山西旱地农业发展的水问题分析

从山西旱地农业发展的角度,重点认识山西农业的旱情、水情及其规律,简要分析了山西省旱地作物水分生产潜力,提出了旱地农业旱作节水的出路与策略。

破解大面积旱地玉米增产难题是山西省粮食安全的重要保障

玉米生产在山西农业生产和国民经济中占有十分重要的地位。但多年来山西省玉米单产一直徘徊在5 250 kg/hm2的较低水平,尤其大面积旱地。在充分借鉴国内外高产典型经验的基础上,提出了"以增密为核心的各种技术集成配套"的观点,通过全省多年多点的试验研究,创新集成了不同生态类型区的高产模式,初步建立起了玉米抗旱高产技术体系,并在各玉米产区布点示范,取得了较大面积旱地玉米公顷产量超15 000 kg的高产记录,该技术成果对实现山西省玉米丰产增粮计划、促进粮食安全具有重大意义。

农艺农机结合是推进山西旱作节水农业现代化进程的突破口

通过分析山西农业机械化现状,指出了山西农业机械化存在的问题,并依据山西耕地类型和干旱气象特征,探讨了山西旱作节水农业对机械装备的需求特点。通过在研究、示范实践中将农艺与农机紧密结合的有益探索,明确了农艺农机结合是推进旱作节水农业现代化进程的突破口。

山西旱作节水农业发展战略的思考

根据山西省"十年九旱"的气候特征,结合2008年冬、2009年春特大干旱对生产的严重影响,提出了山西制定旱作节水农业发展战略的必要性和特殊意义,分析了战略缺位的深层次原因,并从水资源安全、粮食安全、生态安全、产业协调发展及科技创新等几个方面提出了思考建议和对策。

山西旱作节水农业发展战略的思考

"十年九旱"是山西的基本气候特征,干旱已日趋常态化。基于省情和气候现状,急需将旱作节水纳入常规运行的大方略之中,加大科技创新支撑,建立一套科学的、与之相适应的防旱、御旱、抗旱的旱作节水农业发展预定机制和操作系统——发展战略现状旱作节水农业基本涵盖了山西农业的全部。

山西省玉米生产成本收益分析

通过综合比较分析山西省玉米生产成本收益的现状,以期为降低玉米生产成本和提高农户收益提供相应的对策。研究以2004—2013年间山西省玉米生产成本收益为研究对象,将其与全国玉米平均水平进行比较。结果表明,2012年山西省玉米产量达近10 a间最高值(9 411.3 kg/hm^2),但同年利润率却呈现下降的趋势,从72.5%下降至46.2%。山西省玉米生产人工成本不断增加,所占比例达51%;土地成本在10 a间上涨261%,超过物质与服务成本的上涨幅度;2011年成为山西省玉米销售价格由升转降的拐点。山西省玉米生产成本的增加是由人工成本与土地成本的增加所致,因此,应大力推广玉米机械播种、机械整地和机械收获的技术,解决玉米播种、整地和收获过程中费时费工的问题,以降低成本。

山西省太原市旱作农区大气活性氮干湿沉降年度变化特征

鉴于大气氮素沉降对整个生态系统的重要影响,我国近年来陆续开展了不同尺度的大气氮素干、湿沉降的研究,但少有农业区多年连续监测的资料。本研究利用DELTA系统、被动采样器和雨量器在山西省太原市郊区阳曲县河村旱作农业区进行了4年的监测试验,观测大气氮素干、湿沉降的时间变异。结果表明:2011年4月—2015年3月,河村4年大气活性氮NH_3、HNO_3、NO_2、颗粒态NO_3^-(pNO_3^-)、颗粒态NH_4^+(pNH_4^+)平均沉降量分别为4.50 kg(N)·hm^(-2)·a^(-1)、3.54 kg(N)·hm^(-2)·a^(-1)、2.56 kg(N)·hm^(-2)·a^(-1)、1.62 kg(N)·hm^(-2)·a^(-1)、2.75 kg(N)·hm^(-2)·a^(-1),大气氮素干沉降总量为12.38~18.95 kg(N)·hm^(-2)·a^(-1),以2011年的氮干沉降量最高,2014年的最低。2011年4月—2015年3月各月氮干沉降量与氨气沉降量之间存在显著正相关,相关系数在0.809 8~0.937 1,由此可知,该地区活性氮沉降主要受农业氨气排放的影响。河村4年雨水中NO_3^-、NH_4^+平均浓度分别为3.20 mg(N)·L^(-1)和2.43 mg(N)·L^(-1),大气氮素湿沉降11.67~41.31 kg(N)·hm^(-2)·a^(-1)。年度间氮素湿沉降存在很大差异,以2012年氮素年湿沉降量最高,2014年最低,每年大气氮素湿沉降占氮总沉降量的份额超过50%。此外,4年湿沉降中不仅NO_3^--N和NH_4^+-N之间、且二者与降雨量也呈显著线性或二次相关关系,说明降雨量对NO_3^--N和NH_4^+-N的湿沉降影响较大。本研究表明太原市旱作农区不同年份间氮素湿沉降比干沉降差异更大,且总沉降数量较高。虽然是旱作区,该地区氮素干沉降略低于湿沉降。研究结果为该地区农田氮肥施用和氮素循环监测提供了理论依据。

山西旱地豇豆品种鉴选比较

[目的]选择适合山西旱地种植的豇豆品种。[方法]通过多重比较和相关性分析对5个豇豆品种的株高、茎粗、复叶数、分枝数、产量及构成因子进行研究。[结果]品豇1号、中豇1号植株较其他品种矮,分枝数较多,籽粒产量优于其他品种,分别较5个品种平均产量提高29.84%、21.70%,商品性高,适合山西旱地种植。[结论]该研究可为品豇1号、中豇1号品种在山西旱地条件下的推广应用提供理论依据。

2018年山西省玉米宜机收籽粒品种试验研究

为了适应玉米生产方式的转变,满足玉米生产全程机械化的需求,以2018年山西省玉米机收组23个品种为研究对象,对其田间性状、生育期、抗倒性、籽粒含水率等指标测定研究,进行综合评价。试验结果表明:先玉1618、长单718、先玉1619、太育181、并单1606等均表现不错。

山西省典型县域农田耕作层厚度空间格局及影响因素

均匀随机地选取山西省9个县市,以各县农田耕作层作为研究对象,测定各县全区样点的耕作层厚度、有机质、质地等理化性状,同时收集各样点的多年的气象数据、高程、耕地坡度、最高地下水位等信息;利用地统计方法分析各县农田耕作层厚度的空间变异特征,采用相关性分析和方差分析讨论了农田耕作层厚度空间分布的影响因素。结果如下:①灵丘县的耕层厚度整体平均水平最大,均值为32.18 cm,隰县最小,均值为7.06 cm;介休市的耕层厚度变异系数最大,为27.56%,天镇县最小,为5.43%;②朔州城区、介休市、隰县的耕层厚度最优半变异函数为球状模型,天镇县、岚县、阳曲县、壶关县为高斯模型最优,灵丘县和垣曲县为指数模型最优;③天镇县、隰县耕层厚度整体偏低,灵丘县整体偏高,朔州城区、岚县、壶关县均为四周高中部偏低的格局;垣曲县、阳曲县为四周偏低而中部偏高的格局,介休市为北高南低;④在影响耕作层厚度的各因素中,距村距离、海拔、降水量和无霜期对耕层厚度表现为负相关(P<0.01),田面坡度、有效积温和有机质含量对耕层厚度表现为正相关(P<0.01),种植作物、地貌类型、土壤质地、成土母质、土壤类型、土壤结构也对耕层厚度构成影响。耕层厚度空间分布特征以结构性为主,耕层厚度由人为因素和自然因素共同作用影响。

早熟区不同播期旱地玉米产量对施肥水平和种植密度的响应

为明确早熟区不同播期旱地玉米产量对施肥水平和种植密度的响应特征及趋势,完善高产高效密植栽培技术,采用田间试验法,以传统耕种方式为对照,于2010—2011年连续2年研究了不同播期[秋耕早播和正常播种(对照)]、施肥水平和种植密度对旱地玉米主要产量性状的影响。结果显示,2010年(遭遇"卡脖旱")秋耕早播经济产量、收获指数和水分利用效率分别较对照增加9.0%、7.1%和6.4%(P<0.01),百粒重(P<0.01)和出籽率(P<0.05)显著大于对照。2011年(丰水年)增幅明显增加,经济产量、收获指数和水分利用效率分别较对照增加13.1%、8.8%和8.5%(P<0.01),穗粒数(P<0.05)和百粒重(P<0.01)显著大于对照。随着施氮水平增加,经济产量和生物产量都呈增加趋势,但2010年秋耕早播过量施肥造成明显减产,2011年施肥处理经济产量显著大于不施肥处理,而不同施氮水平间无显著差异。秋耕早播较低的施肥量可获得较高的产量。随着密度增加,2010年玉米经济产量和生物产量呈二次抛物线型,秋耕早播获得最高经济产量的种植密度为7.5万株·hm 2,该年型秋耕早播可通过适当增密获得高产,而对照增密会造成严重减产。2011年经济产量和生物产量随种植密度增加而增加,但当密度增加到7.5万株·hm 2时经济产量不再显著增加。受旱年份秋耕早播较对照缩小了密度效应,为增产奠定了一定基础,且施肥和密度对产量存在显著互作效应,而丰水年互作效应不明显。对照该生态区目前的玉米栽培措施,在适期早播的基础上,减少肥料用量和适当增密是该区实现玉米高产高效栽培的技术方向。

冷凉区旱地玉米保护性耕作土壤环境及产量效应研究

针对冷凉区旱地玉米生产中存在的干旱缺水、低温冷凉、土壤肥力下降等问题,于2011—2016年采用裂区设计,在山西省旱作节水农业—阳曲县河村示范基地,设置了6种不同耕作覆盖处理,研究旱地玉米保护性耕作的土壤环境及产量效应。结果表明:(1)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖平均增加0—200cm土壤贮水量20.8,32.1mm;免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖分别较常规旋耕+露地种植平均增加0—200cm土壤贮水量24.3,16.3mm。(2)不同耕作处理土壤紧实度差异主要在15cm内,条耕平均为常规旋耕的2.6倍,免耕第1年土壤紧实度最高,为常规耕作的4.6倍,以后逐年下降。(3)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖日平均地温降低0.2,0.1℃(5cm)和0.8,0.3℃(10cm);免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖分别较常规旋耕+露地种植日平均地温降低0.7,0.4℃(5cm)和1.5,1.0℃(10cm)。(4)保护性耕作3年后,免耕和条耕平均较常规旋耕增加0—20cm土壤有机质含量1.5g/kg(覆膜)和1.2g/kg(不覆膜);保护性耕作5年后,土壤培肥效应更加明显。(5)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖平均增产4.4%和6.9%,且条耕+二元覆盖经济产量显著大于常规旋耕+地膜覆盖;免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖、常规旋耕+露地种植平均产量之间没有显著差异。目前来说,适宜该区域的蓄水保墒、培肥土壤、稳产高产的保护性耕作措施为条耕+二元覆盖。

不同品种与种植密度对旱地玉米产量及水分利用效率的影响

在干旱条件下,选择农大108和郑单958为供试品种,研究其在不同种植密度下的群体产量、产量构成因素及水分利用效率的差异。结果表明,相同密度下,郑单958产量高于农大108;农大108在低密度下,穗粒数占有优势;在高密度下,郑单958在穗粒数和百粒质量上占优势;在水分利用效率方面,不同种植密度下郑单958均高于农大108。

早熟区旱地玉米“一增二早三改”高产综合栽培技术

高海拔冷凉早熟区有效积温低，无霜期短，固有的气候条件、不足的水热资源严重限制了单位面积作物产量的提高。该区域旱地玉米种植面积占到总耕地面积较大比例，加之降雨偏少、传统沿用早熟玉米品种及其粗放种植技术，致使区域内玉米产量一直徘徊在极低水平。山西省“十一五”旱作节水科技专项针对上述客观生态特征及其生产现状，实施了旱地玉米“一增二早三改”高产综合栽培技术试验示范，取得了显著增产效益。分析总结试验示范实施效果，形成实用技术规范或技术体系并进行推广，对提升全省旱地玉米生产水平具有重要意义。

山西北部农村区域大气活性氮沉降特征

利用DELTA系统、被动采样器和雨量器在山西省北部生态脆弱区朔州的一个监测点通过一整年的监测试验,研究了该地区农村区域大气氮素干湿沉降的月际变化。结果表明:2011年该地区大气氮素湿沉降为12.43kgN hm^(-2)a^(-1),远低于华北平原大气氮素混合沉降的平均值28.0kg N hm^(-2)a^(-1),降水中铵态氮、硝态氮和有机氮平均分别为1.24 mg N/L、1.27 mg N/L、1.26mg N/L。大气氮素湿沉降的年内分布不均,60%的沉降集中在降水较丰沛的4-10月份。试验区干沉降以氧化态氮(HNO_3NO_2和pNO_3^-)的沉降为主,氧化态氮的干沉降量是还原态氮(NH_3和pNH_4^+)的1.37倍,大气氮素干沉降总量为35.43 kg N hm^(-2)a^(-1)。总体来看,作为典型的干旱区,该地区氮的干沉降是湿沉降的3倍,氮素干湿沉降总量达到47.86kg N hm^(-2)a^(-1)。此外,硝态氮和铵态氮在雨水中呈线性相关,而在PM_(10)颗粒物中乘幂正相关;雨水中总碳和总氮呈线性正相关,而PM_(10)颗粒物中二者呈二次多项式关系。鉴于朔州地区古城镇较高的氮沉降数量,应该对该地区输入农田的氮素环境养分引起足够重视。

不同耕作方式对旱地土壤环境和玉米产量的影响

为了探明干旱地区玉米抗旱播种的有效方法,进行了不同耕作方式对旱地土壤环境和玉米产量的影响试验。结果表明,免耕探墒播种条件下,2～7cm土层土壤容重较旋耕增加了4.31%,没有达到显著水平;旋耕较免耕探墒提高了地温,但免耕探墒条件下0～20cm土壤水分含量最高;少耕处理的产量最低,为6555.38kg/hm2,免耕探墒播种的产量为6591.82kg/hm2,较旋耕降低553.36kg/hm2,减产效果没有达到显著水平。免耕探墒播种是旱地农业生产中有效的抗旱播种方法。

旱地菜豆“三早三优”综合栽培技术

菜豆是我国广泛种植的蔬菜之一,因其栽培技术相对简单,供应期长,市场价格稳定,豆荚富含蛋白质,深受广大菜农或消费者喜爱。山西省是我国菜豆的主产区,菜豆资源极为丰富,菜豆被誉为最具发展潜力的蔬菜作物,但多因夏秋季节种植,生长季节温度高,生长周期短,生长量大,蒸发强度大,植株生长极易受到干旱的影响,从而导致减产与降效。因此,迫切需要良种,且采用省水、地膜覆盖保水、平衡施肥和抗旱制剂调水、农田集水补灌节水等旱作节水综合栽培技术予以支撑。

不同农田管理措施旱地玉米土壤水分特征分析

试验研究了不同农田管理措施下旱地玉米的土壤水分特征。结果表明,秸秆整秆全覆盖、微孔地膜覆盖较秸秆粉碎还田和常规种植能提高土壤水分,增加降水的入渗深度,减少土壤耗水量,其顺序为秸秆整秆全覆盖〉微孔地膜覆盖〉秸秆粉碎还田〉常规种植。受基础土壤水分不同和降雨较少的影响,玉米生育前期不同农田管理措施土壤水分差异不大,8月份充足的降水后,各措施充分显示了其蓄水保墒的作用,其中,9月份秸秆整秆全覆盖0-120 cm土壤贮水量为248.2 mm,较常规种植增加32.1 mm;降水入渗深度为120 cm,较常规种植增加25 cm。

秋季覆膜对旱地谷子若干生理特性的影响

针对谷子生产中捉苗难，产量低的问题，将地膜覆盖保水的优点纳入旱地谷子的增产技术体系，从试验研究结果表明，本项措施可以有效地提高休闲期土壤水分含量，为谷子捉全苗打下了坚实的基础，并可改善谷子的生理代谢，促进谷子大幅度提高产量，试验研究为旱地谷子的增产提供了依据。

山西中晚熟区春玉米宜粒收品种筛选试验

2016年在山西忻州开展适宜粒收春玉米品种筛选试验,以先玉335为对照,对12个品种的抗倒性、灌浆、脱水特性及收获期籽粒含水率、产量、机收质量进行分析评价,旨在筛选出山西中晚熟区种植的适宜粒收的春玉米品种。结果表明,和育301、先玉1622的倒伏倒折率分别为2.4%,2.5%,灌浆速率均高于对照;生理成熟期(授粉后65 d),和育301籽粒含水率为19.3%,先玉1622籽粒含水率(28.5%)高于对照,但其生理成熟后籽粒脱水速率高,在生理成熟后10 d籽粒含水率为24.48%,二者均达到适宜籽粒机收的水平;和育301、先玉1622的产量较对照分别增加9.1%,6.2%,且在大田机收条件下,其籽粒破碎率分别为4.3%,4.9%,籽粒含杂率分别为1.0%,0.6%,总损失率分别为2.2%,1.9%,符合《玉米收获机械技术条件(GB/T 21961—2008)》中规定的要求。和育301、先玉1622这2个品种倒伏倒折率低、籽粒灌浆快、生理成熟后脱水快、破损率和杂质率低、产量高,为山西中晚熟玉米区适宜粒收的品种。