马铃薯、蚕豆→马铃薯和莜麦→甜菜。

轮作下华北寒旱区作物生产的氮磷养分效果分析

明晰华北寒旱区主栽作物的氮、磷养分利用效果,能够发挥作物生态适生性与养分高效性优势,是作物充分利用区域自然-社会资源进行生产配置技术创新的理论依据。在河北省张北县砂质栗钙土农田,采用交叉式种植方法,设计了包括马铃薯、亚麻、谷子、莜麦、甜菜等5种作物的轮作试验,研究在轮作条件下华北寒旱区主栽作物的养分利用效果。结果表明,5种作物间生物产量相差1.17~2.34倍,甜菜最高(10291 kg·hm^-2),莜麦次之,亚麻最低(4393kg·hm^-2),作物间产量差异性显著;5种作物氮、磷携出量分别相差1.03~2.10倍、1.00~1.92倍,甜菜氮素携出量最高(199 kg·hm^-2),莜麦磷素携出量最高(29 kg·hm^-2),亚麻氮、磷携出量均最低(分别为95 kg·hm^-2、15 kg·hm^-2);氮、磷养分生物学效率分别在43.82~53.11 kg·kg^-1、287.60~574.88 kg·kg^-1,其中甜菜氮、磷养分生物学效率最高;5种作物氮、磷产投比变化在0.50~1.65、0.34~1.83,莜麦氮、磷产投比最高。在华北寒旱区,作物种类是引起作物产量、氮磷携出量及氮磷养分生物学效率差异的主要因素,茬口对诸性状的影响不明显。甜菜是对氮、磷吸收高效利用的高产作物,莜麦是对农田供给氮、磷高效利用的作物;马铃薯作为甜菜的前茬、甜菜作为莜麦的前茬更有利于提高作物产量。

冀西北寒旱区农田作物轮作产量效应评价

【目的】促进水温土等资源匮乏的冀西北寒旱区作物生产对水分、养分的合理与均衡利用,保护农田生态环境。【方法】采用交叉式种植方法,在草甸栗钙土和砂质栗土农田,分别设计了包括5个主栽作物的全部组合的轮作与连作田区试验,年际间进行重复,研究区域主栽作物轮作倒茬的产量效果。【结果】在草甸栗钙土农田,与连作相比,不同前茬马铃薯、甜菜、莜麦的产量分别提高了58%—94%、28%—53%和16%—70%;蚕豆与连作相比,除甜菜茬减产外,其他茬口较连作增产4%—43%;马铃薯、蚕豆茬玉米较连作分别增产12%、5%,甜菜、莜麦茬玉米产量仅为连作的81%、93%。在砂质栗钙土农田,不同前茬马铃薯、甜菜的产量分别较连作提高了5%—36%、13%—36%;甜菜茬谷子表现减产,其他茬口的谷子较连作提高了5%—30%;谷子茬莜麦减产,其他茬口莜麦较连作提高了9%—15%;马铃薯、莜麦茬亚麻较连作增产5%、8%,谷子、甜菜茬亚麻产量为连作的94%、99%。【结论】草甸栗钙土田马铃薯→莜麦、马铃薯→甜菜呈现互利轮作,玉米茬马铃薯、莜麦茬甜菜、蚕豆茬甜菜、玉米茬甜菜和蚕豆茬马铃薯表现偏利轮作;砂质栗钙土田莜麦茬马铃薯、马铃薯茬甜菜2种方式表现偏利轮作,可资生产应用。

冀西北半干旱区作物与茬口的土壤水分效应

针对冀西北坝上半干旱区水源匮乏、土地瘠薄、作物低产的现状,采用交叉式种植方法,设置区域5种主栽作物的倒茬定位试验,比较不同作物及其茬口对0~80cm土体耗水的影响,以为水分平衡的作物配置方式提供技术依据。研究结果表明:生长季莜麦(Avena sativa)、甜菜(Beta vulgaris)田呈耗亏土体贮水趋势,且对40cm以下土壤贮水消耗明显;蚕豆(Vicia faba)田累积土体贮水;马铃薯(Solanum tuberosum)、玉米(Zea mays)田耗水量介于两者之间。甜菜、莜麦生物产量与水分利用效率(WUE)均最高,蚕豆最低。适宜的倒茬方式其生长季作物WUE是连作莜麦、甜菜和马铃薯的1.96~3.00倍,是连作蚕豆、玉米的1.11~1.13倍。利用作物间耗水特性差异进行茬口适应种植,是提高作物水分利用效率、促进坝上半干旱区农田可持续生产的重要途径。

冀西北寒旱区作物的茬口特性与倒茬效果

为明确冀西北寒旱区主栽作物的茬口特性与适应性,以优选适于区域生态环境的稳产、高效作物倒茬轮作方式,于2015-2017年在农业部张北农业资源与生态环境重点野外观测试验站,采用田间交叉式设计,定位实施了包括5种作物的倒茬试验。不同茬口下的同一作物经济产量相差1. 42～2. 70倍,马铃薯、莜麦、甜菜连作减产。饲用玉米茬口对其他作物均表现有利效应;莜麦、甜菜茬口对饲用玉米表现有害效应。马铃薯与其他各作物倒茬,茬口间表现互利效应,LERr在1. 40～1. 55之间;饲用玉米与马铃薯、蚕豆倒茬,表现互利效应;莜麦、甜菜作为后茬作物与其他作物倒茬表现偏利效应;而作为前茬,莜麦对饲用玉米,甜菜对蚕豆、饲用玉米则表现偏害效应。在冀西北寒旱区,具有茬口互利效应的马铃薯→其他作物、蚕豆→饲用玉米、莜麦→甜菜倒茬,是促进农田水土与生物资源高效利用的倒茬方式。