Review on the fully mulched ridge–furrow system for sustainable maize production on the semi-arid Loess Plateau

The fully mulched ridge–furrow(FMRF) system has been widely used on the semi-arid Loess Plateau of China due to its high maize(Zea mays L.) productivity and rainfall use efficiency. However, high outputs under this system led to a depletion of soil moisture and soil nutrients, which reduces its sustainability in the long run. Therefore, it is necessary to optimize the system for the sustainable development of agriculture. The development, yield-increasing mechanisms,negative impacts, optimization, and their relations in the FMRF system are reviewed in this paper. We suggest using grain and forage maize varieties instead of regular maize;mulching plastic film in autumn or leaving the mulch after maize harvesting until the next spring, and then removing the old film and mulching new film;combining reduced/notillage with straw return;utilizing crop rotation or intercropping with winter canola(Brassica campestris L.), millet(Setaria italica), or oilseed flax(Linum usitatissimum L.);reducing nitrogen fertilizer and partially replacing chemical fertilizer with organic fertilizer;using biodegradable or weather-resistant film;and implementing mechanized production. These integrations help to establish an environmentally friendly, high quality, and sustainable agricultural system, promote highquality development of dryland farming, and create new opportunities for agricultural development in the semi-arid Loess Plateau.

Stem flow of seed-maize under alternate furrow irrigation and double-row ridge planting in an arid region of Northwest China

Maize is widely planted throughout the world and has the highest yield of all the cereal crops. The arid region of North- west China has become the largest base for seed-maize production, but water shortage is the bottleneck for its long-term sustainability. Investigating the transpiration of seed-maize plants will offer valuable information for suitable planting and irrigation strategies in this arid area. In this study, stem flow was measured using a heat balance method under alternate furrow irrigation and double-row ridge planting. Meteorological factors, soil water content （e）, soil temperature （Ts） and leaf area （LA） were also monitored during 2012 and 2013. The diurnal stem flow and seasonal dynamics of maize plants in the zones of south side female parent （SFP）, north side female parent （NFP） and male parent （MP） were investigated. The order of stem flow rate was： SFP〉MP〉NFP. The relationships between stem flow and influential factors during three growth stages at different time scales were analyzed. On an hourly scale, solar radiation （Rs） was the main driving factor of stem flow. The influence of air temperature （Ta） during the maturity stage was significantly higher than in other periods. On a daily scale, Rs was the main driving factor of stem flow during the heading stage. During the filling growth stage, the main driving factor of NFP and MP stem flow was RH and Ts, respectively. However, during the maturity stage, the environ- mental factors had no significant influence on seed-maize stem flow. For different seed-maize plants, the main influential factors were different in each of the three growing seasons. Therefore, we identified them to accurately model the FP and MP stem flow and applied precision irrigation under alternate partial root-zone furrow irrigation to analyze major factors affecting stem flow in different scales.

The Effect of Plastic-Covered Ridge and Furrow Planting on the Grain Filling and Hormonal Changes of Winter Wheat

Although plastic-covered ridge and furrow planting（RF） has been reported to produce substantial increases in the grain weight of winter wheat,the underlying mechanism is not yet understood.The present study used two cultivars,Xinong 538 and Zhoumai 18,and RF and traditional flatten planting（TF,control） with the objective of investigating the effect of RF on wheat grain filling and the possible relationship of hormonal changes in the wheat grains under RF to grain filling.The results indicated that RF significantly increased the grain weight,although the effects on grain filling were different： RF significantly increased the grain-filling rate and grain weight of inferior grains,whereas RF had no significant effect on grainfilling rate and grain weight of superior grains.The final grain weight of inferior grains under RF was 39.1 and 50.7 mg for Xinong 538 and Zhoumai 18,respectively,3.6 and 3.4 mg higher than the values under TF.However,the final grain weight of superior grains under RF was only 0.6 and 0.8 mg higher than under TF for Xinong 538 and Zhoumai 18,respectively.RF significantly decreased the ethylene and gibberellic acid content in the inferior grains and increased the indole-3-acetic acid,abscisic acid and zeatin ＋ zeatin riboside content in the inferior grains;however,no significant difference between RF and TF was observed for the hormonal content in the superior grains.Based on these results,we concluded that RF significantly modulated hormonal changes in the inferior grains and,thus,affected the grain filling and grain weight of the inferior grains;in contrast,RF had no significant effect on grain filling,grain weight and hormonal changes in the superior wheat grains.

Ridge-furrow rainwater harvesting with supplemental irrigation to improve seed yield and water use efficiency of winter oilseed rape(Brassica napus L.)

Ridge-furrow rainwater harvesting （RFRH） planting pattern can lessen the effect of water deficits throughout all crop growth stages, but water shortage would remain unavoidable during some stages of crop growth in arid and semiarid areas. Supplemental irrigation would still be needed to achieve a higher production. Field experiments were conducted for two growing seasons （2012-2013 and 2013-2014）to determine an appropriate amount of supplemental irrigation to be applied to winter oilseed rape at the stem-elongation stage with RFRH planting pattern. Four treatments, including supplemental irrigation amount of 0 （I1）, 60 mm （I2） and 120 mm （I3） with RFRH planting pattern and a control （CK） irrigated with 120 mm with flat planting pattern, were set up to evaluate the effects of supplemental irrigation on aboveground dry matter （ADM）, nitrogen nutrition index （NNI）, radiation use efficiency （RUE）, water use efficiency （WUE）, and seed yield and oil content of the oilseed rape. Results showed that supplemental irrigation improved NNI, RUE, seed yield and oil content, and WUE. However, the NNI, RUE, seed yield and oil content, and WUE did not increase significantly or even showed a downward trend with excessive irrigation. Seed yield was the highest in 13 for both growing seasons. Seed yield and WUE in 13 averaged 3235 kg ha^-1 and 8.85 kg ha^-1 mm-1, respectively. The highest WUE was occurred in 12 for both growing seasons. Seed yield and WUE in 12 averaged 3089 kg ha^-1 and 9.63 kg ha^-1 mm^-1, respectively. Compared to 13, 12 used 60 mm less irrigation amount, had an 8.9% higher WUE, but only 4.5 and 0.4% lower seed yield and oil content, respectively. 12 saved water without substantially sacrificing yield or oil content, so it is recommended as an appropriate cultivation and irrigation schedule for winter oilseed rape at the stem-elongation stage.

草莓大棚开沟起垄刀具数值模拟与工作参数响应面优化

草莓种植要求采用高垄栽培,为了提高开沟质量,现有开沟刀具一般是将旋耕刀具的刀身部分进行简单加宽处理。由于这种改进缺乏设计依据,当前的草莓大棚开沟刀具普遍存在作业质量不高和能耗较大的问题。为了进一步提高草莓大棚开沟刀具的性能,采用LS-DYNA软件建立了开沟刀具土壤旋抛数值仿真模型,并搭建田间实时试验装置,对仿真模型进行了分析验证。在此基础上,采用Box-Behnken响应面分析方法,以刀辊扭矩和残留粒子比例为响应值,建立了刀辊前进速度,刀轴转速和开沟起垄深度的二次回归模型,并对其进行优化。优化结果表明:前进速度0.38 m·s^(-1)、刀轴转速300 r·min^(-1)、开沟起垄深度300 mm,以此参数进行田间试验得到的扭矩为27.9 Nm,模型优化预测结果与田间试验相比相对误差小于5%,验证了优化模型和结果的可靠性。提出的新型的开沟刀具参数化设计方法可为大棚草莓开沟机具的设计优化提供参考。

旱作农田覆膜和秸秆碳投入对土壤团聚特性及作物产量的影响

研究秸秆还田形式对旱作覆膜农田土壤团聚特性、有机碳含量及玉米产量的影响,为优化覆膜耕作措施,实现旱作覆膜农田可持续性生产提供理论依据。以长期定位旱作玉米覆膜农田(始于2012年)为研究对象,设置双垄沟覆膜(P)和传统平作(T),分别施加秸秆(S)和生物质炭(C),以不还田为对照(N),共形成6个处理:覆膜秸秆还田(PS)、覆膜生物质炭还田(PC)、覆膜不还田(PN)、平作秸秆还田(TS)、平作生物质炭还田(TC)和平作不还田(TN)。测定土壤团聚体组成及团聚体有机碳含量,并分析了双垄沟覆膜和不同秸秆碳投入对土壤有机碳含量、团聚体稳定性及玉米产量的影响。研究结果表明,各秸秆还田处理较不还田处理均可显著(P<0.05)改善各粒级团聚体分布及其稳定性,其中>0.25mm团聚体含量平均显著(P<0.05)提高47.32%,各双垄沟覆膜处理MWD和GMD较平作处理分别平均提高9.19%和4.15%;各还田处理可显著(P<0.05)提高0~60 cm土层土壤有机碳含量,其中PC和TC处理分别较对应PS和TS处理土壤有机碳含量提高2.60%和2.73%;各处理团聚体有机碳含量均随粒径增大而增大,秸秆碳投入可显著(P<0.05)提高各粒级团聚体有机碳含量,而双垄沟覆膜处理则降低了土壤有机碳及团聚体有机碳含量;还田方式、种植方式及土壤有机碳对玉米产量有促进作用,施加秸秆及生物质炭均能显著(P<0.05)提高旱作覆膜农田玉米产量,平均提高14.6%,而秸秆直接还田处理与生物质炭还田处理的增产效果无显著差异。综合分析,在双垄沟覆膜条件下投入秸秆碳能够明显提高土壤稳定性、土壤有机碳含量和作物产量,其中,双垄沟覆膜与生物质炭还田的耦合效应对改善农田土壤质量及地力提升有积极作用。

垄沟种植对干旱半干旱地区作物水分利用效率和产量的影响:基于Meta分析

[目的]系统评估垄沟种植对作物水分利用效率(WUE)和产量的影响,探究影响垄沟种植增产效果的主要驱动因子,为北方干旱、半干旱雨养农业区垄沟种植推广与合理应用提供科学依据与理论基础。[方法]以平作为对照,以垄沟种植为处理,系统分析1980—2023年公开发表的文献68篇,利用采用Meta分析方法定量分析了高(R/F>1)、中(R/F=1)、低(R/F<1)3种典型垄沟比(R为垄宽,F为沟宽)对作物WUE和产量的影响,并从气候因素(即年平均降水量、年平均温度),土壤因素(土壤密度、土壤养分),人为管理因素(肥料使用、作物种类)出发,研究垄沟种植主要驱动因子对作物WUE和产量的综合影响。[结果]与传统平作相比,垄沟种植3种垄沟比都显著提高了作物WUE和产量,且不同垄沟比间差异显著。高、中、低3种垄沟比条件下,作物WUE和产量分别显著提高了34.9%,27.48%,32.4%和39.94%,25.98%,34.93%。R/F>1适用在年平均降雨量<400 mm和年平均温度<8℃的地区,而R/F<1在年平均降雨量>600 mm和年平均温度>10℃的地区对作物WUE和产量提高更大。在低土壤容重、高土壤全氮含量的条件下R/F>1具有更高的增产效果,而R/F<1在高土壤容重、低土壤速效氮和速效磷含量时更合适。高强度的肥料投入显著降低了垄沟种植的增产效果,低施肥量(氮肥施用量0~150 kg/hm^(2),磷肥施用量0~75 kg/hm^(2))时作物WUE和产量提高最为显著。[结论]不同垄沟比对作物WUE和产量的提高受气候因素、土壤因素、人为管理因素的共同影响。在降水少、土壤贫瘠的自然条件下,更适宜采用垄沟种植。在使用化肥时,低施肥量可以让垄沟种植的增产和保水达到最佳效果。

河套灌区垄膜沟灌不同灌水量对土壤水氮迁移转化的影响

在引黄配额减少情况下,节水优先、减少污染和稳定粮食产量势必成为河套灌区未来的发展方向。垄膜沟灌方式具有提高水肥利用效率的功能,但其节水保肥增产机理尚不明确。因此,通过在河套灌区进行5个灌水量的垄膜沟灌春玉米田田间试验(T1,200 mm;T2,275 mm;T3,350 mm;T4,425 mm,T5,500mm),探讨不同灌水量下的土壤水分、土壤硝态氮及土壤铵态氮迁移转化特征。结果表明:土壤耗水量从T1处理的326.8 mm随灌溉定额的增加线性增加到T5处理的487.1mm;T2与T3处理下收获时硝态氮贮量高于播种前,保肥能力强;T3处理的春玉米籽粒氮含量显著高于其他处理;T3处理与T4和T5处理的春玉米产量无显著差异;T3处理与T1和T2处理的春玉米氮素利用效率无显著差异;春玉米水分利用效率则随灌溉定额的增加呈先增加后减少趋势。综上,垄膜沟灌下350mm灌溉定额可有效提升春玉米的水氮利用效率,并在节水保肥增产的基础上提升春玉米籽粒品质。

氮肥对垄沟集雨种植谷子氮素利用效率及产量的影响

【目的】探究垄沟集雨种植模式下谷子的生长、产量对氮肥的响应,以期为黄土高原半干旱区谷子高产高效生产提供理论依据。【方法】于2022—2023年选用陕豫谷3号谷子品种进行大田试验,采用裂区设计,主因素为种植模式(垄沟集雨种植模式,R;传统平作种植模式,T),副因素为施氮量(0 kg·hm^(-2),N0;60 kg·hm^(-2),N1;135 kg·hm^(-2),N2;210 kg·hm^(-2),N3),在不同种植模式下测定谷子旗叶净光合速率、叶绿素相对含量、各生育时期地上部群体干物质积累量、氮素积累量,以及成熟期农艺性状和产量,并计算氮素利用率。【结果】同一施氮量下,与传统平作种植模式相比,垄沟集雨种植模式下谷子旗叶的净光合速率、叶绿素相对含量在降雨较多的2022年仅灌浆期有所提高,在降雨较少的2023年抽穗期、开花期、灌浆期则均有提高,两年间垄沟集雨种植模式均增强了谷子生育中后期的光合能力,延缓叶片衰老;谷子地上部群体干物质积累量、氮素积累量在2022年的拔节期、灌浆期、成熟期有所提高,在2023年各生育时期均有增加,且N1、N2、N3间均无显著性差异,地上部干物质积累量、氮素积累量分别提高了0.6%—39.5%、0.9%—51.1%;籽粒氮素积累量、花后氮素积累量、花后氮素对籽粒贡献率在两年间均有显著增加,满足了谷子全生育期的养分需求,改善了传统平作种植模式下谷子生育后期氮肥供应不足问题;氮肥偏生产力在两年间均有增加,分别提高了3.7%—14.3%、2.8%—27.6%,氮肥农学利用效率在2022年于210 kg·hm^(-2)施氮量下略有降低,氮肥农学利用效率、氮肥利用效率在2023年施氮量超过135 kg·hm^(-2)时均有所降低,三者均随施氮量的增加而降低;谷子穗粗、单穗重在两年间均有提高,穗长则有所下降;产量在两年间均有显著性提高,分别增加了3.7%—14.3%、2.8%—27.6%,在降雨较少的2023年增产效果更为显著,且当施氮量超过60 kg·hm^(-2)时,产量无显著性增加。【结论】在黄土高原半干旱区,垄沟集雨种植模式配施60—135 kg·hm^(-2)氮肥更有利于谷子氮素利用和产量形成。

Grain-filling strategies of wheat of contrasting grain sizes under various planting patterns and irrigation levels

In a study comparing grain filling and yield in a large-and a small-grain-size wheat cultivar under two planting patterns and two irrigation regimes,plastic-covered ridge and furrow planting with sprinkler irrigation increased grain filling and yield in both cultivars.The largest contributors to grain yield were an extended active grain-filling period in Shuangda 1 and an increased mean grain-filling rate in XN538.

烟草品种和垄作对土壤小型节肢动物多样性的影响

[目的]探明烟田小环境变化对小型土壤节肢动物群落组成和多样性的影响,为筛选喀斯特植烟区的适栽品种与种植模式提供科学依据。[方法]2022年7月使用干漏斗法对贵州省凤岗县云烟87和K326种植区的小型土壤节肢动物群落组成和多样性进行调查,分析小型土壤节肢动物与烟田小环境(品种、种植模式及其交互作用)之间的关联性。[结果]调查共获得小型土壤节肢动物6纲16目70科。云烟87与K326小型土壤节肢动物群落组成差异明显,其中,K326垄体与垄沟的小型土壤节肢动物群落组成存在极显著差异,但云烟87无显著差异;K326垄体与云烟87垄体小型土壤节肢动物群落组成差异极显著,而K326垄沟和云烟87垄沟小型土壤节肢动物群落组成无显著差异。K326小型土壤节肢动物类群数、密度和Shannon指数(H′)分别为4.18、5535.56和1.16,显著高于云烟87(2.12、1720.00和0.65),K326垄体小型土壤节肢动物类群数、密度和Shannon指数(H′)分别为5.47、10520.00和1.40,显著高于垄沟(2.90、551.11和0.92),云烟87垄体小型土壤节肢动物仅密度(3000.00)显著高于垄沟(400.00),类群数和Shannon指数(H′)无显著差异;云烟87垄体小型土壤节肢动物类群数、密度和Shannon指数(H′)分别为1.97、3000.00和0.61,显著低于K326垄体(5.47、10520.00和1.40),而云烟87和K326垄沟间小型土壤节肢动物类群数、密度和Shannon指数(H′)无显著差异。[结论]垄作引起的微地形变化对小型土壤节肢动物的影响受烟草品种调控,垄体小型土壤节肢动物对烟草品种变化较垄沟更为敏感。

基于深度学习的“一膜两年用”玉米全膜双垄沟种床特征识别方法研究

为更加准确掌握“一膜两年用”玉米全膜双垄沟覆膜种床特征,提高其智能化生产水平,采用基于深度学习的目标检测网络模型开展“一膜两年用”玉米全膜双垄沟种床特征识别方法的研究,对种床结构中的残膜、根茬和覆土带进行检测识别。结果表明:优化后的YOLOx网络模型的效果相关值(mAP)为90.76%,检测结果优于其他网络模型。为探究无人机拍摄图像对目标检测结果的影响,采用三因素三水平BOX-Behnken试验设计方法,建立无人机飞行高度、无人机飞行角度和无人机飞行速度与评价网络模型mAP值的数学模型,寻求无人机拍摄的最优参数组合并进行试验验证,当无人机飞行高度为0.9 m、飞行角度100°、飞行速度2.2 m·s^(-1)时,评价网络模型效果相关的响应值达到最优。经验证,无人机拍摄参数优化后,网络模型的mAP值为92.67%,检测效果优于其他组模型。

垄沟集雨种植改变垄沟结构对作物生长发育影响的研究进展

在干旱半干旱区,降水有限且时空分布不均,作物产量低而不稳定,严重制约着当地农业生产的发展,如何高效利用该地区的水肥光热等资源,实现农业上的高产稳产及可持续发展是当前该农业区面临的重要问题。垄沟集雨种植技术作为一种高效节水栽培措施,可有效缓解当地降水资源利用率低的问题,显著改善作物生长发育过程中所需的水热环境,因而在当地得到了广泛推广与应用。综合国内外垄沟集雨种植模式的研究进展,从土壤水热环境、作物光合特性、作物养分吸收和作物生长发育四个方面进行归纳总结,分析垄沟集雨种植模式下改变垄沟结构对作物生长发育的影响,并对未来干旱半干旱区集雨农业发展作出展望。

旱地黑色全膜垄上微沟技术对土壤水分及马铃薯性状和产量的影响

以青薯2号为研究对象,特设置黑色全膜垄上微沟、黑色半膜高垄覆盖、露地种植等3个不同处理,探讨旱地黑色全膜垄上微沟技术对土壤水分及马铃薯性状及产量的影响。研究表明,在全膜垄上微沟栽培条件下,土壤保墒效果最好,马铃薯的各性状表现也良好,且增产效果最为显著,产量达到1373.42 kg/667 m^(2),较黑色半膜高垄覆盖、露地种植分别增产10.68%和26.45%。

Hydrus-2D模拟起垄覆膜处理对夏玉米生育期水量平衡的影响

为探究起垄和覆膜处理对辽西北半干旱区夏玉米生育期水量平衡的影响,该研究在建平县节水灌溉试验站将田间试验与Hydrus-2D模拟相结合,探究各典型年夏玉米生育期水量平衡的变化规律。结果表明:Hydrus-2D模型能够有效地对起垄和覆膜处理后夏玉米生育期的下垫面降雨入渗过程进行模拟,各下垫面实测值与模拟值的R^(2)均不小于0.87,均方根误差均小于0.01 cm^(3)/cm^(3);覆膜后各典型年的蒸发量平均减少52.24 mm,蒸腾量平均增加31.84 mm;覆膜会抑制多日持续降雨期间的深层渗漏速率,促进单日超过40 mm降雨的雨后深层渗漏速率;覆膜能减少作物生育期的农田耗水量(蒸发量,蒸腾量和深层渗漏量之和),使各典型年的平均农田耗水量减少25.74 mm,增加覆膜垄作处理的覆膜宽度能够进一步减少作物生育期的农田耗水量。因此,在辽西北半干旱区进行起垄和覆膜对缓解该地区的农业缺水紧张情势,丰富农田生育期水分转化结构的相关理论具有重要作用。

垄沟种植对旱地玉-麦轮作体系生产力和土壤硝态氮累积量的影响

【目的】探究不同垄沟种植模式对旱地玉-麦轮作体系作物生产力、土壤性状及土壤硝态氮累积量的影响,为改善旱地土壤肥力,提高作物产量和效率,降低环境风险提供科学依据。【方法】基于中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2004年的长期定位试验,设置6行固定道垄沟种植(6RPRF)、6行每年起垄垄沟种植(6REYRF)、4行固定道垄沟种植(4RPRF)、4行每年起垄垄沟种植(4REYRF)和传统平作(CF)5个处理,分析了2015—2021年度玉米、小麦及其周年的产量、水分利用效率,2020年玉米收获期0—40 cm不同土层的容重、养分含量和酶活性,以及2019—2020年度小麦收获期0—380 cm土层土壤硝态氮累积量。【结果】与CF相比,4种垄沟种植下玉米、小麦、周年的6年平均产量分别显著提高8.6%—32.1%、12.5%—25.6%、11.3%—29.6%,水分利用效率分别显著提高8.6%—31.4%、12.5%—31.1%、12.8%—30.3%;0—5 cm和20—40cm土层的容重分别显著降低7.3%—11.3%和4.9%—11.5%;0—40 cm土层平均有机质、全氮、有效磷和速效钾含量及脲酶活性分别提高6.0%—19.8%、80.8%—100.0%、28.5%—80.9%、58.5%—141.2%和24.0%—46.9%,0—100 cm土层的硝态氮累积量显著提高38.8%—116.0%,其中,总体以4RPRF处理效果最优,其还可以在硝态氮累积量总量维持在CF水平的同时使0—100cm土层显著提高38.8%、200—380 cm土层显著降低15.0%,具有提高根层、降低深层土壤硝态氮累积量的作用。固定道垄作模式(PRF)与每年起垄模式(EYRF)相比,玉米和周年的6年平均产量分别显著提高10.6%和9.1%,垄面种植6行模式(6R)下玉米、垄面种植4行模式(4R)下小麦和周年的6年平均水分利用效率分别显著提高21.1%、15.2%和8.2%,土壤养分含量表层提高、下层降低,0—380 cm土层的硝态氮累积量显著降低4.9%—30.2%。4行模式较6行模式,玉米和周年的6年平均产量分别显著提高9.9%和6.8%,EYRF下玉米、PRE下小麦和周年的6年平均水分利用效率分别显著提高7.4%、16.5%和6.7%,土壤特性有改善趋势,但其效应因指标而异,且在不同起垄模式和不同土层表现不同。【结论】4行固定道垄沟种植(4RPRF)既可降低土壤容重,提高土壤有机质、全氮和速效钾含量,又可使玉米、小麦、周年的产量和水分利用效率在多数条件下表现最优,还可以有效降低200—380 cm土层的硝态氮累积量,是协同实现旱地雨养玉-麦轮作区作物高产高效和环境友好生产的种植模式。

减穴增株在半干旱区全膜双垄沟播玉米上的应用研究

为进一步优化全膜双垄沟播玉米生产技术,2020—2022年在甘肃省中部半干旱雨养农业区研究了玉米减穴增株高产高效栽培技术。试验采用全膜双垄沟播技术,设每穴留苗1株(对照)、留苗2株、留苗3株、留苗4株4个处理,观察各处理下玉米经济性状、生育期和产量。结果表明,在密度相同的情况下,全膜双垄沟播玉米每穴留苗3株、4株主要性状明显优于每穴留苗1株。每穴苗4株玉米折合产量为7 723.48 kg/hm^(2),较每穴留苗1株增产723.48 kg/hm^(2),增产率10.34%;每穴留苗3株为7 549.24 kg/hm^(2),较每穴留苗1株增产549.24kg/hm^(2),增产率7.85%,增产效果明显。该种植模式适宜在海拔2 000 m以下、年降水量350~500 mm的半干旱雨养农业区应用。

陕南地区垄沟种植模式对玉米生长及产量的价值分析

垄沟种植模式对玉米种植有较高的应用价值,可以直接影响玉米生长与产量,与传统种植模式相比较,在玉米株高、功能叶面积、相对叶绿素含量、干物质量和产量等方面有显著的提升,可促进玉米植株的健康成长。介绍了垄沟种植模式的理论基础,了解该模式的工作原理及相对优势;结合陕南地区的土地条件与气候条件,选择陕西省渭河流域的三级阶地作为试验地完成相关试验设计;根据垄沟种植模式对玉米生长及产量的影响来分析垄沟种植模式在陕南地区推广价值。

北方土石山区横坡垄作坡面土壤氮的空间分布特征

横坡垄作是坡耕地广泛采用的水土保持措施,垄沟内雨水的汇聚和泥沙沉积,使得土壤氮的空间分布特征明显有别于传统耕作坡面。以北方土石山区横坡垄作坡面为研究对象,样带法采集土壤样品,基于经典统计、地统计学、Kriging插值等方法,分析垄面、垄沟等特征点位全氮(TN)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)含量沿坡位变化及其剖面分布,明晰横坡垄作坡面土壤氮的空间分布特征。结果表明:北方土石山区土壤氮含量属于中低水平,变异系数介于17.64%~33.60%,但垄面土壤氮的变异水平高于垄沟。TN含量沿坡位的变异最为显著,表现为坡下>坡脚>坡中>坡上;仅垄沟NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N含量沿坡位存在显著变化,坡脚NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N含量较其他坡位显著增加66.30%~83.85%。垄面与垄沟间氮含量的差异在坡上、坡下和坡脚体现的较为明显;与垄沟相比,垄面坡上TN含量减少21.34%,坡脚NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N含量减少17.42%~37.47%,坡下土壤氮含量增加21.56%~38.16%。TN剖面分布与坡位和特征点位有关,NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N的剖面分布主要受控于特征点位,但氮含量剖面分布符合指数函数关系。综上,横坡垄作坡面土壤氮空间异质性明显,且主要受控于特征点位和坡位。研究结果可为提高横坡垄作措施下氮肥利用效率、精准农业的顺利推广提供技术支撑。

垄作沟播喷灌对农田小气候及油葵光合特性的影响

通过对比试验区内外气象数据及作物生长阶段冠层温度、光合及蒸腾指标,分析垄作沟播喷灌系统农田小气候变化特征,研究不同喷灌处理对光合、蒸腾指标的影响。结果表明,垄作沟播喷灌可以降低作物生育期环境温度,试验区内环境湿度明显高于试验区外。油葵冠层温度随灌水定额的不同有不同程度的变化,垄沟处理对于调节叶面温度、改善作物呼吸状况具有积极作用。垄作沟播喷灌对灌溉水可叠加利用,无论是全天还是各生育期,其光合速率均相对较高,对作物产量形成及光合产物的分配具有积极作用,而T_(3)、T_(4)处理蒸腾速率明显低于对照(CK)。