“三全育人”理念下高等农业院校创新创业人才培养模式改革与优化

在“三全育人”理念的指导下,高等农业院校面临着创新创业人才培养模式改革与优化的重要任务。该文阐述“三全育人”理念的核心要义,即全员、全过程、全方位育人,并指出这一理念对高等农业院校创新创业教育的深远影响。随后,该文详细探讨高等农业院校在创新创业人才培养上存在的问题及改革方向,强调高等农业院校需将创新创业精神贯穿于人才培养的全过程,通过改革传统的教育模式,构建与现代农业发展相适应的课程体系,加强师资队伍的专业化和实践性建设,建立和完善实践教学平台,创新评价与激励机制,以及积极营造鼓励创新、支持创业的校园文化,从而有效提升学生的创新意识和创业能力。最终,旨在培养出既有专业素养又具备创新精神和创业能力的高素质农业人才,为国家的农业现代化和乡村振兴战略贡献力量。

小麦玉米间作氮肥后移利于减少土壤蒸发提高水分利用效率

【目的】针对绿洲灌区小麦玉米间作水分高效利用潜力挖掘不足,制约多熟种植稳定发展的问题,拟通过探明不同氮肥后移比例对小麦玉米间作耗水特性及水分利用的影响,为绿洲灌溉区水分高效利用麦玉间作模式创建提供理论依据。【方法】试验于2020—2021年在甘肃农业大学绿洲农业综合试验站开展,设小麦玉米间作、单作小麦和单作玉米3种种植模式,针对玉米设不施氮(N0)、氮肥后移20%(N1)、氮肥后移10%(N2)和传统施氮氮肥不后移(N3)4个处理,间作玉米和单作玉米各施氮处理下总施氮量分别为210和360kg·hm^(-2),研究不同种植制度及氮肥后移比例对小麦和玉米的土壤蒸发、耗水特性及水分利用的影响。【结果】小麦、玉米独立生长阶段间作处理的棵间蒸发量大于单作,间作小麦棵间蒸发较单作小麦增大15.9%—16.7%,间作玉米棵间蒸发较单作玉米增大5.4%—14.7%,麦玉共生期间作棵间蒸发量较单作加权降低4.6%—6.1%;全生育期棵间蒸发总量表现为:小麦玉米间作最大、单作玉米次之、单作小麦最小,在间作模式中,氮肥后移20%处理棵间蒸发量较传统施氮降低6.5%,且小麦带棵间蒸发量较玉米带增大12.6%—17.3%,是间作系统棵间蒸发的主要来源。间作系统中氮肥后移20%和后移10%处理全生育期耗水量较传统施氮分别降低34.3和18.9 mm,E/ET与传统施氮差异不显著。间作系统籽粒产量较单作加权平均提高21.1%—39.0%,间作系统氮肥后移20%处理籽粒产量较传统施氮提高28.8%,其中间作小麦、间作玉米氮肥后移20%处理较传统施氮分别提高24.3%、30.8%。间作种植模式氮肥后移处理水分利用效率较单作加权平均显著提高15.0%、12.3%,其中氮肥后移20%处理较传统施氮提高35.9%,氮肥后移10%处理较之提高19.3%。【结论】小麦玉米间作种植模式结合氮肥后移20%能减少土壤蒸发和全生育期耗水量,提高产量和水分生产力,是绿洲灌区小麦玉米间作高产高效生产可采用的施氮制度。

减量灌水及有机无机肥配施对西北灌区玉米光合生理、籽粒产量及品质的影响

针对绿洲灌区玉米生产中普遍水肥投入大、利用效率低等问题,通过研究不同灌水量和有机无机肥等氮配施对玉米光合生理、籽粒产量和品质的影响,以期获得最佳的灌水水平和有机无机肥等氮配施比例。2021—2022年,在绿洲灌区采用两因素裂区试验设计,主区为2个灌水水平(传统灌水和减量20%灌水),副区为5个有机无机肥等氮配施比例(全施无机氮肥、75%无机氮肥+25%有机肥、50%无机氮肥+50%有机肥、25%无机氮肥+75%有机肥和全施有机肥),探究玉米光合生理、籽粒产量和品质对不同水氮管理模式的响应特征。结果表明,与传统灌水(I2)相比,减量20%灌水(I1)降低了玉米叶面积指数(leaf area index,LAI)、光合势(photosynthetic potential,LAD)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs),提高了胞间CO_(2)浓度(Ci)、籽粒蛋白质含量和籽粒苏氨酸含量;有机无机肥配施对玉米光合生理指标、籽粒产量和品质都有显著影响,随有机肥比例增加,有机无机肥配施对玉米的影响会逐渐从正效应变为负效应;与传统灌水结合全施无机氮肥(I2F1)相比,减量20%灌水结合75%无机氮肥+25%有机肥(I1F2)玉米平均叶面积指数(mean leaf area index,MLAI)提高了6.9%~7.1%,总光合势(total photosynthetic potential,TLAD)无显著变化;玉米吐丝期-蜡熟期LAI提高了5.0%~11.4%,吐丝期-蜡熟期LAD提高了7.5%~9.1%。I1F2较I2F1提高了玉米抽雄期-蜡熟期叶绿素含量(chlorophyll content,SPAD)、Pn、Tr和Gs,降低了Ci。2年内I1F2较I2F1玉米增产12.0%~12.5%,籽粒中蛋白含量提高了6.9%~18.9%,籽粒中苯丙氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸含量分别提高了29.6%~43.3%、77.7%~93.3%、49.7%~51.5%、18.4%~28.6%、39.5%~46.0%、57.4%~78.1%和35.1%~41.3%。其他处理对玉米光合生理、籽粒产量及品质指标也有一定影响,但综合2年结果,I1F2影响更显著。因此,减量20%灌水(3240 m^(3)hm^(–2))结合75%无机化学氮肥(270 kg hm^(–2))配施25%有机肥(90 kg hm^(–2))是实现西北灌区玉米高产优质生产目标的适宜水氮管理模式。

河西灌区减氮条件下小麦复种绿肥的水分利用及经济效益

【目的】针对河西绿洲灌区作物生产中氮肥施用过量、水资源利用效率与经济效益较低等问题,探讨麦后复种绿肥及适量减施化学氮肥对小麦农田耗水特性及经济效益的影响。【方法】2019—2020年在甘肃省河西绿洲灌区进行裂区试验,主区设置麦后复种绿肥(W-G)和单作小麦(W)两种种植模式;副区为5个施氮水平,分别为不施氮肥(N_(0))、常规施氮(180 kg·hm^(-2),N_(4))、减施45%氮肥(N_(1))、减施30%氮肥(N_(2))和减施15%氮肥(N_(3))。测定不同处理下小麦绿肥体系产量、水资源利用效率及经济效益。【结果】麦后复种绿肥以及适量减施化学氮肥显著提高小麦籽粒产量和系统生物热能产,2019和2020年,W-G较W处理籽粒产量分别提高10.8%和12.4%,系统生物热能产分别提高37.8%和40.3%;麦后复种绿肥结合减氮15%(W-G-N_(3))较单作小麦结合减氮15%(W-N_(3))和单作小麦传统施氮(W-N_(4))处理小麦分别增产6.9%—16.7%和7.9%—13.6%,生物热能产提高52.0%—62.2%和27.1%—58.9%。W-G较W小麦生育阶段耗水量降低6.3%—16.0%,W-G-N_(3)较W-N_(3)和W-N_(4)小麦季耗水量分别降低13.4%—20.5%和20.8%—29.0%,W-G由于绿肥生长季消耗水分,总耗水量显著高于W。W-G较W小麦水分利用效率分别提高7.9%和19.2%;2019年度W-G-N_(3)较W-N_(3)和W-N_(4)小麦水分利用效率分别提高23.5%和5.1%,差异显著。W-G-N_(3)可有效提高系统单位耗水生物热能产,较W-N_(3)和W-N_(4)分别提高2.7%—14.5%和9.3%—17.5%。W-G较W增加了成本投入,总产值也随之提高;2019年度W-G-N_(3)较W-N_(3)和W-N_(4)纯收益分别提高9.8%和9.5%,2020年度W-G-N_(3)较W-N_(3)和W-N_(4)纯收益则分别降低了15.6%和15.7%;2019和2020年W-G较W产投比分别降低20.7%和23.1%,W-G-N_(3)较W-N_(3)和W-N_(4)产投比降低比例均为14.8%—23.1%,W-G因较多的资源投入降低了系统单方水效益。【结论】在河西绿洲灌区,麦后复种绿肥结合适量减施化学氮肥能够提高作物产量和经济效益,水资源利用效率也随之提高,其中麦后复种绿肥结合减量15%施氮处理的综合效果最好,可作为提高水资源利用及农民收益的理想种植模式及施氮水平。

绿洲灌区密植对氮肥减量玉米产量的补偿潜力

【目的】针对绿洲灌区玉米生产氮肥用量过高的问题,探究通过密植补偿氮肥减量对玉米产量负效应的可行性。【方法】2019—2021年,以施氮水平为主区,设地方习惯施氮(N_(2),360 kg·hm^(-2))、减量25%施氮(N_(1),270 kg·hm^(-2))两个水平;以种植密度为副区,设传统(M_(1),7.8万株/hm^(2))、中(M_(2),10.4万株/hm^(2),增密33%)、高(M3,12.9万株/hm^(2),增密66%)3个密度水平,进行裂区试验,重点研究氮肥减量条件下增密对玉米产量及其构成因素的影响。【结果】(1)氮肥减量导致玉米籽粒产量、生物产量分别降低4.0%、4.9%。减氮条件下,中密度可以产生籽粒产量补偿效应,N_(1)M_(2)较对照N_(2)M_(1)提高4.1%;高密度处理N_(1)M3生物产量补偿效应最大,较对照提高14.2%。(2)通过回归分析模拟得到:减氮条件下,当种植密度提高至8.4万株/hm^(2)可以与对照N_(2)M_(1)籽粒产量持平,并在10.6万株/hm^(2)时获得最大产量13537kg·hm^(-2),较对照提高4.9%。(3)氮肥减量引起穗数、穗粒数和千粒重分别降低5.0%、3.3%和3.4%;中、高密度分别较传统密度提高穗数27.9%、49.7%,降低穗粒数3.8%、8.4%,降低千粒重5.2%、8.9%。中密度较传统密度对收获指数无显著影响,而高密度使收获指数降低14.2%。N_(1)M_(2)较对照N_(2)M_(1)通过穗数增加补偿了减氮引起穗数、穗粒数及千粒重的下降,从而实现丰产。(4)氮肥减量降低拔节期至抽雄吐丝期的玉米生长率7.2%—8.4%;中、高密度较传统密度提高苗期至大喇叭口期玉米生长率27.3%、60.3%。(5)氮肥减量条件下,N_(1)M_(2)较对照提高叶、茎和鞘干物质转运量达9.6%、13.6%和3.7%,提高叶和茎对籽粒产量的贡献率5.3%和9.0%。【结论】通过合理密植可以补偿减氮引起的玉米产量下降,在施氮量270 kg·hm^(-2)的基础上增密至10.4万株/hm^(2),能够最大化产量补偿效应,是绿洲灌区玉米节氮稳产丰产的可行措施。

绿肥提高农田土壤有机碳固存机制的研究进展

土壤碳固存在缓解全球气候变化、维持农田生态系统生产力中起着十分重要的作用。农田土壤碳固存的决定因子包括气候因子(温度、降雨)、生物因素(微生物活性、酶活性)和非生物因素(土壤理化性质、团聚体组成及含量等),农田生态系统通过增加碳输入、减少碳输出和增加碳在土壤中持留时间三种途径强化土壤碳的固存。绿肥具有固定土壤碳、氮和调节土壤微生物群落结构等多重功能,将绿肥纳入作物生产中可通过减少有机碳矿化、增加土壤有机碳来源、调控土壤团聚化过程、促进微生物量及残体累积、改善微生物群落组成及代谢活性等多种方式协同提升土壤碳的固存,其作用可归纳为团聚体物理保护的物理固定机制、矿物化学结合的化学固定机制和微生物固定机制。目前采用的强化绿肥提升农田土壤碳固存的关键技术包括:1)选用适宜的绿肥品种;2)构建与区域土壤和气候资源相匹配的“主作物+绿肥”种植模式;3)配套绿肥与其他肥源协同增效的养分管理技术;4)优化耕作措施等。但还需进一步深入开展以下几方面的研究,包括:1)明确不同类型绿肥介导下的农田土壤碳固存机制的差异;2)强化高效固碳绿肥种质资源的选育;3)建立强化绿肥固存土壤碳的长效研究体系;4)构建基于绿肥的土壤有机碳管理框架。

不同施氮量下玉米生长及产量对间作豆科绿肥的响应

【目的】明确不同施氮量下玉米生长及产量对间作豆科绿肥的响应,为构建干旱灌区基于绿肥的玉米氮肥节约型生产模式提供依据。【方法】采用裂区试验设计,主区设玉米间作箭筈豌豆(M||V)和单作玉米(SM)2种种植模式,副区设5个施氮水平:地方推荐施氮量N360(360 kg·hm^(-2))、减量25%施氮N270(270 kg·hm^(-2))、减量50%施氮N180(180 kg·hm^(-2))、减量75%施氮N90(90 kg·hm^(-2))、不施氮N0。对玉米叶面积指数(LAI)、叶日积(LAD)、光能利用率、干物质积累量及产量进行了相关研究。【结果】间作绿肥能够提高减量施氮(N270、N180、N90、N0)条件下玉米出苗后75—150 d的LAI,并增加其全生育期LAD和光能利用率。在N270、N180、N90、N0下,M||V较SM玉米75—150 d LAI、全生育期总LAD、光能利用率平均显著提高了9.8%、8.2%、4.6%。在M||V中,N270与N360的玉米出苗后75—150 d LAI、全生育期总LAD、光能利用率之间没有显著差异,而显著高于其他施氮水平;在SM中,玉米出苗后75—150 d的LAI、全生育期总LAD、光能利用率随施氮量的减少而降低。间作绿肥显著提高了N270、N180、N90、N0条件下玉米出苗后90—150 d的干物质积累量,在同一氮肥减量条件(N270、N180、N90、N0)下,M||V较SM的玉米干物质积累量平均显著提高了4.6%。在玉米出苗后75—130 d,M||V较SM的玉米群体生长率显著提高了5.9%。M||V较同一减量施氮(N270、N180、N90、N0)条件下的SM玉米籽粒产量平均显著提高了8.5%。在M||V中,N270的籽粒产量显著高于N360。M||V较SM玉米穗粒数和千粒重分别平均显著提高6.0%和6.3%。拟合曲线结果表明,间作绿肥可以使玉米在施氮量261.4 kg·hm^(-2)时获得最高产量14876.4 kg·hm^(-2),而单作玉米获得最高产量14012.5 kg·hm^(-2)时的最佳施氮量为348.6 kg·hm^(-2)。减量施氮对绿肥鲜草产量和绿肥氮素积累量的影响显著,M||V N270较M||V N360、M||V N90、M||V N0的绿肥鲜草产量分别显著高了3.8%、4.6%、9.7%,较M||VN90和M||VN0之间的绿肥氮素积累量显著高了5.3%和11.9%。间作绿肥主要通过提高玉米的干物质积累总量,进而增加减量施氮条件下玉米的穗粒数和千粒重,从而使间作玉米在氮肥减量下能够获得较高水平的籽粒产量。【结论】间作豆科绿肥可使氮肥减量25%的玉米获得高于地方推荐施氮量单作玉米的产量水平,可作为试区以及相似生态区域玉米化学氮肥减量的推荐生产模式。

绿洲灌区增密对水氮减量玉米产量的补偿机制

针对河西绿洲灌区水资源短缺、玉米田氮肥施用量高等生产生态问题,在节水减氮条件下,分析增加种植密度补偿水氮减量导致玉米减产的效应,为水氮节约型玉米高效生产提供理论依据与技术支撑。基于2016年布设的裂裂区田间试验,主区为2种灌水定额:灌水减量20%(W1,3240 m^(3) hm^(–2))和传统灌水(W2,4050 m^(3) hm^(–2)),裂区为2种施氮量:减量施氮25%(N1,270 kg hm^(–2))和传统施氮(N2,360 kg hm^(–2)),裂裂区为3种玉米密度:传统种植密度(D1,7.50万株hm^(–2))、增密30%(D2,9.75万株hm^(–2))和增密60%(D3,12.00万株hm^(–2)),通过测定2020—2021年玉米籽粒产量和生物产量,分析干物质积累及其分配、转运特征,量化产量构成因素,明确增密对水氮减量玉米产量的补偿效应及机制。研究表明,减水、减氮降低了玉米籽粒产量和生物产量,而增密30%能够补偿因水氮同步减量造成的产量负效应,且维持较高的施氮量有利于玉米增产节水。W1N1D1(减量灌水减量施氮及传统密度)较W2N2D1(对照:传统灌水传统施氮及传统密度)籽粒产量和生物产量分别降低9.1%~15.0%与10.0%~11.0%,但W1N1D2(减量灌水减量施氮及增密30%)与W2N2D1差异不显著。W1N2D2(减量灌水传统施氮及增密30%)较W2N2D1籽粒和生物产量分别提高12.9%~15.4%与6.4%~12.0%。增密30%能够补偿水氮同步减量造成玉米减产的主要原因是W1N1D2能增加玉米穗数,进而提高玉米灌浆初期至成熟期干物质积累量和苗期到大喇叭口期群体生长速率及花前转运率。增密30%在灌水减量和传统施氮条件下促进玉米增产的主要原因是W1N2D2可增加玉米穗数,提高玉米生育期干物质积累量与群体生长速率,促进穗部干物质分配,提高花前转运量、转运率及转运贡献率。因此,增密30%是绿洲灌区水氮同步减量玉米稳产高产的可行措施,是氮肥不减但减水20%玉米节水增产有效举措。

西北灌区复种绿肥及减氮条件下春小麦产量及水分利用特征

【目的】针对西北灌区春小麦生产中氮肥投入过高、水分利用效率低等问题,探讨复种绿肥及减量施氮对春小麦水分利用特征的影响,以期为优化春小麦生产的水资源高效利用提供理论依据。【方法】采用裂区设计,主区设麦后复种绿肥毛叶苕子(W-G)和麦后休闲(W)两种种植模式,副区设传统施氮(N3,180 kg·hm^(-2))、减施氮肥15%(N2,153 kg·hm^(-2))和减施氮肥30%(N1,126 kg·hm^(-2))3个施氮水平,于2020—2021年研究复种绿肥及减氮对春小麦产量、耗水量及水分利用效率的影响。【结果】麦后复种绿肥结合适量减施氮肥可提高春小麦播前土壤贮水量,W-G较W模式春小麦播前土壤贮水量增加11.5%—13.5%,麦后复种绿肥结合氮肥减施15%(W-GN2)与麦后复种绿肥结合减氮30%(W-GN1)较对照麦后休闲结合传统施氮量(W-N3)春小麦播前土壤贮水量分别提高12.1%—20.2%与15.2%—16.6%,W-GN2与W-GN1处理间无显著差异。W-G较W春小麦耗水量降低12.6%—13.7%,复种绿肥模式中以W-GN2降低春小麦耗水量幅度最大,较麦后休闲结合减氮15%(W-N2)、W-N3分别降低21.8%—25.8%、21.3%—26.3%;W-G通过降低春小麦拔节期至灌浆初期的耗水模系数,增大播种前期至拔节期与灌浆初期至成熟期的耗水模系数(两阶段耗水量占全生育期总耗水量的比例为60.5%—64.1%),有效协调春小麦前后生育时期的水分需求特征,增强了春小麦生长发育过程中水分供需同步性。相比W-GN1、W-GN3,W-GN2处理的调控效应更突出。W-G具有增产优势,较W增产13.5%—14.1%;W-GN2较W-N2与W-N3分别增产16.7%—18.4%与13.6%—14.6%。因而,W-G较W模式提高水分利用效率为29.4%—31.0%,麦后复种绿肥模式中,以W-GN2提高水分利用效率的幅度较大,较W-N2、W-N3分别提高44.2%—46.8%、39.1%—43.5%,较W-GN1、W-GN3分别提高36.2%—50.7%、9.1%—17.0%。【结论】麦后复种绿肥结合减施氮肥15%(即施氮153 kg·hm^(-2))较传统水氮管理提高春小麦产量及水分利用效率,可推荐为西北灌区春小麦水分高效利用的生产模式。

干旱灌区绿肥对多样化种植小麦玉米产量性能指标的影响

为探究插种豆科绿肥对传统小麦、玉米多样化种植模式产量性能指标的影响,通过配置豆科绿肥构建干旱灌区作物高产技术途径,依托2017年布设的田间定位试验,于2019—2021年对小麦、玉米传统种植模式及配置豆科绿肥后主栽作物叶面积指数(LAI)、叶日积(LAD)、作物生长率(CGR)、籽粒产量(GY)及产量构成要素的响应特征进行研究,明确基于绿肥提升作物多样化水平进而提高作物产量的理论基础。试验设单作玉米(M)、单作小麦(W)一年一收、小麦复种绿肥(W-G)和小麦间作玉米(W||M)一年两收、小麦复种绿肥间作玉米(W-G||M)一年三收共5种作物多样化水平不同的种植模式。结果表明,不同种植系统混合籽粒产量随作物多样化水平的提高而提高,一年两收模式W||M显著高于W和M,W-G显著高于W,一年三收模式W-G||M显著高于W||M和W-G;净占地面积下,两种组分作物籽粒产量随多样化水平的提高而提高。LAI、LAD和主栽作物生育后期CGR等产量性能指标也随作物多样化水平的提高而提高。产量构成要素方面,随作物多样化水平的提高,小麦穗粒数、玉米有效穗数随之提高;W-G在小麦穗粒数和千粒重方面显著高于W。通径分析显示,组分作物小麦主要通过穗粒数的增加而实现增产,组分作物玉米主要通过单位面积有效穗数的增加实现增产。本研究表明,随作物多样化水平的提升,主栽作物籽粒产量和产量性能指标也随之提升,干旱灌区可通过配置豆科绿肥提升种植系统作物多样化水平,从而实现增产。

生物炭和间作鲜食豌豆对氮肥减量下玉米产量的促进效应

于2022—2023年进行裂区试验,主区为玉米‖鲜食豌豆(M‖P)和单作玉米(SM),裂区为地方推荐施氮量(N1,360 kg·hm^(-2))和减量30%施氮(N2,250 kg·hm^(-2)),裂裂区为施用生物炭(C)和不施用生物炭(A),探究生物炭和间作鲜食豌豆对玉米光合源、干物质积累以及产量的影响。结果表明,在减量30%施氮水平下,间作鲜食豌豆配施生物炭可以使玉米出苗后45~90 d保持较高的叶面积指数,且较SMN1A处理有效减缓了玉米出苗后90~150 d的叶面积指数降低,显著提高了玉米全生育期叶日积(P<0.05)。M‖PN2C处理玉米干物质积累量和干物质积累速率较SMN1A处理在玉米出苗后60~90 d分别提高13.0%和15.3%,在玉米出苗后90~150 d分别提高16.2%和19.5%。M‖PN2C处理玉米籽粒产量较M‖PN1A和SMN1A处理分别显著增加6.3%和17.8%(P<0.05),与M‖PN1C处理无显著差异。间作玉米千粒重较单作玉米平均提高5.2%,且施用生物炭在减量30%施氮水平下较地方推荐施氮量不施用生物炭可提高玉米的穗粒数和千粒重,间作鲜食豌豆配施生物炭处理的玉米穗粒数和千粒重在N2与N1之间无显著差异。通径分析结果表明,间作鲜食豌豆配施生物炭通过提高玉米千粒重,使间作玉米在氮肥减量下能获得较高的籽粒产量。因此,玉米‖鲜食豌豆下减量30%施氮配施生物炭可作为干旱绿洲灌区节氮高效种植的参考技术。

氮肥减施对玉米间作箭筈豌豆种间关系及产量的影响

通过探究氮肥减施对玉米间作箭筈豌豆种间关系的影响,为进一步发挥禾豆间作优势提供理论依据。2017年在甘肃省武威市甘肃农业大学绿洲农业综合试验站进行试验,以玉米、箭筈豌豆为试验对象,设单作箭筈豌豆(V)、单作玉米(M)、玉米间作箭筈豌豆(M/V)3个种植模式和不施氮(N0,0 kg·hm^(-2))、减量施氮(N1,240 kg·hm^(-2))、传统施氮(N2,300 kg·hm^(-2))3个施氮水平,探究河西绿洲灌区减量施氮对玉米间作箭筈豌豆种间关系及产量的影响。结果表明,箭筈豌豆干物质积累量间作较单作增加43.0%,减量施氮比传统施氮增加10.9%;玉米干物质积累量间作较单作增加26.7%,减量施氮比传统施氮增加8.5%;共生期内箭筈豌豆相对于玉米的竞争比率始终大于1,表明箭筈豌豆的种间竞争力强于玉米,且减量施氮能增强种间竞争;箭筈豌豆收获后间作和单作玉米生长速率比在不同施氮水平下均大于1,表明间作玉米有明显的恢复效应。箭筈豌豆产量间作较单作增加37.7%,减量施氮与传统施氮无显著差异;玉米产量间作较单作增加3.4%,且间作模式下减量施氮比传统施氮增加4.0%;各间作处理土地当量比无显著差异且均大于1,说明具有增产优势。因此,玉米间作箭筈豌豆氮肥减施20%可通过调控种间关系进一步挖掘间作增产潜力,是绿洲灌区玉米生产的可行措施。

干旱灌区春小麦水分利用特征对绿肥与麦秸协同还田的响应

【目的】明确绿肥与麦秸协同还田对春小麦(Triticum aestivum L.)水分利用特征的影响,对干旱灌区应用绿肥构建小麦水分高效可持续生产模式具有重要支撑作用。【方法】本研究采取随机区组试验设计,以麦后休闲(W)为对照,设置了麦后免耕播种绿肥+绿肥与麦秸全量还田(W-NTGS)、麦后免耕播种绿肥+绿肥单一还田(W-NTG)、麦后浅旋灭茬播种绿肥+绿肥单一还田(W-TG)3个处理,对小麦耗水特征、籽粒产量、水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(WUEi)进行了研究。【结果】复种绿肥较麦后休闲显著增加了小麦播前0—50 cm土层的土壤贮水量,其中W-NTGS处理小麦播前0—10、10—20、20—30、30—50 cm土层的土壤贮水量,分别较W-NTG处理增加了22.1%、30.2%、21.5%和11.1%,较W-TG处理增加了26.2%、33.2%、26.5%和16.4%;而W-NTG与W-TG处理间小麦播前0—110cm的土壤贮水量均无显著差异。复种绿肥较麦后休闲分别使小麦耗水量、棵间蒸发量和蒸散比平均减少7.0%—7.1%、11.7%—20.1%和5.2%—15.9%,在复种绿肥中,W-NTGS处理小麦耗水量较W-NTG处理在2021年减少6.4%,较W-TG处理在2020和2021年平均减少6.1%;W-NTGS处理小麦棵间蒸发量分别较W-NTG、W-TG处理平均减少9.7%和13.6%,蒸散比分别降低6.2%和11.3%,W-NTG与W-TG处理间的耗水量、棵间蒸发量、蒸散比均无显著差异。复种绿肥较麦后休闲使小麦籽粒产量增加6.4%—16.8%,其中W-NTGS处理分别较W-NTG、W-TG处理平均增加6.6%和9.8%,W-NTG与W-TG处理间的小麦籽粒产量差异不显著。与麦后休闲相比较,复种绿肥使小麦WUE、WUEi分别提高11.9%—30.7%和6.4%—16.8%,复种绿肥之间相比较,W-NTGS处理分别较W-NTG、W-TG处理的WUE平均提高10.9%和16.8%,WUEi平均提高6.6%和9.8%,W-NTG与W-TG处理间的WUE和WUEi差异不显著。【结论】麦后免耕播种绿肥+绿肥与麦秸全量还田(W-NTGS)可显著增加小麦播前0—50 cm土壤贮水量,减少小麦季土壤水分的无效损耗,从而在减少小麦耗水量的同时增加籽粒产量,最终显著提高农田水分利用效率和灌溉水利用效率,可作为干旱灌区小麦复种绿肥水分高效利用推荐技术。

基于页岩油井置换条件下的环空压力分布

在置换过程中,井筒内的钻井液与井周地层流体形成了动态的流体交换现象,导致环空中流体组成发生变化,进而引起环空压力的变化。现有环空压力计算模型无法准确预测基于置换条件下的压力分布,因此建立了一种基于置换条件下页岩油井环空压力计算新模型。通过数值模拟方法分析了影响环空压力分布的各因素,结果表明:①保持环空流入地层的排量不变,增加地层流入环空的排量,环空压力降低约为1.19 MPa/L;②环空压力分布曲线上会出现一个拐点,且拐点位置与置换点位置一致;③随着置换流体页岩油密度的增大,环空压力升高约为0.034 MPa/(kg·m^(-3))。研究结果可为发生在复杂地层钻井中的置换、漏失和溢流等问题提供一定的理论参考。

不同形态和用量氮肥对玉米生长及氮素利用率影响

为开展盱眙县中低产农田土壤酸化退化治理工作,改良土壤,提高酸化土壤肥料利用率,选择盱眙县古桑镇陈郢村农户张进文家承包田进行不同氮肥利用率及耕地质量提升试验。前茬作物是小麦,本次试验作物为玉米。试验设(1)对照不施肥;(2)复合肥(15-15-15)525 kg/hm^(2)+尿素225 kg/hm^(2);(3)复合肥675 kg/hm^(2)+尿素225 kg/hm^(2);(4)复合肥525 kg/hm^(2)+5%商品有机肥(地力丰)3000 kg/hm^(2);(5)复合肥675 kg/hm^(2)+5%商品有机肥3000 kg/hm^(2),共计5个处理,3次重复,15个小区,随机排列,四周开沟分割小区。结果表明:不同形态和用量氮肥利用率在43%~56%,利用率较高;化学肥料氮素利用率比有机肥处理高,能够快速促进玉米生长和玉米生物量,随着氮肥施用量的增加,土壤氮素依存率下降,同样施肥量,有机肥土壤氮素依存率高于化肥;氮肥施用量越高,氮素农学效率越高,能够促进玉米生长和生物量,尤其提高玉米秸秆产量,有机无机复混肥氮素农学效率最高,但是并不能提高玉米籽粒产量。从氮素表观平衡看,复合肥施用量大大超过玉米吸入的量,有机肥相对较小。从氮素表观利用率看,随着施肥量增加而增加,但是复合肥的利用率低于有机无机复混肥,化学氮肥配合施用有机肥,可以提高氮素利用率,配合施用有机肥的氮肥利用率比单一施用化学氮肥,利用率提高24.90%,同时增加土壤有机质,因此,在中低产退化土壤的实际施肥过程中,要提高氮素利用率,建议有机无机配合施用较好。

基于井筒-地层置换效应的页岩油钻井环空流体温度分布

为了准确掌握井筒钻井液与地层页岩油置换条件下的环空流体温度分布规律,基于流体流动与传热理论,充分考虑置换后环空混合流体流动方式和热物性参数的变化,建立页岩油钻井环空流体温度分布预测模型,探究置换条件下环空流体温度分布规律,并分析置换位置、置换流体类型、置换速率对环空流体温度的影响规律。结果表明:置换条件下的环空流体温度高于正常循环条件下的温度;置换发生在井底时,环空流体温度分布曲线无明显拐点,而置换发生在非井底时,曲线存在明显拐点,且拐点位置与置换点位置一致;与低比热容的地层页岩油相比,高比热容的地层水与井筒钻井液发生置换时环空流体温度更高;当地层页岩油侵入速率大于井筒钻井液漏失速率时,置换速率越大,置换后的环空流体温度越高,反之越低。

水氮减量密植玉米的产量及产量构成

针对干旱绿洲灌区水资源匮乏、玉米生产化肥投入量大等问题,在水氮减量条件下,探讨增大密度对玉米干物质积累、籽粒产量和产量构成的影响,以期为建立水氮减量玉米稳产高效技术体系提供依据。20202021年,在地方习惯灌水减量20%(3240 m^(3)hm^(-2),W1)、习惯灌水(4050 m3hm^(-2),W2)和减量施氮25%(270 kg hm^(-2),N1)、习惯施氮(360 kg hm^(-2),N2)条件下,研究密度从7.50万株hm^(-2)(低,D1)提高30%(中,D2)、60%(高,D3)时,玉米干物质积累及产量的响应特征。研究表明,水、氮减量均显著降低玉米籽粒产量,增密30%可补偿水氮同时减量导致的产量降低效应;施氮量不变降低灌水量时,增密可显著提高产量。2个试验年度内,W1较W2、N1较N2产量分别降低3.0%、12.9%,D2、D3较D1产量分别高12.9%、9.2%;W1N1D1较W2N2D1处理减产12.3%,W1N1D2与W2N2D1处理产量差异不显著。增密30%能够补偿水氮减量减产的主要原因是提高了灌浆初期到成熟期干物质的累积量和成穗数,W1N1D2与W2N2D1相比,灌浆初期到成熟期干物质积累量提高5.8%,Vmax(最大干物质积累速率)、Vmean(平均干物质积累速率)、Tm(最大干物质积累速率出现时间)、HI(收获指数)差异均不显著,穗数增加24.7%,但穗粒数、千粒重分别降低19.3%和14.8%。W1N2D2较W2N2D1处理增产13.9%。当施氮量不变时,减水增密稳产的主要原因是提高了干物质积累量、Vmean、HI和穗数,W1N2D2与W2N2D1相比,穗数、干物质积累、Vmean和HI分别提高24.8%、10.2%、8.4%和4.7%,千粒重差异不显著。因此,本试验水氮同步减量条件下增密30%,是绿洲灌区玉米水氮节约稳产高产的可行措施;在施氮量保持不变但灌水量减少20%时,密度提高30%是玉米节水增产的有效措施。

绿洲灌区春小麦光能利用与水分生产效益对秸秆还田方式的响应

针对干旱灌区作物生产中光资源浪费和水分生产效益低等问题,研究不同秸秆还田方式对春小麦光能利用率、灌溉水生产力及经济效益的影响,以期为该区筛选适宜春小麦生产的秸秆还田方式提供依据。2014—2016年,在甘肃省武威绿洲农作基地以春小麦秸秆还田为研究对象,传统翻耕无秸秆还田为对照,设4个处理,包括免耕25~30cm高茬收割秸秆覆盖(NTSM)、免耕25~30cm高茬收割秸秆立茬(NTSS)、传统翻耕25~30cm高茬收割秸秆还田(CTS)、传统翻耕无秸秆还田(CT,对照),以期为该区筛选适宜春小麦生产的秸秆还田方式提供依据。结果表明,秸秆还田(NTSM、NTSS、CTS)较CT提高平均叶面积指数(MLAI)达到14.6%~17.2%、10.4~11.9%、7.3%~9.4%,提高总叶日积(LAI-D)达到14.6%~17.6%、9.2%~12.3%、8.3%~9.8%, NTSM较NTSS提高MLAI与LAI-D分别为6.6%~7.1%和5.9%~7.2%,NTSM处理利于扩大春小麦光合源。NTSM、NTSS较CT降低了春小麦孕穗期之前MLAI与LAI-D分别为6.1%~7.6%、4.6%~9.8%和6.0%––7.6%、8.1%~10.4%;相反,NTSM、NTSS较CT提高了春小麦孕穗期之后MLAI分别为38.9%~45.1%、30.7%~32.6%,春小麦灌浆期至成熟期LAI-D分别提高37.0%~47.5%、28.6%~33.9%,且NTSM较NTSS提高MLAI与LAI-D分别为6.2%~9.4%和6.5%~10.1%, NTSM有效调节了春小麦生育期内光合源动态关系,利于花后籽粒灌浆。NTSM、NTSS、CTS较CT春小麦分别增产18.6%~27.3%、16.6%~24.9%、10.2%~18.7%,光能利用率分别提高7.8%~12.2%、6.5%~11.2%、6.2%~8.4%,单方灌溉水利用效率分别提高18.6%~27.3%、16.6%~24.9%、10.2%~18.7%,以NTSM增产与提高水热利用效率幅度较大,具有高效利用土壤水热资源的优势。同时, NTSM、NTSS较CT总投入减少6.5%~7.3%,总产值提高11.4%~19.3%和8.6%~17.2%,纯收益提高32.2%~41.5%和27.8%~37.6%, NTSM因较少的资源投入和较高的经济效益而获得较高的产投比和单方灌溉水效益, NTSM较CTS与CT产投比提高14.2%~16.9%与19.1%~28.8%,单方灌溉水效益提高16.5%~23.1%与32.2%~41.5%。因此,免耕25~30 cm高茬收割秸秆覆盖是河西绿洲灌区提高春小麦光能利用和灌溉水生产效益的理想秸秆还田方式。

复种绿肥在不同灌水水平下对小麦籽粒品质和产量的影响

探明麦后复种绿肥在不同灌水水平下对小麦籽粒品质和产量的影响,对构建干旱灌区基于绿肥的小麦稳产丰产与优质生产模式具有重要的理论和实践支撑作用。本研究采用裂区试验设计,主区设2种种植模式:麦后复种绿肥(W-G)和麦后休闲(W);副区设小麦生育期3个灌水水平:低灌水(I1:190 mm)、中灌水(I2:240 mm)、高灌水(I3:290mm),于2020年和2021年测定分析了小麦籽粒蛋白质含量、淀粉含量、容重等品质指标,产量表现及土壤有机质含量变化。结果表明:在同一灌水水平下,W-G较W小麦籽粒蛋白质含量增加了5.8%~26.5%、湿面筋含量增加了9.3%~26.4%、容重增加了0.4%~2.1%;同一种植模式不同灌水水平之间,小麦籽粒蛋白质含量随灌水水平的降低呈增加趋势,而籽粒淀粉含量和湿面筋含量随灌水水平的降低呈减少趋势,I2小麦籽粒容重显著大于I1和I3;各组合处理之间,麦后复种绿肥中灌水水平(W-GI2)的小麦籽粒蛋白质含量与麦后复种绿肥低灌水水平(W-GI1)之间差异不显著,均高于其他处理,较麦后休闲高灌水水平(WI3)增加了15.1%~35.0%, W-GI2的小麦籽粒淀粉含量、湿面筋含量均与麦后复种绿肥高灌水水平(W-GI3)差异不显著。W-G较W籽粒产量增加了7.0%~13.2%;小麦籽粒产量随灌水水平的降低呈减少趋势,但W-GI2小麦籽粒产量与W-GI3差异不显著,较WI3平均增加了6.0%。W-G较W使小麦播前土壤有机质含量增加了5.6%~31.5%,但W-GI2土壤有机质含量在20~40 cm土层与W-GI3差异不显著,较WI3平均增加了7.8%。总之,麦后复种绿肥较麦后休闲处理能够显著增加麦田土壤有机质含量,使小麦在中灌水条件下获得较高籽粒产量的同时,改善籽粒蛋白质、淀粉、湿面筋含量等品质,可作为干旱灌区限量灌溉条件下小麦持续稳产丰产与品质优化的推荐农艺措施。

绿洲灌区密植减量施氮玉米的水分利用特征

【目的】针对干旱灌区水资源有限、玉米生产氮肥投入过高、水分利用效率(WUE)低等问题,探讨密植补偿减量施氮对玉米水分利用效率负效应的可行性,为建立玉米节氮、水分高效利用技术提供理论依据。【方法】于2019—2022年在甘肃武威设置裂区试验,主区设减量施氮(N1,270 kg·hm^(-2))和传统施氮(N2,360 kg·hm^(-2))两个水平,裂区设传统密度(M1,78000株/hm^(2))、中密度(M2,103500株/hm^(2))和高密度(M3,129000株/hm^(2))3个水平,N2M1为对照,重点研究施氮、种植密度及两者互作对玉米耗水特性、水分利用效率的影响。【结果】试验年度内,减量施氮较传统施氮处理耗水量降低4.7%,高、中密度较传统密度处理耗水量分别增大8.4%、4.2%,减量施氮与中密度组合(N1M2)与对照相比耗水量无显著差异。玉米籽粒产量随施氮量的减少而降低,中密度较高密度、传统密度显著提高了籽粒产量,减量施氮与中密度组合较对照提高了籽粒产量。减量施氮较传统施氮处理籽粒产量降低了4.6%,中密度较高密度、传统密度处理籽粒产量分别提高5.6%、8.2%,N1M2较N2M1籽粒产量提高4.3%。减量施氮降低了灌溉水分利用效率(IWUE),但能够保持与传统施氮相同的WUE;中密度有利于提高玉米IWUE和WUE,补偿减量施氮导致的水分利用效率下降。4年内,减量施氮使玉米IWUE降低4.5%,但WUE未显著下降;中密度较传统密度、高密度处理的IWUE分别提高8.6%、6.4%,WUE分别提高4.5%、10.1%;中密度对减量施氮IWUE和WUE的补偿效应分别为4.3%和5.2%。【结论】在干旱灌区,玉米全生育期施氮270 kg·hm^(-2)、密度103500株/hm^(2)较现有水氮管理水平提高了产量和水分利用效率,是适用于该区域的玉米节氮、水分高效利用生产技术。