Effects of film mulching regime on soil water status and grain yield of rain-fed winter wheat on the Loess Plateau of China

Shortages and fluctuations in precipitation are influential limiting factors for the sustainable cultivation of rain-fed winter wheat on the Loess Plateau of China. Plastic film mulching is one of the most effective water management practices to improve soil moisture, and may be useful in the Loess Plateau for increasing soil water storage. A field experiment was conducted from July 2010 to June 2012 on the Loess Plateau to investigate the effects of mulching time and rates on soil water storage, evapotranspiration （ET）, water use efficiency （WUE）, and grain yield. Six treatments were conducted： （1） early mulching （starting 30 days after harvest） with whole mulching （EW）; （2） early mulching with half mulching （EH）; （3） early mulching with no mulching （EN）; （4） late mulching （starting 60 days after harvest） with whole mulching （LW）; （5） late mulching with half mulching （LH）; and （6） late mulching with no mulching （LN）. EW increased precipitation storage efficiency during the fallow periods of each season by 18.4 and 17.8%, respectively. EW improved soil water storage from 60 days after harvest to the booting stage and also outperformed LN by 13.8 and 20.9% in each growing season. EW also improved spike number per ha by 13.8 and 20.9% and grain yield by 11.7 and 17.4% during both years compared to LN. However, EW decreased WUE compared with LN. The overall results of this study demonstrated that EW could be a productive and efficient practice to improve wheat yield on the Loess Plateau of China.

Preparation and Characteristic of Self-regulation Water-transmitting Coating Fiber

Common clay, Kaolin and Bentonite were used as additives to prepare water-transmitting coating fiber, respectively, and the water-transmitting characteristic of coating fiber was studied. Different water-transmitting coating fibers were prepared by coating fiber using coating material with different mass proportions of additives to adhesive. And the coating materials were made from three kinds of inorganic clays as additives respectively and polyvinyl alcohol （PVA） as adhesive. Furthermore, the surface morphology and water-transmitting capacity of coating fiber were studied by SEM, Perkin Elmer Diamond SII thermal multi-analyzer and instrument for quick measurement moisture M30. The experimental results indicate that water-transmitting coating fibers made from three kinds of clays all have water-transmitting capacity. The surface of water-transmitting coating fiber prepared by common clay T is continuous and compact, and the water-transmitting effect is better than coating fibers made from other clays.

不同有效应力下泥岩盖层二氧化碳突破压力演化特征的试验研究

针对不同有效应力下泥岩盖层二氧化碳(CO_(2))突破压力演化机制不清的问题,以中国渤海湾盆地粉砂质泥岩盖层为研究对象,开展了不同有效应力下突破压力和渗透率试验,研究了泥岩盖层CO_(2)突破压力演化过程,讨论了孔隙水膜对突破压力的影响机制。研究结果表明:CO_(2)注入时,盖层有效应力由27 MPa减小至7 MPa,盖层渗透率由从1.46×10^(-6)μm^(2)增加至1.81×10^(-6)μm^(2)。当有效应力为5.2 MPa时,盖层突破压力的最小值为3 MPa,其值高于盖层最小封闭界限值2 MPa,表明盖层具有CO_(2)有效封闭能力。孔隙水膜的分离压力和分布特征是影响突破压力的主要因素,CO_(2)运移阻力随水膜分离压力增加而增大,导致CO_(2)突破压力大。渤海湾盆地泥岩小孔径范围为0.1~2.5 nm,对应的水膜分离压力为5.2~50 MPa,水膜对CO_(2)运移的束缚能力较强。

不同覆膜方式对旱作冬小麦耗水特性及籽粒产量的影响

【目的】研究黄土高原雨养条件下,不同地膜覆盖方式对冬小麦耗水特性、产量和休闲期土壤水分补给的影响,为促进增产和提高水分利用效率提供理论依据。【方法】2008—2009和2009—2010年小麦生长季,设置全膜覆土穴播(A)、全膜覆盖穴播(B)、垄膜沟播(C)和露地条播(CK)4种不同栽培模式,测量不同处理的土壤贮水量、耗水量、产量和水分利用效率。【结果】全膜穴播可使冬小麦增产64.4%—79.1%,水分利用效率提高22.1%—24.0%,达到11.9—16.6 kg·hm-2·mm-1;全膜覆土穴播可增产43.4%—44.4%,水分利用效率提高8.8%—14.6%,达到11.0—14.8 kg·hm-2·mm-1;垄膜沟播可增产37.0%—39.3%,水分利用效率提高4.2%—4.4%,达到10.0—14.2 kg·hm-2·mm-1。主要原因是,地膜覆盖可增加冬小麦拔节前0—200 cm土层贮水量,提高拔节至成熟阶段的耗水量及其占总耗水量的比例,促进生育期对土壤贮水的利用,同时干旱年份可促进冬小麦利用深层土壤水分,最终提高冬小麦成熟期的生物量和籽粒产量;虽然生育期耗水增加,但水分利用效率也提高。冬小麦产量与生育期耗水量呈显著正相关(r=0.96*)。覆膜的高产建立在高耗水基础上,但通过休闲期水分补充,地膜茬0—200 cm土层水分在冬小麦秋播前可恢复到露地水平。覆膜处理间的耗水差异远小于覆膜与露地间的差异。综合考虑产量、经济效益和田间操作难易程度,全膜覆土穴播一次覆膜可多茬使用,节省地膜成本,田间操作简单,经济效益高,是本试验条件下的最优栽培方式。【结论】全膜覆土穴播是西北黄土高原旱地小麦兼顾高产高效的栽培模式。

使用新材料蓄水渗膜造林试验研究初报

为解决干旱半干旱地区造林成活率低的问题,通过使用蓄水渗膜材料进行造林试验,与未使用蓄水渗膜袋造林进行比较,调查生长情况。结果表明,使用蓄水渗膜袋造林明显好于对照,造林成活率、苗木生长量与对照有显著差异。在乌兰布和沙漠,测量使用蓄水渗膜袋和未使用蓄水渗膜袋方式,各个不同深度土层的土壤含水量、蓄水渗膜袋埋放处含水量均有提高。

对土壤湿度具有自调节功能的导水涂层纤维的研究

蓄水渗膜是一种用于荒漠化地区生态恢复、抗旱节水造林的新材料技术。本文对用于蓄水渗膜的导水纤维进行了研究。导水涂层纤维是由植物纤维及其表面制备的具有分子导水功能的涂层组成。采用PerkinElmer Diamond SⅡ综合热分析仪、Cambridge Instrument STEREOSCAN360扫描电镜、XSP-9F型光学显微镜和显微图像分析仪、M30快速水分测定仪对设计的导水涂层纤维的涂层材料脱附水特征、可控缓释水特性做了分析研究;将导水涂层纤维复合薄膜包装水后进行了现场试验研究。结果表明,通过对导水涂层纤维的涂层材料成分和导水涂层纤维密度的调整,可实现蓄水渗膜的合理的渗水速度及对土壤湿度的自调节功能,保证了树苗的扎根存活率。

长期地膜覆盖对棕壤水分含量和储量动态变化的影响

棕壤长期定位实验结果表明，长期地膜覆盖对土壤剖面内0～60cm的土壤水分动态变化有较大影响。从播种前期（4月20日）至大喇叭口期（6月30日）以及长粒期（8月15日）至作物收获后的结冰期（11月10日），在0～20cm和20-40cm这两个层次覆膜处理的土壤含水量基本上均高于裸地，而在40—60cm这个层次整个生长季覆膜处理的土壤含水量基本上均接近甚至低于裸地，同时长期的地膜覆盖保护了60-100cm的土壤水分。从整个生长季来看，0.40cm和40～100cm这两个层次土壤水储量均是覆膜高于裸地。因此地膜覆盖是干旱地区一种重要的保水措施。

蓄水渗膜材料的研究及其应用

分析了蓄水渗膜材料的组成、工艺特性.通过内蒙古的大量试验,用统计学中方差分析的方法研究了蓄水渗膜在干旱、半干旱地区造林中的应用效果.试验采用不同土壤条件、不同栽培方案、不同时间、不同树种进行造林,调查使用蓄水渗膜和不使用蓄水渗膜对造林成活率和苗木生长量的影响.结果表明:在干旱、半干旱地区使用蓄水渗膜造林能够促进苗木生长量,提高造林成活率,干旱半干旱区常规造林成活率一般在40%-70%,使用蓄水渗膜材料造林成活率提高到85%以上,为干旱区的生态恢复提出了一套新的技术方法.

半干旱地区地膜覆盖、底墒和氮肥对春小麦根系生长的集成效应

在年降水量 4 1 5 m m的黄土高原中部黄绵土上 ,以春小麦 (Triticum aestivum)为供试作物进行大田试验 ,研究地膜覆盖 (设不覆膜、播种后覆膜 30 d、覆膜 6 0 d和全程覆膜 )、底墒 (设低、高 2种底墒 )和施氮 (设不施氮和施氮 75 kg/hm2 )对春小麦根系生长的影响。结果表明 ,覆膜后作物根系生长加快 ,中下层根系比例增加 ,有利于吸收土壤深层水分。相对发达的根系保证了作物吸收器官 (根 )和失水器官 (叶 )间的平衡 ,协调根冠间的干物质分配关系 ,能在不影响根系吸收能力的前提下 ,提高光合产物的繁殖分配比例。适时揭膜能够改善光合产物分配 ,促进根系生长下扎 ,维持生长后期活性。全程覆膜处理的表层和中层 (30～ 6 0 cm)土壤中 ,根系生物量显著低于其他处理 ,原因在于后期覆膜使土壤温度急剧升高 ,造成根系大量死亡和活性下降。因此及时揭膜 ,有利于作物生长后期的根冠比保持在较高水平 。

西北黄土高原半干旱区全膜微垄沟穴播对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响

【目的】西北黄土高原半干旱区降水稀少,且冬小麦生育期内50%以上为<10 mm的无效降水。如何充分集蓄这部分降水,是该区冬小麦稳产高产和提高降水利用效率的关键。【方法】于2011—2015年在西北黄土高原半干旱区(104°36′E,35°35′N)进行大田定位试验,以冬小麦中粮1号为试验材料,设全膜微垄沟穴播(PRF)、全膜覆土穴播(PMS)、覆砂穴播(SM)和露地穴播(CK)4个处理,测定冬小麦不同生育时期0—200 cm土层土壤含水量、生物量、产量及其构成因子,计算不同生育期土壤贮水量、阶段耗水量和水分利用效率(WUE)等,以明确PRF处理对土壤水分含量、冬小麦阶段耗水量、产量及WUE的影响。【结果】在播前和返青期,PRF处理在0—200 cm土层的土壤贮水量较PMS、SM处理和CK分别平均增加24.3、38.8、7.4 mm和18.2、26.9、67.8 mm。PRF处理抽穗—灌浆期耗水量平均较PMS处理增加了36.0 mm,返青—抽穗和灌浆—成熟期耗水量平均较SM增加12.1和16.7 mm,较CK增加40.8和37.6 mm。PRF处理的生物量较PMS处理增加了2.2%—15.4%,分别在2011—2012年的灌浆期和成熟期、2014—2015年的苗期和抽穗期达显著差异,在苗期、抽穗期、灌浆期和成熟期显著高于SM和CK。公顷穗数、穗粒数和千粒重4年均表现为PRF处理>PMS处理>SM处理,3个处理间无显著差异,但均显著高于CK。PRF处理的产量最高,为4 373.6—4 950.0 kg·hm-2,较PMS处理增加2.4%—12.7%,并在2012—2013和2014—2015年达显著差异;显著高于SM处理(除2012—2013年)和CK(增产35.8%—43.8%)。PRF处理的WUE较PMS处理增加0.4%—12.8%,除2013—2014外均达显著性差异;显著高于SM处理(除2014—2015年)和CK(提高8.1%—42.1%)。【结论】全膜微垄沟穴播能较为充分地利用<10 mm的无效降水,提高冬小麦播前和返青期0—200 cm土层的土壤贮水量,促进小麦灌浆期间耗水,增加公顷穗数、穗粒数和千粒重,提高小麦产量和水分利用效率,是西北黄土高原半干旱区冬小麦高产高效的种植模式。

水溶性高聚物对淀粉粘合剂的稳定性和成膜性的促进作用

本文讨论了水溶性高聚物对淀粉粘合剂稳定性、成膜性的促进作用,并介绍以水溶性高聚物为添加剂的改性淀粉粘合剂的配制工艺。

存放时间对植物蛋白膜的影响研究

研究了存放时间对小麦蛋白膜、大豆蛋白膜以及小麦-大豆复合膜机械性能、通透性等性能的影响。结果表明,随着存放时间的延长,蛋白膜的机械性能、透湿性和吸湿率也随之发生变化。并通过电镜扫描分析,发现不同蛋白膜的横截面微观结构有所不同。

地膜覆盖对谷田土壤水热状况及谷子水分利用效率的影响

设置白色聚乙烯地膜(WP)、渗水地膜(SP)、黑色地膜(BP)、不覆膜(CK)4个处理,通过研究0~100 cm土壤贮水量、0~20 cm土壤地温、谷子农艺性状及产量,探讨地膜覆盖对谷田土壤水热状况及谷子籽粒水分利用效率的影响。结果表明,WP、SP、BP处理全生育期平均贮水量分别为261.5,264.9,264.1 mm,较CK分别增加18.7%,20.2%,19.9%;全生育期0~20 cm土层日均温度分别为19.9,19.5,19.0℃,较CK分别增加1.6,1.2,0.7℃;产量分别为5782.5,5916.6,6052.5 kg/hm^2,较CK分别增产35.5%,38.7%,41.9%;谷子籽粒水分利用效率分别为21.9,22.7,23.6 kg/(mm·hm^2),较CK分别提高63.4%,69.4%,76.1%。谷子田覆盖地膜增产效果显著,黑色地膜在产量和水分利用方面表现更优。

半干旱黄土丘陵区植物休眠期覆盖对土壤水热变化的影响

通过对半干旱黄土丘陵区植物休眠期内不同地膜覆盖下土壤水分与温度的野外试验观测,研究覆膜下土壤水分运移规律与温度变化差异。于2014年10月—2015年4月在西北农林科技大学米脂试验站远志山同一水平阶地上,观测裸地(CK)与透明薄膜覆盖(TF)2种处理下0—400cm深度内土壤水分与裸地(CK)与透明薄膜覆盖(TF)、黑色薄膜覆盖(BF)3种处理下0—50cm(15,30,50cm)深度内土壤温度。结果表明:在植物休眠期,0—400cm土壤储水量TF较CK高51.9%,差异显著(p<0.05);0—20cm土壤储水量变幅最大,20—60cm的土壤储水量由上层54.9%降至26.3%;在典型晴天,非冻结阶段CK、TF与BF处理最值温差区间为2.25~2.7℃,3.45~3.5℃,1.5~1.8℃,而在冻结阶段为1.65,2.1,1.2℃,土壤冻结时覆膜保温效应不显著;覆膜保温深度可达15cm,BF处理保温效果优于TF处理。总体来看,在植物休眠期覆膜可以提高0—20cm深度范围的土壤含水量和土壤温度,减少土壤水分损失并促进水分向深层入渗,BF处理较TF处理更加有利于增温与稳定温度变化。

空气流速对温室地下蓄热系统湿热传递影响试验

为确定双层覆盖温室地下蓄热系统换热管道空气流速对蓄热量和水蒸气迁移的影响,建立合理的运行模式,测试了该系统以0.6～2.8m/s的空气流速蓄热时换热管道进、出口空气温度和相对湿度、地坪温度、室外温度,计算了换热管道进出口处空气含湿量与焓及蓄热功率。结果表明,在冬季白昼晴朗时,系统分别以0.6、1.0、1.5、2.0、2.5、2.8m/s的空气流速进行蓄热,温室内热空气流经换热管道焓值明显降低,以不同流速蓄热时进、出口空气焓差的变化幅度、变化趋势相近,换热均充分;蓄热功率随流速增加而增加,当空气流速小于2m/s时,蓄热功率不足,系统蓄热时较佳的空气流速为2.5～2.8m/s,蓄热时间应以10:30～14:30为宜。

模拟降雨条件下垄膜方式对土壤蓄水效应影响

通过小区试验和模拟降雨的方法,分析了旱作区不同降雨量下不同垄膜覆盖方式对土壤水蓄积效应的影响。结果表明:随着模拟降雨量增大,0～50 cm土层的土壤贮水量及其增量增大,表现为垄作全覆膜(QLM)>垄作半覆膜(BLM)>传统平作(CKM)。对于沙壤土,垄作全覆膜较传统平作贮水量增量增大0.9～3.4 mm,产流效率为10.50%～27.50%,蓄墒增加率为36.21%～95.65%;垄作半覆膜较传统平作贮水量增量增大0.6～2.1 mm,产流效率为5.00%～15.00%,蓄墒增加率为17.24%～55.26%。对于壤土,垄作全覆膜较传统平作贮水量增量增大1.7～6.8 mm,产流效率为31.00%～45.83%,蓄墒增加率为75.68%～95.77%;垄作半覆膜较传统平作贮水量增量增大1.4～4.2 mm,产流效率为15.00%～35.00%,蓄墒增加率为75.68%～95.77%。试验验证了不同覆膜方式的集雨效果、土壤蓄水和保墒效应,全覆膜和半覆膜垄上沟播模式能够起到集雨增温保墒作用,可提高土壤蓄水,实现区域降水资源的高效利用。

膜上灌对河西绿洲灌区玉米全生育期土壤贮水量的影响

[目的]研究干旱条件下膜上灌对玉米地土壤贮水量的影响。[方法]以当地主栽玉米品种为试材，以露地畦灌为对照，采用不同宽度地膜覆盖进行膜上灌，通过对比分析研究了不同土层及不同生育期土壤贮水量的变化。[结果]0～120cm土层，处理Ⅰ（膜上灌处理覆膜宽度为0．75m）的土壤贮水量比播前降低了24．6％，处理Ⅱ（膜上灌处理覆膜宽度为1．25m）的土壤贮水量比播前降低了25．1％，对照的土壤贮水量比播前降低了33％。各生育期膜上灌处理和对照0～40cm土层的土壤贮水量低于40～80和80—120cm土层。40～80cm土层的土壤贮水量介于0～40和80～120cm．抽雄开花期，处理Ⅰ和Ⅱ的0～40cm土层的土壤贮水量分别比对照增加了7％和10．5％。在玉米成熟期，膜上灌处理的土壤贮水量高于对照。[结论]该研究为中国西部地区的灌溉农业的发展提供了理论支持.

冷藏温度对玉米醇溶蛋白膜的影响

冷藏温度对玉米醇溶蛋白膜特性有一定影响。蛋白膜的机械特性、平衡水分含量和水蒸汽透过率随冷藏温度的变化而发生变化。随着冷藏温度的升高,蛋白膜的抗拉强度和延伸率都呈上升的趋势,但蛋白膜的延伸率变化幅度较抗拉强度的大;蛋白膜的平衡水分含量随温度的升高而增加;蛋白膜的水蒸汽透过率随冷藏温度的升高先上升,而后又略有下降的趋势。

日光温室土垄蓄热保温性能提升的构建参数研究

针对我国北方地区日光温室存在的冬春季低温危害问题,为了提高栽培垄的蓄热保温能力,本试验研究了垄宽、垄坡度、覆膜及土壤含水量对土垄蓄热保温性能的影响,以优化栽培垄的构建参数。结果表明,土垄构建参数的优化可有效提高土垄根区中心温度。在覆膜条件下,与对照土垄相比,土垄上下截面宽度分别是17、37 cm,坡度为63°,土壤含水量为6%或15%时,土垄的蓄热保温能力较高,可增加根区温度,有利于植物抵御环境的低温胁迫。

玉米双垄全膜模式土壤水分与降水的灰色关联分析及水分利用率研究

对玉米双垄全膜覆盖沟播栽培技术条件下的降水利用、土壤蓄水、保水和供水特征进行了研究,结果表明：在15 d测定时段,双垄全膜覆盖栽培模式的0~60 cm土层平均储水量分别比全膜平铺覆盖、半膜覆盖和露地多14.7 mm、17.9 mm,29.6 mm;4种模式土壤储水量与降水量的灰色关联序为露地（0.727）〉双垄全膜覆盖（0.645）〉全膜平铺覆盖（0.641）〉半膜覆盖（0.635）,说明玉米双垄全膜覆盖集雨沟播栽培模式接纳降水的能力仅次于露地;在双垄面全膜覆盖栽培模式下,玉米的耗水系数分别比露地、半膜覆盖和全膜平铺覆盖减少35.9%、10.5%和17.1%,水分利用效率分别提高10.41、3.34和4.95 kg/（mm.hm2）。由此得出,玉米双垄面全膜沟播栽培技术可使旱作雨养农业区有限的水资源得到高效利用。