蓝茎冰草种子产量与施氮量和密度互作的模型分析

通过3因素5水平二次通用正交旋转组合设计方案,建立回归模型,进行解析、寻优和频数分析。结果表明:各试验因素对蓝茎冰草(Pascopyrum smithii)种子产量影响的大小顺序为施氮量(X₂)>植株密度(X₁)>喷施PP 333(X₃);施氮量与植株密度的互作效应对种子产量的作用为协同效应;同时得出了3因素对种子产量的优化配比方案:植株密度429.4~450×10⁴株/hm²,施氮量160~164.9kg/hm²,喷施PP 333量0.197~0.233 a.i.kg/hm²。     

不同耕作措施对西北绿洲灌区冬小麦农田土壤呼吸的影响

在西北绿洲灌区多年田间定位试验基础上,研究了免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕不覆盖(NT)和传统耕作(T)3种耕作措施下冬小麦农田土壤呼吸变化特征及其对土壤温湿度的敏感性。结果表明,3种耕作措施土壤呼吸速率日变化和生育期变化呈单峰曲线。免耕秸秆覆盖处理土壤呼吸速率日峰值出现在15:00,免耕不覆盖和传统耕作处理出现在14:00。3种耕作措施土壤呼吸速率生育期峰值出现在冬小麦开花期。从冬小麦返青至成熟,免耕秸秆覆盖和传统翻耕处理土壤呼吸平均速率分别较免耕不覆盖处理高43.01%和33.33%。3种耕作措施下土壤呼吸对土壤温度的敏感性(Q₁₀)依次为NT＞NTS＞T,敏感性为1.93~3.00;3种耕作措施下土壤呼吸对土壤含水量不敏感。说明在西北绿洲灌区,不同耕作措施下冬小麦农田土壤呼吸主要受耕层土壤温度的控制。     

小麦/玉米/大豆套作和施氮对玉米生长及氮吸收利用的影响

为研究小麦/玉米/大豆套作种植模式和施氮水平对玉米生长、产量及氮吸收利用规律的影响,进行了2个种植模式(玉米单作和小麦/玉米/大豆套作)和2013年3个施氮水平(0,180,360 kg/hm²)及2014年4个施氮水平(0,90,180,270 kg/hm²)的双因素随机区组实验,以期揭示施氮及套作对玉米产量的影响规律,为进一步提高小麦/玉米/大豆套作体系产量提供理论依据。研究结果表明,1)在N₀及N₉₀处理下套作玉米的产量分别比单作低20.5%、7.5%,表现为套作劣势,而在N₁₈₀、N₂₇₀、N₃₆₀处理下,套作玉米与单作玉米产量无显著差异。2)单/套作玉米地上部生物量在各生育时期均表现为随施氮量的增加先增加后略有降低,干物质积累速率均在吐丝期到收获期达到最大。相对单作,各施氮处理下小麦对套作玉米的茎秆生长均产生显著不利影响,在拔节期套作玉米茎秆生长率比单作低12.5%,这种影响随施氮量的增加而减小,在施氮量到达180 kg/hm²后影响不显著。3)在N₀、N₉₀处理下,单作玉米花期氮积累量在生殖生长期更多转运到籽粒,而在N₁₈₀、N₂₇₀、N₃₆₀处理下,套作花期前氮积累量转移到籽粒的比例更高。而两种模式下均以施氮180~270 kg/hm²下氮转运指标最优,这说明在该施氮条件下最有利于提高植株氮素转运机能。综上所述,适量施氮有利于稳定小麦/玉米/大豆套作种植模式中的玉米产量,提高氮的吸收转运效率,减轻小麦对玉米生长和氮吸收利用的影响,本研究条件下,套作玉米施氮量以180 kg/hm²为宜。     

不同耕作措施旱地小麦生产应对气候变化的效应分析

为探索气候变化对小麦产量影响的机制和规律,在田间试验的基础上通过调试APSIM模型参数,并对模型进行检验,然后用APSIM模型模拟温度和CO₂浓度两因素七水平小麦产量,分析了3种耕作措施下小麦产量对温度和CO₂浓度的响应及敏感性强度。结果表明,不同耕作措施条件下,小麦产量随CO₂浓度升高呈二次抛物线上升型变化,但会出现报酬递减,且免耕覆盖的增产效应大于传统耕作和免耕2种耕作措施;小麦产量随温度升高呈二次抛物线型变化,其中传统耕作和免耕呈二次抛物线递减型变化,并呈叠加递减效应,而免耕覆盖呈二次抛物线拐点型变化,拐点值为0.94℃时,小麦产量可达到2 818.3 kg/hm²。温度和CO₂浓度互作对小麦产量的敏感性分不敏感、正敏感和负敏感区域,且免耕覆盖的敏感性变化较小。在3种耕作措施中,免耕覆盖CO₂浓度升高小麦的增产效应可以补偿高温所导致的减产,并且温度和CO₂浓度具有更好的协同促进作用。免耕覆盖小麦生产具有较好应对温度和CO₂浓度变化的能力,可以缓减气候变化带来的负效应。     

长期保护性耕作对黄土高原旱地土壤物理质量的影响

本研究通过设置在陇中黄土高原半干旱区的小麦→豌豆和豌豆→小麦轮作系统的长期定位试验,探讨了不同耕作方式对耕层土壤物理质量的影响。6种耕作方式包括:传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)、免耕秸秆覆盖(NTS)、传统耕作地膜覆盖(TP)和免耕地膜覆盖(NTP)。结果表明,不同耕作方式下耕层土壤容重、孔隙度、坚实度和饱和含水量差异显著,团粒结构、有效水分、水分利用率和饱和导水率差异极显著,耕作方式对土壤温度和田间持水量的影响不明显。通过加乘法则和加权综合法2种模型评价了不同耕作方式下土壤物理质量,P→W(豌豆→小麦)轮作序列下表现为NTS>NTP>NT>TS>T(TP)>TP(T),W→P(小麦→豌豆)轮作序列下表现为NTS>NTP>TS>NT>TP>T,说明免耕的基础上进行秸秆覆盖,有助于形成良好的土壤结构,提高土壤入渗,减少土壤侵蚀,促进土壤物理质量提高。     

西北绿洲灌区饲用燕麦耗水特性及产量变化对水氮耦合的响应

灌水和施肥是调控作物生长和产量形成的两大重要技术措施,研究水氮互作对燕麦耗水特性及产量的影响,对于优化燕麦高产高效栽培理论和技术具有重要意义。2014-2015年连续两个生长季,在甘肃河西绿洲灌区,田间试验设置3个定额灌溉和3个施氮(纯N)水平,研究水氮耦合对陇燕3号农田0~150 cm土层耗水量、棵间蒸发、产量及水分利用效率的影响。3个灌溉处理的灌水量分别为270.0 mm (I₁)、337.5 mm (I₂)和405.0 mm (I₃),3个施N水平分别为90 kg/hm² (N₁)、120 kg/hm² (N₂)和150 kg/hm² (N₃)。在全生育期内,棵间蒸发量(E)及E/ET(总蒸散量)的比例表现先降后升趋势,且相同施氮量下,拔节至灌浆期随灌水量的增大而增大,而灌浆至成熟期则随灌水量的增大而减小。相同施氮量下,燕麦耗水量与籽粒产量随着灌水量的增加而显著增加,水分利用效率却随着灌水量的增加而降低。所有处理中,N₃I₃产量最高(5466.0~5727.5 kg/hm²),N₃I₂次之(5428.5~5678.5 kg/hm²),N₁I₁最小(4504.5~4804.3 kg/hm²),而N₃I₂的水分利用效率最大[12.11~12.82 kg/(mm·hm²)],N₃I₁次之[12.04~12.63 kg/(mm·hm²)],N₁I₃最小[9.79~10.58 kg/(mm·hm²)]。由此表明,水氮耦合对燕麦水分利用及产量具有显著互作效应,施氮量150 kg/hm²、灌溉定额337.5 mm是西北绿洲灌区燕麦种植较佳的节水、高产水氮管理模式。     

水氮耦合对郑麦9023结实期叶片衰老及产量的影响

以郑麦9023为材料,设置3个氮肥水平和两个水分处理来探讨水氮耦合下小麦叶片衰老差异及产量的影响。结果表明,花后7 d,在同一水分条件下,随着施氮量的增加,旗叶中叶绿素含量、光合速率有所提高,而丙二醛(MDA)含量及相对电导率则降低,茎鞘中非结构性碳水化合物则随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,与200 kg N/hm²(N₂)相比,300 kg N/hm² (N₃)处理茎鞘中可溶性糖及淀粉含量降低了10.6%与10.1%;在同一氮肥水平下,与对照 (W₁) 相比较,水分胁迫(W₂)处理降低旗叶叶绿素含量、光合速率、可溶性糖及淀粉含量,增加了旗叶MDA含量及相对电导率,N₃处理尤为明显。花后21 d不同处理间趋势与花后7 d一致;产量方面:在同一水分条件下,随施氮量的增加,小麦产量呈先增加后降低的趋势,与N₁(0 kg N/hm²)处理相比,N₂处理小麦产量平均提高72.1%,N₃提高了61.4%,而N₃处理比N₂处理平均下降了6.6%;在同一氮肥处理下,水分胁迫后小麦产量有所增加,但与对照(W₁)无明显差异。表明适宜的水分胁迫与氮肥使用能够产生耦合效应,促进同化物向籽粒运转,提高籽粒结实率及粒重,有利于小麦产量的提高。     

施氮对晋北燕麦饲草主要农艺性状及干物质产量的影响

为探究晋北农牧交错带燕麦（Avena sativa）生产的最佳施氮量,以饲用燕麦‘牧王’为研究材料,采用完全随机区组设计,测定不同施氮量（0,30,60,90,120,150,180 kg·hm^-2）对燕麦农艺性状和干物质产量的影响,同时对施氮量与干物质产量进行回归分析,对干物质产量与农艺性状进行相关性分析和通径分析。结果表明,施氮对燕麦株高、茎粗、旗叶叶面积有显著影响（P<0.05）,施氮量与干物质产量成极显著的二次曲线关系,干物质产量的理论最大值为9.89 t·hm^-2,施氮量为93.75 kg·hm^-2。相关性和通径分析表明,干物质产量（y）与各农艺性状的相关关系大小顺序依次为：株高（x₁） > 叶面积（x₄） > 鲜干比（x₆） > 穗长（x₃） > 茎粗（x₂） > 叶茎比（x₅）,其中除了与鲜干比呈极显著负相关以外,与其他性状均成极显著的正相关关系。干物质产量与株高和茎粗的最优回归方程为y=-9.583+0.123x₁+0.803x₂（R²=0.611,F=14.149^**）。综合结果分析,该地区燕麦的适宜施氮量为90~120 kg·hm^-2。     

灌溉与施氮对留茬免耕春小麦耗水规律、产量和水分利用效率的影响

在甘肃省石羊河流域绿洲灌区,研究了不同灌溉量(常规灌溉327 mm,节水20%灌溉261 mm和节水40%灌溉196 mm)和施氮量 (0,140,221和300 kg N/hm²) 对留茬免耕绿洲农田0～120 cm 土壤水分动态、小麦耗水规律、籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明,灌溉影响灌水前24 h深层(80～120 cm)土壤含水量和灌水后24 h浅层(0～80 cm)土壤含水量,施氮处理对深层(0～120 cm)土壤含水量影响不显著。就全生育期而言,土壤贮水量和植株耗水强度随灌水量增加而增加,不施氮处理的土壤贮水量高于施氮处理,施氮对植株耗水强度影响不显著。当施氮量达到221 kg N/hm²时,春小麦水分利用效率(14.51 kg/hm²·mm)和春小麦籽粒产量(6 365 kg/hm²)达到最大值。春小麦籽粒产量随灌溉量增加而增加,常规灌溉的平均籽粒产量比节水20%灌溉和节水40%灌溉分别增加8.2%和32.2%。不同灌溉之间的水分利用效率相差不显著。     

不同施氮水平对旱地兰州百合养分累积与氮肥利用的影响

在兰州市七里河区西果园大田条件下,研究了在施用磷肥150 kg/hm²和钾肥225 kg/hm²基础上,不同施氮水平(0,75,150 和 225 kg/hm²)对旱地兰州百合干生物量、养分累积动态及氮肥利用的影响,旨在揭示兰州百合需肥规律,为其规范化栽培提供依据。结果表明,适宜施氮量可促进兰州百合植株生长,提高鳞茎养分的转化吸收效率。鳞茎氮磷钾养分吸收不同步,累积量依次为K＞N＞P。施氮量只影响鳞茎干生物量和养分的阶段累积量,不改变其累积动态趋势。随施氮量的增加,鳞茎产量、氮累积量和氮肥利用率均有不同程度地提高,施氮量为150 kg/hm²时三者均最高,分别达(8 982.1±845.8) kg/hm²,(29.123±1.767) kg/hm²和(4.97±2.16)%。当施氮量达225 kg/hm²时各指标均下降。施氮量为75 kg/hm²时氮肥效率最大,为(107.36±11.21)%,此后随氮肥量的增加氮肥效率极显著下降。综合考虑各因素,建议兰州百合基肥的施氮量应为75~150 kg/hm²。     

不同保护性耕作措施对三种土壤微生物氮素类群数量及其分布的影响

通过设置在陇中黄土高原丘陵沟壑区的长期定位试验,研究了不同保护性耕作措施下旱作春小麦-豌豆轮作系统中土壤氨化细菌、硝化细菌和自身固氮菌数量及其分布的差异。结果表明,无论是小麦地还是豌豆地,土壤氨化细菌、硝化细菌、自身固氮菌数量在0～5,5～10和10～30 cm土层中均呈现免耕秸秆覆盖＞秸秆还田＞免耕不覆盖＞传统耕作的趋势,且随着土层的加深,在小麦地中,免耕秸秆覆盖处理的氨化细菌数量比免耕不覆盖处理分别增加了76.21%,146.92%和67.82%, 且差异均达到5%的显著水平,在豌豆地中,各处理自身固氮菌数量逐渐减少,而硝化细菌数量呈先增加后减少的趋势,免耕秸秆覆盖、秸秆还田处理土壤氨化细菌数量逐渐下降,而免耕不覆盖、传统耕作处理的土壤氨化细菌数量先增加后减少。     

保护性耕作对黄土高原小麦田土壤微生物量碳的影响

用氯仿熏蒸提取法测定了不同耕作处理(传统耕作、传统耕作+秸秆覆盖、免耕、免耕+秸秆覆盖)下小麦田的土壤微生物量碳,并探讨了其与土壤有机碳、全氮、小麦产量之间的关系,结果表明,水土保持耕作第三年较传统耕作可以有效地增加小麦田土壤微生物量碳。较之土壤有机碳、全氮、小麦产量,土壤微生物量碳对土壤肥力变化反应迅速。     

不同耕作方式下春小麦生育期土壤酶时空变化研究

通过设置在陇中黄土高原的保护性耕作长期定位试验,研究了不同耕作方式下土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性在春小麦不同生育时期和不同土层深度的动态变化。4种耕作方式包括:传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)、免耕秸秆覆盖(NTS)。结果表明,NTS可以显著提高耕层0~30 cm土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性,春小麦整个生育期分别比T 增加了4.02%,8.74%,20.51%和31.45%;而NT和TS对土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性的效应有一定的阶段性。在空间分布上,NT和NTS 处理条件下4种土壤酶活性随着土层加深均呈下降趋势;T处理条件下4种土壤酶活性和TS处理条件下土壤脲酶和碱性磷酸酶活性随土层加深呈先增后减趋势,而TS处理条件下土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性随土层加深呈递减趋势。进一步研究发现,不同因子对土壤酶活性的影响效应各异,其中生育时期对脲酶影响最大,耕作方式和覆盖材料对蔗糖酶影响最大,交互作用对过氧化氢酶影响最大。     

耕作方式与长期定位施肥对雨养农田冬小麦产量的调控效应

为了明确西北黄土高原半湿润偏旱区耕作方式与长期定位施肥对冬小麦产量的调控效应,以设在半湿润偏旱区连续12年的耕作与肥料长期定位试验为平台,采用裂区设计,以传统耕作和免耕耕作为主处理,不施肥(CK)、单施无机氮肥(N)、单施无机磷肥(P)、单施有机肥(M)、无机氮磷肥配施(NP)、有机无机肥配施(NMP)为副处理,栽培制度为1年春玉米-3年冬小麦轮作,研究耕作及施肥措施对冬小麦产量的影响及其在生产年型间的变化关系。结果表明,不同年型及耕作方式均以有机无机配施冬小麦产量最高,有机肥单施高于化肥单施,磷肥单施高于氮肥单施。耕作方式间表现为传统耕作高于免耕耕作,年型间表现为丰水年>平水年>干旱年,耕作和施肥方式的增产效果以干旱年最好,平水年和丰水年差异不显著。有机无机配施与传统耕作结合优化了冬小麦冠层温度、叶绿素相对含量等生理指标,提高了光合速率、气孔导度及蒸腾速率,因而改善了有效穗、穗粒数和千粒重等产量性状而使冬小麦增产。在550 mm左右降水量的陇东旱塬雨养农业区,无论何种耕作方式及生产年型,长期采用有机无机或无机氮磷肥配施均表现出持续提高冬小麦产量的良好作用。因此,有机无机配施结合传统耕作是提高陇东半湿润偏旱区冬小麦产量的最佳耕作栽培模式。     

不同耕作方式对冬小麦田杂草群落的影响

通过田间定位试验,运用群落生态学方法研究了5种耕作方式下冬小麦田杂草的群落结构及其物种多样性。结果表明,与旋耕相比,免耕及免耕覆盖秸秆区多年生杂草种类较多,但处理间物种丰富度差异不显著。3种免耕处理区麦家公综合优势度比显著低于旋耕区,荠菜综合优势度比则显著提高,旋耕秸秆还田可显著降低麦家公的综合优势度比、提高播娘蒿的综合优势度比。不同耕作方式对冬小麦田杂草群落的物种多样性影响显著,通过群落相似性指数(Bray-Curtis index)及聚类分析,5种耕作方式处理区杂草群落可以分为2类,Ⅰ类包括NT、NTS₆₀₀₀、NTS₃₀₀₀,耕作方式为免耕,Ⅱ类包括RTS、RT,耕作方式为旋耕,其中,Ⅰ类的物种丰富度略大,物种多样性及群落均匀度均显著大于Ⅱ类,而群落的优势度显著小于Ⅱ类。     

保护性耕作对菘蓝光合特性和保护酶活性的影响

以T为对照,研究了干旱地区不同生育时期NT和NTS对菘蓝叶片光合特性、WUE、叶绿素含量和保护酶活性的影响。试验结果表明,6、8和10月菘蓝Pn日变化为典型的午休双峰曲线,日均和年均Pn均为NTS＞NT＞T。Gs早上出现高峰,中午和下午降至低水平小幅波动,日均和年均Gs都为NTS＞NT＞T。WUE变化趋势同Gs相似,与Pn日变化无相关性,6和8月菘蓝叶片WUE日均值NTS＞NT＞T,NTS处理效果显著,10月WUE日均值T＞NT＞NTS,WUE年均值NTS＞NT＞T,说明生育后期适度干旱提高菘蓝WUE作用较好。Ci与Pn日变化表现出明显的负相关性,说明菘蓝Pn午休为气孔限制所致。不同生育时期Tr日变化也为午休双峰曲线,与Pn日变化表现出明显的正相关性,日均和年均Tr值均为NTS＞NT＞T。Chla、Chlb、Chl(a+b)和Chla/Chlb年均值均为NTS＞NT＞T,说明NTS和NT有利于Chla和Chlb形成,NTS尤其延缓了生育后期Chla降解,从而提高了Pn。保护性耕作在6和10月干旱季节显著提高了CAT活性,8月高温季节显著提高了SOD活性,SOD、POD和CAT保护酶协同作用,显著降低了膜脂过氧化伤害,MDA年均值T＞NT＞NTS,说明NTS和NT保护酶活性的增强为菘蓝正常生长和Pn提高创造了良好的生理基础,NTS作用最显著。     

Effects of establishment method and fall stocking rate of wheat pasture on forage mass, forage chemical composition, and performance of growing steers

Stocking rate is a fundamental variable for managing pastures, and there is a distinct relationship between stocking rate and animal performance for each forage type. This research was conducted to determine the effects of fall stocking rate (SR) and method of establishment of wheat pasture planted into dedicated crop fields on animal performance during the fall and subsequent spring. There was a factorial arrangement of tillage methods used in the establishment of wheat pasture and fall stocking rates. Tillage treatments included 1) CT, seed sown into a prepared seedbed, 2) RT, a single pass with a light disk followed by broadcasting of seed, or 3) NT, direct seeding into the undisturbed stubble of the grazed-out wheat pasture from the previous year. The fixed SR during the fall were 1.9, 2.5, and 3.7 growing beef steers (Bos taurus L.)/ha. In the spring all pastures were grazed at the same fixed SR by steers for graze out. Data were analyzed using the mixed procedure of SAS as a randomized complete block design with field as the experimental unit and year as the block. Forage mass, forage nutritive composition, and animal performance during the fall or spring were not affected (P ≥ 0.14) by tillage method. During the fall grazing season, with increasing SR there were linear (P < 0.01) decreases in BW of steers upon removal from pasture, BW gain per steer, and ADG, whereas grazing-day per hectare and BW gain per hectare increased linearly (P < 0.01) with increasing SR. The carryover effects of fall SR into the spring grazing season decreased (P< 0.01) grazing-day per hectare and tended (P ≤ 0.09) to produce quadratic changes in BW upon removal from pasture and BW gain per hectare. Across the fall and spring grazing seasons, grazing-day per hectare increased linearly (P < 0.01) with greater SR, and BW gain per hectare increased quadratically (P = 0.02) with increased fall SR. A tillage treatment by fall SR interaction (P = 0.10) indicates that although there was no difference (P ≥ 0.12) due to tillage treatment in BW gain per hectare at 1.9 or 2.5 SR, NT fields produced (P ≤ 0.04) more BW gain per hectare than CT or RT at the 3.7 SR. Although increasing SR of growing steers leads to reduced animal performance in the fall and reduced carrying capacity in the spring, NT appears to be capable of withstanding greater fall SR with less impact on total production per hectare than CT or RT.