Extent of Reduction of the Fallow Period and Its Impact on Upland Rice Production in the Nongowa Chiefdom of Kenema District in Eastern Sierra Leone

Slash-and-burn agriculture is the common practice for upland rice intercropping system in Sierra Leone and it has been blamed for the loss of forest vegetation across the country. Shortening of the fallow period in the Eastern region of Sierra Leone has implications on agricultural food production and the persistence of the remaining tropical rainforest. This study was therefore undertaken to assess: 1) the extent of reduction of the fallow period in the Nongowa Chiefdom of Kenema District;2) the causes of reduction in the fallow period;3) farmers’ perception of the relevance of fallow period and the implications of reduction of fallow period on crop production. The study revealed a drastic reduction of the fallow period in the chiefdom with a mean of 3.8 years which falls far below the country mean fallow period of 8.8 years as estimated by FAO. Farmers pointed out that the reduction of the fallow period was as a result of land scarcity due to competing land uses such as large scale commercial agriculture, logging, mining, charcoal burning and expansion of settlements. Farmers agreed that a fallow period of at least 10 years is necessary for upland rice production. Farmers were aware of the impact of reduction of the fallow period on upland rice production and were able to estimate rice yields based on the age of the fallow. Also, farmers have attempted to adapt to the constraints posed by shorter fallow periods by selection of rice varieties to suit the length of the fallow periods.

减量施肥对冬小麦休闲期农田杂草物种多样性及生态化学计量特征的影响

【目的】分析减量施肥对冬小麦休闲期农田杂草物种多样性及生态化学计量特征的影响,旨在为化肥农药“双减”政策产生的生态环境效应科学评价提供参考。【方法】以陕西杨凌曹新庄试验地冬小麦肥料试验为基础,设置不施肥(CK)、减量施肥(氮(N)、磷(P_(2)O_(5))用量分别为165和122 kg/hm^(2))和常规施肥(N、P_(2)O_(5)用量分别为220和160 kg/hm^(2))3个处理,测定不同处理小麦产量及夏季休闲期农田杂草的生物量、株高、盖度、多度、频度、丰富度,以及藜、狗尾草和马唐的有机碳、全氮、全磷含量,计算植物多样性指标及生态化学计量比(C/N、C/P、N/P),研究减量施肥对农田杂草物种多样性及生态化学计量特征的影响。【结果】与对照相比,减量施肥和常规施肥处理均对冬小麦休闲期农田杂草的生物量、株高、盖度、多度、频度有明显影响,冬小麦籽粒产量和杂草生物量增加;施肥处理藜和地锦草的株高和生物量均显著增加,其他农田杂草的株高和生物量总体降低。与对照相比,施肥处理苋的有机碳含量以及藜、狗尾草、马唐和葎草的全氮含量均显著增加,藜、马唐全磷含量显著降低。相较于常规施肥,减量施肥处理狗尾草全磷含量显著降低。与对照相比,减量施肥和常规施肥处理藜、狗尾草和马唐氮磷比和碳磷比总体显著增加,碳氮比显著降低。相对于常规施肥处理,减量施肥处理缓解了藜和马唐氮磷比的增加幅度。与对照相比,施肥处理的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Margalef丰富度指数均显著降低;与减量施肥处理相比,常规施肥处理Pielou均匀度指数与丰富度显著降低。植物β多样性指数表明,常规施肥对小区植物多样性的影响最大。【结论】减量施肥和常规施肥处理冬小麦休闲期农田杂草的物种多样性均明显降低,但减量施肥处理缓解了常规施肥对农田杂草生物多样性和生态化学计量特征的影响。

夏闲期玉米压青对旱地麦田土壤水分周年变化的影响

[目的]揭示旱地麦田土壤水分对夏闲期玉米压青的周年适应变化规律,阐明压青模式对小麦产量提高及优化的水分驱动机制,为旱作压青蓄水技术提供理论参考。[方法]通过晋南旱地麦田夏闲期玉米压青还田试验,采用大区对比方法,以夏闲期免耕处理为对照,研究夏闲期玉米压青模式下麦田土壤周年贮水耗水变化规律,分析了其对后茬小麦产量的影响及水分利用效率。[结果]与免耕模式相比,夏闲期玉米压青处理可显著提高0—200 cm土壤周年贮水量,且对100—200 cm较深层土壤的蓄水能力更强;玉米压青处理0—200 cm土壤周年耗水量及耗水百分比均显著低于免耕处理;与免耕相比,压青处理可提高夏闲期0—200 cm土层盈水量,减少小麦季0—100 cm浅土层的水分耗散量;压青处理小麦穗数、穗粒数显著高于免耕,而千粒重差异较小;压青处理夏闲期0—200 cm土壤对降雨的蓄水效率显著高于免耕;在夏闲期玉米压青还田生物量显著高于免耕处理条件下,小麦季和周年阶段,压青处理生物产量及籽粒产量的降水、水分利用效率均显著高于免耕处理。[结论]在旱地麦田丰水年份,夏闲期玉米压青可显著提高旱地麦田土壤贮水,降低作物周年耗水量,优化小麦产量三要素,蓄水增产。

南方双季稻区冬闲期绿肥对田间养分固持和减排的影响

【目的】探究南方双季稻区冬闲期不同绿肥品种混播对稻田氮磷钾养分固持减排效果,为有效降低冬闲期稻田中养分的流失,改善农业生态环境提供参考依据。【方法】2019—2020年,采用田间小区试验,设计紫云英、油菜、黑麦草和肥田萝卜等常见绿肥单播或混播8个绿肥处理,以自然生草为对照处理,监测双季稻区冬闲期间水体氮磷钾养分流失量,测定绿肥总生物量和植株体中总碳氮磷钾含量以及土壤中养分含量。【结果】冬闲期种植绿肥的处理中稻田氮磷钾养分固持和减排效果明显优于对照处理,种植绿肥处理水体中总氮、总磷和总钾流失量较对照处理降幅分别为27.7%~47.6%、14.3%~65.5%和9.8%~93.6%,其中种植黑麦草的处理中总氮磷钾流失量显著低于其他处理(P<0.05,下同);种植绿肥处理的植株总生物量较对照处理增加46.9%~378.7%,植株体中总碳、总氮、总磷和总钾含量较对照处理分别增加67.9%~377.1%、55.4%~2613.6%、68.0%~557.8%和100.0%~664.5%,其中种植紫云英的处理中总碳氮磷钾含量显著高于其他处理;相比对照处理,冬闲期种植绿肥处理中土壤活性有机质含量、缓效钾含量和阳离子交换量分别增加21.3%~29.8%、1.6%~5.7%和1.3%~8.2%,土壤有效磷和速效钾含量分别降低2.3%~17.0%和3.7%~30.1%。【结论】南方双季稻区冬闲期种植绿肥对田间养分固持减排效果显著,其中紫云英和黑麦草混播(紫云英∶黑麦草=4∶6)处理对降低水体总磷钾流失量、提高植株体中总碳磷钾固持量的效果最佳。

渭北旱地夏闲期秸秆还田和种植绿肥对土壤水分、养分和冬小麦产量的影响

研究渭北旱地秸秆和绿肥还田土壤水分、养分的变化，对黄土高原旱区作物高产稳产有重要意义。以夏季裸地休闲为对照，研究免耕小麦秸秆还田和种植豆科绿肥及二者混合对渭北旱地冬小麦产量，播前、开花期和收获后土壤水分、硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾数量的影响。试验结果表明，秸秆还田和种植绿肥对冬小麦籽粒产量和生物量无影响；夏闲期种植绿肥和秸秆＋绿肥处理使播前和开花期60—160cm土壤贮水减少；种植绿肥处理表层0-20cm土壤硝态氮在播前显著增加10．7kg·hm-2，收获期增加18．4kg·hm-2；开花期种植绿肥土壤有效磷提高43．4kg·hm-2，收获期有效磷数量仍较对照高24．4kg·hm-2；秸秆还田和种植绿肥对土壤铵态氮和速效钾没有显著影响。可见，一年秸秆还田和种植绿肥对冬小麦产量没有产生显著影响，种植绿肥降低了土壤贮水，但提高了表层土壤硝态氮和有效磷数量，不同栽培方式对土壤铵态氮和速效钾含量没有影响。

不同降水年型休闲期耕作蓄水与旱地小麦籽粒蛋白质形成的关系

【目的】中国旱地小麦常年降水量少且分配不均,如何蓄水保墒尤其是蓄积休闲期降水提高生育期土层水分含量,以供作物生长发育需要成为当前研究的热点。论文旨在探讨不同降水年型,休闲期耕作方式对土壤水分贮备水平、小麦籽粒产量和品质指标的影响,进而为有效利用一年一作旱地小麦休闲期降水,提高小麦籽粒产量,优化籽粒品质提供理论依据。【方法】于2009—2012年连续3年在山西闻喜县开展大田试验,以运旱20410为供试品种,设置休闲期深翻(深度25—30 cm,DT)、休闲期深松(深度30—40 cm,SS)、对照(休闲期不进行任何耕作处理,CK)3个水平,随机区组设计,研究休闲期深翻、深松对旱地冬小麦0—300 cm土层水分含量、籽粒蛋白质形成的影响。【结果】休闲期耕作较对照提高播种前0—300 cm土层蓄水量,枯水年提高63—91 mm,平水年提高41—70 mm,丰水年提高54—74 mm;休闲期耕作较对照显著提高小麦籽粒产量,枯水年提高981—1 330kg·hm-2,平水年提高883—1 089 kg·hm-2,丰水年提高1 256—1 457 kg·hm-2。且枯水年、平水年深翻效果较好,而丰水年深松效果较好。休闲期耕作较对照显著提高平水年、丰水年小麦花后旗叶谷氨酰合成酶(GS)活性、花后5—15 d旗叶谷氨酸合成酶(GOGAT)活性,显著提高不同降水年型籽粒GS、GOGAT活性。休闲期耕作较对照提高平水年、丰水年籽粒清蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白含量、蛋白质含量,提高枯水年、丰水年谷醇比,提高不同降水年型籽粒蛋白质产量。休闲期深翻处理枯水年籽粒蛋白质产量,平水年籽粒清蛋白、醇溶蛋白、蛋白质含量及蛋白质产量显著高于深松处理;休闲期深松处理丰水年籽粒蛋白质及其组分含量、蛋白质产量、谷醇比显著高于深翻处理。不同降水年型休闲期耕作条件下,开花期土壤水分影响了旗叶GS、GOGAT活性,尤其是旗叶GS活性,旗叶GS活性与籽粒蛋白质及其组分含量、谷醇比、蛋白质产量关系密切,开花期土壤水分与籽粒球蛋白、醇溶蛋白、蛋白质含量、籽粒蛋白质产量关系密切,尤其是谷醇比与开花期深层土壤水分的关系较密切。【结论】旱地小麦休闲期耕作有利于蓄积休闲期降水,提升旱地小麦土壤水分贮备水平,如播种前土壤蓄水量和开花期土壤蓄水量,从而提高产量、优化品质,其中枯水年、平水年以休闲期深翻效果较好,丰水年以休闲期深松效果较好。

旱地麦田休闲期覆盖对土壤水分积耗的影响及与产量的关系

【目的】明确旱地麦田休闲期覆盖的增产效果,探索旱地小麦休闲期覆盖保水技术途径,为促进旱地小麦产量和水分利用效率的提高提供理论依据。【方法】于2010—2013年在山西省闻喜县邱家岭村以冬小麦品种运旱20410为试验材料,设休闲期深翻后覆盖与不覆盖2个处理,测定休闲期和小麦各生育时期土壤水分及产量和产量构成因素,研究休闲期覆盖对麦田土壤水分积耗规律和小麦产量、水分利用效率的影响。【结果】休闲期覆盖后播种期3 m内土壤蓄水量提高,丰水年提高47 mm,平水年提高55 mm,欠水年提高63 mm,且欠水年更有利于土壤水分蓄保于深层。休闲期覆盖后土壤蓄水效率显著提高,丰水年提高35%,平水年提高48%,欠水年提高101%,且蓄水效果至开花期仍显著。休闲期覆盖后生育期耗水量虽显著增加,但休闲期耗水量显著降低,因而周年总耗水量无明显变化。休闲期覆盖后拔节前耗水比例显著降低,拔节后耗水量及日平均耗水量显著增加,拔节后耗水比例增加,尤其在欠水年休闲期覆盖对生育后期耗水有较大调控作用。休闲期覆盖后产量和产量构成因素均显著提高,其中对穗数影响最大,尤其在欠水年提高了19%,且欠水年对穗粒数和千粒重的影响也较大,最终丰水年产量提高30%,平水年提高35%,欠水年提高50%。此外,在休闲期覆盖条件下,各生育阶段的耗水量与产量均密切相关,尤其是拔节后的耗水量。结果还表明,休闲期覆盖处理,每多蓄1 mm播种期土壤水分可增产17—26 kg·hm^(-2),每多消耗1 mm生育期土壤水分可增产22—26 kg·hm^(-2),且降水生产效率和水分利用效率均显著提高,尤其欠水年更能高效用水。【结论】休闲期覆盖有利于蓄积休闲期降水直至开花期;有利于实现降水周年调控,减少生育前期耗水,增加生育中后期耗水;有利于优化产量构成因素,尤其穗数,提高产量,最终实现降水的高效利用。在欠水年,休闲期覆盖的蓄水增产效果最佳。

夏闲期施肥与覆盖处理对旱地冬小麦产量和土壤水分利用的影响

为给旱地夏闲期管理提供参考依据,采用大田试验,研究了夏闲期施肥与覆盖处理对旱地冬小麦土壤储水量、产量及水分利用效率的影响。结果表明,夏闲期施肥可明显提高播前0~100、100~200 cm土层储水量,增加了冬小麦穗数、籽粒产量和水分利用效率;不论施肥与否,地膜覆盖与纸覆盖均可提高播前底墒,增加小麦穗数和穗粒数,显著提高籽粒产量和水分利用效率,且地膜覆盖处理效果优于纸覆盖;施肥可增进覆盖的保水、增产及高效用水的作用。因此,旱地夏闲期可通过施肥与覆盖技术改善土壤水分状况,为旱地秋播作物高产创造条件。

旱地夏闲期秸秆覆盖和种植绿肥对冬小麦水分利用及养分吸收的影响

以夏季裸地休闲为对照,研究了免耕条件下小麦秸秆覆盖和种植豆科绿肥及二者混合对旱地冬小麦产量、作物水分利用、氮磷钾养分吸收的影响。结果表明,秸秆覆盖和种植绿肥对冬小麦籽粒产量和生物量无影响,但秸秆覆盖作物耗水量较对照增加10 mm,种植绿肥则减少11 mm,水分利用效率却无显著变化;夏闲期种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥使小麦籽粒吸氮量分别降低6.0%和6.6%,差异显著,吸磷量降低5.9%和6.2%,籽粒吸钾量降低了7.9%和7.9%。可见,一年的秸秆覆盖和种植绿肥对冬小麦产量没有显著影响,但秸秆覆盖使小麦生育期耗水量增加而种植绿肥使之降低,种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥使小麦对氮磷钾养分吸收有所降低。

休闲期耕作对旱地小麦土壤水分、花后脯氨酸积累及籽粒蛋白质积累的影响

【目的】研究休闲期不同时间耕作对土壤水分、花后旗叶和籽粒脯氨酸积累、籽粒蛋白质积累的影响,旨在探索休闲期一次性耕作的蓄水保墒技术,为旱地小麦高产、优质提供理论依据。【方法】采用大田试验设定前茬小麦收获后15 d、45 d两个时期,深翻、深松两种耕作方式(以未耕作为对照),研究其对播前0—300 cm土壤蓄水量,花后旗叶和籽粒脯氨酸含量、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性动态变化,籽粒蛋白质含量动态变化的影响及花后脯氨酸含量与两种氮代谢酶活性的关系。【结果】休闲期深翻或深松均可提高旱地小麦播前0—300 cm土壤蓄水量,且欠水年效果明显,以前茬小麦收获后45 d深翻效果较好。休闲期耕作降低了花后旗叶脯氨酸含量、花后5—15 d籽粒脯氨酸含量、旗叶和籽粒GDH活性,提高了籽粒GS活性、籽粒蛋白质产量。但耕作时间在不同降雨年型对旗叶GS活性、籽粒蛋白质含量的影响存在差异,在欠水年,休闲期耕作降低了旗叶GS活性、籽粒蛋白质含量;在丰水年,麦收后15 d耕作降低了旗叶GS活性、籽粒蛋白质含量,而麦收后45 d耕作则相反。休闲期耕作条件下,旱地小麦播前土壤蓄水量与籽粒脯氨酸含量的相关性高于与旗叶脯氨酸含量的相关性。前茬小麦收获后15 d耕作条件下,旗叶脯氨酸含量与旗叶GDH活性相关性较大,籽粒脯氨酸含量与旗叶GS活性相关性较大;前茬小麦收获后45 d耕作条件下,旗叶脯氨酸含量与籽粒GDH活性相关性较大,而籽粒脯氨酸含量与两种酶活性无显著相关性。【结论】休闲期耕作有利于蓄水保墒,且欠水年效果较明显,有利于降低花后旗叶脯氨酸含量及灌浆前期籽粒脯氨酸含量,减缓花后小麦干旱胁迫,由于脯氨酸含量与两种氮代谢酶有一定相关性,从而影响籽粒蛋白质积累。休闲期耕作的时间对土壤水分、花后脯氨酸积累、籽粒蛋白质积累有较大的调控效应,且以休闲期等雨后耕作有利于籽粒蛋白质形成,深翻效果较好。

黄土高原不同降水区休闲期土壤贮水效率及其对冬小麦水分利用的影响

土壤贮水是影响黄土高原冬小麦生产力的最重要因素,分析休闲期贮水效率对有效利用水资源具有重要意义。利用黄土高原旱作区4个农业气象观测站土壤水分长期观测资料和冬小麦产量资料,探讨了不同气候区休闲期土壤贮水和耗水特征及对冬小麦水分利用的影响。结果表明:(1)黄土高原旱作区休闲期1 m土层多年平均贮水量半湿润区为9 1mm,贮水效率为30.7%,半干旱区为32 mm,贮水效率为16.5%,且不同降水年型、不同气候区休闲期贮水量和贮水效率差别较大;(2)黄土高原旱作区1 m土层贮水量从土壤解冻至封冻期间基本呈波谷型分布,休闲期为主要贮水阶段,冬小麦返青—开花期为休闲期贮水的主要消耗阶段。半湿润区休闲期土壤贮水量主要消耗在起身至开花期,半干旱区主要消耗在越冬至拔节期;(3)黄土高原旱作区播种—越冬前消耗0—40 cm土层贮水,越冬-起身期各土层贮水量都有消耗,起身—开花期半湿润区主要消耗0—40 cm土层贮水量、半干旱区主要消耗0—60 cm土层贮水量,开花—成熟期半湿润区主要消耗40 mm以下土层贮水量、半干旱区主要消耗60 cm以下土层贮水量;(4)黄土高原休闲期贮水效率与冬小麦产量显著相关,半湿润区水分利用效率远高于半干旱区。黄土高原不同区域降水时空分布不均和土壤贮水能力的差异是造成不同气候区休闲期水分贮存差异的主要原因,通过调整耕作方式、水肥管理、种植结构进一步实现冬小麦增产和水分高效利用。

旱地小麦休闲期深翻覆盖对土壤水分及其利用效率的影响

为充分利用休闲期降水, 提高旱地麦田土壤蓄水保墒能力, 达到＂伏雨春用＂的目的, 本文将耕作蓄水技术与覆盖保水技术相结合, 采用大田试验研究了从前茬小麦收获后15 d或45 d进行深翻及深翻后采取渗水地膜、液态地膜覆盖对旱地小麦土壤水分及水分利用效率的影响。结果表明： 前茬小麦收获后45 d深翻较15 d深翻可显著提高小麦收获后65 d（休闲期）至316 d（孕穗期）土壤蓄水量、播前120~300 cm各土层土壤蓄水量和小麦水分利用效率。休闲期深翻覆盖可显著提高65 d（休闲期）至316 d（孕穗期）土壤蓄水量及播前0~ 300 cm各土层土壤蓄水量, 显著提高小麦水分利用效率, 且均以渗水地膜覆盖效果最好。此外, 前茬小麦收获后45 d深翻较15 d深翻可显著减小播种至拔节期60~300 cm, 拔节至开花期0~60 cm、120~240 cm, 开花至成熟期180~300 cm土壤水分减少率, 且深翻后采用渗水地膜覆盖对拔节至开花期土壤水分减少率调控效应较大。 总之, 旱地小麦休闲期等雨后深翻有利于提高土壤蓄水量与水分利用效率, 深翻后覆盖有较大的调控效应, 且采用渗水地膜覆盖效果更好。因此, 休闲期等雨后（约7月底或8月初）深翻并立即采用渗水地膜覆盖的技术是旱地麦田休闲期蓄水保墒的新途径, 且此技术可为旱地小麦高产、稳产、高效提供保障。

夏闲期种植不同绿肥作物对土壤养分及冬小麦产量的影响

为探明种植绿肥作物对关中土壤肥力及冬小麦产量的影响效果,在夏闲期种植光叶苕子(Vicia villosa Rothvar)、毛叶苕子(Vicia villosa Roth)、紫云英(Astragalus sinicus)和草木樨(Melilotus suaveolens Ledeb.)等四种绿肥作物,以免耕休闲为对照,分析了冬小麦主要生育时期的土壤速效养分动态变化及其产量效应。结果表明,夏闲期种植绿肥的土壤速效磷、速效钾和碱解氮都有不同程度的提高,增加量主要受绿肥的养分含量以及生物量影响。与对照相比,种植并翻压光叶苕子、毛叶苕子、紫云英和草木樨,均可显著提高冬小麦单位面积穗数、穗粒数和千粒重,冬小麦依次增产21.1%(P<0.05)、24.3%(P<0.05)、6.0%和11.6%。

休闲期耕作配施磷肥对旱地小麦氮素吸收与转运的影响

为明确不同耕作方式配施磷肥对小麦植株氮素吸收和转运的影响,于2012-2013年在山西省闻喜县进行了休闲期深松和传统模式下不同施磷量对小麦氮素吸收和转运影响的大田试验。结果表明,休闲期深松较传统模式提高了小麦各生育阶段(低磷条件拔节-孕穗阶段除外)氮素的吸收速率,提高了小麦各阶段的吸氮量,从而提高了各生育时期植株氮素积累量,以配施磷150kg·hm-2效果较好;提高了小麦花前氮素转运量、花前转运氮素贡献率和花后氮素积累量;配施磷150kg·hm-2提高了小麦花前氮素转运率,降低了成熟期叶片氮素积累量,从而提高了籽粒氮素积累量及分配比例。休闲期深松配施磷150kg·hm-2提高了小麦籽粒产量和氮素吸收效率、氮素收获指数。休闲期深松配施150kg·hm-2磷肥,小麦的增产、氮素吸收与转运效果最好。

休闲期深翻覆盖对旱地小麦土壤水分运行及产量与品质形成的影响

为充分利用休闲期自然降水，提高旱地麦田土壤的蓄水保墒能力，达到“伏雨春用”的目的，本研究在山西闻喜县旱地麦田将休闲期耕作与覆盖相结合，采用大田试验方法研究了前茬小麦收获后15d 或45d 进行深翻，而后立即采取渗水地膜或液态地膜覆盖对旱地小麦土壤水分、产量及其构成、品质形成的影响效果，试图探索旱地小麦蓄水保墒技术新途径。结果表明，前茬小麦收获后45 d 深翻较15 d 可显著提高麦收后65 d 至孕穗期100～300 cm 土壤蓄水量，可显著提高播前至孕穗期0～300 cm 总土壤蓄水量，且覆盖的蓄水效果可延续至开花期，以渗水地膜覆盖效果较好。前茬小麦收获后45 d 深翻覆盖较15 d 可显著提高穗数、产量、籽粒蛋白质及其组分含量、籽粒蛋白质产量，且以渗水地膜覆盖效果较好。此外，播前80～200 cm 土壤蓄水量与穗数、产量显著相关；播前和开花期120～300 cm 土壤蓄水量与籽粒蛋白质及其组分含量、籽粒蛋白质产量显著相关，播前80～280 cm 、开花期40～60 cm 、100 cm 、240～300 cm 土壤蓄水量与谷醇比显著相关。总之，休闲期等雨后深翻并采用渗水地膜覆盖有利于提高旱地小麦土壤蓄水量，达到伏雨春用的目的；有利于优化产量结构，提高产量；有利于提高籽粒蛋白质品质，实现优质。

深松蓄水和施磷对旱地小麦产量和水分利用效率的影响

【目的】针对黄土高原旱地小麦干旱缺水、肥料不合理施用的问题,探索旱地小麦休闲期深松蓄水和播前配施磷肥的最佳技术途径。【方法】于2012—2016年连续4年在山西农业大学闻喜旱地小麦试验基地开展试验,主区为休闲期深松与对照2个耕作方式,副区为施磷(P_2O_5)0、75、150、225、300、375 kg·hm^(-2) 6个施磷量处理,以明确年际间休闲期深松和播前配施磷肥对旱地小麦产量和水分利用效率的影响。【结果】夏季休闲利于旱地麦田土壤水分恢复,可提高土壤蓄水效率20%—86%;休闲期深松较对照显著提高播种期3 m内土壤蓄水量24—90 mm;提高穗数1%—18%,提高产量3%—25%,提高2012—2013年水分利用效率4%—20%。施磷肥对土壤水分有一定影响,施磷量在0—225 kg·hm^(-2)范围内,旱地小麦生育期内0—300 cm土壤蓄水量以施磷量150 kg·hm^(-2)最低;施磷(4年定位试验)降低了生育期内0—300 cm土壤蓄水量,各处理间差异以第4年最显著。本试验中施磷肥的第3年和第4年的土壤水分未达平衡,施磷量150 kg·hm^(-2)与未施磷肥间的周年耗水量差异显著,说明长期施磷肥增加了作物对水分的消耗和利用,0—300 cm土壤蓄水量会降低。随施磷量(0—225 kg·hm^(-2))增加,旱地小麦4年平均产量和水分利用效率表现为先增加后降低的变化趋势,并且均以施磷量150 kg·hm^(-2)最高,产量各处理间差异显著,水分利用效率施磷量150 kg·hm^(-2)与未施磷肥处理间差异显著。此外,F测验显示年份对产量和水分利用效率影响最大,增产效果显示休闲期深松的增产效果高于磷肥的增产效果,最终4年定位试验形成的播前0—300 cm底墒414—546 mm配施磷量150 kg·hm^(-2)、底墒556—607 mm配施磷量75 kg·hm^(-2),穗数、产量、水分利用效率均较高。【结论】旱地麦田休闲期深松有利于蓄积休闲期降水,改善底墒;施磷增加了旱地小麦对土壤水分的消耗和利用,降低了生育期土壤水分,增加了周年耗水;休闲期深松每多蓄1 mm水分可增产2—31 kg·hm^(-2),在施磷量0—150 kg·hm^(-2)范围内每多施1 kg·hm^(-2)磷肥可增产2—13 kg·hm^(-2);播前0—300 cm底墒550 mm以下配施磷量150 kg·hm^(-2)、底墒550 mm以上配施磷量75 kg·hm^(-2)均可实现较高的产量和水分利用效率。

休闲期耕作对旱地麦田土壤水分与小麦植株氮素吸收、利用的影响

于山西农业大学闻喜试验示范基地采用大田试验连续3年研究休闲期深翻、深松对0-300cm土壤水分、植株氮素吸收和运转特性、氮效率的影响。结果表明:休闲期耕作有利于蓄积休闲期降水,提高底墒,欠水年、平水年,休闲期深翻分别提高播种前0-300cm土壤蓄水量26.98%,15.67%,较深松更有利于蓄积休闲期降水,且欠水年蓄水保墒效果可延续整个生育时期,而丰水年,休闲期深松效果更佳,可提高12.25%。休闲期耕作有利于植株氮素吸收积累,欠水年、平水年,休闲期深翻更有利于氮素吸收,可延续至开花期,且欠水年效果更佳;丰水年,休闲期深松更有利于氮素吸收,可延续至生育后期。结果还表明:休闲期耕作显著提高欠水年、平水年花前氮素运转量,且深翻效果较好;丰水年,休闲期深松较深翻可显著提高花后氮素积累量及其对籽粒的贡献率。休闲期耕作可显著提高成熟期籽粒氮素积累量,显著降低平水年茎秆氮素积累量及其占整株比例,显著降低丰水年茎秆、颖壳+穗轴氮素积累量占整株比例。最终,休闲期耕作可显著提高不同降水年型氮素生产效率,且欠水年、平水年休闲期深翻较深松有利于提高氮素吸收效率,丰水年休闲期深松较深翻有利于提高氮素吸收效率、氮素生产效率。总之,休闲期耕作有利于蓄积休闲期降水,提高土壤水分贮备水平,尤其是欠水年;有利于促进植株氮素吸收,可延续至生育后期;有利于促进茎秆、颖壳+穗轴中贮存的氮素向籽粒运转,提高籽粒氮素积累量;最终,休闲期合理耕作有利于提高氮素吸收效率、氮素生产效率,且欠水年、平水年以深翻效果更佳,丰水年以深松效果更佳。

夏闲期覆盖配施氮肥对旱地小麦土壤水分及氮素利用的影响

【目的】针对黄土高原旱地小麦降水少且分配不均、水分和氮素利用效率低的问题,探索旱地小麦覆盖保水和氮肥施用的最佳技术途径。【方法】于2010—2013年在山西省闻喜县邱家岭村开展试验,主区为覆盖方式,设夏闲期深翻后覆盖与不覆盖2个水平,副区为施氮量,设低(纯氮75 kg·hm^(-2))、中(纯氮150 kg·hm^(-2))、高(纯氮225 kg·hm^(-2))3个水平,明确年际间夏闲期深翻覆盖配施氮肥对旱地麦田土壤水分、植株氮素利用、产量的影响。【结果】各生育时期土壤水分、植株氮素积累量、花前氮素转运量及其对籽粒的贡献率均以丰水年最高,欠水年最低,丰水年、平水年较欠水年分别提高产量80%、69%,提高水分利用效率7%、20%,提高氮素利用效率6%、5%。夏闲期覆盖较不覆盖,播种期0—300 cm土壤蓄水量显著提高,达50—62 mm;花前各生育时期土壤蓄水量显著提高,各生育时期植株氮素积累量提高,籽粒氮素积累量显著提高;丰水年和平水年拔节后各阶段氮素积累量显著提高,花前叶片和穗氮素转运量对籽粒贡献率提高;欠水年花前各阶段氮素积累量及其所占比例提高,花前茎秆+茎鞘氮素转运量对籽粒贡献率显著提高;产量显著提高,达23%—41%;水分利用效率提高3%—15%;丰水年和平水年氮素利用效率显著提高,达14%—26%,欠水年低氮条件下也显著提高,达10%。丰水年配施高氮,平水年和覆盖条件下的欠水年配施中氮,不覆盖条件下的欠水年配施低氮,孕穗期前土壤蓄水量、产量和水分利用效率均较高。丰水年配施高氮,花前氮素转运量和花后氮素积累量均最高,且各处理间差异显著,主要是由于促进花前叶片和穗中氮素向籽粒转运;平水年和覆盖条件下的欠水年配施中氮,花前氮素转运量和籽粒氮素积累量最高,且各处理间差异显著,平水年主要促进叶片和穗中氮素向籽粒转运,穗>叶片,覆盖条件下的欠水年主要促进茎秆+茎鞘和穗中氮素向籽粒中转运,茎秆+茎鞘>穗;不覆盖条件下的欠水年配施低氮,籽粒氮素积累量最高,且各处理间差异显著,花前氮素转运量及其对籽粒贡献率最高,茎秆+茎鞘和穗氮素转运量及其对籽粒贡献率最高,且各处理间差异显著。【结论】旱地麦田夏闲期覆盖有利于蓄积降水,有利于促进丰水年和平水年小麦生育中后期氮素积累,促进叶片和穗中氮素向籽粒转运;有利于促进欠水年生育前中期氮素积累,促进茎秆+茎鞘中氮素向籽粒转运。丰水年施氮225kg·hm^(-2),平水年和覆盖条件下的欠水年施氮150 kg·hm^(-2),不覆盖条件下的欠水年施氮量75 kg·hm^(-2)可实现产量和水分利用效率的同步提升。

旱地小麦休闲期地膜覆盖对土壤水分和产量的影响

为改善旱地麦田土壤水分条件,实现旱地小麦高产高效,于2013~2014年度在山西省闻喜县进行大田试验,研究休闲期垄覆盖、平覆盖和不覆盖3种覆盖方式对旱地麦田土壤水分和小麦产量构成的影响。结果表明:休闲期平覆盖和垄覆盖较不覆盖相比,播种-孕穗期0~100cm土壤蓄水量显著提高;播种期各土层土壤蓄水量提高,且60~100cm土层差异显著,播种至成熟期作物耗水量分别增加12.07mm和41.91mm。覆盖后,各生育时期根系活力提高,越冬期、返青期和孕穗期群体分蘖数增加,成熟期穗数增加,成穗率显著提高,且以垄覆盖显著最高;孕穗-成熟期干物质量提高,全生育期干物质量以垄覆盖显著最高。休闲期平覆盖、垄覆盖较不覆盖的穗数分别提高7%和10%,产量分别提高11%和29%,水分利用效率分别提高2%和15%,自然降水利用效率分别提高11%和29%。休闲期平覆盖、垄覆盖均有利于蓄保休闲期降水至土壤深层,直至孕穗期仍有较好的保水效果,有利于根系对深层水分的利用,促进分蘖成穗,促进成熟期干物质及产量形成。同时,垄覆盖增产效果最好。

休闲期耕作覆盖对马铃薯苗期生理生态与产量的影响

为解决马铃薯苗期干旱的问题,针对宁夏南部旱作区季节性干旱特点,在2013—2015年秋作物收获后,通过设置不同耕作覆盖措施,分析休闲期土壤蓄水保墒效应和马铃薯苗期土壤水温变化特征,研究不同耕作覆盖措施对马铃薯苗期生长、生理指标及马铃薯产量的影响。结果表明,同一耕作方式下,地膜和秸秆覆盖处理对改善土壤水温状况、降低马铃薯叶片抗氧化酶活性、促进苗期生长和提高块茎产量均有显著影响,且耕作与覆盖交互作用存在显著差异。在两年休闲末期和马铃薯苗期,同一耕作方式下地膜和秸秆覆盖处理0~200 cm土层平均土壤蓄水量较不覆盖处理分别显著增加5.1%、7.3%和10.5%、9.2%。马铃薯苗期,同一耕作方式下地膜覆盖显著提高0~25 cm土层土壤温度1.9℃,而秸秆覆盖显著降低土壤温度3.4℃。与不覆盖处理相比,地膜和秸秆覆盖处理可获得较低的叶片抗氧化酶活性,能更有效增加苗期出苗率、株高和生物量积累,从而显著提高马铃薯块茎产量。在所有的处理组合中,深松结合秸秆覆盖处理具有较高的平均马铃薯产量和商品薯率,较传统耕作不覆盖处理分别显著提高40.0%和14.9%。因此,考虑宁夏南部旱作区气候和环境条件的可行性,深松结合秸秆覆盖措施有利于马铃薯抗旱保苗和块茎产量的提高,可在该地区应用推广。