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。

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。

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。

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。

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。

地层评价与测井技术新进展:第64届SPWLA年会综述

简要介绍了第64届岩石物理学家和测井分析家协会(SPWLA)年会的主要内容,重点以常规/非常规储层的地层评价、饱和度及流体分析等15个专题详细分析了年会上交流的127篇学术论文,以此为基础对近年来岩石物理与测井基础理论研究、测井新仪器与新方法研发、复杂油气藏及非常规油气藏综合评价技术等领域的最新进展进行总结与分析,对测井方法、测井仪器及测井解释评价的国际发展趋势进行分析讨论,并对中国测井技术的发展提出了合理化建议。

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。

含裂缝页岩核磁共振横向弛豫响应正演模拟及T2谱特征分析

裂缝的精细探测是页岩储层油气可动性评价的关键,核磁共振技术可实现多种尺度孔隙中流体的测量,已被广泛应用于非常规储层评价.然而,含裂缝页岩的核磁共振响应特征尚不明确.为此,提出一种基于三维CT数据建立的孔隙-裂缝双相介质模型方法,采用数值模拟方法系统研究了裂缝参数的核磁共振测井响应特征.模拟结果表明:裂缝的存在影响页岩的核磁共振T_(2)谱分布,裂缝张开度增大导致T_(2)谱向右偏移,纵横比增大造成T_(2)谱向左偏移;裂缝页岩的孔缝配置关系对页岩连通性起主导作用,孔缝配比减小,可动流体呈线性增长.

长期间作及免耕对土壤物理性状及作物产量的影响

针对西北绿洲灌区长期传统覆膜耕作造成土壤结构的稳定性下降、地膜残留过多和土壤质量下降等问题,研究覆膜免耕与禾豆间作种植模式对土壤物理性质和作物产量的影响,以期为试区优化耕作方式和作物种植模式提供理论支撑。田间试验于2013—2020年在河西绿洲灌区进行,设置传统耕作覆膜(CT)、覆膜免耕(NT)2种耕作措施;单作豌豆(P)、单作玉米(M)、玉米间作豌豆(M//P)3种种植模式,2019年和2020年玉米收获后测定土壤物理性状和作物产量等相关指标。结果表明:(1)0~30 cm土层≥0.25 mm水稳性团聚体含量、平均重量直径(MWD)、土壤容重和土壤总孔隙度在NT与CT处理间存显著差异,NT较CT≥0.25 mm水稳性团聚体含量提高2.02%~7.76%、MWD提高19.4%~26.0%、土壤容重降低1.31%~1.57%、总孔隙度增加1.97%~2.28%;(2)NT处理下,不同种植模式间存在显著差异,M//P分别较P和M处理水稳性大团聚体含量增加12.60%~20.11%和7.05%~11.55%,MWD分别较P和M处理增加9.61%~12.44%和4.01%~8.01%,土壤容重平均降低2.97%和1.98%,土壤孔隙度分别增加4.50%和2.98%;(3)耕作方式对作物产量影响不显著,但种植模式对玉米籽粒产量有显著影响,单位面积间作玉米籽粒产量在2种耕作措施下分别较单作玉米增加29.41%~31.68%,31.92%~33.38%。覆膜免耕下禾豆间作种植模式是该区域改善土壤物理性状、提高作物产量、实现资源高效利用的有效农艺措施。

麦后复种绿肥及配施不同水平氮肥对小麦产量、品质及氮素利用的影响

【目的】针对甘肃省河西地区春小麦种植氮肥投入量大、肥源单一、氮素利用率低及小麦品质差的问题,探究适宜的绿肥与减量配施氮肥的栽培技术对春小麦籽粒产量、品质及氮素吸收利用的影响,以期为河西灌区春小麦高产、优质和绿色生产方式提供理论依据。【方法】试验于2019—2021年在甘肃武威河西绿洲灌区进行,试验采用裂区设计方法,主区设单作小麦(W)和麦后复种豆科绿肥(W-G)两种种植模式;副区为5种施氮水平:农户传统施氮100%N肥(180 kg·hm^(-2),N4)、传统施氮的85%N肥(N3)、传统施氮的70%N肥(N2)、传统施氮的55%N肥(N1)及不施氮肥(N0)。【结果】麦后复种绿肥结合施氮85%(W-G-N3)可显著提高小麦籽粒和生物产量,W-G-N3较单作小麦模式下施氮85%(W-N3)和传统施氮(W-N4)籽粒产量分别提高16.7%—18.4%和13.6%—34.4%,W-G-N3较W-N3与W-N4生物产量分别提高11.3%(2020)与5.2%—11.6%(2020—2021),籽粒产量提高幅度大于生物产量,因而,W-G-N3处理具有较高的收获指数,较W-N3和W-N4收获指数分别提高4.9%—15.9%和8.0%—20.5%。同时,W-G-N3可通过增加籽粒蛋白质含量、沉降值和湿面筋含量改善营养品质,其中W-G-N3较W-N3蛋白质含量、沉降值和湿面筋含量分别提高12.3%—16.1%、28.7%—47.2%和10.7%—11.1%;W-G-N3较W-N4蛋白质含量提高8.9%—12.4%,但W-G-N3与W-N4处理沉降值和湿面筋含量差异不显著。此外,W-G-N3较W-N3和W-N4有利于促进小麦吸收氮素及转化为籽粒产量,其中植株吸氮量分别提高42.2%—58.9%和35.2%—45.0%,氮肥利用率分别提高12.0%—20.6%和5.9%—20.4%,氮肥偏生产力分别提高3.6%—18.3%和28.1%—58.1%;W-G-N3处理也可补偿减氮造成的氮肥农学效率的降低,较W-G-N4氮肥农学效率提高74.2%—80.0%。相关分析表明,麦后复种绿肥配合适量减氮通过促进氮素吸收利用而增加籽粒产量,同时又可显著改善籽粒营养品质。【结论】麦后复种绿肥结合传统施氮量的85%(153 kg·hm^(-2))模式是河西绿洲灌区增加春小麦产量、改善籽粒品质和提高氮肥利用效率的适宜种植模式和施氮水平。

水氮减量条件下地膜玉米免耕轮作小麦的水分利用特征

【目的】针对河西绿洲灌区资源型缺水严重,作物生产中地膜和水氮投入量大且利用率低等问题,探讨水氮减量条件下免耕一膜两年用对后茬作物水分利用特征的影响,为构建试区水氮减量和水分高效利用技术提供实践依据。【方法】2019—2021年,开展三因素裂区试验,设传统翻耕(CT)和免耕一膜两年用(NT)2种耕作方式,减量20%灌水量(I1,1920 m^(3)·hm-2)和传统灌水量(I2,2400 m^(3)·hm-2)2个灌水水平,减量40%施氮(N_(1),135 kg·hm-2)、减量20%施氮(N_(2),180 kg·hm-2)和传统施氮(N_(3),225 kg·hm-2)3个施氮水平,研究不同处理的耗水量、棵间蒸发量和水分利用效率。【结果】一膜两年用可优化小麦播前土壤水分环境、减少小麦生育期内无效耗水。与CT相比,NT有利于提高小麦播前土壤含水量和贮水量,分别提高了16.9%—23.0%和14.5%—16.5%;可降低小麦全生育期总耗水量(ET)、总棵间蒸发量(E)和蒸散比(E/ET),降低幅度分别为3.5%—4.2%、19.0%—20.2%和16.8%—19.3%。随着灌水和施氮量减少,耗水量、棵间蒸发量、E/ET 3个指标随之降低,与I2相比,I1的3个指标分别降低了6.1%—6.4%、10.8%—11.1%和5.5%—6.0%;与N_(3)相比,N_(2)、N_(1)的3个指标分别降低了2.2%—3.9%、4.2%—10.9%和1.7%—7.2%;耕作方式、灌水交互作用下,NTI1较CTI1耗水量、E/ET分别降低了0.6%—6.6%和17.4%—17.6%;免耕一膜两年用集成水氮减量进一步优化耗水结构,与CTI2N_(3)相比,NTI1N_(2)的3个指标分别降低了11.0%—12.9%、28.3%—47.6%和22.5%—26.4%。与CT相比,NT显著提高小麦籽粒产量和水分利用效率,分别提高了4.8%—6.3%和9.0%—9.5%。在NT和CT条件下,I1N_(2)与I2N_(3)、I2N_(2)小麦籽粒产量和水分利用效率(WUE)差异不显著;比较不同处理下的小麦籽粒产量和水分利用效率,以NTI1N_(2)最高,与对照CTI2N_(3)相比,籽粒产量和WUE分别提高了5.1%—6.6%和5.7%—6.2%。【结论】在河西灌区,免耕一膜两年用玉米轮作小麦,在全生育期灌水1920 m^(3)·hm-2、施氮180 kg·hm-2,是适用于该区的水氮节约小麦高产和水分高效利用的生产技术。

不同种植密度对施氮条件下玉米灌浆期叶片光合特性的影响

明确不同种植密度对施氮条件下玉米灌浆期叶片光合特征的影响,对通过种植密度调控玉米个体光合作用与群体产量关系,实现玉米稳产丰产具有理论和实践指导意义。在甘肃河西走廊,通过3 a田间试验,以施氮360 kg/hm^(2)(N360)和不施氮(N0)为主区,玉米种植密度75000株/hm^(2)(D1)、87000株/hm^(2)(D2)和99000株/hm^(2)(D3)为副区,研究施氮条件下玉米灌浆期叶片光合特征对不同种植密度的响应。结果表明,试区玉米灌浆期光合有效辐射和大气温度最大值出现在14:00,最小值出现在6:00,而空气相对湿度最大值出现在6:00,最小值出现在14:00。施氮能够显著增加玉米灌浆期叶片净光合速率(P_(n))、叶片蒸腾速率(T_(r))和气孔导度(G_(s)),N360较N0在8:00-18:00的P_(n)平均增加19.5%~41.7%、T_(r)平均增加27.4%~44.1%、G_(s)平均增加27.4%~44.1%,但叶片胞间CO_(2)浓度(C_(i))显著降低;随着种植密度的增大,玉米灌浆期8:00―18:00的P_(n)、T_(r)、G_(s)呈降低趋势;N360D2与N360D1玉米灌浆期P_(n)差异不显著,显著大于其他处理。施氮水平和种植密度对玉米灌浆期8:00―16:00的叶片水分利用效率均无显著影响。N360较N0同时增加玉米籽粒产量和生物产量,但使玉米收获指数降低3.5%~5.3%;在N0中D2玉米籽粒产量大于D1和D3,而在N360中D2玉米籽粒产量与D3无显著差异,均显著大于D1;N360D2与N360D1的玉米籽粒产量无显著差异,均大于其他处理。总之,在施氮360 kg/hm^(2)条件下,种植密度从75000株/hm^(2)增加到87000株/hm^(2),能够使玉米灌浆期叶片光合速率保持在较高水平,提高收获指数,促进生物产量向籽粒产量的转化效率,获得最大籽粒产量。

绿洲灌区宽幅匀播和传统条播春小麦产量对水氮减量的适应性研究

【目的】针对干旱绿洲灌区水资源匮乏、春小麦生产化肥投入量大等问题,研究不同种植方式下水氮减投对春小麦地上干物质积累及产量形成的影响,为试区春小麦节水节肥高效生产提供理论和实践依据。【方法】2016—2018年,在宽幅匀播(W)和传统条播(C)2种种植方式下,设2个灌水梯度为传统灌水(I2,2400 m^(3)·hm^(-2))、减量灌水20%(I1,1920 m^(3)·hm^(-2))和3个施氮梯度为传统施氮(N3,225 kg·hm^(-2))、减施氮肥20%(N2,180 kg·hm^(-2))、减施氮肥40%(N1,135 kg·hm^(-2)),研究宽幅匀播和传统条播下春小麦产量对水氮减量的适应性。【结果】宽幅匀播较传统条播增大了春小麦地上干物质最大增长速率(V_(max))、干物质平均增长速率(V_(mean))和抽穗期之后地上干物质积累速率,延迟了地上干物质最大增长速度出现的时间(Tm)。宽幅匀播种植方式下减水减氮20%较传统条播传统灌水与施氮处理春小麦V_(max)和V_(mean)分别提高13.0%—23.4%和11.0%—16.9%,Tm延迟3.3—3.7 d,宽幅匀播可有效调控春小麦生长发育动态。宽幅匀播较传统条播春小麦籽粒与生物产量分别增加11.0%—17.3%与4.3%—9.6%,收获指数提高6.3%—6.9%。与传统条播传统灌水与施氮处理相比,宽幅匀播减水减氮20%增加春小麦籽粒与生物产量分别为16.0%—22.5%与5.6%—13.2%,提高收获指数8.2%—10.9%,宽幅匀播种植方式下减水减氮20%与减水20%传统施氮春小麦产量与收获指数差异不显著。宽幅匀播减水减氮20%春小麦增产主要归因于穗粒数及千粒重的协同提升,较传统条播传统灌水与施氮处理依次提高3.9%—7.1%与18.4%—22.7%,以千粒重的提高幅度较大。通径分析表明,宽幅匀播减水减氮20%主要通过提高收获指数、增大千粒重进而提高籽粒产量。【结论】宽幅匀播可实现春小麦生产的水氮同步减量20%,是绿洲灌区春小麦水氮节约稳产高产的可行措施。

间作小麦秸秆还田对地膜覆盖玉米灌浆期冠层温度及光合生理特性的影响

【目的】作物的光合生理特性是影响产量的重要因素,冠层温度反映作物冠层的能量平衡状况,与作物光合生理特性及产量形成密切相关。研究不同覆盖方式下作物冠层温度与光合生理特性及产量形成,旨在优化耕作制度,提高干旱内陆灌区作物生产潜力。【方法】2014—2016年,在西北干旱灌区,通过田间试验,研究不同小麦秸秆还田及地膜覆盖利用方式下,小麦间作玉米模式中玉米灌浆期的冠层温度及光合生理特性。【结果】间作较单作可降低玉米灌浆期的冠层温度,以免耕小麦带25—30 cm高茬收割覆盖还田与玉米带地膜2年覆盖(NTSI2),免耕小麦带25—30 cm高茬收割立茬还田与玉米带地膜2年覆盖(NTSSI2)处理降低效果更为显著,较传统耕作每年覆新膜单作(CTM)处理分别降低10.3%与7.5%,比传统翻耕小麦带无秸秆还田与玉米带每年覆新膜(CTI)处理分别降低7.6%与4.7%。从冠气温差可知,NTSI2处理随气温变化玉米灌浆期冠层温度变化较小,可减小气温变化对玉米生长发育造成的不利影响。间作较单作可增大玉米灌浆期的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)及叶片水分利用效率(WUEL),以NTSI2、NTSSI2处理提高幅度较大,较CTM处理玉米Pn提高比例分别为23.0%与18.1%,较CTI处理提高比例分别为13.4%与8.9%;同理,与CTM处理相比,Tr分别提高7.9%与5.8%,与CTI处理相比,Tr分别提高6.1%与4.1%;NTSI2、NTSSI2处理WUEL较CTM处理提高14.4%与12.0%,较CTI提高7.2%与4.9%,呈现水分高效利用的潜势。相同的净占地面积下,间作较单作玉米具有增产效应,增产幅度达到52.2%,其中NTSI2、NTSSI2处理较CTM处理分别增产57.2%与53.4%,较CTI处理分别增产17.6%与14.7%,说明免耕地膜2年覆盖与秸秆还田同步应用于间作模式可进一步加强玉米增产效应。【结论】在河西绿洲灌区,集成应用免耕秸秆还田与地膜2年覆盖技术是实现高产高效间作模式的理想耕作措施。

春小麦秸秆还田对后茬玉米干物质积累及产量形成的调控效应

干物质是作物光合作用产物的最高形式,其积累动态特性与籽粒产量有密切关系,研究前茬作物不同秸秆还田方式对后茬地膜覆盖作物地上干物质积累特性与产量形成的影响,对优化作物高产高效栽培理论和技术具有重要意义。本研究通过田间试验,在干旱内陆灌区研究了前茬春小麦不同秸秆还田方式(免耕秸秆覆盖还田,NTM;免耕秸秆立茬还田,NTS;传统翻耕秸秆还田,CTS;传统翻耕无秸秆还田,CT,对照)对后茬玉米地上干物质积累规律及产量形成的调控效应。结果表明:前茬春小麦免耕秸秆还田(NTM,NTS)提高了后茬玉米地上干物质最大增长速率和干物质平均增长速率,延迟了干物质最大增长速率出现的时间,以NTM处理作用效果最明显,较CT玉米地上干物质最大增长速率和干物质平均增长速率分别提高5.7%、11.2%,玉米地上干物质最大增长速率出现时间延迟3.4d,差异达显著水平(P<0.05)。NTM、NTS处理可长时间保持后茬玉米相对较高的地上干物质积累速率,有效延缓吐丝至灌浆期后茬玉米地上干物质积累速率的降低,维持较长的地上干物质积累期,提高完熟期地上干物质积累量,NTM和NTS较CT处理玉米收获期地上干物质积累量分别提高11.3%和9.9%(P<0.05)。NTM、NTS和CTS比CT处理分别增产15.6%、13.0%和7.8%,以NTM处理增产幅度较大,较CTS增产7.3%(P<0.05),增产的主要原因为穗数、穗粒数及粒重的协同提高。通过关联矩阵分析表明,通过优化前茬春小麦秸秆还田方式影响后茬玉米穗数来调控群体大小,进而协调穗粒数与粒重,通过三者相互协调发展可实现增产。因此,前茬春小麦免耕25~30cm覆盖秸秆还田(NTM)是典型干旱内陆灌区优化后茬玉米干物质积累特性及获得高产的理想耕作措施。

西北干旱灌区不同地膜覆盖利用方式对玉米水分利用的影响

【目的】资源型缺水严重制约干旱灌区的农业生产,传统玉米生产模式地膜投入量大。在极端高温和生态环境污染的挑战日益加剧的情境下,探讨通过免耕地膜重复利用维持较高水分利用的可行性,以期为构建试区地膜减量玉米高效生产技术提供理论支撑。【方法】2017—2018年,在甘肃河西绿洲灌区,设置免耕地膜重复利用(免耕覆膜,NM)、秋免耕春覆膜(少耕覆膜,RM)与传统耕作每年覆盖新膜(传统覆膜,对照,CM)3种地膜覆盖利用方式,研究其对玉米田土壤水分利用的影响,以期为优化试区玉米高产高效栽培管理技术提供理论依据。【结果】NM与RM处理较CM处理提高玉米播种时0—120 cm土层平均土壤重量含水量,分别为7.8%与5.1%,这为玉米播种创造良好的土壤水分环境。玉米播种—拔节期及吐丝—灌浆初期,NM处理较CM处理提高0—120 cm土层平均土壤重量含水量,分别为5.0%与4.7%,弥补了灌浆期玉米植株旺盛生长对土壤水分的大量需求。与CM处理相比,NM处理增加了玉米播种—大喇叭口期的耗水量,降低了玉米吐丝—灌浆初期的耗水量,增大了玉米灌浆初期—收获期的耗水量,有效协调玉米各生育阶段的水分需求关系。虽然NM处理较RM与CM处理提高了玉米吐丝期之前的棵间蒸发量,分别为11.7%与26.0%,提高棵间蒸发量占耗水量的比例(E/ET),分别为13.4%与19.9%,但是NM处理较RM与CM处理降低了玉米吐丝期之后的棵间蒸发量,分别为9.2%与19.4%,降低E/ET,分别为9.7%与20.7%,说明NM处理有利于增强玉米吐丝期之后土壤水分的有效利用。因而,在地膜减投与免耕措施下,NM处理获得与RM及CM处理相当的籽粒产量与水分利用效率。【结论】在西北干旱灌区,应用免耕地膜重复利用并没有导致玉米产量和水分利用效率的降低,具有稳定产量及水分利用效率的作用,是玉米生产中地膜减投的可行措施。

一膜两年用少耕轮作对水氮减投小麦产量形成的促进效应

【目的】针对干旱绿洲灌区覆膜玉米多年连作、水肥管理不合理、种植模式单一造成的资源利用效率低、环境污染等问题,研究水氮减投条件下一膜两年用少耕轮作对小麦产量形成的促进效应,为农田资源节约及高效利用生产技术研发提供依据。【方法】在甘肃省河西走廊朱王堡以一膜两年用少耕轮作(RT)小麦为研究对象,传统耕作小麦露地条播(CT)为参照,设2个灌水水平,包括传统灌水量减量20%水平(I_1)和传统灌水水平(I_2);3个施氮水平,包括传统施氮量减量40%(N_1)、传统施氮量减量20%(N_2)、传统施氮水平(N_3),在2016—2017两年内进行田间试验,以系统分析小麦生长规律和籽粒产量形成机制。【结果】小麦各生长和产量指标在试验年份之间无显著性差异。耕作方式对小麦生长速率有显著影响,一膜两年用少耕轮作小麦分别在拔节期、孕穗到开花期较传统耕作小麦露地条播提高8.5%、9.0%;灌水和施氮水平对一膜两年用少耕轮作小麦生长速率均无显著性影响。一膜两年用少耕轮作小麦平均叶面积指数比传统耕作小麦露地条播提高了13.9%;而减量灌水降低了小麦叶面积指数,I_1处理较I_2处理降低12.2%;施氮水平之间相比较,N_1处理小麦叶面积指数较N_2处理降低13.3%,N_2处理较N_3处理降低9.5%。在减量20%灌水水平下,一膜两年用少耕轮作小麦籽粒产量比传统耕作小麦露地条播平均增加9.1%;一膜两年用少耕轮作条件下,灌水和施氮水平对小麦籽粒产量均无显著影响;RTI_1N_2处理在两年试验中均获得最大籽粒产量,分别达到7 168 kg·hm^(-2)、7 537 kg·hm^(-2)。虽然减量灌水和减量施氮均使小麦生物产量有所降低,但收获指数在水、氮减投条件下均有提高,I_1处理较I_2处理小麦收获指数平均提高10.7%;减量20%灌水水平下,N_1处理与N_2处理小麦的收获指数分别较N_3处理提高了9.2%和7.1%。在减量20%灌水水平下,一膜两年用少耕轮作小麦花后光合产物向籽粒的输入量较传统耕作小麦露地条播提高了26.2%,对籽粒的贡献率提高4.9%;N_2处理与N_3处理小麦光合产物输入量之间差异不显著。由产量构成因素和通径分析表明,穗数和穗粒数相对稳定时,通过合理水、氮配施保持一定水平叶面积指数,促进光合产物的累积及其向籽粒的输入从而增加粒重是增产的主要途径。【结论】在传统灌水减量20%(190 mm)、传统施氮减量20%(180 kg N·hm^(-2))条件下,一膜两年用少耕轮作仍能获得高产,该试验中RTI_1N_2处理可作为干旱绿洲灌区节水、节氮、地膜减投的资源节约高效型生产模式的参考。