模拟不同雨量下沟垄集雨种植对春玉米生产力的影响

为了探明沟垄集雨种植适宜的降雨量范围,使沟垄集雨系统更加有效,通过大田模拟降雨试验,研究了不同雨量下沟垄集雨种植对农田水温状况及春玉米个体发育、生物量积累、水分利用效率（WUE）和产量的影响。结果表明,在230-440mm雨量下,与平作处理相比,沟垄集雨种植处理后,沟内土壤10cm处温度增加了0.7-1℃,沟内120cm土壤平均储水量增加了5%-12%,玉米的出苗期提前1-2d,生育期普遍提前,株高、功能叶面积和生物量显著增加（P〈0.05）。玉米籽粒产量及WUE在230mm雨量下分别增加了82.8%和77.4%,340mm雨量下分别增加了43.4%和43.1%,440mm雨量下分别增加了11.2%和9.5%。沟垄集雨种植春玉米适宜的雨量上限可能在全生育期降雨量440mm以下。

沟垄集雨种植补灌对冬小麦旗叶叶绿素荧光参数的影响

为探明沟垄集雨种植技术在灌区对作物光合作用和产量的调控及节水效果,通过大田试验,研究了两种宽度的沟垄集雨种植结合不同补灌量处理对冬小麦光合速率、叶绿素荧光参数和产量的影响。结果表明：沟垄集雨处理下Pn较平作不灌水处理（CK）提高57.1%～84.4%,较平作灌水处理提高25.3%～50.3%;Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo、qP和籽粒产量也均高于平作处理,qN低于平作处理;两种宽度沟垄集雨种植较CK增产74.6%～124.9%,沟垄集雨补灌处理较平作灌水处理增产0.3%～18.9%,随灌水量增加产量增加,宽垄沟优于窄垄沟;在降雨较少的年份,60 cm沟垄集雨种植在灌溉量减少50%的条件下,光能转化效率比平作灌水处理提高44.1%,说明沟垄集雨种植可显著提高光能的转化效率及其量子产额,提高光合效率,维持较高的籽粒产量。

沟垄集雨种植模式下灌溉量对关中地区冬小麦产量和水分利用效率的影响

为探讨在灌溉区沟垄集雨模式对冬小麦产量和水分利用效率及土壤水热特征的影响设置田间试验。试验设置沟垄集雨种植(R)和传统平作(F)2种种植方式,每种种植方式下设置0 m3/hm^2(N)、400m3/hm^2(L)、1 200m3/hm^2(M)和2 000m3/hm^2(H)4种灌水量。结果表明:同一灌溉量下沟垄集雨种植0~10cm土层的土壤温度在小麦生长前期较平作高,同时沟垄集雨种植模式0~100cm土层的平均含水量在拔节期、开花期较平作种植高,其具有较好的蓄水保墒作用。各处理的总耗水量随灌溉量增加而增加,表现为RH>FH>RM>FM>RL>FL>RN>FN。沟垄集雨种植能促进小麦对土壤水分的利用,显著提高小麦产量,在小麦全生育季不灌溉、灌溉量为400、1 200和2 000m^3/hm^2的情况下,沟垄集雨种植处理产量分别较平作相同灌溉量处理高41.52%、70.00%、27.54%和14.35%。同时在8个处理中RM、RL处理的水分利用效率最高。因此,通过发挥沟垄集雨种植蓄水保墒以及改善水分分配的作用能够在灌溉农区小麦生产上达到节水增产增效的效果。

关中灌区沟垄集雨种植补灌对冬小麦光合特征、产量及水分利用效率的影响

通过大田试验,研究了沟垄集雨种植结合不同补灌量处理对冬小麦光合器官、光合速率、产量和水分利用效率的影响.结果表明：沟垄宽度各为60 cm时,集雨种植不灌溉（T1）、返青期种植沟补灌375 m3·hm-2（T2）和种植沟补灌750 m3·hm-2（T3）3个处理较平作灌水750 m3·hm-2（畦灌,T4）处理的小麦籽粒产量分别提高2.8%、9.6%和18.9%,收获系数提高2.0%~8.5%,旗叶叶绿素含量提高41.9%~64.4%,整个生育期内0~40 cm土壤含水量增加了0.1%~4.6%;开花期和灌浆期的叶片光合速率分别较T4处理提高了22.3%~54.2%和-4.3%~67.2%,农田总水分利用效率较T4处理分别提高17.9%、10.4%和15.4%,比平作不灌水处理（CK）提高69.3%、58.6%和65.7%;降水利用效率较CK提高94.3%~124.5%;T2、T3处理各生育阶段叶面积均显著高于T4处理,灌溉水利用效率分别比T4处理提高119.1%和18.8%.在灌溉量减少50%的条件下,集雨种植比畦灌处理能维持较高的籽粒产量,显著提高灌溉水利用效率,尤其是在降雨量偏少的年份,可以显著提高小麦水分利用效率.

模拟降雨量下沟垄微型集雨种植玉米的水温效应

【目的】探明沟垄微型集雨种植(垄体覆膜沟内种植)适宜的降雨量范围,为确定合理的微型集雨种植模式提供科学依据。【方法】在夏玉米生长期,人工模拟大、中、小3种降雨量(440、340和230mm),定期测定传统平作(T1)和沟垄微型集雨种植(T2)条件下土壤水分和耕层地温,并分析了农田水分利用效率(water use efficiency,WUE)。【结果】在玉米全生育期230、340和440mm降雨量下,沟垄微型集雨种植农田200cm土层平均储水量分别较平作(平作不起垄不覆膜)增加了2.3%、5.2%和4.5%,耕层0～5cm平均地温分别增加了1.2、1.1和1.0℃。在全生育期230mm和340mm雨量下,WUE较平作分别增加7kg·ha-1·mm-1和3.1kg·ha-1·mm-1,提高了61.24%和26.90%;当全生育期降雨量为440mm时,沟垄微型集雨种植和平作的WUE分别为16.55kg·ha-1·mm-1和17.46kg·ha-1·mm-1,差异不显著。【结论】在夏玉米生育期降雨量为230mm到340mm雨量范围,沟垄微型集雨种植能明显改善玉米的水温条件,提高WUE。

沟垄集雨种植对紫花苜蓿生长特性的影响

笔者采用沟垄集雨种植紫花苜蓿进行试验,垄为集雨区,沟为种植区,并设置两种覆垄方式和四种沟垄比,共9个处理(4沟垄比×2覆垄方式+1对照)。田间测定不同处理条件下小区土壤贮水量和紫花苜蓿的株高、分枝数。试验结果表明,与平作处理相比,沟垄集雨种植技术能显著提高土壤贮水量、利于紫花苜蓿的生长发育。尤其是株高、分枝数均有较明显的优势。且膜垄集水处理明显优于土垄集水处理,但不同沟垄比处理的比较差异并不显著,以MR45和MR60较好。该技术可改善农田水分状况,提高作物水分利用效率,达到高产稳产的目的。

半干旱区沟垄集雨对玉米光合特性及产量的影响

在中国西北黄土高原半干旱区,沟垄集雨种植(RFPRH)系统被逐步推行,以改善农田水分状况,提高作物水分利用效率(WUE),达到高产稳产的目的。为了探索该种植方式的适宜降雨量,在人工模拟不同降雨量下,以传统平作为对照,研究了沟垄集雨种植对夏玉米土壤水分含量、功能叶片的光合参数、荧光参数和叶绿素相对含量(SPAD)以及籽粒产量的影响。结果表明,在230mm和340mm降雨量下,集雨处理的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、PSII最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSII的潜在活性(Fv/Fo)和光化学猝灭系数(qP)均较对照显著增加;叶绿素相对含量(SPAD)分别提高17.7%和13.9%,叶片瞬时水分利用效率提高26.9%和10.1%,籽粒产量增加75.4%和36.7%。在440mm降雨量条件下,集雨处理的Fm、Fv/Fm、Fv/Fo、qP和SPAD值在拔节期显著增加,Gs在抽雄期显著增加,Pn在抽雄期和孕穗期显著下降,水分利用效率在全生育期比对照平均低13.2%,其他各生育时期光合生理特性及籽粒产量与对照相比差异不明显。说明沟垄集雨种植在偏旱的年份,可显著提高玉米光合效率和叶片水分利用效率,其全生育期适宜雨量上限可能是440mm。

覆盖材料和沟垄比对燕麦产量和水分利用效率的影响

为改善半干旱地区土壤水分状况和提高降雨资源利用率,在中国气象局兰州干旱气象研究所定西干旱气象与生态环境试验基地布置田间试验,采用完全随机设计,以无覆盖平作为对照,研究不同覆盖材料垄作(普通地膜、生物可降解地膜和无覆盖土垄)及垄作不同沟垄比(60 cm∶30 cm、60 cm∶45 cm和60 cm∶60 cm)对燕麦土壤贮水量、干草产量、籽粒产量、水分利用效率和经济效益等的影响。结果表明,就同一覆盖处理的平均值而言,土壤贮水量的排列次序为普通地膜≈生物可降解地膜>土垄>平作,在同一覆盖处理下,土壤贮水量随沟垄比减小而增加。土垄燕麦的干草产量、籽粒产量和水分利用效率比平作分别降低12%、18%和27%;生物可降解膜垄燕麦的干草产量、籽粒产量和水分利用效率比平作分别提高5%、4%和14%;普通膜垄燕麦的干草产量、籽粒产量和水分利用效率比平作分别提高7%、9%和23%。就大多数情况而言,燕麦干草产量、籽粒产量和水分利用效率随沟垄比减小而减小。对垄宽和实际籽粒产量的回归分析表明,当沟垄比为60 cm∶38 cm时,普通膜垄的燕麦实际籽粒产量达到最大值2 213 kg·hm-2;当沟垄比为60 cm∶34 cm时,生物可降解膜垄的燕麦实际籽粒产量达到最大值2 114 kg·hm-2。平作、土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄燕麦经济效益分别为5 194元·hm-2、4 557元·hm-2、4 889元·hm-2和5 637元·hm-2。从燕麦籽粒产量、水分利用效率和环保等方面考虑,在我国半干旱黄土高原区沟垄集雨种植燕麦,覆盖材料应采用生物可降解膜,沟宽∶垄宽为60 cm∶34 cm。

集雨种植下不同沟垄比对土壤呼吸的影响及其对水热因子的响应

为探明不同宽度沟垄集雨种植下土壤呼吸对土壤水热因子的响应机制,对比研究了沟垄比分别为20 cm∶40 cm（P40）、30 cm∶30 cm（P30）、40 cm∶20 cm（P20）的沟垄集雨种植和平作种植（CP）下冬小麦的土壤呼吸动态变化,及其与土壤温度和水分的关系.结果表明,4个处理的土壤呼吸速率在越冬期最低,返青期开始升高,扬花期前后达到峰值,之后逐渐降低.沟垄集雨处理土壤呼吸速率表现为P40〉P30〉P20,垄宽增加使呼吸速率提高1.2%-18.4%;苗期和越冬期,沟垄集雨种植提高了土壤呼吸速率,表现为P40〉P30〉P20〉CP,其中苗期3个沟垄集雨处理均显著高于CP（P〈0.05）,越冬期P40处理显著高于CP;苗期和越冬期沟垄集雨种植提高了土壤温度,拔节期至成熟期CP土壤温度高于沟垄集雨处理;沟垄集雨种植能有效蓄水保墒,随着垄宽的增加集雨效果越好,苗期至拔节期降雨稀少,7.6 cm和12 cm土层土壤含水量均表现为P40〉P30〉P20〉CP.相关分析表明,土壤呼吸与温度的相关系数达极显著水平（P〈0.01）,P40和P30的土壤呼吸与水分的相关系数小于P20和CP;水热双因子二次方程模型能解释呼吸变化的61.7%-74.1%,温度指数模型能解释50.3%-68.2%.本研究结果为沟垄集雨种植的生态效益评估提供理论依据.