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。

覆盖栽培对旱地春玉米耗水特性的影响

【目的】探讨覆盖方式对旱地春玉米产量及耗水特性的影响,以期为半干旱区玉米高效及绿色生产提供理论支撑。【方法】在陇中旱作区设置秸秆带状覆盖(SM)、白膜双垄沟覆盖(BM)和黑膜双垄沟覆盖(HM)和露地平作(CK)4种栽培方式。【结果】与CK相比,SM、BM和HM处理下春玉米播种~成熟期0~200 cm土壤水分增加2.6%~20.9%;各生育时期间,增墒幅度SM以抽雄吐丝期最大,BM和HM均以苗期最大;不同土层间,SM、BM和HM增墒幅度分别以60~120、60~120和120~200 cm土层最大。覆盖处理较对照降低了春玉米全生育期耗水量5.1%,其中SM处理均降低了春玉米生育前期(播种期-拔节期)、中期(拔节期-灌浆期)和后期(灌浆期-收获期)耗水,降幅为2.4%~50.0%,而地膜覆盖(BM和HM)降低了生育前期和后期的耗水量,而增加了中期的耗水。与CK相比,覆盖均能显著增加春玉米籽粒产量22.9%~34.9%和水分利用效率33.1%~39.7%,增幅分别以BM和SM处理最大。相关分析发现,春玉米籽粒产量与穗粒数(r=0.922**)和百粒质量(r=0.833**)高度相关。【结论】在西北旱作区,应用秸秆带状覆盖能明显增墒、增产,显著降低耗水而增加水分利用效率,是适宜旱地玉米生产的可行措施。

覆盖对旱地玉米土壤温度及产量的影响

【目的】探究覆盖对旱地春玉米土壤温度和产量的影响。【方法】在陇中半干旱地区设置秸秆带状覆盖(SM)、白膜双垄沟覆盖(BM)及露地无覆盖(CK)3个栽培处理,分析不同覆盖措施对春玉米土壤温度、干物质积累及产量的影响。【结果】覆盖对春玉米全生育期土壤温度有明显的调控作用,与CK相比,SM处理降低了苗期~成熟期0~25 cm土壤温度0~1.1℃,而BM处理则增温0.2~3℃,并且SM和BM处理各生育时期的降幅和增幅均在苗期最大。各土层间,SM处理0~25 cm土层平均较CK降低0.6℃,以10 cm土层降幅最大;而BM平均增温0.6℃,以25 cm土层增幅最大。覆盖处理能显著增加春玉米单株干物质积累量和籽粒产量,与CK相比,SM和BM处理玉米单株干物质积累量分别增加32.4%和34.6%,籽粒产量分别提高13.4%和48.9%。相关分析发现,玉米籽粒产量与穗粒数显著正相关(r=0.771*),即覆盖主要通过影响穗粒数来提高玉米产量。【结论】地膜和秸秆带状覆盖均能调控春玉米全生育期土壤温度,并能显著增加干物质积累量和产量,而秸秆带状覆盖能提高废旧秸秆资源利用率,可作为旱地玉米绿色可持续生产的栽培技术。

不同覆盖方式对旱地冬小麦土壤水热及光合特性的影响

为了探明不同覆盖方式对旱地冬小麦土壤水热、光合特性的影响,在陇中半干旱区,设置了露地无覆盖(CK)、秸秆带状覆盖(SM4、SM5)和地膜覆盖(PM),对不同处理下小麦田土壤水热状况、叶片光合指标和产量进行测定与分析。结果表明,与CK比较,SM4、SM5和PM处理均显著增加了冬小麦播种至收获期的土壤平均含水量,增幅分别为7.0%、9.0%和8.5%;SM4和SM5处理显著降低了冬小麦全生育期土壤平均温度,降幅分别为11.3%和13.7%,而PM处理显著增加了全生育期土壤平均温度,增幅为6.7%;SM4、SM5和PM处理使小麦净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))、气孔导度(G_(s))分别增加了16.3%、18.4%、2.6%,17.2%、19.2%、8.9%和26.0%、30.7%、8.9%,使胞间CO_(2)浓度(C_(i))分别降低7.2%、9.1%和3.1%,SM5处理较SM4处理的变幅更大。与CK相比,SM4、SM5、PM处理显著增加了冬小麦籽粒产量和生物产量,增幅分别为11.9%、18.0%、20.9%和16.7%、19.0%、25.5%。相关分析表明,冬小麦籽粒产量与旗叶P_(n)(r=0.539*)和T_(r)(r=0.633*)呈显著正相关;冬小麦开花期和灌浆前期旗叶光合生理特性对籽粒产量和千粒重的影响大于灌浆后期。可见,在旱地小麦种植中,秸秆带状覆盖能显著改善土壤水热情况,提高旗叶光合能力,使小麦产量显著增加。

不同覆盖处理对冬小麦干物质积累转运及产量的影响

于2020—2022年开展2 a大田试验,设置秸秆带状覆盖3行(SM3)、秸秆带状覆盖4行(SM4)、秸秆带状覆盖5行(SM5)与地膜覆盖(PM)4个处理,以露地不覆盖(CK)为对照,分析不同覆盖处理对冬小麦返青后干物质积累、花前花后营养器官干物质积累分配与转运以及籽粒产量和经济效益的影响。结果表明,与CK相比,各覆盖处理均可增加冬小麦拔节后地上部干物质积累量,提高平均生长速率和最大相对生长速率;秸秆带状覆盖处理生育期天数、快速生长阶段表现为延长,PM处理则相反。覆盖措施促进了干物质在穗轴+颖壳中的分配,提高了花前营养器官干物质向籽粒的转运量和贡献率,处理间表现为PM>SM5>SM3>SM4。与CK相比,两个生长季秸秆带状覆盖处理增产1.94%~18.43%,SM5处理产量最高;PM处理增产18.47%~27.28%。经济效益分析表明,秸秆带状覆盖处理产投比显著高于PM处理,且SM5处理纯收益最高,较CK增加989.81~1351.69 CNY·hm^(-2)。综上,覆盖处理有利于冬小麦地上干物质积累和花前干物质向籽粒的转运,其中秸秆带状覆盖5行措施增产、增收综合效果最优,是西北旱地小麦可持续发展的适宜栽培模式。

不同覆盖措施对旱区春小麦产量及碳效率的影响

为实现旱区春小麦种植生产环境效益和经济效益双赢,依托大田试验,研究不同覆盖措施秸秆带状覆盖、地膜覆盖、秸秆碎秆覆盖和对照露地平作对旱区春小麦产量及碳效率的影响,并对经济效益进行了评价。结果表明,与露地平作相比,地膜覆盖显著提高了生育期春小麦干物质积累量,增幅为37.58%;秸秆带状覆盖提高了小麦开花期和收获期干物质积累量,增幅分别为32.65%和9.83%。秸秆碎秆覆盖、地膜覆盖千粒重较露地平作分别提高了15.55%、21.91%。地膜覆盖碳投入总量增幅最大,较露地平作增加1223.07 kg C/hm^(2)。秸秆碎秆覆盖较露地平作籽粒碳和植株碳产出量分别提高了38.41%和23.34%。秸秆带状覆盖提高了碳生产效率、碳经济效率、碳生态效率,增幅分别为0.58%、0.45%、0.24%。秸秆碎秆覆盖经济效益为3882.69元,较露地平作增加22.7%。综合表明,各覆盖措施均能提高春小麦产量和经济效益,其中秸秆带状覆盖显著提高了碳生产效率、碳经济效率和碳生态效率。

秸秆带状覆盖垄作种植对马铃薯耗水特性及产量的影响

【目的】研究秸秆带状覆盖垄作种植对马铃薯不同生育时期的耗水特性及产量的影响,筛选适合西北半干旱雨养农业区马铃薯的高产覆盖栽培模式。【方法】设5个处理,分别为高垄秸秆带状覆盖(SHH)、低垄秸秆带状覆盖(SLH)、平作秸秆带状覆盖(PH)、地膜覆盖(HM),以传统露地平作为对照(CK)。【结果】覆盖能显著改善土壤水分状况。秸秆带状覆盖垄作种植能提高马铃薯生育后期0~180 cm土层土壤贮水量,平均较CK提高9.1%,SHH、SLH分别较CK提高11.7%、10.3%,降低苗期-块茎形成期阶段耗水量、日耗水强度和耗水模系数,平均较CK分别降低5.89%、5.95%和5.29%,增加中后期块茎形成期-淀粉积累期阶段耗水量、日耗水强度、耗水模系数,平均较CK分别增加2.93%、2.92%和3.73%。秸秆带状覆盖垄作薯块产量、水分利用效率(WUE)、大薯率、商品薯率较CK分别提高40.03%、41.15%、53.22%、23.77%(P<0.05),且薯块产量、WUE均表现为SHH>SLH>PH。马铃薯薯块产量与耗水量、耗水强度、耗水模系数相关性除播种-苗期、苗期-块茎形成期显著负相关关系外,其他时期均呈显著或极显著正相关关系。【结论】秸秆带状覆盖高垄(SHH)处理能够改善土壤水环境,调整马铃薯耗水结构,平衡马铃薯关键生长期供需水矛盾,从而达到增产提效目的,可作为西北雨养农业区马铃薯高产栽培的推荐模式。

玉米秸秆覆盖还田条件下免耕播种技术的应用与实践研究

秸秆还田是玉米秸秆综合利用的主要方式和玉米生产保护性耕作的重要内容。通过近几年在东北地区推广应用的玉米生产保护性耕作技术的实验及调查研究可知,玉米秸秆还田数量和土壤湿度大时会引起玉米精量免耕播种机作业产生严重的拥堵现象。因此,结合玉米精量免耕播种机作业实际情况选用合适的机型及秸秆处理方式以提高玉米播种质量是非常必要的。将秸秆全量覆盖还田条件下不同保护性耕作模式与传统耕整地播种技术对比试验,探索形成适宜的区域性秸秆全量覆盖还田玉米精量免耕播种技术模式。

不同覆盖时期和方式对旱地马铃薯土壤水热及产量的影响

于2018-2019年连续两年定位试验,设置秸秆带状秋覆盖(FSM)、黑膜大垄秋覆盖(FPM)、秸秆带状春覆盖(SSM)、黑膜大垄春覆盖(SPM)和不覆盖露地平作(CK)5个处理,研究不同覆盖时期和覆盖方式对旱地马铃薯土壤水热及产量的影响。结果表明:秸秆带状覆盖和黑膜大垄覆盖能显著提高马铃薯全生育期0~200 cm土层平均贮水量,秋覆盖大于春覆盖,与CK相比,秸秆带状覆盖和地膜覆盖分别平均提高马铃薯全生育期0~200 cm土层平均贮水量5.8%、8.6%;秸秆带状覆盖具有普遍的降温效应,而地膜覆盖存在普遍的增温效应,FSM和SSM处理0~25 cm土层平均温度分别较CK降低0.8℃和0.5℃,FPM和SPM处理分别增加0.5℃和0.6℃,秋覆盖降温幅度大于春覆盖,秋覆盖增温幅度小于春覆盖;秸秆带状覆盖和地膜覆盖均能显著提高马铃薯产量4.8%~7.6%、水分利用效率13.5%~22.6%,增产效应秋覆盖优于春覆盖。此外,秸秆带状覆盖显著提高纯经济收益和产投比且秋覆盖提高幅度大于春覆盖。因此,秸秆带状覆盖栽培技术是一种增产高、绿色可持续发展的栽培模式,适宜于西北半干旱雨养区秸秆资源较为富余地区推广应用。

秸秆带状覆盖种植马铃薯农田土壤温度及其气温响应特征

【目的】为探明西北半干旱雨养区秸秆带状覆盖马铃薯田地温变化特征。【方法】于2014~2015年在西北半干旱雨养区,设秸秆带状覆盖(SM)、地膜大垄(PMP)、全膜双垄沟(PMF)和露地平作(CK)4个处理。【结果】不同处理在各生育时期、各土层土壤温度存在显著差异,各层次土壤温度日变化随气温呈正弦函数变化,土壤温度随气温的变化滞后2 h左右;无论平水年,还是丰水年,秸秆覆盖马铃薯各生育时期均出现降温效应,地膜覆盖则表现为增温效应,与CK相比,秸秆覆盖全生育期0~25 cm土层土壤温度平均降低0.8~1.4℃,PMP、PMF分别提高1.6~2.3℃、1.0~1.1℃;秸秆覆盖可延长苗期-成熟生育天数,较CK延长6~7 d,较覆膜延长8 d;同时,秸秆覆盖降低日振幅,土壤温差较CK降低1.9℃,增加马铃薯膨大~成熟期土壤有效积温。【结论】秸秆带状覆盖有效调控地温变化,有利于马铃薯生长。

不同覆盖方式对旱地春小麦土壤水热及生长的影响

为明确不同覆盖方式对旱地春小麦生长和产量的影响,在西北半干旱雨养条件下,以露地无覆盖为对照(CK),设置了秸秆带状覆盖(SM)、白膜全覆盖(BM)和黑膜全覆盖(HM)三种覆盖方式,分析覆盖对旱地春小麦土壤水热、干物质积累及产量的影响。结果表明,与CK相比,覆盖能明显提高春小麦各生育时期0~200 cm土壤水分0.8~0.9个百分点,且SM处理以开花期增幅最大,HM和BM处理均以灌浆期增幅最大;同时,SM、HM和BM处理能明显增加关键生育时期的土壤水分1.0、1.4和1.1个百分点。HM和BM处理下春小麦全生育期0~25 cm平均土壤温度较CK分别增加0.7和1.3℃,均以苗期增幅最大;而SM处理较CK下降2.5℃,降幅在孕穗期最大。覆盖能显著提高春小麦干物质积累量,SM、HM和BM处理相对于CK的增幅分别为19.4%、16.7%和31.6%。覆盖显著增加了春小麦产量,增幅表现为BM(18.5%)>HM(15.1%)>SM(12.1%)。由此可见,覆膜与秸秆覆盖均有利于旱地土壤保墒和增温以及春小麦的产量形成;从环保及可持续发展等方面综合考虑,秸秆带状覆盖栽培是一种更加高产高效的覆盖方式,更有利于西北旱地农业可持续生产。

不同降水年型下秸秆带状覆盖对西北旱地马铃薯品质和产量的影响

为探明不同覆盖方式对马铃薯品质和产量的影响,于2019—2021年在西北半干旱雨养农业区设置秸秆带状覆盖(SM)、地膜覆盖(PM)、无覆盖露地(CK)3个处理,通过测定马铃薯块茎维生素C、淀粉、直链淀粉、还原糖、粗蛋白含量及产量指标,研究不同覆盖方式对马铃薯品质和产量的影响。结果表明:不同降水年型下秸秆带状覆盖和地膜覆盖均可以显著改善马铃薯的品质,丰水年(2019年和2020年),与CK相比,SM处理显著提高了块茎淀粉、直链淀粉的含量,增幅分别为15.2%和31.9%,PM处理显著提高了粗蛋白含量,增幅为26.6%;平水年(2021年),与CK相比,SM处理维生素C、还原糖含量分别显著提高20.4%和5.1%,PM处理维生素C、还原糖、粗蛋白含量分别显著提高35.2%、8.3%、14.6%;覆盖方式对马铃薯品质的影响整体表现为SM>PM。主成分分析和灰色关联度分析表明,SM和PM处理均可提高马铃薯品质,且SM处理马铃薯品质与产量关联度高于PM处理,SM处理下淀粉、直链淀粉含量与产量的关联度最高。覆盖栽培方式均显著提高了马铃薯鲜薯产量,SM、PM分别较CK提高13.7%~19.5%、26.4%~37.2%。综上所述,秸秆带状覆盖可以明显改善马铃薯品质,显著提高马铃薯产量,在西北半干旱雨养农业区马铃薯生产中具有较好的应用推广价值。

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦土壤温度及产量的影响

为探明秸秆带状覆盖对西北半干旱雨养农业区冬小麦土壤温度和产量的影响,以露地不覆盖为对照(CK),设置秸秆带状覆盖4行(SM1)、秸秆带状覆盖5行(SM2)、黑膜覆盖(PM1)和白膜覆盖(PM2)共5个处理,利用大田试验研究了不同覆盖处理冬小麦土壤温度及产量相关指标的异同。结果表明,与CK相比,秸秆覆盖处理(SM1、SM2)显著降低了冬小麦全生育期0~25 cm土层温度,返青期和灌浆期降温幅度最大,平均降温2.0℃;越冬期降温幅度最小,平均降温0.1℃;上层土壤(0~10 cm)的降温幅度大于下层土壤(15~25 cm),SM1降温效应大于SM2。地膜覆盖在不同生育时期存在增温和降温的双重效应,成熟期增温幅度最大,较CK增加2.4℃;灌浆期5 cm土层降温幅度最大,降低1.8℃;无论增温还是降温,PM1效应均高于PM2。覆盖处理一天中,表层土壤温度以中午14:00变化最大,晚19:00次之,早7:00变化最小,且中午14:00均表现为降温效应;秸秆覆盖降温效应(4.9℃)大于地膜覆盖(0.8℃)。覆盖降低土壤有效积温,地膜覆盖有效积温显著高于秸秆覆盖。秸秆覆盖平均增产9.6%,SM2增产率高于SM1;地膜覆盖显著增产(20.8%),PM2增产率高于PM1。产量三要素中,穗粒数受温度影响最大,与各生育时期0~25 cm土层土壤温度、阶段土壤有效积温均呈显著或极显著正相关。综合考虑土壤温度、土壤有效积温、产量、千粒重和穗数等,SM2处理更有利于旱地冬小麦产量的形成。

秸秆带状覆盖对半干旱雨养区马铃薯光合特性及产量的影响

为探讨不同覆盖方式对马铃薯(Solanum tuberosum L.)光合生理机制及产量的影响。本试验于2020—2021年在西北雨养农业区设置秸秆带状覆盖2行(SM1)、秸秆带状覆盖3行(SM2)、地膜覆盖(PM)、露地平作(CK)4个处理,研究不同覆盖方式对马铃薯光合特性、叶绿素含量、核酮糖二磷酸羧化酶产量的影响。结果表明,两个生长季覆盖处理均提高了马铃薯块茎形成期—块茎膨大期叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)及叶片水分利用效率(WUE_(L)),其中SM1平均较CK分别提高9.5%、29.1%、21.0%、9.0%,SM2分别提高8.9%、18.9%、4.7%、4.2%,PM分别提高9.2%、31.6%、29.7%、2.9%;而胞间CO^(2)浓度(Ci)小幅度下降,SM1、SM2、PM分别较CK下降11.9%、6.9%、7.6%。覆盖处理在块茎膨大期的叶片Pn、蒸腾速率(Tr)、Gs以及Ci日变化均呈现单峰曲线变化趋势,且覆盖处理的日平均Pn、Tr、Gs均高于CK,增幅均表现为PM>SM1>SM2。在块茎形成期—淀粉积累期,SM1、SM2和PM处理马铃薯Rubisco羧化酶活性分别较CK增加了63.5%、44.8%和28.1%。两个生长季覆盖处理均较CK显著提高了马铃薯鲜薯和干薯产量,SM1、SM2、PM处理2年平均鲜薯和干薯产量分别增加15.1%、10.1%、31.8%和18.4%、8.6%、40.5%。相关分析发现,两个生长季马铃薯叶片净光合速率的变化是影响马铃薯产量形成的主要因素(r=0.961^(**)和r=0.584^(*))。综上,秸秆带状覆盖可延长马铃薯生育中后期持绿期和高光合持续时间,有利于提高马铃薯产量,适宜在西北旱作区马铃薯生产中应用,有利于该地区绿色高产农业的发展。本研究结果为半干旱地区马铃薯高产栽培提供了技术参考。

西北旱地马铃薯田土壤水分和产量对覆盖材料及不同种植行的响应

【目的】解决西北地区干旱频发,农业水资源短缺造成马铃薯产量低而不稳的问题。【方法】在陇中半干旱区设置大田试验,研究不同覆盖材料(地膜覆盖、秸秆带状覆盖)和秸秆覆盖带宽及种植带行数(覆盖带∶种植带60 cm∶60 cm、60 cm∶90 cm)对马铃薯田土壤水分动态变化和产量的影响。【结果】两个生长季,覆盖均能显著提高马铃薯全生育期0~200 cm土壤含水量。生育时期内,SM1(秸秆覆盖2行)、SM_(2)(秸秆覆盖3行)和PM(地膜覆盖)处理均以块茎膨大期增墒幅度最大。不同土层间,地膜覆盖明显较CK(露地平作)提高0~90 cm土层土壤水分,而秸秆带状覆盖在块茎形成期以前主要提高0~90 cm土层的含水量,在块茎形成期之后以提高90~200 cm的土层含水量为主。与CK相比,SM1、SM_(2)和PM处理均显著提高马铃薯产量16.0%~19.5%、10.0%~11.6%和27.1%~34.0%,水分利用效率提高10.7%~16.4%、10.1%~10.2%和21.4%~24.0%。两个生长季,覆盖显著增加了马铃薯单薯质量16.7%~17.5%,且单薯质量与产量极显著相关(r=0.83**)。【结论】秸秆带状覆盖和地膜覆盖均是半干旱雨养区良好的保墒增产的栽培技术,在秸秆资源丰富的地区,秸秆带状覆盖2行种植模式(SM1)是更适合当地绿色生产的覆盖种植模式。

半干旱雨养区不同覆盖方式对马铃薯土壤氮含量及分布的影响

【目的】探讨西北半干旱雨养区不同覆盖方式对马铃薯地土壤氮素含量及分布的影响。【方法】设玉米整秸秆带状覆盖(T_(秸秆))、黑色地膜覆盖(T_(地膜))和露地平作(T_(露地))3个处理。测定分析了2019年和2020年马铃薯开花期和成熟期的秸秆种植带株行间(T_(秸秆-带上))、秸秆覆盖带下(T_(秸秆-带下))、地膜下(T_(地膜))和露地对照(T_(露地))在0~120 cm土层的土壤全氮、铵态氮、硝态氮、微生物量氮和碳氮比的变化。【结果】地膜覆盖较对照显著提高了0~20cm土层的土壤速效氮含量,2 a平均提高了22.73%,降低了0~40 cm土层土壤微生物量氮含量,降低了10.01%。秸秆带状覆盖较露地能够显著提高土壤0~20 cm土层土壤全氮和速效氮含量,全氮两年平均提高了17.32%,速效氮提高了9.41%;能够显著提高0~90 cm土层土壤微生物量氮含量,平均提高了45.01%;较地膜覆盖处理显著提高了0~20 cm土层的全氮含量和0~40 cm土层微生物量氮含量,分别提高了20.98%和83.83%。【结论】秸秆带状覆盖能够有效提高土壤氮素含量,是促进农业农田可持续利用与发展,提高土壤生产潜力的有效方法。

寒旱区秸秆覆盖条耕玉米适宜氮肥运筹方式研究

【目的】春旱墒情差,无法按期播种,影响大兴安岭沿麓寒旱区玉米的安全生产。生产上秸秆覆盖免耕直播虽有保墒作用,但存在出苗质量差、追肥困难等问题。为此,我们改进了秸秆覆盖和耕作方式,并研究了控释肥与尿素混合一次性基施的效果,以克服该技术的不足之处。【方法】2021—2022年,在大兴安岭沿麓典型寒旱区兴安盟扎赉特旗同步开展耕作方式(试验1)和缓混氮肥施用模式试验(试验2)。试验1:在常规施肥模式下(Sd),设置秸秆覆盖条耕(RST)、常规垄作(CP)、秸秆离田免耕(NT)、秸秆覆盖免耕(RNT)4个耕作处理。试验2:在秸秆覆盖条耕(RST)方式下,设置常规施肥(Sd)、控释氮肥与普通尿素3∶7(30%Cr)掺混、控释氮肥与普通尿素5∶5(50%Cr)掺混3种施肥模式。播前和收获后,取0—20、20—40、40—70、70—100 cm土层土壤样品,测定无机氮含量,用于计算氮素残留量和表观损失。玉米苗期调查出苗率,在吐丝期(R1)、成熟期(R6)取植株样品,测定不同部位生物量和含氮量,收获后调查产量和产量构成因素。【结果】RST处理玉米出苗率较NT、CP、RNT处理分别提高1.6%、9.3%和9.1%,群体生物量分别增加2.7%、9.1%和9.1%,产量分别提高4.2%、6.0%和7.2%,氮肥农学效率分别提高29.7%、45.5%和60.0%。秸秆覆盖条耕下,50%Cr处理较30%Cr、Sd处理玉米群体生物量分别提高3.3%和10.6%,花前群体生物量分别提高4.1%、9.9%,花后群体生物量分别提高2.9%、10.4%,氮素累积分别提高3.6%、14.6%,花前氮素累积分别提高3.8%、12.8%,花后氮素累积分别提高4.3%、21.4%。50%Cr处理玉米产量较30%Cr、Sd处理分别提高3.6%、8.9%,氮肥农学效率分别提高16.3%、49.0%,土壤无机氮残留分别降低2.8%、4.5%,氮素表观损失分别降低8.2%和21.3%,净收益分别提高3.5%和6.9%。【结论】秸秆覆盖条耕免耕播种条件下,采用控释氮肥与普通尿素5∶5掺混一次性基施,可显著提高玉米出苗率,保障玉米全生育期氮素有效供应,提高玉米花前、花后群体生物量和氮素的吸收运转率,显著提高玉米产量、氮肥利用效率及经济效益,降低土壤无机氮残留,是寒旱区实现玉米抗旱保苗、氮素高效利用和轻简生产的可行途径。

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦旗叶水势及产量的影响

为探究黄土高原西部旱农区秸秆带状覆盖对冬小麦生产的效应,以地膜覆盖(PM)和露地(CK)为对照,设4种秸秆带状覆盖SM3(覆盖度59%)、SM4(覆盖度50%)、SM5(覆盖度42%)和SM6(覆盖度37%),分析了不同处理对小麦花后旗叶水势、旗叶相对含水量、土壤含水量、产量及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明,秸秆带状覆盖下冬小麦花后旗叶水势、旗叶相对含水量、旗叶含水量和0~40 cm土壤含水量较CK分别提高9.2%、6.6%、3.6%和30.0%;地膜覆盖下0~40 cm土壤含水量较CK提高15.1%,旗叶水势6.0%、旗叶相对含水量和旗叶含水量则分别降低6.0%、3.2%和4.1%。冬小麦花后7~28 d,旗叶水势日变化总体呈早、晚高、午间低的V型趋势;秸秆带状覆盖早、中、晚旗叶水势较CK分别提高10.6%、9.8%和7.7%,地膜覆盖分别降低4.6%、7.9%和4.8%,差异均显著。秸秆带状覆盖下冬小麦籽粒产量较CK增加3.0%~6.5%,WUE提高6.4%~17.5%,且差异达到显著水平。秸秆带状覆盖处理中,SM5具有最高的产量(3866.6 kg·hm^(-2))和WUE(15.7 kg·hm^(-2)·mm^(-1))。产量与穗数(r=0.693**)、WUE(r=0.615**)均呈极显著正相关,穗数与WUE(r=0.690**)和0~40 cm土壤含水量(r=0.570*)分别呈极显著和显著正相关。综上所述,在干旱年份土壤含水量低时,通过覆盖可增加土壤表层含水量,改善冬小麦旗叶供水情况,进而增加穗数和WUE;覆盖度为42%的秸秆带状覆盖在干旱年份增产效果最优,是适宜于西北旱作农业绿色可持续发展的种植方式。

耕作方式对内蒙古旱作区土壤水热及玉米产量的影响

【目的】探究不同耕作方式对土壤水热动态及玉米干物质积累和产量的影响,为内蒙古旱作区玉米生产提供理论支撑。【方法】采用随机区组试验设计,设置常规垄作(CP)、秸秆离田免耕(NT)、秸秆覆盖免耕(RNT)、秸秆覆盖条耕(RST)4个处理,于2021—2022年玉米各生育时期监测土壤温度、土壤含水量,测定各生育时期玉米干物质积累量,收获时测定产量。【结果】与CP相比,NT、RNT、RST降低了玉米各生育时期土壤平均温度及0~5 cm土壤活动积温,其中,NT、RNT 0~5 cm土壤活动积温2年平均分别显著降低69.81、127.52℃(P<0.05),而RST仅降低18.94℃,差异不显著(P>0.05);RNT、RST显著提高了玉米生育期内土壤贮水量(P<0.05),较CP、NT平均分别提高107.75、74.14 mm和71.50、37.89 mm。玉米出苗率RST较NT、CP、RNT平均分别提高1.58%、9.28%和9.11%;玉米成熟期干物质积累量及产量2年均表现为RST>NT>CP>RNT,其中,RST较CP、NT、RNT干物质积累量分别提高11.68%、4.47%和12.69%,产量分别提高6.06%、4.22%和7.21%,水分利用效率(WUE)分别提高7.63%、5.61%和6.52%。【结论】秸秆覆盖条耕具有较好的增温保墒效果,显著提高了玉米干物质积累量及产量,是实现内蒙古旱作区玉米增产增效的耕作方式之一。

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦干物质积累分配及转运的影响

为筛选适合西北旱作区冬小麦的秸秆带状覆盖种植模式,在播量均为225 kg·hm^(-2)条件下,设置露地条播(CK)和3种秸秆带状覆盖(SM)种植模式(分别用SM4、SM5和SM6表示,种植带分别种植4、5和6行小麦),比较不同秸秆带状覆盖种植模式下冬小麦干物质积累、分配与转运及产量的差异。结果表明,与CK相比,秸秆带状覆盖显著提高了冬小麦开花前干物质积累量,增幅为17.8%~26.0%,且表现为SM5>SM6>SM4;促进了开花期和成熟期干物质在叶片和颖壳+穗轴中的分配,其中SM5的增幅均最大(开花期分别为15.8%和27.8%;成熟期分别为34.0%和40.0%)。同时,秸秆带状覆盖显著促进了开花前叶、茎鞘和颖壳+穗轴的干物质转运,并使花前干物质积累对籽粒产量的贡献率增加14.3~16.3个百分点,且增幅表现为SM4>SM6>SM5。秸秆带状覆盖下小麦籽粒产量较CK增加了3.8%~7.3%,产量增幅表现为SM5>SM4>SM6。由此可见,秸秆带状覆盖种植能促进西北旱作区冬小麦干物质的积累和产量形成,在本试验条件下以SM5模式表现最好。