西北绿洲灌区水氮耦合对燕麦品种陇燕3号耗水特性及产量的影响

灌水和施肥,尤其是施氮肥,是调控作物生长和增加产量的两大重要技术措施,其互作是燕麦高产高效栽培中重要因素。2014—2015年连续2个生长季,在甘肃河西绿洲灌区的田间试验设3个定额灌溉和3个施氮(纯氮)水平,研究水氮耦合对陇燕3号农田0~150 cm土层耗水量、棵间蒸发、产量及水分利用效率的影响。3个灌溉处理的灌水量分别为270 mm(I_1)、337.5 mm(I_2)和405 mm(I_3),3个施氮水平分别为90 kg hm^(–2)(N_1)、120 kg hm^(–2)(N_2)和150 kg hm^(–2)(N_3)。从播种到成熟,燕麦阶段耗水强度呈先增后减趋势,抽穗至灌浆是最大耗水期,且同一施氮水平下,阶段耗水强度随灌水量增大而显著增加。在全生育期内,棵间蒸发量(E)及土壤水分蒸发量占总蒸发量的比例(E/ET)表现先降后升趋势,且相同施氮量下,拔节至灌浆期随灌水量的增大而增大,而灌浆至成熟期则随灌水量的增大而减小。相同施氮量下,燕麦产量随灌水量增加而显著增加,水分利用效率却随灌水量增加而降低。产量N_3I_3最高(5466.0~5727.5 kg hm^(–2)),N_3I_2次之(5428.5~5678.5 kg hm^(–2)),N_1I_1最低(4504.5~4804.3 kg hm^(–2));水分利用效率N_3I_2最大(12.11~12.82 kg mm^(–1) hm^(–2)),N_3I_1次之(12.04~12.63 kg mm^(–1) hm^(–2)),N_1I_3最小(9.79~10.58 kg mm^(–1) hm^(–2))。由此表明,水氮耦合对燕麦水分利用及产量具有显著互作效应。施氮量150 kg hm^(–2)、灌溉定额337.5 mm是西北绿洲灌区燕麦种植较佳的节水、高产水氮管理模式。

绿洲农田土壤团聚体组成及有机碳和全氮分布对秸秆还田方式的响应

通过田间定位试验,在甘肃干旱灌区,研究了不同小麦秸秆还田方式(NTSS: 25~30 cm 高茬收割立茬免耕;NTS: 25~30 cm高茬秸秆覆盖免耕;TIS: 25~30 cm 高茬秸秆深翻耕;CT:传统不留茬深翻耕—对照)对农田土壤团聚体及有机碳和全氮分布特征的影响,以期为优化试区种植模式与提高农业可持续发展提供依据。结果表明:免耕秸秆还田处理(NTSS、NTS)≥0.25 mm团聚体含量较高,与CT相比,在0~10、10~20、20~30 cm土层分别提高5.4%与12.5%、13.3%与14.1%、11.1%与19.2%,以NTS提高幅度较大。NTSS、NTS提高了0~10、20~30 cm土壤团聚体的平均重量直径,较CT处理分别提高6.7%与11.6%、7.6%与8.1%,以NTS提高效果最明显。NTSS、NTS处理土壤有机碳和全氮含量均高于 CT 处理,在0~10、10~20、20~30 cm土层,有机碳含量分别增大8.1%与13.3%、7.4%与11.4%、7.8%与12.8%;全氮含量分别提高14.6%与17.9%、14.5%与17.9%、16.2%与20.5%,同样,以NTS提高土壤有机碳及全氮程度较大。各级别团聚体中有机碳和全氮含量均随土层深度增加而减小,团聚体中有机碳和全氮含量随团聚体直径减小而增加,NTS处理在各土层各级别团聚体均保持较高的土壤有机碳及全氮含量。因此,前茬小麦25~30 cm秸秆覆盖免耕还田是干旱灌区增强土壤团聚体形成、提高土壤有机碳及全氮含量的适宜栽培措施。

南疆地区田间配置对枣棉间作耗水特性的调控效应

为探明农果间作水分高效利用机理,提出适合南疆地区最优的农果间作模式,在大田试验条件下对枣棉间作系统进行研究,以种植模式(枣棉间作和枣、棉单作)和田间配置(棉花种植行数分别为2、4、6行;棉花株距分别为10 cm和12.5 cm)为参试因子,共9个处理,田间随机排列,共27个小区,小区面积为3 m×10 m。测定了各处理的耗水特征、产量、水分利用效率(WUE)和水分当量比(WER)等指标。结果表明:种植模式显著影响复合群体的耗水特性,枣棉间作耗水量较单作加权平均增加9.5%,棵间蒸发量降低11.4 mm,蒸散比降低13.5%。棉花种植行数显著影响复合群体的耗水特性,间作6行棉花较间作2行棉花耗水量增加9.1%~13.9%;间作6行棉花分别较间作4行和2行棉花提高土壤贮水消耗量35.2 mm和66.3 mm,棵间蒸发量分别降低24.2 mm和33.7 mm,蒸散比分别降低16.0%和22.2%;棉花株距变化仅对土壤贮水消耗量有显著影响,I3处理(间作棉花4行)土壤贮水消耗量较I4(间作棉花2行)高24.4 mm,I1(株距10 cm)较I2(株距12.5 cm)高14.7 mm。枣棉间作群体对40~60 cm土层土壤贮水消耗量最高,20~40 cm土层次之,80~100 cm土层最低;单作枣树对土壤深层水分利用较多,单作棉花则主要消耗浅层土壤中的水分,枣棉间作能够较好地利用土壤各层的水分。就土壤贮水利用而言,增加棉花行数或减小株距有助于促进40~80 cm土层土壤贮水的利用。不同枣棉间作处理的WER都大于1,说明枣棉间作较单作提高了农田WUE。间作棉花种植行数为4行、株距为12.5 cm时,枣棉间作综合效益最优,产量为7460 kg·hm^-2,WUE为11.37 kg·mm-1·hm^-2,WER为1.34。

一膜覆二年和灌水量对玉米间作豌豆水分利用效率的影响

【目的】解决干旱灌区大面积实行传统覆膜对土壤环境造成污染和灌量过大对水资源造成浪费的问题.【方法】本研究于2016年在甘肃省河西走廊开展田间试验,研究了一膜两年用(M_1)、传统耕作覆膜(M_2)两种覆膜方式与低(I_1:450mm)、中(I_2:495mm)和高(I_3:540mm)3个灌水量组合对玉米间作豌豆水分利用效率的影响,以期为该区地膜减投、节水间作种植模式提供科学依据.【结果】覆膜方式对玉米间作豌豆的总耗水量影响不显著,但增大灌溉量作物总耗水量显著增大.覆膜方式和灌水量均对棵间蒸发量影响显著,且互作效应显著.M_1在低、中、高灌水量下棵间蒸发量较M_2减小了22.8%,20.6%,18.1%,棵间蒸发量随灌水量的增大显著增大.覆膜方式和灌水量均对蒸散比(E/ET)影响显著,且交互作用对E/ET有显著影响.与M_2相比,M_1显著降低了低、中、高灌水量下E/ET,降低幅度为22.0%,16.7%,15.5%,随着灌水量的增加E/ET增大.覆膜方式对籽粒产量、生物产量影响不显著,灌水量对其影响显著.M_1I_2获得较高的籽粒产量和生物产量,分别达14 580.1kg/hm^2和31 227.6kg/hm^2,一膜覆两年中灌水量下WUE较高,达到18.8kg/(hm^2·mm).【结论】一膜两年用中灌水量可作为干旱灌区减少污染,提高资源利用效率的种植模式之一.

Effects of Different Tillage Systems on Soil Properties,Root Growth,Grain Yield,and Water Use Efficiency of Winter Wheat (Triticum aestivum L.) in Arid Northwest China

Studies on root development, soil physical properties, grain yield, and water-use efficiency are important for identifying suitable soil management practices for sustainable crop production. A field experiment was conducted from 2006 through 2008 in arid northwestern China to determine the effects of four tillage systems on soil properties, root development, water-use efficiency, and grain yield of winter wheat （Triticum aestivum L.）. The cultivar Fan 13 was grown under four tillage systems：conventional tillage （CT） without wheat stubble, no-tillage without wheat stubble mulching （NT）, no-tillage with wheat stubble standing （NTSS）, and no-tillage with wheat stubble mulching （NTS）. The soil bulk density （BD） under CT system increased gradually from sowing to harvest, but that in NT, NTSS, and NTS systems had little change. Compared to the CT system, the NTSS and NTS systems improved total soil water storage （0-150 cm） by 6.1-9.6 and 10.5- 15.3% before sowing, and by 2.2-8.9 and 13.0-15.1% after harvest, respectively. The NTSS and NTS systems also increased mean dry root weight density （DRWD） as compared to CT system. The NTS system significantly improved water-use efficiency by 17.2-17.5% and crop yield by 15.6-16.8%, and the NTSS system improved that by 7.8-9.6 and 7.0-12.8%, respectively, compared with the CT system. Our results suggested that Chinese farmers should consider adopting conservation tillage practices in arid northwestern China because of benefits to soil bulk density, water storage, root system, and winter wheat yield.