Asymmetric Ridge–Furrow and Film Cover Improves Plant Morphological Traits and Light Utilization in Rain-Fed Maize

Light is one of the most important natural resources for plant growth. Light interception （LI） and use efficiency （LUE） are often affected by the structure of canopy caused by growing pattern and agronomy managements. Agro-nomy practices, such as the ridge-furrow system and plastic film cover, might affect the leaf morphology and then light transmission within the canopy, thus change light extinction coefficient （k）, and LI and LUE. The objective of this study is to quantify LI and LUE in rain-fed maize （Zea Mays L.）, a major cropping system in Northeast China, under different combinations of ridge-furrow and film covering ratios. The tested ridge-furrow system （DRF： ＂double ridges and furrows＂） was asymmetric and alternated with wide ridge （0.70 m in width and 0.15 m in height）, narrow furrow （0.10 m）, narrow ridge （0.40 m in width and 0.20 m in height）, and narrow furrow （0.10 m）. Field ex-periments were conducted in 2013 and 2014 in Jilin Province, Northeast China. Four treatments were tested： no ridges and plastic film cover （control, NRF）, ridges without film cover （DRF0）, ridges with 58% film cover （DRF58）, and ridges with 100% film cover （DRFl00）. DRF0 significantly increased LI by 9% compared with NRF, while film cover showed a marginal improvement. Specific leaf area in DRF experiments with film cover was significantly lower than in NRF, and leaf angle was 16% higher than in NRF, resulting in a 4% reduction in k. LUE of maize was not increased by DRF0, but was significantly enhanced by covering film in other DRF experiments, especially by 22% in DRF100. The increase of LUE by film cover was due to a greater biomass production and a lower assimilation portioning to vegetative organs, which caused a higher harvest index. The results could help farmers to optimize maize managements, especially in the region with decreased solar radiation under climate change.

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。

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。

辽西半干旱区垄膜沟种方式对春玉米水分利用和产量的影响

【目的】春玉米是辽西地区的主要作物,其整个生育期需水量较多,但该区降水资源短缺且降水变率大,时空分布不均,有限降水难以满足春玉米高产稳产所需。垄膜沟种可有效汇集天然降水,提高降水资源化程度,开展相关研究以充分有效地利用该区有限的自然降水,提高农田水分利用效率,促进玉米稳产高产。【方法】2007—2013年在辽宁朝阳地区进行玉米垄膜沟种微集雨种植试验,研究不同种植模式对土壤水分、玉米产量和农田水分利用效率的影响。试验设垄膜沟种(沟内不覆盖,T1)、垄膜沟覆秸秆(T2)、垄膜沟覆膜(T3)和传统种植(CK)4种处理,随机区组设计,3次重复。传统种植为垄沟种植,行距50 cm,垄膜沟种方式为沟垄相间排列,沟宽80 cm,垄宽40 cm,垄高15 cm,垄上覆膜为集雨区,沟为种植区,种植2行玉米。各处理种植密度为52 500株/hm2左右,种肥为磷酸二铵(375 kg·hm-2,N 18%,P2O5 46%),拔节初期追施尿素(375 kg·hm-2,N 46%)。【结果】垄膜沟种微集雨种植可有效汇集天然降雨,2009年和2010年玉米出苗率分别提高13.0%和14.9%,出苗时间提前1—2 d。前期长时间无有效降雨的情况下,一场有效降雨过后,土壤贮水量增加幅度依次为T2>T1>CK>T3,T1和T2种植区水分入渗深度至少达到60 cm,而CK水分入渗深度只有40 cm,产流效率为61%,T1和T2蓄墒增加率分别为72%和88%。各处理生育期间土壤水分平均值从大到小依次为T2>T1>T3>CK,其值分别为140.93、135.27、127.85和118.98 mm,较对照分别增加18.45%、13.69%和7.46%。2007—2013年,T1—T3产量比对照分别增产24.31%—32.58%、9.95%—17.81%、32.12%—37.16%、16.58%—27.96%、2.50%—9.40%、10.85%—29.33%和4.14%—17.95%,T1、T2和T3较对照平均增产幅度分别为14.52%、20.01%和23.44%。2007—2012年,T1—T3水分利用效率较对照分别增加24.66%—36.07%、14.12%—23.73%、38.34%—53.89%、29.07%—35.68%、1.20%—19.60%和9.02%—32.55%,T1、T2和T3水分利用效率较对照平均增加幅度分别为20.39%、27.94%和28.02%。在相对干旱年份,产量和水分利用效率增加幅度较大。【结论】通过连续7年进行旱作农田垄膜沟种微集雨种植试验,明晰了该技术模式在辽西半干旱地区的集雨、蓄水和保墒效果,有效减轻春季干旱对春播保苗和幼苗生长造成的不利影响,丰富了辽西半干旱地区旱作集水农业的理论基础。通过该项技术的推广应用,可有效提高该区降水资源利用率和农田水分利用效率,使玉米稳产高产,从而促进该区旱作农业健康、可持续发展。该项研究对中国北方旱作集水农业的发展也具有重要的借鉴意义。

垄沟覆膜集雨系统垄宽和密度效应对玉米产量的影响

通过大田试验研究了垄沟覆膜集雨系统中,垄宽和密度效应对玉米产量和水分利用效率的影响。垄沟覆膜集雨系统有30、60cm2种垄宽,低、中、高3种玉米种植密度。结果表明,垄沟覆膜集雨能提高土壤含水率和土壤微生物量碳质量分数。随着玉米密度的增加,同一垄宽的垄沟集雨系统中,玉米株高和单株生物量逐渐下降,玉米单位面积生物量逐渐增加。降雨量较少的情况下,60cm垄宽的垄沟覆膜集雨能显著提高玉米的叶绿素质量分数,但其在高密度条件下却显著降低玉米叶绿素质量分数。高密度条件下,30cm垄宽的垄沟覆膜集雨处理,由于玉米种内竞争较激烈而导致有机物质向籽粒输入减少,从而引起产量降低。在所有的处理中,高密度、60cm垄宽的垄沟覆膜集雨种植的玉米产量和水分利用效率最高。

沟覆盖材料对垄沟集雨种植土壤温度、作物产量和水分利用效率的影响

为寻求半干旱地区垄沟集雨环保的沟覆盖材料,改善土壤水分和温度状况,提高降雨资源利用效率,采用完全随机设计大田试验,以玉米和高粱作为供试作物,以沟无覆盖作为对照,研究垄沟集雨不同沟覆盖方式(无覆盖、液体地膜覆盖、秸秆覆盖和生物可降解地膜覆盖)对土壤温度、土壤水分、作物产量、水分利用效率等的影响。结果表明,与沟无覆盖相比,液体地膜和生物可降解地膜覆盖种植玉米的沟中作物全生育期表层(0~25 cm)土壤温度分别提高0.2℃和1.0℃,种植高粱的沟中表层土壤温度分别提高0.2℃和1.1℃,秸秆覆盖种植玉米和高粱的沟中表层土壤温度分别降低1.1℃和1.3℃;液体地膜覆盖、秸秆覆盖和生物可降解地膜覆盖0~140 cm土壤贮水量种植玉米分别提高0.4 mm、21.5 mm和8.6 mm,种植高粱分别提高2.3 mm、21.0 mm和10.9 mm。液体地膜覆盖和生物可降解地膜覆盖玉米青贮产量分别提高增加0.4%和10.4%,玉米籽粒产量分别增加1.6%和11.3%,玉米地上生物量分别增加0.7%和7.3%;高粱青贮产量分别增加0.2%和10.9%,高粱籽粒产量分别增加1.1%和11.8%,高粱地上生物量分别增加1.6%和9.4%;秸秆覆盖的玉米青贮产量、玉米籽粒产量、玉米地上生物量、高粱青贮产量、高粱籽粒产量和高粱地上生物量分别减少2.9%、2.2%、1.9%、0.7%、1.4%和1.0%。液体地膜覆盖、秸秆覆盖和生物可降解地膜覆盖种植玉米的水分利用效率分别提高0.9 kg·hm^(-2)·mm-1、0.5 kg·hm^(-2)·mm-1和4.9 kg·hm^(-2)·mm-1,种植高粱分别提高0.3 kg·hm^(-2)·mm-1、0.4 kg·hm^(-2)·mm-1和2.7 kg·hm^(-2)·mm-1。综合分析表明,生物可降解地膜适宜作为半干旱黄土高原区垄沟集雨沟覆盖材料。

旱地玉米垄膜沟种微集水种植技术研究

为提高我国北方旱地玉米的水分利用效率和土壤温度，以达到进一步增产的目的。设计出一套旱地玉米的垄膜沟种微集水种植技术。通过对比试验发现：单向丁风垄（D2）种植沟间的含水量，较对照和平铺膜提高2．87％和1．82％；水分利用效率也最高，达18．05kg／hm^2·mm，较对照和平铺膜提高48．70％和25．54％。整个生育期种植行间各层平均地温．垄膜沟种技术高出对照1．4℃．高出平铺膜0．1℃；总积温在2901．0～2984．7℃之间，平铺膜为2908．7℃，对照仅为2699．3℃。垄膜沟种平均产量为7237．26kg／hm^2，其中单向顺风垄（D1）的产量最高。达7569．62kg／hm^2．较对照和平铺膜提高47．72％和21．46％。

渭北旱塬不同施肥与覆盖栽培对冬小麦产量形成及土壤水分利用的影响

【目的】研究不同施肥和覆盖栽培模式对渭北旱塬旱地冬小麦产量和水分利用的影响。【方法】通过田间试验,研究测土推荐施氮、顶凌追肥、垄覆沟播、秸秆还田覆盖等措施对冬小麦产量、生物量、收获指数、水分利用效率及土壤水分周年变化的影响。【结果】旱地早春追肥使冬小麦增产6%—14%,水分利用效率提高7%—10%,达到12.2—13.6 kg.hm-2.mm-1;"减氮+垄覆沟播"增产达15%—41%,水分利用率提高10%—30%,达到12.2—16.5 kg.hm-2.mm-1。主要原因是,通过测土优化氮肥用量,采用基肥﹕追肥(3﹕1)方式,并与起垄覆膜栽培措施相结合可促进冬小麦利用深层土壤水分,提高冬小麦抽穗开花期植株含水量和成熟期的生物量及收获指数;虽然生育期耗水增加,但水分利用效率也提高。而单纯减少氮肥用量,不利于水分利用效率的提高;夏季垄上覆膜沟内覆盖作物秸秆可提高休闲效率,利于土壤水分恢复,实现土壤水分周年平衡和旱地小麦可持续增产。【结论】优化施氮结合垄覆沟播是黄土高原渭北旱地小麦增产增效的栽培模式。

基于农机与农艺相结合的水稻精量穴直播技术及机具

对水稻直播存在的农艺技术难点,基于农机与农艺相结合的理念,提出了同步开沟起垄水稻精量穴直播技术、同步开沟起垄施肥水稻精量穴直播技术和同步开沟起垄喷施水稻精量穴直播技术,研制成功2BD系列水稻精量穴直播机.生产试验结果表明,采用精量穴直播技术的水稻群体结构合理,减少了直播稻的倒伏现象,实现了水稻节水灌溉种植,产量可比人工撒播、人工抛秧和人工插秧分别增加10%、8%和6%以上;采用同步开沟起垄施肥水稻精量穴直播技术可节肥30%以上,产量提高10%以上;采用同步开沟起垄喷施水稻精量穴直播技术在直播时同步喷施液体地膜成苗率可提高18%以上,产量提高5%以上.

施肥和覆膜垄沟种植对旱地小麦产量及水氮利用的影响

通过大田试验研究了施肥和覆膜垄沟种植对旱地冬小麦群体动态、产量构成及水氮利用的影响。结果表明,覆膜垄沟种植和追肥处理可显著提高旱地冬小麦穗数,追肥处理可减少后期无效分蘖;覆膜垄沟种植和追肥处理产量分别比农户模式提高了11.73%和13.91%,穗数和穗粒数是其产量提高的关键因素;覆膜垄沟种植方式可减少土壤水分损耗,水分利用率为11.60kg.hm-.2mm-1,显著高于其他处理;追肥处理能有效促进小麦生育中后期对氮素的吸收利用,在基施氮量165 kg/hm2上再追肥30 kg/hm2,地上部分吸氮总量增加15.45 kg/hm2,追肥氮的利用率显著高于底肥氮利用率,为51.5%。

玉米全膜双垄沟直插式精量穴播机设计与试验

为适应我国西北地区旱地玉米全膜双垄沟播作业需求,解决传统膜上播种机具作业存在挑膜、撕膜、种穴与幼苗错位等问题,设计了一种玉米全膜双垄沟直插式精量穴播机。该机采用凸轮-曲柄滑块机构、运动放大机构实现了成穴器的投种控制与定点强制开启。仿真分析与田间验证试验表明,直插式精量穴播机在覆膜垄沟播种作业时,成穴器位于播种段与出土段的水平分速为零,播种株距可在一定范围内调节,穴孔布置、成穴器运动轨迹均合理,满足玉米全膜双垄沟播作业的农艺技术要求。

生物降解膜降解、保墒增温性能及对玉米生长发育进程的影响

通过3年试验,研究生物降解膜降解、增温保墒性能及全覆盖双垄沟播玉米苗期0-25 cm土壤温度动态和对玉米生长发育进程的影响,明确生物降解膜在生产中对普通农用地膜的可替代性。结果表明,生物降解地膜埋入土壤约30 d左右可以观测到降解效果,40 d以后开始快速降解,到80-90 d时降解可达到85%-95%,种植地膜玉米后,压入土壤或地膜上有土覆盖的部分同样有明显的降解效果,而垄上的地膜在玉米收后绝大部分仍与常规膜一样保持完好;生物降解膜保墒性能达普通农用地膜的90.4%-95.4%;作物生育前期0-25 cm土层08∶30、14∶30和20∶30平均温度比普通农用地膜低0.85℃,比露地高1.91℃;生物降解膜全覆盖双垄沟播玉米比裸地平作出苗提前5-9 d,成熟期提前11-12 d。生物降解地膜具有一定的增温、保墒作用,降低生产成本后,可在一定程度上替代不能降解的普通农用地膜。

甘肃省旱地全膜双垄沟播技术研究与应用进展

系统分析了旱地全膜双垄沟播技术体系的研究阶段、技术创新、应用状况、技术评价和发展前景。结果表明,旱地全膜双垄沟播及其配套技术集覆膜抑蒸、垄面集流、雨水富集于一体,极显著地提高了农田降水保蓄率、利用率和作物水分利用效率,使秋季全覆膜和顶凌全覆膜1 m土壤贮水分别较常规播前半膜平铺增加50.2mm和31.7 mm;降水利用率最高达到75.2%,平均达到70.0%;玉米水分利用效率最高达到37.8 kg/(mm.hm2),平均达到33 kg/(mm.hm2)。从而有效解决了黄土高原旱作农业区玉米等大秋作物因春旱无法播种、出苗的瓶颈,大幅度提高了作物产量,使玉米产量平均达到8 374.5 kg/hm2,增产37.1%。

覆膜种植对甘南高寒区苜蓿生长和杂草数量的影响

【目的】甘南高寒区缺乏适宜的苜蓿栽培和苜蓿草地杂草防除技术,严重影响了该区域苜蓿和草地畜牧业的发展。研究不同覆膜种植方式对甘南高寒区种植当年苜蓿和杂草生长的影响,为建立优质苜蓿草地提供依据。【方法】在甘肃省夏河高寒草地,比较垄沟覆膜、平膜、垄沟和普通种植方式对苜蓿和杂草生长的影响。【结果】普通种植和垄沟种植下的苜蓿株高分别为14.4和19.1 cm,显著低于垄沟覆膜和平膜种植(P<0.05)。垄沟覆膜下的苜蓿一级分枝数为7.7个,显著高于平膜(5.2个)、垄沟(4.8个)和普通种植(4.5个,P<0.05)。垄沟覆膜和平膜种植的苜蓿主茎粗分别为2.70 mm和2.50 mm,两者间无显著差异(P>0.05),但均显著高于垄沟和普通种植(P<0.05)。垄沟覆膜下的苜蓿根颈粗为6.19 mm,显著高于平膜种植(5.29 mm)(P<0.05);平膜种植下的苜蓿根颈粗显著高于垄沟种植(3.99 mm),垄沟种植下的苜蓿根颈粗显著高于普通种植(2.80 mm)(P<0.05)。垄沟覆膜种植下的苜蓿根颈入土深度为2.73 cm,显著高于平膜种植(2.24 cm)(P<0.05)。与普通种植和垄沟种植相比,垄沟覆膜种植苜蓿根颈入土深度分别提高了56.0%和29.4%。垄沟覆膜种植下的苜蓿干草产量为1503.2 kg·hm^(-2),显著高于平膜种植(1089.6 kg·hm^(-2))、垄沟种植(317.6 kg·hm^(-2))和普通种植(224.4 kg·hm^(-2))(P<0.05)。高寒区垄沟覆膜和平膜种植下0—10、10—20、20—30、30—40和0—40 cm土层的苜蓿根体积、根表面积和根生物量均显著高于垄沟种植和普通种植(P<0.05);除30—40 cm土层外,垄沟种植均显著高于普通种植(P<0.05)。供试苜蓿人工草地种植的第一年,共发现21种杂草,主要以香薷、乳浆大戟、节裂角茴香和藜等一年生杂草为主。垄沟和普通种植下的杂草物种数最多,分别为14.3和13.3种,二者间无显著差异(P>0.05);但均显著高于平膜(9.7种)和垄沟覆膜种植(9.3种);后二者间也无显著差异(P>0.05)。杂草总密度最高的是垄沟种植,为272.3株/m^2,高于普通种植(241.7株/m^2);二者显著高于平膜(74.0株/m^2)和垄沟覆膜种植(86.0株/m^2)(P<0.05)。杂草地上部分生物量干重最高的是垄沟覆膜种植,为186.8 g·m^(-2);其次为平膜处理(157.7 g·m^(-2))、垄沟(88.5 g·m^(-2))和普通种植(79.0 g·m^(-2))。【结论】利用黑色地膜进行的垄沟覆膜和平膜处理提高了甘南高寒区苜蓿种植当年的株高、主茎粗、根颈粗、根颈入土深度和干草产量,显著提高了苜蓿的根系生物量、根表面积和根体积,提高了优势杂草的生物量和株高,极大降低了杂草物种类和密度。

垄膜沟灌栽培对制种玉米产量和水分利用效率的影响

对制种玉米在垄膜沟灌和条膜覆盖两种栽培方式下的产量和水分利用效率进行了对比研究,结果表明:垄膜沟灌栽培具有较好的增产、节水、增温效应,与对照条膜栽培相比,5～25 cm土层地温提高0.92℃;在相同的灌溉定额下,制种玉米千粒重增加9.94～46.01 g,穗粒数增加6.10～46.78粒,增产1.63%～40.44%,水分利用效率提高4.17%～34.16%;垄膜沟灌栽培条件下制种玉米适宜灌溉定额为450 mm,与对照相比,节水1 500 m3.hm-2,与当地大田灌溉定额720 mm相比,节水2 700 m3.hm-2,节水效果显著。

旱地小麦黑膜全覆盖穴播栽培的效应与模式研究

本研究通过对黑膜、无色膜、垄作、平作、沟播等因素进行组合,探讨了旱地冬小麦地膜全覆盖穴播不同栽培模式的膜下茎和杂草发生规律、土壤温度和水分变化动态及增产增收效果。结果表明,小麦采用黑膜覆盖,自动出苗率比无色膜覆盖平均提高63.73%,膜下茎密度和鲜重分别降低74%以上和98%左右,杂草盛发期的密度和鲜重分别比无色膜覆盖降低62.03%和96.70%,比露地栽培降低70.00%和92.93%。黑膜覆盖小麦全生育期0~25 cm土壤积温比无色膜覆盖降低108.8℃,比露地降低62.9℃,但在播种至拔节阶段,比露地增加72.8℃,拔节至成熟比露地降低135.7℃。水分利用效率黑膜覆盖比无色膜覆盖提高4.48%,比露地提高45.75%。黑膜覆盖比无色膜增产3.05%,比露地增产47.81%。3种起垄方式中,垄作比平作小麦自动出苗率平均提高44.00%,沟播则降低23.80%;膜下茎密度垄作降低35.59%以上,沟播增加25.64%以上;膜下茎鲜重垄作降低30.62%以上,沟播增加12.09%以上。垄作提高土壤积温90.5℃,沟播降低23.5℃;垄作增产3.24%,沟播增产4.90%。以黑色全膜垄作穴播为最佳模式,较全膜覆土穴播自动出苗率平均提高146.93%,膜下茎密度降低98.74%以上,杂草鲜重降低99.90%以上,全生育期增加土壤积温52.0℃,水分利用效率提高10.75%,增产8.68%,节本4 020元·hm^(-2),增加纯收益5 422元·hm^(-2)。且膜面覆土量减少75%,易于清除残膜。其中通用垄沟半微垄模式具有宽窄行距的特点,较微垄模式增产3.89%,增收11.33%,并且适宜机械化作业。

辽西地区坡耕地垄膜沟种对土壤侵蚀和作物产量的影响

【目的】为了充分有效地利用辽西地区有限的自然降雨,减少坡耕地水土流失,提高水土资源利用率,促进作物稳产高产,在辽西地区坡耕地进行了不同耕种模式研究。【方法】2012—2015年在辽宁省农业科学院阜新旱农试验区进行,试验采用径流小区定位观测的方法,研究天然降雨条件下坡耕地不同耕种模式对土壤侵蚀、土壤水分和作物产量的影响。径流小区长15 m,宽4 m。试验为双因素裂区设计,主区为坡度,设5°和10°两个坡度,副区为种植模式,分设传统种植(CK,等高土沟土垄)、等高垄膜沟秸秆种植(T1)、等高垄膜沟种(T2)3种处理,3次重复。垄膜沟种沟宽60 cm,垄宽40 cm,垄高10—12 cm。供试作物为谷子和玉米,轮作种植。【结果】垄膜沟秸秆和垄膜沟种可有效减少和防止水土流失。4年间,5°坡对照总径流量为512.7m3·hm^(-2),总侵蚀量为4 561.3 kg·hm-2,T1处理和T2处理未发生土壤侵蚀;10°坡T1处理总径流量和总侵蚀量较10°坡对照分别减少81.71%和96.17%,T2处理较对照分别减少56.92%和95.15%,10°坡T1处理总径流量和总侵蚀量较T2处理分别减少57.54%和21.05%。垄膜沟秸秆和垄膜沟种较对照减少侵蚀量的同时可明显减少侵蚀泥沙中的养分流失量。随着坡度的增大,径流量和侵蚀量都随之增加,同时垄膜沟秸秆和垄膜沟种防蚀效果相对减弱。4年平均土壤水分,坡度间由5°坡到10°坡呈降低的趋势,但差异不显著;种植方式间垄膜沟秸秆和垄膜沟种与对照差异极显著,较对照分别高出1.68和1.45个百分点。对谷子而言,无论丰水年(2012年)或干旱年(2014年),垄膜沟秸秆和垄膜沟种较对照都表现出极显著的增墒效果;对玉米而言,平水年(2013年)垄膜沟秸秆和垄膜沟种较对照未表现出显著的增墒效果,干旱年(2015年)增墒效果极显著。4年平均产量,坡度间由5°坡到10°坡呈降低的趋势,但差异不显著。种植方式间垄膜沟秸秆与对照及垄膜沟种差异极显著,分别增产25.59%和10.68%,同时垄膜沟种与对照产量差异极显著,比对照增产13.47%。其中2012年和2014年,谷子垄膜沟种较对照增产不显著,垄膜沟秸秆较对照增产显著,分别增产24.75%和74.58%;2013年和2015年,玉米垄膜沟秸秆和垄膜沟种较对照增产极显著,垄膜沟秸秆较对照分别增产11.29%和54.39%,垄膜沟种较对照分别增产5.05%和51.81%。干旱年份,垄膜沟秸秆(谷子,玉米)和垄膜沟种(玉米)增产效果尤为显著。【结论】通过连续4年的旱坡耕地垄膜沟种试验,明晰了该技术模式在辽西半干旱地区的防蚀、集雨、增墒、增产效果,有效减轻干旱缺水和水土流失对坡耕地作物生长所造成的不利影响,丰富了辽西半干旱地区旱作集水农业的理论基础。通过该项技术的推广应用,可有效提高该区水土资源利用率,保护坡耕地质量,提升坡耕地粮食综合生产能力,使作物高产,促进该区旱作农业健康、可持续发展。从防蚀、集水、增墒、增产等角度考虑,垄膜沟秸秆耕种模式比较适宜于辽西半干旱区坡耕地。

半湿润区旱作起垄覆膜沟播小麦的水分及生理效应研究

在关中平原西部杨凌550～600 mm降雨量气候条件下,研究了不同种植方式冬小麦田间水分动态变化及叶绿素、丙二醛等生理指标。结果显示：冬小麦越冬初期、拔节期0～50 cm土壤贮水量起垄覆膜沟播处理比传统平作处理分别高6.1 mm5、.2 mm,比起垄沟播处理分别高2.3 mm^2、.9 mm;小麦收获后0～2 m土壤贮水量起垄覆膜沟播处理比传统平作和起垄沟播处理分别高27.9 mm和12.2 mm。小麦开花后,起垄覆膜沟播处理旗叶叶绿素含量始终高于传统平作和起垄沟播处理且降解缓慢,丙二醛含量则较传统平作和起垄沟播处理低,增加也比较缓慢。最终产量测定,起垄覆膜沟播冬小麦极显著的高于传统平作,比传统平作栽培高1 472.10 kg/hm^2,增产幅度19.3%;比起垄沟播冬小麦最终产量高1 844.79 kg/hm^2,增产25.4%,差异均达到极显著水平。研究结果表明,与传统平作和起垄沟播相比,起垄覆膜沟播具有较好的聚水保墒效果,一定程度上延缓了小麦的衰老进程,具有明显的增产增收效果;而且水分利用效率明显高于传统平作小麦和起垄沟播。

高寒区垄沟覆膜方式对苜蓿生长、根颈及根系特征的影响

高寒区缺乏耐寒苜蓿品种和适宜的栽培技术,严重阻碍了该区域旱作苜蓿和草地畜牧业的发展。为高寒区苜蓿的高产栽培提供理论依据,在天祝高寒牧区研究了垄沟覆膜、垄沟覆膜+覆土、平膜全覆和垄沟4种种植方法下苜蓿生长特性及第2年苜蓿返青时的根颈和根系形态特征。结果表明,垄沟覆膜处理显著提高了高寒区苜蓿的生长,促进了苜蓿根颈、根颈芽和根系的生长。在种植当年,垄沟覆膜下苜蓿的自然株高可达41.2 cm,2级分枝数达25.1个,鲜草和干草产量分别达975.44和249.37 kg/hm2,均显著高于垄沟覆膜+覆土、平膜全覆和垄沟处理(P<0.05)。与垄沟种植方式相比,垄沟覆膜种植方式下的苜蓿鲜草产量提高了74%,干草产量提高了73.2%。垄沟覆膜处理下苜蓿单株根颈返青芽数(17.0个/株)和根颈直径(9.87 mm)分别是垄沟处理(6.5个/株,2.00mm)的2.63和4.94倍。垄沟覆膜和平膜全覆的苜蓿根颈入土深度分别为3.37和3.35 cm,显著低于垄沟覆膜+覆土处理(4.71 cm)与垄沟处理(4.73 cm)。垄沟覆膜处理下的苜蓿单株根体积(9.288 cm3/株)、根表面积(466.287 cm2/株)、根系生物量(7.76 g/株)、主根长度(85.55 cm)、主根直径(8.36 mm)和侧根数(26.27个)均显著高于平膜全覆处理、垄沟覆膜+覆土处理和垄沟处理(P<0.05)。平膜全覆处理和垄沟覆膜+覆土处理间的根颈芽数、根颈直径、根表面积、根体积和根系生物量差异不显著(P>0.05),但显著高于垄沟处理(P<0.05)。平膜全覆处理、垄沟覆膜+覆土和垄沟处理间的主根长度、主根直径和根系生物量差异不显著(P>0.05)。试验表明,垄沟覆膜处理极大地提高了苜蓿的根颈粗、根颈芽、主根深、根体积、根系表面积和根系生物量,提高了苜蓿产草量,建议在类似甘肃天祝高寒区的地区使用垄沟覆膜技术建植苜蓿人工草地。

沟垄覆膜连作马铃薯根际土壤真菌多样性分析

采用Illumina MiSeq技术对CK（平畦不覆膜）、T1（平畦覆膜）、T2（全膜垄播）、T3（全膜沟播）、T4（半膜垄播）、T5（半膜沟播）6种种植模式下马铃薯连作田根际土壤真菌多样性和系统发育进行研究,探究了不同沟垄覆膜种植马铃薯3a连作根际土壤真菌群落多样性变化规律,揭示沟垄覆膜连作种植对土壤质量的影响。结果表明：6个处理的真菌多样性指数大小顺序为T2〉T3〉T1〉T4〉CK〉T5,且各处理间差异显著;连作土壤中真菌群落主要有子囊菌门（Ascomycota）、接合菌门（Zygomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、壶菌门（Chytridiomycota）及其他未分类的真菌;子囊菌门为优势种群,其中T5处理子囊菌门的比例最高为88.7%,T2最低为67.2%;伞菌纲（Agaricomycetes）、子囊菌纲（Ascomycetes）、担子菌纲（Basidiomycetes）、壶菌纲（Chytridiomycetes）、座囊菌纲（Dothideomycetes）、散囊菌纲（Eurotiomycetes）、锤舌菌纲（Leotiomycetes）、圆盘菌纲（Orbiliomycetes）、粪壳菌纲（Sordariomycetes）和接合菌纲（Zygomycetes）等组成连作土壤真菌群落的真菌纲,粪壳菌纲为所有处理中的优势菌纲;另外,CK、T1、T2、T3、T5处理的优势菌为镰孢菌属（Fusarium）,其中T1所占比例最高为26.1%,T4为8.9%,较CK低53.6%,且半膜处理T4、T5的镰孢菌所占比例分别比全膜处理T2、T3低54.6%和28.1%,T4处理的优势菌为被孢霉属（Mortierella）;群落结构中还有盾盘菌属（Scutellinia）、丛赤壳属（Cryphonectria）、枝顶孢属（Acremonium）和链格孢属（Alternaria）等,但所占比例较低,均在1%~2%之间;全膜垄播种植的土壤真菌多样性最高,说明全膜垄播能够促进真菌的繁殖;但是半膜垄播土壤的镰刀菌含量最低且比全膜垄播低54.6%。因此,半膜垄播种植对镰孢菌引起的马铃薯病害具有一定的防治作用。