覆盖对旱地玉米土壤温度及产量的影响

【目的】探究覆盖对旱地春玉米土壤温度和产量的影响。【方法】在陇中半干旱地区设置秸秆带状覆盖(SM)、白膜双垄沟覆盖(BM)及露地无覆盖(CK)3个栽培处理,分析不同覆盖措施对春玉米土壤温度、干物质积累及产量的影响。【结果】覆盖对春玉米全生育期土壤温度有明显的调控作用,与CK相比,SM处理降低了苗期~成熟期0~25 cm土壤温度0~1.1℃,而BM处理则增温0.2~3℃,并且SM和BM处理各生育时期的降幅和增幅均在苗期最大。各土层间,SM处理0~25 cm土层平均较CK降低0.6℃,以10 cm土层降幅最大;而BM平均增温0.6℃,以25 cm土层增幅最大。覆盖处理能显著增加春玉米单株干物质积累量和籽粒产量,与CK相比,SM和BM处理玉米单株干物质积累量分别增加32.4%和34.6%,籽粒产量分别提高13.4%和48.9%。相关分析发现,玉米籽粒产量与穗粒数显著正相关(r=0.771*),即覆盖主要通过影响穗粒数来提高玉米产量。【结论】地膜和秸秆带状覆盖均能调控春玉米全生育期土壤温度,并能显著增加干物质积累量和产量,而秸秆带状覆盖能提高废旧秸秆资源利用率,可作为旱地玉米绿色可持续生产的栽培技术。

不同覆盖方式对旱地春小麦土壤水热及生长的影响

为明确不同覆盖方式对旱地春小麦生长和产量的影响,在西北半干旱雨养条件下,以露地无覆盖为对照(CK),设置了秸秆带状覆盖(SM)、白膜全覆盖(BM)和黑膜全覆盖(HM)三种覆盖方式,分析覆盖对旱地春小麦土壤水热、干物质积累及产量的影响。结果表明,与CK相比,覆盖能明显提高春小麦各生育时期0~200 cm土壤水分0.8~0.9个百分点,且SM处理以开花期增幅最大,HM和BM处理均以灌浆期增幅最大;同时,SM、HM和BM处理能明显增加关键生育时期的土壤水分1.0、1.4和1.1个百分点。HM和BM处理下春小麦全生育期0~25 cm平均土壤温度较CK分别增加0.7和1.3℃,均以苗期增幅最大;而SM处理较CK下降2.5℃,降幅在孕穗期最大。覆盖能显著提高春小麦干物质积累量,SM、HM和BM处理相对于CK的增幅分别为19.4%、16.7%和31.6%。覆盖显著增加了春小麦产量,增幅表现为BM(18.5%)>HM(15.1%)>SM(12.1%)。由此可见,覆膜与秸秆覆盖均有利于旱地土壤保墒和增温以及春小麦的产量形成;从环保及可持续发展等方面综合考虑,秸秆带状覆盖栽培是一种更加高产高效的覆盖方式,更有利于西北旱地农业可持续生产。

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦干物质积累分配及转运的影响

为筛选适合西北旱作区冬小麦的秸秆带状覆盖种植模式,在播量均为225 kg·hm^(-2)条件下,设置露地条播(CK)和3种秸秆带状覆盖(SM)种植模式(分别用SM4、SM5和SM6表示,种植带分别种植4、5和6行小麦),比较不同秸秆带状覆盖种植模式下冬小麦干物质积累、分配与转运及产量的差异。结果表明,与CK相比,秸秆带状覆盖显著提高了冬小麦开花前干物质积累量,增幅为17.8%~26.0%,且表现为SM5>SM6>SM4;促进了开花期和成熟期干物质在叶片和颖壳+穗轴中的分配,其中SM5的增幅均最大(开花期分别为15.8%和27.8%;成熟期分别为34.0%和40.0%)。同时,秸秆带状覆盖显著促进了开花前叶、茎鞘和颖壳+穗轴的干物质转运,并使花前干物质积累对籽粒产量的贡献率增加14.3~16.3个百分点,且增幅表现为SM4>SM6>SM5。秸秆带状覆盖下小麦籽粒产量较CK增加了3.8%~7.3%,产量增幅表现为SM5>SM4>SM6。由此可见,秸秆带状覆盖种植能促进西北旱作区冬小麦干物质的积累和产量形成,在本试验条件下以SM5模式表现最好。

不同覆盖材料对西北旱地冬小麦地温及产量的影响

为探寻不同覆盖材料下西北旱地冬小麦地温与产量的特征及其相关性,以冬小麦兰天26号为材料,在秸秆带状覆盖（常规条播：SM1;宽幅条播：SM2）、全膜覆土穴播（PM）条件下,以无覆盖露地种植为对照（CK）,研究了冬小麦生育期地温的差异及其与产量构成的相关性。结果表明,秸秆带状覆盖种植技术可有效平抑气温对小麦的激变,实现了小麦的稳定增产。与CK相比,秸秆带状覆盖冬小麦0-25cm土层全生育期平均降温0.61℃,但在不同生育时期却存在增温和降温的双重效应,苗期至返青期平均增温0.76℃,SM1增温效应低于SM2;返青期以后平均降温1.43℃,SM1降温效应高于SM2;地膜覆盖全生育期平均增温1.01℃。秸秆带状覆盖全生育期各土层总体均表现降温效应,且以降温效应突出的SM1在25cm降幅最大,平均为1.20℃,5cm处最低,为0.55℃;地膜覆盖全生育期各土层均表现增温效应,以5cm处增幅最大,平均为1.14℃,15cm最低,平均为0.84℃。从生育时期和土层看,各处理间地温以越冬期差异最大,变异系数为17.25%-46.6%;土层间以25cm最大,变异系数为5.5%-46.6%。与CK相比,秸秆带状覆盖全天均具有降温效应,降温幅度依次为中午〉傍晚〉早晨,且SM1全天的降温效应均高于SM2;而地膜覆盖全天均具有增温效应;覆盖均可使冬小麦显著增产,秸秆带状覆盖平均增产25.3%,SM2增产率（27.0%）高于SM1（23.0%）,地膜覆盖增产30.4%。产量与有效穗数和千粒重呈显著正相关,增产的原因主要是有效穗数的增加和粒重的提高,土壤温度指标与产量、产量构成要素间相关不显著。

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦土壤温度及产量的影响

为了解小麦秸秆带状覆盖栽培的效果,以冬小麦兰天26号为研究对象,分析了秸秆带状覆盖3行(SC1)、秸秆带状覆盖4行(SC2)、全膜覆土穴播(PC)和无覆盖露地(CK)下旱地冬小麦土壤温度及产量。结果表明,秸秆带状覆盖可显著提高冬小麦籽粒产量,穗数、穗粒数和产量较CK分别增加13.4%~20.2%、26.7%~33.3%和41.3%~69.1%,但秸秆带状覆盖与PC间产量差异不显著。秸秆带状覆盖显著降低了全生育期0~25cm土壤平均温度,土温较CK低1.4~2.0℃;随着生育进程的推进和土层的加深,秸秆带状覆盖表现出增温和降温的"双重效应",SC1在返青期5cm土层和拔节期5和10cm土层增温,SC2在越冬期5和10cm土层及拔节期5cm土层增温,其余各时期各土层秸秆带状覆盖均表现出降温效应,且总体上降温效应大于增温效应;秸秆带状覆盖较PC和CK减小全生育期土壤日变化幅度;SC1、SC2的全生育期有效积温较CK分别减少86.6和69.8℃,使得秸秆带状覆盖下冬小麦较CK晚熟15d。从环保和可持续发展等方面综合考虑,秸秆带状覆盖较全膜覆土穴播在西北旱作区更具优越性。

秸秆带状覆盖下冬小麦干物质积累及氮磷钾素的吸收利用

为了解秸秆带状覆盖对冬小麦干物质积累以及氮磷钾素吸收利用的影响,于2014-2015年在甘肃省旱作区设置定位试验,研究秸秆带状覆盖(SM)、全膜覆土穴播(PMF)和露地种植(CK)3种方式下冬小麦干物质、氮磷钾养分的积累及转运与分配的差异。结果表明,与CK相比,SM处理能增加冬小麦成熟期开花后积累的干物质对籽粒的贡献率,但与PMF处理间差异不显著;SM处理会降低开花前营养器官贮藏物向籽粒的转运量、转运效率及其对籽粒的贡献率,但能显著提高小麦开花后籽粒氮和磷的积累量,较CK处理分别增加69.3%和70.3%,其所积累的氮素和磷素对籽粒的贡献率分别达到55.1%和53.0%,并有效减少了开花前茎叶积累的钾素在开花后的流失。说明秸秆带状覆盖有利用促进小麦干物质、氮磷钾养分的积累,进而提高产量。

旱地冬小麦秸秆带状覆盖不同模式的水分效应

在黄土高原半干旱雨养条件下以露地种植为对照(CK),设置了4种玉米整秆带状覆盖方式:带状3行(MS3),带状4行(MS4),带状5行(MS5),带状6行(MS6),比较研究了不同带幅对冬小麦产量、土壤水分变化的影响。结果表明:适宜带幅(MS3、MS4)的秸秆带状覆盖能显著改善土壤水分状况并提高冬小麦产量和水分利用效率,MS3、MS4分别较CK增产69.1%、41.3%,水分利用效率提高88.1%、39.1%。MS3与MS4对土壤含水量在不同时期、不同土层均具有增墒和降墒的双重效应,但增墒效应更为突出,全生育期平均分别较CK提高土壤含水量1.00和0.35个百分点。MS3可以显著改善土壤水分在各生育时期各土层的分布情况,其在播种期~越冬期、返青期~孕穗期的供水效果,以及60cm以下土层对60 cm以上土层的水分补给效果均好于其它处理,有利于冬小麦生长、成穗,提高穗粒数,因此MS3更适合黄土高原半干旱雨养地区的冬小麦生产。

水分胁迫条件下低温对小麦幼苗生长发育的影响

以半冬性小麦品种西农2000和冬性品种兰天26号为材料,利用智能型人工气候箱研究了4个温度梯度和3个水分梯度对不同生态型品种小麦幼苗生长发育的影响。结果表明,1水分胁迫条件下,低温显著延长幼穗分化进程(P<0.05),温度每升高1℃,幼穗分化时间平均缩短4.89 d;MW处理较CK幼穗分化时间平均缩短5.5 d,LW处理平均缩短4.0 d;2低温显著影响小麦干物质的积累,温度每升高1℃,干物质量平均增加0.61 g/株,且以LW处理干物质积累量最大。3温度和水分对小麦株高、单株叶面积、单株次生根数目及长度影响显著(P<0.05),T4处理具有明显的生长优势,但处理间差异因品种、叶龄而异;4各因素对小麦幼苗生长发育的影响依次为温度>水分>品种,且每个因素对小麦幼苗生长发育的影响均大于交互作用;交互作用中,水分和温度的交互作用影响效应最为突出,且以对单株叶面积影响最大,株高最小。综合考虑,在本试验条件下,轻度水分胁迫LW+T4处理组合为最优方案。

秸秆带状覆盖下培土对马铃薯产量与水分利用效率的影响

为了探明玉米秸秆带状覆盖下培土对西北雨养区马铃薯土壤水分及产量的影响,设置堆状培土(M1)、开沟壅土(M2)、沟播合土(M3)和不培土(CK)4个处理。通过2015-2016年大田试验,对比分析培土方式对生长指标、土壤含水率、产量及水分利用效率的影响。结果表明:偏旱年全生育期0~200cm土壤平均含水率均为M2最低。M3较CK显著提高了苗期0~60 cm土层土壤含水率,降低了块茎膨大期0~40 cm土层土壤含水率;M2较CK显著降低了块茎形成期40~60cm土层土壤含水率。平水年M1、M2、M3较CK显著降低马铃薯产量,但偏旱年M1、M2与CK差异不显著。偏旱年处理间水分利用效率差异不显著,但平水年CK分别显著较M1、M2、M3提高水分利用效率20.10%、24.89%、17.07%。在该试验条件下,秸秆带状覆盖种植马铃薯不需要培土。

覆盖方式对旱地不同熟性马铃薯土壤水热特征和产量的影响

【目的】提高马铃薯产量和水分利用效率。【方法】通过大田试验研究了覆盖方式(玉米整秆带状覆盖平作(SM)、黑膜双垄沟覆盖(PM)、露地平作(CK))对当地典型早熟“LK99”、中熟“克新1号”和晚熟“青薯9号”马铃薯土壤水热状况、产量及水分利用效率的影响。【结果】与CK相比,覆盖(SM、PM处理)可显著降低各品种马铃薯全生育期耗水量(11.0%~19.0%),分别提高早、中、晚熟马铃薯出苗至成熟期0~200 cm土壤贮水量24.6、29.5和48.9 mm,且SM和PM处理土壤贮水量在同一品种上无显著差异。PM处理早、中、晚熟马铃薯全生育期5~25 cm土壤平均温度较CK分别提高1.6、1.6和1.4℃,而SM处理在各品种上均低于CK。与CK相比,覆盖可显著提高马铃薯各品种单薯鲜质量和商品薯率;马铃薯干薯产量和水分利用效率分别比CK提高21.6%~51.4%和44.2%~77.1%。SM处理在早、晚熟品种上取得与PM处理相近的产量和水分利用效率,但在中熟品种上,SM处理的产量和水分利用效率均显著低于PM处理。【结论】综合马铃薯品种熟性、水热利用状况和产量等因素,SM处理是一种高产高效的种植方式,能显著提高马铃薯产量和水分利用效率。但在旱作区,若要获得更高的产量和水分利用效率,应注意马铃薯品种熟性与覆盖方式的科学搭配。

秸秆覆盖及播种方式对马铃薯耗水特性和产量的影响

为明确西北旱作雨养农业区不同秸秆带状覆盖种植模式下马铃薯耗水规律、水分利用效率及产量的变化规律,以地膜覆盖和露地种植(CK)为对照,设置4种秸秆带状覆盖模式(①种植带和覆盖带各40 cm、单行播种,②种植带和覆盖带各40cm、双行播种,③种植带和覆盖带各50cm、单行播种,④种植带和覆盖带各50 cm、双行播种),研究不同秸秆带状覆盖模式对旱地马铃薯耗水特性和产量的影响。结果表明:秸秆带状覆盖处理与CK相比,马铃薯薯块产量和水分利用效率平均分别显著提高34.0%、21.5%,分别平均较地膜覆盖显著降低31.3%、25.0%;其中40 cm覆盖种植结构产量和水分利用效率较50 cm覆盖种植结构分别明显提高4.5%和6.8%,双行播种较单行播种增产4.4%,二者水分利用效率无明显差异。秸秆带状覆盖条件下,播种-现蕾阶段的耗水量、耗水强度及耗水模系数平均较CK显著降低14.5%、15.2%、15.4%,平均较地膜覆盖显著增加20.9%、19.0%、31.5%;与CK相比,现蕾-块茎膨大阶段耗水量、耗水强度及耗水模系数无显著性差异,相比于地膜覆盖,则分别平均显著减少20.7%、22.2%、13.9%;块茎膨大-成熟阶段分别平均较CK显著提高51.7%、52.4%、50.0%。同时,相比于CK,单薯重、商品薯率分别显著提高17.3%、31.8%,单株结薯数和小薯率降低7.5%、17.6%。可见,秸秆带状覆盖栽培可通过降低现蕾前的耗水和增加块茎膨大后的耗水,一定程度上缓解马铃薯植株后期对水分的需求,延长块茎膨大后植株光合作用,提高有机物的积累量,从而提高薯块产量和水分利用效率。而秸秆带状覆盖中,单行种植以种植带∶覆盖带=40 cm︰40 cm最好,双行种植以种植带︰覆盖带=50 cm︰50 cm较适宜。

旱地小麦根际土壤酶活性及微生物生物量对覆盖方式的响应

为探究不同覆盖方式对小麦根际土壤酶活性及微生物生物量的影响,设置3种处理方式[玉米秸秆带状覆盖(SM)、地膜覆盖(PM)、露地(CK)],研究了秸秆带状覆盖的覆盖带(SMd)、种植带(SMu)、PM及CK小麦拔节期-蜡熟期土壤水分、温度、pH及生物学特性的变化。结果表明,地膜覆盖对土壤具有调温保墒、提高pH的作用,促进土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶的活性,但抑制了脲酶和蔗糖酶活性,土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶的活性分别高于CK 3.50%、6.71%,脲酶和蔗糖酶活性分别低于CK 3.70%、6.49%,其中MBC、MBN含量和MBC/MBN较CK均有不同程度的提高。秸秆带状覆盖可提高土壤SCW和pH,降低土壤温度,且对SMd的影响大于SMu。SMd和SMu因为土壤水温及pH的不同导致两者间微生物特性存在差异,SMd的土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性较CK降低,碱性磷酸酶活性提高,MBC含量和MBC/MBN分别较CK提高37.19%、27.33%;SMu土壤的过氧化氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性高于CK 7.58%、14.09%、10.32%,脲酶活性降低,MBC、MBN含量分别较CK提高15.26%、21.66%,MBC/MBN则低于CK13.67%。秸秆带状覆盖的降温保墒作用可能有利于增加微生物特别是真菌菌群及其活跃程度,提高小麦种植带土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性,对促进土壤中C、N元素的转化具有积极作用。

中国北方地区小麦覆盖栽培增产效应的荟萃(Meta)分析

【目的】明确中国北方地区秸秆覆盖和地膜覆盖技术对小麦生产的影响,探索两种覆盖体系的适宜推广区域。【方法】在近40年的时间跨度中检索并筛选出165篇相关文献,将其置于荟萃分析(Meta-analysis)的框架下,通过效应分析的不同展现形式(如变化率及反应比)开展理论研究。整体采用随机效应模型,分析对比不同覆盖模式下小麦农艺指标和农田水分状况的变化情况。进而以亚组分析的形式,重点揭示覆盖增产效应对不同环境条件(海拔、降水量、气温、日照)及田间管理措施(覆盖周期、种植密度、耕作、施肥)的响应规律,对其进行函数拟合、权重分析及统计检验。并且通过皮尔逊相关性分析量化本研究涉及的各个变量之间的相关性。【结果】相较于露地栽培,秸秆和地膜覆盖分别使小麦产量显著提高了19.53%(95%CI=0.55%-38.52%)和24.91%(95%CI=3.18%-46.64%),并且抑制了农田蒸散。不同覆盖模式下产量构成因素对增产的贡献率亦存在一定差异,分别为有效穗数>穗粒数>千粒重(秸秆覆盖);有效穗数>千粒重>穗粒数(地膜覆盖)。其中秸秆覆盖下的穗粒数增幅较高,达5.7%(95%CI=-4.10%-15.50%);而覆膜的有效穗数和千粒重增长更显著,分别为25.2%(95%CI=14.11%-36.29%)和6.4%(95%CI=1.50%-11.30%)。除了具有促产优势,覆膜的生物量和水分利用效率同样比覆秸秆高出18.17%和14.39%。具体表现为在大部分气象亚区中地膜覆盖的增产率相较于秸秆覆盖高出0.89%-23.34%。同时,随着地势的下降,覆膜的增产效应相对于非覆盖呈现出增长趋势,在低海拔地区(<800 m)增产率可达34.26%。然而,塑料薄膜相对于秸秆的增产优势会随着覆盖年限的增加而逐渐缩小,在超过8年的试验中,覆盖秸秆的整体增产率反而更高。秸秆覆盖产量还受到施肥和耕作措施的影响,尤其是在免耕,不施肥以及单施磷肥这3种处理中,增产率分别达到32.68%,25.94%和21.71%。由统计学检验可知,在海拔、年均日照时数和种植密度3个亚组中,组间异质Q的检验量整体较大,说明该组内各效应量的变异程度更高。秸秆和地膜覆盖条件下,同产量相关度最高的因子分别为有效穗数(r=0.808)和水分利用效率(r=0.718),而影响两种覆盖体系中土壤含水量的首要因子分别为蒸散量(r=-0.859)以及水分利用效率(r=0.856)。【结论】两种覆盖模式皆具有明显的增产效应,且地膜覆盖在低海拔、偏旱、偏寒地区更具优势;而秸秆覆盖更适合融入长期的保护性耕作体系,从而实现生产和生态的多元协调式发展。因此,因地制宜、因时制宜选择科学的覆盖方法是我国北方小麦覆盖技术取得成功的关键。

秸秆带状沟覆垄播对旱地马铃薯产量和水分利用效率的影响

为探明西北半干旱雨养农业区马铃薯(SolanumtuberosumL.)生产中沟垄不同覆盖种植方式的增产效果和水分利用特点,在2016年和2017年设置了大田试验,包括秸秆带状沟覆宽垄种植、秸秆带状沟覆微垄种植、全覆膜沟垄种植和露地平作4个处理。结果表明,在干旱年份(2016年),沟垄覆盖种植可显著降低马铃薯全生育期耗水量6.1%～13.2%,平均提高块茎形成期1.2～1.8 m土层含水量7.6%,全覆膜沟垄作可显著提高淀粉积累期0～0.2 m土壤含水量30.3%。在平水年份(2017年),除全覆膜沟垄种植显著降低马铃薯全生育期耗水量22.2%外,其余处理与露地平作无显著差异;沟垄覆盖种植0～2m土壤含水量在马铃薯块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期分别平均比露地平作高8.7%、13.0%和13.1%。与露地平作相比, 2个生长季沟垄覆盖种植可使马铃薯全生育期0～2 m土壤平均贮水量提高5.4%～15.5%,单株生物量增加12.8%～147.4%,成熟期株高增加21.1～39.7cm,进而马铃薯增产51.6%～88.2%,水分利用效率提高68.2%～111.7%。以玉米秸秆带状沟覆微垄种植增产增效最显著,2年平均产量、水分利用效率和纯经济收益分别较露地平作提高87.8%、97.5%和254.2%。因此,玉米秸秆带状沟覆微垄种植能显著提高马铃薯产量和水分利用效率。此外,与全覆膜沟垄种植相比,秸秆带状沟覆微垄种植具有操作简单、无污染、投入产出比高等优点,适宜在西北半干旱区马铃薯生产中应用。

秸秆还田结合秋覆膜对旱地冬小麦耗水特性和产量的影响

秸秆还田和秋覆膜是西北旱地雨养农业区冬小麦生产中有效的节水增产措施。为明确西北半干旱雨养农业区不同作物秸秆还田结合秋覆膜种植模式下冬小麦田土壤蓄水保墒和节水增产效果,于2011年9月至2013年6月连续2个小麦生长季在甘肃省通渭县进行了田间定位试验,比较玉米秸秆还田结合秋覆膜、单一玉米秸秆还田、麦秸秆还田结合秋覆膜、单一麦秸秆还田和传统平作种植对西北旱地冬小麦耗水特性和籽粒产量的影响。结果表明,与传统平作相比,冬小麦全生育期秸秆还田结合秋覆膜处理0～200 cm平均土壤贮水量在2011—2012和2012—2013年度分别提高6.1%和9.6%,而单一秸秆还田分别提高0.7%和4.6%。在降水偏多的2011—2012年度,除玉米秸秆还田结合秋覆膜处理冬小麦全生育期0～200 cm土壤贮水消耗量比传统平作低19.0 mm (P<0.05)外,其余各处理无显著差异;在降水偏少的2012—2013年度,秸秆还田及秸秆还田结合秋覆膜处理平均比传统平作多耗水39.1 mm,其中,两个秸秆还田结合秋覆膜处理显著增加冬小麦返青至拔节阶段的耗水量,显著降低开花至成熟阶段耗水量,并增加了对深层土壤水分的调用。与传统平作相比,秸秆还田结合秋覆膜处理可使小麦籽粒产量提高31.0%～69.4%,水分利用效率提高25.6%～43.0%;而单一秸秆还田的小麦籽粒产量提高1.2%～28.0%,水分利用效率提高3.0%～11.6%。以玉米秸秆还田结合秋覆膜处理增产效果最好,2年平均籽粒产量和水分利用效率分别较传统平作提高51.1%和41.7%,且显著高于其他处理。因此,玉米秸秆还田结合秋覆膜种植模式能显著提高冬小麦籽粒产量和水分利用效率,适宜在西北旱农区小麦生产中应用。

秸秆带状覆盖下旱地冬小麦生长和土壤水分动态差异

为探究西北半干旱雨养条件下适合冬小麦种植的覆盖保墒技术,以小麦品种陇中2号为试验材料,设置2种秸秆带状覆盖方式(秸秆带状4行、秸秆带状5行)、地膜全地面覆盖和无覆盖种植4个处理,以无覆盖种植为对照(CK),研究冬小麦不同覆盖方式对土壤水分及产量的影响。结果表明,2种秸秆带状覆盖较CK显著增产28.1%~35.4%,单位面积穗数显著提高35.1%~50.8%,表明增加穗数是秸秆带状覆盖增产的主要原因。与CK相比,秸秆带状覆盖具有增墒和降墒的双重效应,在分时期、分土层共72个测定点次中,2种秸秆带状覆盖增墒点次比例分别为61.1%、58.3%,相应降墒点次比例分别为38.9%、41.7%;秸秆带状覆盖的降墒效应在乳熟期表现最为明显,其降墒点次比例平均为81.2%,在其他时期则普遍表现为增墒效应,增墒点次比例平均为64.9%;2种秸秆带状覆盖在各土层的增墒点次均大于或等于50%,且在40 cm以下土层的增墒点次在60%以上,增墒效应更为突出。综上,秸秆带状覆盖方式保墒、增产增效显著,是西北旱地小麦可大面积推广种植的新技术。本研究为半干旱雨养区冬小麦夏玉米推广应用提供了理论依据。

基于APSIM模型的地膜覆盖与露地种植条件下旱地小麦灌浆过程模拟

准确模拟小麦籽粒干物质积累过程可为调控小麦生产提供技术支持。基于APSIM模型模拟数据和大田实测数据同步研究旱地冬小麦籽粒干物质积累过程,并在模型验证的基础上分析积温对小麦籽粒干物质积累过程的影响。APSIM-Wheat模型模拟地膜覆盖和露地种植在灌浆期各阶段粒重和籽粒灌浆速率的决定系数大于0.92,归一化均方根误差小于16.25%,有效性指数大于0.91,表明APSIM-Wheat模型在研究区模拟小麦灌浆过程具有较好的拟合度和适应性。地膜覆盖种植优于露地种植,两年度模型模拟地膜覆盖籽粒干物质日积累量模拟值高于露地5.23%,田间实测地膜覆盖的最大灌浆速率平均高于露地10.46%,快增期平均灌浆速率高于露地13.68%,千粒重平均高于露地2.50%。Logistic进一步分析表明,地膜覆盖种植有利于提前最大灌浆速率的时间,减少灌浆渐增期、缓增期的持续时间;其次,积温通过影响籽粒干物质日积累量进而影响灌浆速率,在灌浆期大气日积温、土壤日积温与籽粒干物质日积累量均呈极显著正相关关系。

秸秆带状覆盖对旱地马铃薯土壤温度及产量的影响

为明确西北半干旱区覆盖栽培对旱地马铃薯田土壤温度及产量的影响,于2021年在陇中半干旱区设置田间试验,比较了秸秆带状覆盖单行(S30)、秸秆带状覆盖双行(S50)、地膜覆盖(PM)和露地平作(CK)对旱地马铃薯土壤温度及产量的影响。结果表明:与CK相比,S30和S50分别降低了马铃薯各时期的土壤温度0.8~3.2℃和0.2~1.7℃,而PM显著增加了土壤温度1.9~3.5℃,降幅和增幅分别以苗期和块茎膨大期最大;各土层间,S30和S50分别较CK降温1.4~2.8℃和0.2~1.4℃,降幅均以10 cm土层最大,而PM较CK增温2.3~3.3℃,增幅以15 cm土层最大;此外,秸秆带状覆盖在低温时段能抑制土壤热量的散失,高温时段阻碍地表对热量的吸收,而地膜覆盖增强了地表对热量的吸收,与CK相比,秸秆带状覆盖的温度梯度平均降低了12.2~13.9℃·m^(-1),降幅S30大于S50,而地膜覆盖的温度梯度提高了1.9~14.4℃·m^(-1);覆盖显著较CK增加了马铃薯产量,产量增幅表现为PM(16.1%)>S50(14.1%)>S30(8.4%)。在陇中半干旱区,秸秆带状覆盖能明显调节优化马铃薯田土壤温度,促进块茎的膨大及产量形成,是适宜于半干旱区马铃薯种植的栽培技术。

覆盖对旱地春小麦干物质积累与分配及产量的影响

明确不同覆盖方式对旱地春小麦干物质积累分配的影响及其与产量形成的关系,可为旱地小麦高产生产提供依据。本研究在西北黄土高原雨养农业区设置秸秆带状覆盖(SM)、全膜覆土穴播(PM)及无覆盖(CK)3种覆盖方式,分析其对旱地春小麦干物质积累与分配及产量形成的影响。结果表明:覆盖显著提高了小麦各时期地上部干物质量,较CK相比,PM提高了7.5%~33.3%,SM提高了15.4%~25.3%,且主要促进了拔节至开花期阶段干物质积累量;PM和SM均显著提高了小麦开花期和成熟期叶、茎鞘、穗轴+颖壳的干物质分配比例;覆盖也显著提高了叶、茎鞘、穗轴+颖壳花前累积的干物质在花后的再分配,其中茎鞘和穗轴+颖壳的花后转移率均以SM最大(3.9%和29.2%);同时,覆盖显著提高了小麦籽粒产量,PM和SM处理分别较CK增加了13.8%和14.1%;可见,覆盖可促进春小麦干物质积累、分配与转运,进而促进产量提高。在西北黄土高原雨养农业区,秸秆带状覆盖作为一种可持续的、保护性的覆盖措施,有利于该地区农田生态环境的改善及绿色农业的发展。

秸秆带状覆盖对半干旱雨养区冬小麦耗水特征和产量的影响

为探索半干旱雨养区小麦高产高效的覆盖种植技术新途径,于2013-2015年连续进行定位试验,设秸秆带状覆盖3行(覆盖带和种植带各30 cm,播种3行,SM1)、秸秆带状覆盖4行(覆盖带和种植带各40 cm,播种4行,SM2)、秸秆带状覆盖5行(覆盖带和种植带各50 cm,播种5行,SM3)、全膜覆土穴播(PMF)、不覆盖露地(CK)5个处理,研究不同覆盖方式对西北雨养区冬小麦的耗水特性、产量和水分利用效率的影响.结果表明:覆盖能显著改善作物土壤墒情,秸秆带状覆盖处理的土壤墒情好于地膜覆盖处理,且SM1>SM2>SM3,0~2 m土壤贮水量在小麦开花期分别平均比CK高15.4%~20.8%、11.2%~14.7%和10.1%~14.5%;秸秆带状覆盖显著提高了生育期耗水量,降低了播种至开花阶段耗水量,增加了开花至成熟阶段耗水量及其占总耗水量的比例;覆盖会提高小麦对120 cm以下深层贮水的调用比例.与CK相比,秸秆带状覆盖和地膜覆盖处理籽粒产量分别显著增加11.9%~19.5%和26.9%~27.1%,水分利用效率分别显著提高9.8%~13.9%和18.4%~22.0%.因此,秸秆带状覆盖种植模式有利于降低冬小麦前期耗水比例,改善土壤墒情,显著提高冬小麦籽粒产量和水分利用效率,是适宜于西北黄土高原半干旱区冬小麦的绿色种植技术.