不同施氮情况下小麦玉米间作土壤硝态氮的动态变化

本文主要研究了0、210、420和630kg/hm2(NO、N1、N2和N3)4种不同施氮量对小麦玉米间作土壤硝态氮(NO 3--N)含量动态变化的影响。结果表明,0～200cm土层硝态氮的含量整体表现为N3>N2>N1>N0。各生育时期低氮水平下0～60cm土层,中、高氮水平下的0～80cm土层土壤硝态氮含量变化显著。0～60cm土层土壤硝态氮累积量随作物生育时期的变化呈"双峰"曲线,峰值分别出现在小麦挑旗期和玉米大喇叭口期,而60～200cm土层土壤硝态氮累积量的变化呈"单峰"曲线,峰值出现在玉米大喇叭口期。N0处理硝态氮累积量各生育时期变化差异较小。小麦与玉米共生期内0～200cm土层硝态氮含量表现为玉米带>小麦带,差异最大的时期为小麦灌浆期和玉米大喇叭口期。土壤硝态氮向深层的运移量随施氮量增加而增加,与N0相比,施氮后100～200cm土层硝态氮累积量小麦带增加了10.53～62.53kg/hm2,玉米带增加了17.91～70.39kg/hm2。优化氮肥施用比例,适当降低小麦播前施氮量可减小土壤硝态氮深层淋溶的风险。

长期定位施肥对小麦玉米间作土壤酶活性的影响

为探讨长期施肥条件下土壤酶活性的动态变化以及土壤酶活性之间的相关性,对灌漠土小麦/玉米间作不同肥料长期定位试验地第26年耕层土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶酶活性进行了测定与分析。结果表明,长期定位施肥下,间作小麦/玉米生育期内土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶总体均呈先升高后下降的变化趋势,在小麦拔节期至灌浆期达到最大值;而脲酶则表现出"升-降-升"的变化趋势,在间作小麦拔节期和间作玉米成熟期酶活性出现2个峰值。施肥均可提高土壤酶活性,单施有机肥、有机肥与其他有机肥和无机肥配施条件下,过氧化氢酶活性可显著提高5.7%～6.4%、脲酶活性提高25.1%～80.0%、碱性磷酸酶活性提高25.2%～68.7%;单施绿肥、绿肥与氮肥配施可使土壤蔗糖酶活性显著提高71.5%～89.8%,且配施大于单施效果。过氧化氢酶与蔗糖酶、蔗糖酶与脲酶、脲酶与碱性磷酸酶活性之间存在显著的正相关关系,相关系数为0.68,而过氧化氢酶与脲酶和碱性磷酸酶、蔗糖酶与碱性磷酸酶活性之间的相关性较小。

小麦玉米间作优势及地上部与地下部因素的相对贡献

现代农业明确种间地上部相互作用和地下部相互作用对间作优势的贡献,优化资源配置对提高间作体系具有重要的意义。本文针对小麦玉米间作优势及地上部与地下部因素的相对贡献进行简要分析。

小麦、花生、玉米间作套种高产高效栽培技术探析

小麦、花生和玉米作为我国的主要农作物,其生产效率直接影响农作物的总产量和农民的收入.然而,传统、单一的作物种植方式往往无法充分利用土地资源,也容易导致土壤养分的枯竭.为了解决这些问题,相关研究者提出了小麦、花生和玉米的间作套种模式,这种模式通过优化种植结构,实现了作物的互利共生,既提高了农业生产效率,又改善了土壤的肥力.文章探讨了间作套种模式要点,以期为提高小麦、玉米、花生产量和质量提供参考.

甘肃省河西绿洲干旱灌区施氮量对小麦-玉米间作水分利用和产量的影响

小麦玉米间作种植是甘肃省河西一熟制灌区的主要种植模式,对提高当地粮食产量发挥了重要作用。2种作物间作时,除了充分利用光、热资源外,单位面积养分和水分的充足供应也是保证高产的关键。河西地区主要依赖祁连山雪水灌溉,水资源量少,提高作物水分利用率是高效利用水资源的重要途径。通过河西干旱灌区小麦玉米间作的田间试验,研究了不同施氮量对小麦玉米间作水分利用及产量的影响。结果表明:不同施氮水平条件下,小麦带土壤中的含水量随施氮量的增加变化较小,而玉米带土壤中的含水量随着施氮量的增加逐渐降低。随着施氮量的增加无论小麦产量还是玉米产量都是先增加而后降低,施氮375 kg·hm^(-2)时小麦玉米间作产量都达到最高,施氮562.5 kg·hm^(-2)时产量反而有所降低,施氮量对小麦玉米间作的水分利用效率有显著影响,水分利用效率随施氮量的增加呈单峰变化趋势,施氮量超过375 kg·hm^(-2)时,水分利用效率有所下降。

小麦/玉米间作根系相互作用对氮素吸收和土壤硝态氮含量的影响

通过在甘肃河西灌区的田间试验,该文探讨了地下部分隔作用对小麦/玉米间作氮素吸收和土壤硝态氮含量的影响。研究结果表明:小麦/玉米间作,间作小麦和间作玉米吸氮量在没有地下部分隔条件下都高于分隔。小麦收获后,间作小麦地下部分隔与没有地下部分隔之间土壤硝态氮累积量接近;间作玉米不分隔土壤硝态氮含量和累积量高于分隔。玉米收获后,小麦不分隔土壤硝态氮累积量低于分隔,间作玉米不分隔土壤硝态氮含量和累积量都高于分隔。小麦/空带和玉米/空带间作时,作物氮素吸收和土壤硝态氮含量都没差异。

少免耕及秸秆还田小麦间作玉米的碳排放与水分利用特征

【目的】利用间作和保护性耕作对土壤碳减排及水分高效利用的潜力,将二者集成于同一系统中以发挥各自的优势并催生彼此间的协同效应,从而建立减排与节水双赢的间作高效种植模式。【方法】以河西绿洲灌区长期规模化种植的小麦间作玉米为研究对象,集成应用保护性耕作的理论与技术,利用带状耕作和秸秆覆盖建立免耕立茬(NTSSI)、免耕秸秆覆盖(NTSI)、少耕秸秆翻压(TISI)和传统收割(CTI)4种处理,并以传统收割单作小麦(SW)和单作玉米(SM)作为对照,系统研究了不同处理土壤呼吸与作物耗水状况。应用土壤呼吸测定系统EGM-4(environmental gas monitor-4,UK,PP system)测定土壤呼吸速率,以此计算不同处理生育期内土壤碳排放总量。用产量与耗水和土壤碳排放量与耗水两种方法计算水分利用效率,客观评价间作系统的水分利用状况。【结果】不同种植模式中,单作玉米土壤呼吸速率最大(1.57μmol CO_2·m^(-2)·s^(-1)),间作次之(0.83μmol CO_2·m^(-2)·s^(-1)),单作小麦最小(0.72μmol CO_2·m^(-2)·s^(-1));4种秸秆还田方式中,NTSI处理土壤呼吸速率最低,2011与2012年分别较CTI降低了20.4%和11.9%,由此减少碳排放量12.4%。在间作中集成应用带状耕作和秸秆覆盖能有效降低系统耗水总量、增加产量、提高水分利用效率(WUEGY),与CTI处理相比,NTSI处理平均减少耗水量达4.1%,增产29.7%,水分利用效率提高15.6%。同时,间作系统的单位耗水碳排放平均降低了5.9%,碳排放效率提高了28.2%。【结论】小麦间作玉米与保护性耕作结合,并集成应用带状耕作及秸秆覆盖技术可使系统的产量、碳排放和耗水得到有效协调,能促进耗水更多转化为作物产量并降低在该转化过程中产生的碳排放,实现碳减排与水分高效利用的协同促进。

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。

留茬对小麦/玉米间作氮素吸收和硝态氮分布、淋失的影响

为减少高产农田硝态氮累积对地下水的潜在污染,在甘肃石羊河流域绿洲灌区设置裂区试验,研究不同留茬方式对单作小麦、单作玉米、小麦/玉米间作氮素吸收、土壤硝态氮分布、淋失的影响。结果表明:不同留茬方式对作物籽粒、秸秆含氮量影响较小。间作比单作显著提高了作物的籽粒吸氮量和氮收获指数;2种作物无论间作或单作,立茬土壤0-20cm硝态氮累积显著高于焚烧和翻还,20-60cm则相反,60cm以下受留茬方式影响差异不显著;土壤硝态氮残留单作小麦翻还比焚烧和立茬处理分别高11.41%和8.13%,单作玉米焚烧比立茬和翻还分别高26.97%和17.02%;植株总吸氮量小麦/玉米间作立茬和翻还分别比焚烧高9.58%和6.10%;硝态氮淋失量小麦/玉米间作平均比单作处理低30.75%,小麦/玉米间作立茬和翻还分别比焚烧处理低28.04%和10.23%。综上所述,小麦/玉米间作立茬硝态氮淋失最少,更有利于环境保护。

不同施氮水平对小麦/玉米间作产量和水分效应的影响

【研究目的】探讨小麦/玉米间作体系中氮肥对水分资源高效利用的调节作用,达到合理施肥提高水分利用效率的目的;【方法】采用田间试验,监测小麦/玉米间作不同生育期土攘水分,研究不同施氮量对产量和水分利用效率的影响;【结果】小麦/玉米间作的土地当量比(LER)为1.31￣1.53,小麦相对于玉米的水分竞争比率(CRwm)约为1;在小麦收获时,间作小麦的水分利用效率(39.0￣46.7kg/mm.hm2)远远高于玉米(1.28￣4.81 kg/mm.hm2),也高于单种小麦(25.43￣30.75 kg/mm.hm2);在小麦收获后,间作玉米(除N0处理)的水分利用效率迅速提高,当玉米收获时水分利用效率高达32.49￣47.46kg/mm.hm2,明显高于单种玉米(27.30￣38.77 kg/mm.hm2);【结论】小麦/玉米间作具有明显的产量优势,小麦玉米两作物水分利用效率分布时间上的错位是小麦/玉米间作高效利用水分资源的基础,合理施用氮肥能促进间作种植产量优势和水分利用优势的发挥。

小麦/玉米和蚕豆/玉米间作对水分利用的影响

以甘肃河西灌区为试验地点,在0、300、450kg/hm^2氮水平下,探讨了小麦/玉米和蚕豆/玉米两种间作对水分利用的影响。结果表明：在小麦扬花期,与小麦和蚕豆间作的玉米在3个氮水平下都低于单作,而间作小麦和间作蚕豆在不施氮条件下,0-140cm土层土壤含水量高于单作,在300kg/hm2和450kg/hm^2氮水平下则表现不一样;玉米收获后,在3个氮水平下,小麦、蚕豆间作都低于单作,而与小麦和蚕豆间作的玉米都高于单作。小麦/玉米间作相对于单作WU在0和300kg/hm^2氮水平下减少11%,在450kg/hm^2氮水平下增加1.29%;WUE在3个氮水平下都高于单作,间作相对于单作WUE增加27.91%-39.17%。蚕豆/玉米间作相对于单作WU在0和300kg/hm^2氮水平下分别减少12.98%、2.98%,在450kg/hm^2氮水平下增加5.83%;WUE在3个氮水平下都高于单作,间作相对于单作WUE增加22.62%-62.37%。表明小麦/玉米和蚕豆/玉米间作可以提高水分利用效率。

水氮量对小麦／玉米间作土壤硝态氮累积和水氮利用效率的影响

为了提高氮肥和水分利用效率,该文在甘肃河西灌区试验地点,采用田间小区试验,研究了不同氮水平(0、225、450kg/hm2)和灌水量(750、1125、1500m3/hm2)对小麦/玉米间作土壤硝态氮累积和水氮利用效率的影响。结果表明,不同氮肥和灌水量对小麦带土壤硝态氮含量和累积量影响较小,对玉米带影响显著。随氮肥用量增加,玉米带土壤硝态氮含量和累积量增加,随灌水量和氮肥用量增加,0～60cm土壤硝态氮相对累积量增加,60～140cm土层降低。氮肥当季利用率、氮肥生产率、氮肥产投比都是以225kg/hm2氮水平较高,但不同灌水量差别不大。WUE(水分利用效率)以W750N225最高,W1500N0最低,随灌水量增加WUE降低。

小麦/玉米间作和氮肥对水分利用的影响

以甘肃河西灌区为试验地点,探讨了在两个氮水平下6个小麦品种与玉米间作对水分的利用情况,结果表明：不同品种小麦与玉米间作,小麦收获后,间作小麦土壤含水量都高于单作,间作玉米土壤含水量低于单作;玉米收获后,与6个小麦品种间作的玉米土壤含水量都高于单作;但不同小麦品种在土层深度上又有差异。不施氮条件下,6个小麦品种与玉米间作相对于单作水分消耗量（WU）减少4.82%-8.79%,小麦品种171与玉米间作相对于单作水分利用效率（WUE）增加9.25%,而其余5个品种与玉米间作较单作减少2.30%-15.06%。在300kg/hm^2氮水平下,6个小麦品种与玉米间作较单作WU减少1.09%-6.96%,WUE增加10.76%-29.56%。

绿洲灌区交替灌溉小麦间作玉米的产量及水分利用效率

在河西绿洲灌区,通过大田试验,研究了交替灌溉小麦间作玉米的产量及水分利用效率（WUE）。结果表明,交替灌溉小麦间作玉米的产量及WUE较单作显著提高。在低、中、高3个灌水水平下,间作土地当量比分别为1.30、1.35、1.38;净占地面积上间作小麦经济产量较单作小麦分别提高了20.96%、28.34%、33.10%,间作玉米经济产量较单作玉米分别提高了38.30%、41.65%、41.98%,间作增产作用显著;间作耗水量较相应单作耗水量的加权平均分别增加了5.37%、4.71%、4.18%;WUE间作较单作小麦和单作玉米分别提高了55.97%、63.86%、68.46%和8.29%、12.71%、14.02%,WUE间作与单作小麦差异显著,但与单作玉米差异不显著。

小麦／玉米和蚕豆／玉米间作对土壤硝态氮累积和氮素利用效率的影响

提高氮肥利用效率，减少氮肥过量施用对环境造成的污染，是保障国家粮食生产和生态环境安全的关键。文章以甘肃河西灌区为试验地点，在0、300、450kg．hm^-2氮水平下，探讨了小麦（Triticum aestivum L．），玉米（Zea mays L．）和蚕豆（Hcia faba L．），玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响。结果表明：随氮肥用量增加，0-60cm土层土壤硝态氮相对累积量增加，100～200cm土层降低。在3个氮水平下，蚕豆间作土壤硝态氮含量和累积量都低于单作。小麦间作在300kg·hm^-2氮水平下土壤硝态氮累积量都低于单作，但在0和450kg·hm^-2氮水平下，小麦收获后间作与单作近似，玉米收获后小麦间作土壤硝态氮累积量都低于单作。与小麦和蚕豆间作的玉米在300kg·hm^-2氮水平下土壤硝态氮累积量都低于单作玉米，在0和450kg·hm^-2氮水平下则表现不同。在300kg·hm^-2氮水平下，两种间作氮肥当季利用率都明显高于相应的单作，施氮量增加到450kg·hm^-2时，则表现不一样。

小麦／玉米间作优势及地上部与地下部因素的相对贡献研究

采用田间微区试验以及地下部种间根系分隔技术研究了玉米覆膜与不覆膜两种情况下小麦/玉米间作优势及地上部因素和地下部因素对间作优势的相对贡献。结果表明,玉米不覆膜时小麦/玉米间作籽粒产量和生物产量土地当量比分别为1.30、1.29,具有明显的产量间作优势,玉米覆膜时小麦/玉米间作籽粒产量和生物产量土地当量比分别为1.41、1.40,具有极显著的产量间作优势;玉米不覆膜时小麦/玉米间作氮、磷、钾养分吸收优势明显,玉米覆膜时小麦/玉米间作具有极显著的氮、磷、钾养分吸收优势。地上部因素和地下部因素对小麦/玉米间作中籽粒产量和生物产量间作优势的相对贡献,当玉米不覆膜时分别为75%、25%,当玉米覆膜时均为地上部占67%、地下部占33%。当玉米不覆膜时,地上部和地下部因素对小麦/玉米间作氮、磷养分吸收优势的相对贡献均分别为67%与33%,钾则地上部与地下部贡献相等(各占50%);当玉米覆膜时,地上部和地下部因素对小麦/玉米间作氮、钾养分吸收优势的相对贡献均具有同等重要性(各占50%),对磷吸收的贡献分别占55%与45%。

基于ISAREG模型的小麦间作玉米灌溉制度设计

将ISAREG模型与种植模式相结合研究小麦间作玉米的灌溉制度。对间作条件下灌溉制度模拟所需的各项参数进行了预处理和验证,分析评价了小麦间作玉米的实际灌溉制度,在此基础上根据小麦间作玉米的需水特性进行了多组合方案设计,分别得到了现状供水状况下和不受灌水日期约束时的优选灌溉制度。

带型对小麦间作玉米产量和种间竞争力的影响

以小麦/玉米间作为对象,设置3种不同带型模式(小麦/玉米行比为6:2、6:3和6:4),研究间作体系中带型改变对种间竞争力和群体产量的影响,旨在为间作高产优化带型提供依据。结果表明:试验采用的3种小麦/玉米间作模式均具有明显的产量优势,各处理的土地当量比(LER)均大于1。间作优势随玉米行数的增加呈增大趋势,6:4(W6M4)模式的LER、时空当量比和土地利用率分别较6:3(W6M3)模式高3.5%、5.2%和4.3%,较6:2(W6M2)模式高3.0%、8.1%和5.2%。增加玉米行数能够显著提高小麦相对玉米的种间竞争力(A_(wm)),6:4间作处理的A_(wm)分别较6:3模式和6:2模式高7.3%和14.1%。复合群体产量与种间竞争力呈显著的线性增长关系。因此,提高间作小麦的竞争力有利于间作群体整体产量的提高,6:4模式获得较高产量的主要原因之一是提高小麦的相对竞争力。

小麦-玉米间作生态系统能流参数研究

采用田间调查与室内测定相结合的方法,以小麦-玉米间作生态系统为例,较系统地研究了初级生产者(农作物、杂草)、次级生产者(害虫、天敌)和分解者(微生物、原生动物和腐生动物)的能流参数值结果表明,该生态系统能流具有初级生产力和能量转化效率高,通过食物链递减率大,各营养层内每生产单位能量所需的能量相对较少,上一营养层对下一营养层能量利用程度逐渐增大等特征。

小麦/玉米间作畦沟分灌土壤盐分迁移特征

针对内蒙古河套灌区小麦/玉米间作常规灌溉模式下农田灌溉水浪费严重、土壤盐碱化日益加剧等农业生产现状,结合垄作沟灌技术,在灌区开展小麦/玉米间作畦沟分灌,并对畦灌和畦沟分灌两种灌水模式下间作群体作物根系区土壤垂向剖面内盐分的动态平衡进行了对比分析。结果表明:间作群体整个生育期,经历多次灌溉后,并未将土壤盐分有效排除农田,反而在灌溉及矿质化地下水补给作用下表现为积盐态势,将灌溉水及矿质化地下水携带的盐分聚集在根区土壤中,畦灌和沟灌玉米田单位面积土体储盐量平均增加211.08 g/m^2,300.34 g/m^2,差异显著。常规畦灌小麦田和畦沟分灌小麦田储盐量分别增加202.91 g/m^2,200.43 g/m^2,差异性不显著。畦灌和沟灌玉米土壤储盐量变化分别以0—60 cm和20—60 cm最大,且沟灌玉米整个生育期耕层0—20 cm土壤处于积盐状态,小麦各土层储盐量变化则以0—40 cm最大。研究结果可为畦沟分灌技术在河套灌区的推广应用提供技术支撑。