干旱条件下深施肥对春小麦旗叶生态化学计量特征及其光合碳同化的影响

深施肥能提高旱地作物的水肥利用效率,是作物增产的重要技术途径之一,但目前对其营养生理机制,尤其是从旗叶生态化学计量特征的角度缺乏系统研究分析。本研究采用桶栽定量控制试验的方法,在2021—2022年以‘陇春35号’为供试品种,设置30 cm深施肥(D30)、15 cm浅施肥(D15)和不施肥(CK)3个处理,研究不同处理对春小麦挑旗至灌浆期春小麦旗叶碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及生态化学计量特征(C/N、C/P、N/P)的影响,揭示春小麦旗叶养分含量及生态化学计量特征对旗叶SPAD值、Pn、地上部干物质积累、地上部生长速率、产量形成的影响。结果表明,灌浆期D30旗叶C/N值较D15和CK分别降低2.1%~6.4%、5.4%~10.2%;C/P值分别降低3.8%~5.2%、5.4%~6.0%;2021年N/P值分布提高1.4%和4.1%,2022年N/P值分别降低1.6%和0.2%。灌浆期D30旗叶SPAD值较D15和CK分别提高1.8%~6.5%、15.5%~18.2%;Pn分别提高21.6%~27.0%、28.5%~36.6%。扬花至灌浆期D30地上部生长速率较D15和CK分别提高22.1%~41.2%、68.4%~80.8%。成熟期D30地上部干物质积累量较D15和CK分别提高10.6%~11.1%;产量分别提高15.7%~16.0%、46.5%~49.3%。D30氮肥贡献率较D15提高46.6%~52.4%;氮肥偏生产力提高15.7%~16.0%;氮肥农学效率提高69.6%~76.7%。相关性分析表明,灌浆期春小麦旗叶C、N、P含量与旗叶SPAD值、Pn、地上部干物质积累呈正相关;旗叶生态化学计量特征与旗叶SPAD值、Pn、干物质积累呈负相关。因此,在干旱条件下30 cm深施肥通过提高春小麦挑旗至灌浆期旗叶C、N、P含量,延缓扬花期后旗叶N、P含量的降低,优化旗叶生态化学计量特征,降低N、P对春小麦旗叶光合作用的限制,提高春小麦旗叶Pn和地上部生长速率,并且延缓旗叶衰老,促进产量增加。

立式深旋松耕对西北半干旱区土壤水分性状及马铃薯产量的影响

合理耕作可增强土壤水分供给能力和促进作物根系发育,进而提高作物抗旱性和生产力,将是进一步挖掘半干旱区马铃薯产量和水分利用效率潜力的有效途径。在西北黄土高原半干旱区于2016-2017年设置定位试验,在全膜覆盖垄作模式下设计立式深旋松耕40cm(VRT)、深松耕40cm(DLT)和传统旋耕15cm(TT)3个处理,测定土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、饱和含水量、毛管含水量以及田间持水量和萎蔫系数、生育期土壤含水量、马铃薯产量等,计算土壤有效贮水量、耗水量和水分利用效率等指标,研究立式深旋松耕对土壤物理性状、马铃薯产量和水分利用的影响。结果表明,VRT显著降低了0～40cm土层的土壤容重,较DLT和TT分别下降了10.8%～25.3%和11.2%～24.8%;土壤总孔隙度、毛管孔隙度分别提高了12.3%～23.7%和29.7%～46.6%,饱和含水量和土壤毛管含水量分别增加了26.1%～54.4%和38.8%～82.9%,萎蔫贮水量下降了11.0%～49.0%。与TT相比,DLT降低了20～40cm土层的土壤容重和萎蔫贮水量,显著提高了饱和含水量、毛管含水量、总孔隙度和毛管孔隙度。基于土壤物理性状和水分特性的优化,VRT在0～40cm土层的有效贮水量显著高于DLT和TT,分别增加了34.3%～136.9%和44.6%～75.2%,DLT较TT在20～40cm土层也有显著增加。较高的土壤有效贮水量促进马铃薯生长,并显著提高块茎产量,VRT分别较DLT和TT增产24.8%～156.8%和47.8%～41.0%,水分利用效率(WUE)分别提高18.9%～92.3%和19.2%～26.6%,干旱年份(2016)的增加幅度显著高于正常降水年份(2017)。因此,立式深旋松耕显著优化了土壤的水分特性,提高了土壤有效水含量,促进马铃薯发育,提高块茎产量和WUE,这一效果在干旱年份尤为明显,是适合于黄土高原半干旱区抗旱增产、水分高效的耕作方法。

减氮追施和增密对全膜覆盖垄上微沟马铃薯水分利用及生长的影响

优化垄沟配置方式、种植密度和施肥方式可显著提高降水利用效率、作物产量和水分利用效率。以西北半干旱区全膜覆盖垄上微沟种植马铃薯,设置49,500株hm–2(低密度)和64,500株hm–2(高密度) 2个播种密度,传统施肥(PM)、减量追施(PMN)、有机肥替代(PMO) 3个施肥模式,随机区组设计。研究施肥和密度对马铃薯不同生育期土壤温度、阶段耗水量、产量及水分利用效率的影响。结果表明,增密对土壤温度、叶绿素相对含量(SPAD)和产量无显著影响,但降低了花前耗水量、单株地上生物量和水分利用效率,提高了叶面积指数(LAI)和花后耗水量。在块茎膨大期,高密度处理的LAI较低密度增加了3.64%～15.01%;花后耗水量在2015—2016年较低密度增加了6.50%～48.52%。与PM处理相比, PMN和PMO均能提高花前土壤温度、现蕾期-块茎膨大期的马铃薯叶片SPAD值和LAI,其中LAI在花期增加了10.42%～44.26%。PMN和PMO降低了花前耗水量,增加花后耗水量和地上生物量,在块茎膨大期地上生物量较PM增加了6.95%～49.85%。PMN能提高低密度马铃薯的块茎产量和水分利用效率(WUE),2015—2017年产量较PM和PMO分别提高了9.96%～20.87%和13.64%～17.61%,水分利用效率提高了5.46%～20.81%和13.25%～45.24%。因此,增加密度对产量和水分利用效率无显著影响,但化肥减量追施或有机肥替代均可显著促进马铃薯花后耗水和提高LAI,使马铃薯块茎产量和WUE显著增加,是西北黄土高原半干旱区增产增效的养分管理模式。

旱地全膜覆土穴播荞麦田土壤水热及产量效应研究

2015 2017 年在西北黄土高原半干旱区设全膜覆土穴播(FMS)和露地穴播(CK) 2 种种植方式,研究西北黄土高原全膜覆土穴播对旱地荞麦农田土壤水分和温度、产量及水分利用效率的影响,为寻求半干旱区荞麦高产高效的技术途径提供理论依据。结果表明, FMS 较 CK 使荞麦苗期提前 2.0~2.7 d,分枝期提前 2~3 d,现蕾期提前 0~1.7 d,而灌浆期延长 4.7~7.0 d。全膜覆土穴播(FMS)提高平水年(2015)和欠水年(2016)荞麦农田的土壤贮水量,较 CK 增加 16.9mm 和 25.59 mm,提高 2.91%和 5.79%,差异显著(P<0.05),但丰水年(2017)处理间差异不显著。在平水年和丰水年,0~25 cm 土壤平均温度 FMS 较 CK 分别增加 2.27℃和 2.20℃,但是在高温干旱年, FMS 分枝期至灌浆期明显低于 CK,全生育期内 0~25 cm 土壤平均温度 FMS 较 CK 降低。成熟期 FMS 干物质量较 CK 增加 13.46%~137.87%,叶面积指数增加 16.22%~52.55%,株高增加 12.78%~48.91%,单株粒重增加 33.39%~60.90%,籽粒饱满率提高 8.48%~9.14%。3 年全膜覆土穴播荞麦生育期 0~300 cm 土壤耗水量增加 3.89%,但差异不显著,产量增加 7.26%~95.25%,水分利用效率提高 7.59%~87.08%,差异显著(P<0.05),而且越干旱年份增产增效愈加明显。全膜覆土穴播能够提高荞麦播前土壤贮水量,降低高温时段的土壤温度,延长灌浆期,显著提高叶面积指数和生物量,促进荞麦植株发育,使得产量和水分利用效率明显升高。

密度和施肥对旱地马铃薯干物质积累、产量和水肥利用的影响

协同提高产量和资源利用效率,是旱作马铃薯高产高效的基础。本研究以陇薯10号为材料,于2017-2019年进行大田试验,设置当地农民习惯栽培(CK)、高产高效栽培(YE)和超高产栽培(HY)3种栽培模式,测定旱地马铃薯叶面积指数(LAI)、叶片SPAD值、冠层光合能力、干物质积累转运、块茎产量、水肥利用效率等指标。结果表明,与CK相比,YE和HY均提高了马铃薯LAI和叶片SPAD值,YE在降雨较少的2017年增幅更明显;二者均减慢了马铃薯块茎膨大后的LAI和叶片SPAD降低幅度,使其冠层光合能力在块茎膨大期和淀粉积累期2年平均提高29.9%、34.7%和40.2%、50.5%。基于较高的LAI和冠层光合能力,YE和HY的地上干物质在块茎膨大期较CK 3年平均增加123.05%和118.53%;同时块茎膨大后同化物对块茎的贡献率增加22.56%和19.29%,使马铃薯产量在2017-2019年平均增加47.93%和47.78%,水分利用效率平均增加77.59%和75.85%,均达到显著差异水平。YE和HY使马铃薯商品薯产量显著增加,收益显著提高,在2017-2019年分别较CK新增纯收益7330.3元hm^-2和6024.6元hm^-2。较大的群体冠层和较高的物质生产促进了植株对N、P、K的积累,YE的N、P利用效率较CK分别提高15.21%和17.20%,N、K收获指数分别提高3.85%和7.79%;HY的N利用效率提高12.37%。YE的WUE、N和P利用效率较HY提高2.05%、2.53%和23.41%,新增纯收益1305.7元hm-2。因此,YE减施缓释尿素40%并有机替代、密度60,000株hm^-2,能够提高水分和养分利用效率,维持马铃薯花后较高的冠层光合能力,促进茎叶干物质向块茎转运,实现作物增产和资源高效利用协同发展,是半干旱区黑膜覆盖马铃薯种植推荐的高产高效模式。

旋耕深度对西北黄土高原旱作区土壤水分特性和马铃薯产量的影响

深耕对打破犁底层、优化土壤水分特性有积极作用,但对旱作农田旋耕深度的土壤水分效应及其对马铃薯水分耗散过程和产量的影响缺乏研究分析。本研究设15(TT)、40(VRT)、60 cm(VRT6)3个旋耕深度,测定土壤容重和水分特性、马铃薯叶片SPAD值、叶面积指数(LAI)和产量等,研究旋耕深度对马铃薯水分利用和产量的影响。结果表明,与VRT和TT相比,VRT6分别在40~60 cm和0~60 cm土层降低土壤容重,提高饱和含水量、毛管含水量和田间持水量;VRT6显著提高了马铃薯现蕾前的耗水量,导致盛花期的土壤贮水量在2016年较VRT和TT下降了22.3 mm、49.0 mm,2017年下降了43.9 mm、56.6 mm;VRT6显著提高2017年花后耗水,分别较VRT和TT增加了42.2 mm和38.3 mm。旺盛的花前耗水促进了地上部发育,VRT6的LAI在全生育期高于TT,在现蕾期至收获期高于VRT,并使SPAD值在2017年的块茎膨大期显著高于VRT和TT,呈现明显的地上部旺长特征。基于以上原因,VRT6的块茎产量虽然高于TT,但在2017年显著低于VRT,而且水分利用效率(WUE)较VRT和TT下降了61.2%~67.5%和41.0%~53.5%。因此,在半干旱旱作区马铃薯种植的立式深旋耕作的适宜深度是40 cm,可在优化土壤水分特性和耗水过程的基础上,有效抵御季节性干旱胁迫,显著提高产量和水分利用效率。

旱地立式深旋耕方式下有机肥替代对饲用玉米耗水特性和产量的影响

研究黄土高原半干旱区立式深旋耕方式下饲用玉米合理有效的施肥模式,为提高产量和资源利用效率提供科学依据。2017—2019年在黄土高原半干旱区设单施化肥(all of fertilizer, F)、有机肥替代50%化肥(50%of fertilizer+50%of organic fertilizer, FOF)、全部有机肥(all of organic fertilizer, OF) 3种施肥模式,研究不同施肥模式对饲用玉米耗水特性、产量和水分利用效率的影响。结果表明,农田0~300 cm各土层土壤贮水消耗与生育期耗水、降水量及降水分布密切相关。在干旱年份, FOF和OF较F增加了花期0~300 cm土层土壤贮水量11.9%和11.7%,显著消耗了花前0~60 cm土层土壤贮水量, 0~300 cm土层土壤总耗水量FOF较OF和F增加1.4%和10.3%,花前耗水量较F降低13.0%、较OF增加0.3%,花后耗水量分别增加20.7%和23.9%。丰水年2018年FOF和OF较F提高花前耗水量13.5%和31.6%,降低花后耗水量21.9%和36.1%, 2019年FOF较F和OF增加花前耗水量9.7%和11.9%,较F降低花后耗水量8.1%,且不同施肥模式对0~300 cm土层土壤贮水量消耗均有影响。0~300 cm土层土壤耗水量在干旱年份FOF高于F,但无显著性差异,在两丰水年均低于F。FOF较F和OF增加成熟期干物质量4.1%~10.4%、2.7%~11.5%,增加籽粒产量3.8%~9.4%、10.1%~12.0%,增加生物量5.6%~8.9%、3.1%~15.5%,提高籽粒水分利用效率7.9%~11.1%、1.5%~14.6%。可见,有机肥替代50%化肥模式能够优化土壤的水分特性,增加土壤耗水有效性,提高产量和WUE,是黄土高原半干旱农业区饲用玉米增产增效的有效肥料管理模式。

半干旱区全膜覆土穴播对春小麦耗水特征和产量的影响

为研究甘肃半干旱地区全膜覆土穴播小麦的耗水特征及其对产量的影响,以春小麦陇春27号为材料,于2012-2014年,通过3年大田定位试验,设全膜覆土穴播(PMS)和露地穴播(CK)2个处理,分析了不同生育阶段耗水量、耗水模系数、耗水速率、生长速率、耗水效率和水分利用效率等指标。结果表明,PMS处理0～300 cm土层土壤贮水量高于CK,苗期、拔节期和灌浆期分别增加了15.6～34.1 mm、20.7～22.1 mm和15.1～42.1 mm。在播种-拔节期,PMS处理在2013、2014年的耗水模系数和耗水速率较CK分别增加了16.9%、10.5%和20.0%、5.8%,灌浆期分别降低了28.2%、10.6%和26.3%、14.4%。在2012-2014年PMS处理的生长速率较CK分别提高了87.0%～153.7%、42.8%～366.1%、87.4%～133.0%;耗水效率分别提高了73.3%～200.2%、93.8%～288.2%、77.1%～155.5%,均差异显著。PMS处理的株高、单株重、小穗数、穗粒数、穗粒重和千粒重均显著高于CK,产量增加了35.4%～61.9%,水分利用效率(WUE)提高了44.6%～63.3%。表明全膜覆土穴播能显著调节春小麦在不同降水年型的耗水进程和耗水特性,提高地上部生物量、生长速率和耗水效率,在全生育期耗水量无显著增加的条件下,显著提高产量和WUE。

立式深旋耕作对西北半干旱区马铃薯水肥利用和产量的影响

【目的】立式深旋耕作能提高土壤供水能力和促进作物根系发育,有利于作物对养分的吸收利用。【方法】在西北黄土高原半干旱区于2016—2018年布设马铃薯定位试验,设计立式深旋耕作40 cm(VRT)、深松40 cm(SS)和旋耕15 cm(TT)3个处理。在马铃薯播期、盛花期和收获期测定土壤含水量、碱解氮、有效磷、速效钾含量,开花期测定了马铃薯叶面积指数和叶片SPAD值,成熟期调查马铃薯产量。计算马铃薯阶段水分养分消耗量,养分和水分利用效率。【结果】VRT耕作方式提高了马铃薯播前0—120 cm土层的含水量和0—40 cm土层的碱解氮和有效磷含量。与SS和TT耕作方式相比,VRT提高了3年的花前平均耗水量,提高了干旱年(2016)的花后耗水量,但平水年(2017)和丰水年(2018)的花后耗水量不同处理间无显著差异。VRT耕作方式干旱年碱解氮消耗量在花前花后较SS和TT耕作方式分别增加了38.7、22.9 kg/hm^(2)和25.9、12.9 kg/hm^(2);平水年碱解氮消耗量在花前花后较SS和TT耕作方式分别增加了17.2、0.4 kg/hm^(2)和21.2、6.3 kg/hm^(2),丰水年相应地增加了13.6、4.1 kg/hm^(2)和26.8、2.8 kg/hm^(2);VRT较SS和TT耕作方式增加了有效磷和速效钾的花前花后消耗量。VRT耕作方式叶面积指数(LAI)显著高于SS和TT处理,产量在2016、2017和2018年分别较SS和TT耕作方式增加了156.8%和47.8%、24.8%和41.0%、19.6%和27.5%,VRT耕作方式土壤水分利用率和速效氮磷钾利用效率高于SS和TT,并在干旱和平水年达显著差异。【结论】与深松和旋耕相比,立式深旋耕作可以提高马铃薯播前0—120 cm土层的贮水量,进而提高0—40 cm土层中的有效态氮和磷含量,特别是在花前阶段;较好的水肥供应促进了马铃薯的生长(较高的SPAD值和叶面积指数),有利于马铃薯开花后的生长,最终获得较高的马铃薯产量和水肥利用效率。立式深旋耕作还优化了黄土高原半干旱区土壤水分和养分分布,在一定程度上减少了养分向土壤深层的移动,其效果在干旱年份尤为明显。

立式深旋松耕对半干旱区饲草玉米水分利用和产量的影响

在半干旱区研究立式深旋松耕的土壤水分和产量效应,为饲草玉米增产增效提供理论依据。2017-2019年在定西市安定区设传统旋耕(TT)、深旋耕(DT)和立式深旋松耕(VRT)3种耕作方式,分析立式深旋松耕对饲草玉米土壤贮水量、花前花后耗水、单株鲜重和干重以及产量和水分利用效率的影响。研究结果表明,与DT和TT相比,VRT能够提高干旱年份对土壤水分的吸收利用,使得花期60~180 cm土层的土壤贮水量降低10.0%和7.6%,180~300 cm土层降低17.6%和18.5%,花前0~300 cm土层的土壤耗水量提高14.6%和13.8%,生育期总耗水量增加6.1%和9.2%,2018和2019年生育期总耗水量分别提高2.0%和7.9%、10.1%和14.9%,收获期单株鲜重增加2.4%~16.2%、干重增加1.0%~7.8%,籽粒产量增加2.4%~38.6%,群体生物量增加3.4%~16.2%。立式深旋松耕改善了土壤环境,提高了土壤耗水量,增加了饲草玉米产量和生物量,尤其在干旱年份增产增效显著,在半干旱区具有明显的抗旱增产作用。

地膜覆盖和施肥对半干旱区苦荞土壤水分利用及产量的影响

探究地膜覆盖和施肥对西北半干旱区苦荞土壤贮水量、阶段耗水量、植株生长、产量和水分利用效率的影响,可为半干旱区苦荞抗旱增产、资源高效利用提供理论依据。于2015—2017年设置传统种植不施肥(TNF)、地膜覆盖不施肥(MNF)、地膜覆盖施肥(MF)3个处理,测定了苦荞不同生育时期土壤含水量(0~300 cm土层)、干物质量、叶面积指数、产量等指标,计算土壤贮水量、阶段耗水量、收获指数、水分利用效率(WUE)和年降水利用效率(RUE)等指标。结果表明,与TNF、MNF相比,MF能够增加苦荞苗期0~140 cm土层土壤贮水量18.9~42.4 mm、花前土壤耗水量,使苦荞成熟期干物质量平均增加96.3%、3.7%,叶面积指数增加123.7%、7.6%,成穗数增加9.3%、3.9%,单株粒重增加139.2%、12.1%,籽粒饱满率增加14.5%、4.4%,籽粒位高显著降低34.0%、26.8%。由于MF改善了苦荞农田土壤水分状况,调节了生育期耗水进程,显著促进了苦荞生长,其产量较TNF增加33.6%~130.4%、生物量增加62.8%~182.5%、水分利用效率提高34.5%~106.4%,而且这一增产增效作用在欠水年更加显著。综上,地膜覆盖和施肥显著提高了苦荞水分利用效率与产量,是西北黄土高原半干旱区苦荞抗旱增产、资源高效的有效措施。

全膜微垄沟播对寒旱区春小麦苗期土壤水热环境及光合作用的影响

克服春季寒旱生境限制是提高西北黄土高原寒旱区春小麦产量的关键要素之一,为了明确全膜微垄沟播对春小麦苗期土壤温度和水分的影响,明确水热条件改善对春小麦苗期光合作用的调节机制,2016—2018年在西北黄土高原寒旱区开展大田定位试验,以陇春35号为试验材料,设全膜微垄沟播(PRF)、全膜覆土穴播(PMS)和露地穴播(CK)3个处理,分别在春小麦播种后18、25和32 d测定土壤温度和土壤含水量、春小麦生物量、叶片SPAD、光合速率、蒸腾速率等,计算土壤贮水量、阶段耗水量、生长速率等。研究结果表明,在春小麦播种后18、25和32 d,PRF和PMS在0~25 cm土层平均土壤温度分别较CK提高3.6℃、3.0℃、2.0℃和2.9℃、2.5℃、1.7℃;在播种后18 d和25 d,PRF处理在0、5、10 cm土层的土壤温度较PMS提高1.3℃、0.9℃、0.9℃和0.8℃、0.7℃、0.7℃。PRF和PMS 0~40 cm土壤贮水量在3个阶段依次较CK提高7.3、9.7和12.6 mm和3.9、7.6和11.0 mm;在播种后18 d,PRF 0~40 cm各土层依次较PMS提高1.1、0.9、0.8和0.6 mm。PRF和PMS苗期植株生物量、生长速率、叶片SPAD值、净光合速率、蒸腾速率均显著高于CK,且PRF均显著高于PMS,使PRF较PMS和CK分别增产9.1%和36.5%,WUE分别提高5.9%和30.8%。因此,PRF和PMS均能有效克服寒旱生境对小麦苗期生长的限制,促进小麦光合和生长,且PRF较PMS具有更为明显的效果。

半干旱区党参地膜覆盖和立式深旋耕作的水分利用和产量效应

目的:明确立式深旋耕作及地膜覆盖对半干旱区党参耗水、生长状况、产量、水分利用效率和经济收益的影响,为寻求半干旱区党参抗旱增产、资源高效利用的耕作栽培方法提供理论依据。方法:采用随机区组设计,于2017年设置立式深旋40 cm覆膜(VTM)、立式深旋40 cm(VT)、传统旋耕15 cm覆膜(RTM)和传统旋耕15 cm(RT)4个处理,测定党参不同生育时期0~300 cm土层土壤贮水量、叶片SPAD值、叶面积指数、植株地上干物质量和产量等指标,计算阶段耗水量、水分利用效率(WUE)、纯收益等指标,明确立式深旋耕作和覆膜对党参生产效率和经济效益的影响。结果:VT、VTM、RTM在拉蔓期到块根增长期0~300 cm土层土壤耗水量分别较RT高6.1~8.8、8.1~22.9和8.1~18.4 mm。VTM叶片SPAD值、地上干物质量和叶面积指数均显著高于其他处理,VT和RTM的叶片SPAD值、地上干物质量和叶面积指数无显著差异,但均显著高于RT。基于较高的个体和群体生长量,VTM党参块根产量和WUE分别较VT、RTM、RT提高31.8%、34.4%、59.8%和25.7%、28.3%、43.5%;VT、RTM产量和WUE无显著差异,分别较RT提高21.3%、18.9%和14.1%、11.8%。VTM纯收益达到5 540元/667 m^(2),分别较VT、RTM和RT提高33.8%、43.4%和68.9%;VT和RTM纯收益分别较RT提高26.3%和17.8%;VT较RTM提高7.2%。结论:立式深旋和覆膜均能促进党参拉蔓期到块根增长期耗水,使党参叶片SPAD值、地上干物质量和叶面积指数显著提高,块根产量和水分利用效率明显升高,并显著提高经济效益和纯收益,尤其是立式深旋耕作和覆膜结合是适宜于西北旱地党参种植的耕作技术,而且立式深旋耕作在一定程度上可替代地膜使用的效果。

全膜覆土种植和施肥对旱地苦荞耗水特征及产量的影响

探究全膜覆土种植和施肥水平对半干旱区旱地苦荞土壤耗水特征和产量的影响,于2015—2017年连续3年进行定位试验,全膜覆土种植方式下,设置高量(N 120 kg hm^(-2)+P_(2)O_(5)90 kg hm^(-2)+K2O 60 kg hm^(-2),HF)、中量(N 80 kg hm^(-2)+P_(2)O_(5)60 kg hm^(-2)+K2O 40 kg hm^(-2),MF)、低量(N 40 kg hm^(-2)+P_(2)O_(5)30 kg hm^(-2)+K2O 20 kg hm^(-2),LF)和零施肥(ZF),以传统露地种植不施肥为CK,共5个处理,以明确全膜覆土种植和施肥对半干旱区苦荞的耗水特性、产量和水分利用效率的影响。结果表明,苦荞全膜覆土种植后集雨保墒效果明显,能够改善土壤水分环境,增加花前贮水,LF能够根据不同降水年型和土壤水分状况调控苦荞花前花后土壤耗水,在干旱年LF较ZF、MF、HF、CK能够提高苦荞花后土壤贮水量2.8~23.5 mm,增加花前0~100 cm土层土壤剖面水分耗散量26.3~32.4 mm,增加生育期总耗水量44.5 mm,提高耗水模系数、耗水强度,显著增加成熟期干物质量1.2%~58.8%、灌浆期叶面积指数4.1%~68.5%,增加单株粒重1.6%~61.6%,提高籽粒饱满率0.6%~29.2%,增加生物量1.1%~182.5%,提高产量1.1%~130.4%,提高水分利用效率0.3%~102.7%。可见,旱地苦荞全膜覆土种植低量施肥处理贮水效果明显,能够达到水肥耦合作用,且能够根据降水等环境条件调控植株生育期耗水,显著提高苦荞生物产量、产量和水分利用效率,是适宜于半干旱区苦荞增产增效的栽培模式。

旱地玉米立式深旋耕作栽培技术

总结旱地玉米立式深旋耕作栽培技术,包括选地整地、起垄覆膜、品种选择、播种、田间管理、病虫害防治、收获等方面内容,以为种植者提供参考。

半干旱区增施有机肥对全膜覆土穴播春小麦土壤碳氮比及产量的影响

探索黄土丘陵区增施有机肥对全膜覆土穴播小麦土壤碳氮含量及比值影响,为该地区小麦养分高效管理提供理论指导。于2016~2017年在甘肃省陇中半干旱区设置定位试验,设全膜覆土平作穴播(PMS)、全膜覆土平作穴播+有机肥(PMO)、裸地平作(CK)3个处理,研究各处理对春小麦生育期土壤碱解氮(SAN)含量、动态分布变化、碱解氮盈余,土壤有机碳(SOC)含量,土壤C/N(SOC/SAN),旗叶氮素含量,化肥偏生产力及水分利用效率和产量的影响。结果表明,在0~50 cm土层,PMO处理全生育期SAN含量较PMS和CK平均分别提高131.96%和64.39%;在0~30 cm土层,全生育期SOC含量较PMS和CK平均分别提高50.04%和44.23%。在挑旗-扬花阶段,PMO处理0~30 cm土层SAN含量下降幅度较PMS和CK平均增加了67.80%和201.62%;收获后PMO的SAN累积量在30~50 cm土层显著盈余。在挑旗期-成熟期,PMO在0~30 cm土层SOC/SAN较PMS平均降低22.25%,在0~10 cm土层SOC/SAN较CK处理平均降低60.22%。抽穗期-灌浆期,PMO旗叶全氮含量较PMS和CK平均提高4.44%和20.21%;化肥偏生产力平均提高5.13%和58.96%;水分利用效率提高26.49%和59.18%;产量增加了5.12%和59.00%。全膜覆土穴播条件下增施有机肥能够提升旱地春小麦耕层土壤碱解氮和有机碳含量,降低土壤C/N值,提高土壤氮素供应能力和延长肥效,显著提高产量和水分利用效率。

豌豆-根瘤菌共生体对盐分胁迫的生理响应

【目的】研究接种根瘤菌对豌豆响应盐胁迫影响的生理机制.【方法】以耐盐性强的‘定豌8号’和耐盐性弱的‘陇豌6号’2个品种豌豆为植物材料,豌豆根瘤菌ACCC15657和ACCC15735以及苜蓿根瘤菌Ca66为3个根瘤菌材料,在轻度盐分胁迫(35 mmol/L NaCl)和重度盐分胁迫(105 mmol/L NaCl)下,研究接种和不接种根瘤菌对豌豆植株株高、鲜重、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)、脯氨酸和可溶性糖含量的影响.【结果】接种根瘤菌对株高无明显影响,但ACCC15735对‘陇豌6号’鲜质量影响显著.‘定豌8号’接种根瘤菌后,耐盐性有所增强,轻度盐分胁迫下接种ACCC15735,SOD活性3个生长时期分别提高了116.59%、44.03%、28.16%;MDA含量在花期和结荚期分别降低了48.33%和57.55%,脯氨酸含量3个生长时期分别提高了21.71%、22.63%、18.55%;可溶性糖含量3个生长时期分别提高192.43%、132.93%、69.18%,重度胁迫下也得到相似结果.POD活性的变化与SOD相反,多数处理中SOD活性较强时,POD活性则较弱.尽管‘陇豌6号’接种根瘤菌也呈现一定的耐盐性,但较‘定豌8号’弱.【结论】豌豆接种根瘤菌后了耐盐性增强,以根瘤菌ACCC15735接种效果最好.

Effects of Root Pruning on Non-Hydraulic Root-Sourced Signal, Drought Tolerance and Water Use Efficiency of Winter Wheat

Two pot experiments were conducted to study the effects of root pruning at the stem elongation stage on non-hydraulic root-sourced signals （nHRS）, drought tolerance and water use efficiency of winter wheat （Triticum aestivum）. The root pruning significantly reduced the root weight of wheat, but had no effect on root/shoot ratio at the two tested stages. At booting stage, specific root respiration of root pruned plants was significantly higher than those with intact roots （1.06 and 0.94 mmol g-1 s-1, respectively）. The soil water content （SWC） at which nHRS for root pruned plants appeared was higher and terminated lower than for intact root plants, the threshold range of nHRS was markedly greater for root pruned plants （61.1-44.6% field water capacity） than for intact root plants （57.9-46.1% field water capacity）. At flowering stage, while there was no significant difference in specific root respiration. The SWCs at which nHRS appeared and terminated were both higher for root pruned plants than for intact root plants. The values of chlorophyll fluorescence parameters, i.e., the effective photosystem II quantum yield （F PS II ）, the maximum photochemical efficiency of PS II （F v /F m ）, coefficient of photochemical quenching （qP）, and coefficient of non-photochemical quenching （NPQ）, in root pruned plants were significantly higher than in intact root plants, 7 d after withholding of water. Root pruned plants had significantly higher water use efficiency （WUE） than intact root plants in well-watered and medium drought soil, but not in severe drought condition. In addition, root pruning had no significant effect on grain yield in well-watered and medium drought soil, but significantly decreased grain yield in severe drought condition. In conclusion, the current study showed that root pruning significantly altered nHRS sensitivity and improved WUE of winter wheat in well-watered and medium drought soil, but lowered drought tolerance of winter wheat in severe drought soil. This suggests a possible direction of drought- resistance breeding and potential agricultural measure to improve WUE of winter wheat under semiarid conditions.

半转叶轮水轮机偏航机构设计与优化

半转叶轮水轮机是一种启动性好、获能效率高的新型升阻复合式垂直轴水轮机,针对来流方向直接影响水轮机获能系数的问题,需要设计一种偏航机构使得水轮机以最佳迎流角面向来流,从而保证水轮机始终处于最佳获能姿态。首先探究了偏航工况对半转叶轮水轮机获能系数的影响规律,确定了尾翼式偏航机构的设计方案;通过偏航力矩比较,进一步确定了三角尾翼翼型。建立了偏航机构运动响应理论模型,通过数值模拟验证了该模型的正确性。采用遗传算法对尾翼式偏航机构的结构参数进行优化,使得其偏航响应时间缩短了27%,进一步提高了半转叶轮水轮机回正至最佳获能姿态的响应能力。研究结果可为半转叶轮水轮机整机系统设计提供理论指导和方法支撑。

西北半干旱区深旋松耕作对马铃薯水分利用和产量的影响

探明深旋松耕作技术(VRT)对西北黄土高原半干旱区马铃薯阶段性耗水、个体和群体生长状况、产量、水分利用效率和经济收益的影响,可为寻求抗旱增产、资源高效利用的耕作方法提供依据.本研究采用随机区组设计,于2016和2017年设置旋耕15 cm (TT)、深松40cm (DLT)、深旋松耕40 cm (VRT) 3种耕作方式,测定马铃薯不同生育时期0~200 cm土层土壤贮水量、叶片SPAD值、叶面积指数、植株干物质量和产量等指标,计算阶段耗水量、水分利用效率(WUE)、商品率、商品产量、纯收益和新增收益等指标,探究深旋松耕作对马铃薯生产效率和经济效益的影响.结果表明:与TT和DLT相比,VRT能显著促进马铃薯在盛花期和块茎膨大期的耗水,2016和2017年分别较DLT、TT增加了46.7、35.7和27.2、47.3 mm.由于VRT促进马铃薯耗水,叶片SPAD值、干物质量和叶面积指数均显著提高,证明它能促进马铃薯个体和群体发育.基于较高的个体和群体生长量,VRT的马铃薯块茎产量显著提高,分别在2016和2017年较DLT和TT增加了156.8%、47.8%和24.8%、41.0%,WUE相应地提高了92.3%、19.2%和18.9%、26.6%.深旋松耕作使马铃薯商品薯产量显著增加,纯收益和新增纯收益显著提高,在2016和2017年分别达到12631.9、11019.1和29498.3、18245.5元·hm-2.深旋松耕作促进马铃薯花期和块茎膨大期耗水,使马铃薯叶片SPAD值、干物质量和叶面积指数显著提高,导致块茎产量和水分利用效率明显升高,并提高了商品薯产量和纯收益,是适宜于西北黄土高原半干旱区马铃薯种植的耕作技术.