旱地地膜小麦研究成效和加快发展的必要性及建议

通过１９９５－１９９６年度陇东旱干旱年份旱地冬小麦全生育期地膜覆盖穴播栽培技术的试验研究表明，冬小麦全生育期地膜覆盖有效地减少了播种到拔期间土壤水分的无效蒸发，具有超常的增产效果和明显的经济效益。     

陇东旱塬覆膜玉米产量和氮肥利用率对秸秆还田与减氮的响应

为探索秸秆还田与减氮对旱地覆膜玉米(Zea mays)产量、土壤氮素形态及氮肥利用率(NUE)的影响,开展了连续5年的玉米连作定位试验,处理包括常规施氮(225 kg·hm-2, F)、秸秆还田(9 000 kg·hm-2, TS)、F+TS、80%F+TS、60%F+TS和不施肥+不还田(CK)。结果表明：与F+TS处理相比,80%F+TS处理显著提高玉米产量(P <0.05),表现为第2年增产率最高达22.1%,第3年开始增产率逐年降低;而60%F+TS处理前3年增产,第4年增产率减少,甚至减产。5年累积产量显著增加6.8%(P <0.05)。同时,80%F+TS处理显著提高表层(0-20 cm)土壤碱解氮含量,显著降低有机质和硝态氮含量(P <0.05),全氮含量无显著变化(P> 0.05),但显著降低了深层(20-40 cm)土壤全氮和硝态氮含量,显著增加有机质和碱解氮含量,而且80%F+TS处理也显著提高了氮肥利用率,2019和2020年较F+TS处理分别提高了23.7%和22.1%(P <0.05)。因此,秸秆还田9 000 kg·hm-2替代...     

长期定位施不同氮源有机肥替代部分含氮化肥对陇东旱塬冬小麦产量和水分利用效率的影响

在陇东黄土旱塬覆盖黑垆土大田,利用陇鉴301进行了连续10年的定位试验,观测长期施用不同氮源有机肥(发酵有机肥、农家肥)或小麦秸秆还田各处理对冬小麦产量相关性状和水分利用效率的影响。结果显示,小麦产量和水分利用效率年际间变化较大,与降雨量有直接关系;不同有机氮源替代部分含氮化肥处理对提高冬小麦产量和水分利用效率具有明显作用。在干旱、平水和丰水年型,较不施肥对照分别增产53.1%~103.7%、40.3%~79.3%和73.1%~94.8%,较单施化肥对照分别增产6.6%~41.8%、7.0%~36.8%和-2.9%~9.3%。以发酵有机肥做替代物处理的产量和水分利用效率最高,增产幅度最大,10年平均产量较不施肥和单施化肥对照分别增加88.9%和25.4%,水分利用效率和边际水分利用率也最高,分别为10.8 kg mm~(-1) hm~(-2)和1.03 kg m~(-3);并且产量构成因素和植株生理指标也优于其他处理。因此,发酵有机肥是陇东半湿润偏旱雨养农业区(年降水量约550 mm)冬小麦生产上替代部分含氮化肥的首选有机氮源。     

密度与氮肥运筹对陇东旱塬全膜双垄沟播春玉米产量及生理指标的影响

【目的】研究全膜双垄沟播玉米在陇东雨养农业区产量和生育指标同步提高的最佳种植密度、氮肥施用量及运筹方式,制定合理的栽培措施。【方法】本试验以先玉335为试材,在全膜双垄沟播种植条件下设置了2个氮肥用量（150、225kg·hm^-2）,2个密度（6×10⁴、7.5×10⁴株/hm²）和5个氮肥追施比例及时期（底肥100%;拔节期追施100%;底肥50%、拔节期50%;底肥50%、拔节期30%、抽雄期20%;底肥50%、拔节期10%、抽雄期40%）。通过3年田间试验,研究种植密度、氮肥用量及运筹方式对旱地春玉米产量及生理指标的影响。【结果】在试验氮肥用量及密度范围内,相同施氮量随种植密度增加,玉米产量极显著增加,净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）均减少;相同密度不同氮肥用量间产量差异不显著,但高氮处理玉米产量优于低氮处理;相同密度及氮肥用量条件下,氮肥运筹方式间产量差异均极显著,以基肥﹕拔节肥比例为50%﹕50%的处理Pn、Gs、Tr均最高,水分利用效率与产量变化一致。与播前或拔节期一次性施肥相比,氮肥分期施用可以延缓玉米生育后期叶片叶绿素相对含量的下降,增加生育后期光合物质生产量和转运量,优化产量构成,基肥和拔节肥施用比例为50%﹕50%时效果尤为显著。因此,通过种植密度和氮肥运筹方式的集成优化,可以实现陇东雨养农业区春玉米产量和生理指标的协同提高。【结论】产量不降低是农业生产的目的,玉米生理指标的提高是保证产量的根本。因此,在本试验条件下,采用密度7.5×10⁴株/hm²、施氮量150 kg·hm^-2以及基肥：拔节肥比例为50%﹕50%的氮肥运筹方式,是陇东雨养农业区的一种高产、节氮、增效、环保的栽培模式。     

旱地周年覆膜冬小麦籽粒灌浆特性研究

旱地冬小麦周年覆膜穴播栽培技术在灌浆特性及干物质运转方面主要表现是：灌浆持续天数延长３～５ｄ,单茎总绿叶面积及生物产量提高,合成源扩大。同时表现出了较高的移动量和转换率。     

旱地冬小麦周年地膜覆盖栽培的增产机理及关键技术研究

从农田集水保墒,土壤水分变化,光合生理和物质运转等方面,系统研究了旱地冬小麦周年地膜覆盖栽培的增机理及关键技术。研究结果表明,周年地膜覆盖可有效减少冬小麦全生产年度土壤水分的蒸发损失,提高蒸腾耗水比例和光合速率,０－５ｃｍ土层≥０℃地积温增加１０．５％,幼穗分化提前２ｄ－３ｄ,拔节后间伸长速度快,播种期较露地条播推后１０ｄ,适宜播量为每穴６位。最后还提出了该项技术应继续研究和解决的几个重要问题。     

农膜残留对大豆光生理特征及生物量累积的影响

农膜覆盖技术的应用及推广极大地提高了干旱半干旱地区的农业产量,促进了当地农业发展及社会经济效益。然而,由于农膜碎片化程度高、回收难度大、降解周期长,使得残留在土壤中的农膜日益增多,严重威胁着作物生长、土壤健康以及农业可持续发展。尽管农膜残留对土壤质量影响的研究较多,但对于其种类(可降解或不可降解)及残留累积量对作物光生理特征的研究还相对较少。本试验以大豆为研究对象,对比普通聚乙烯(PE)和生物降解(BP)两种农膜(残片大小为0.5～2 cm),研究不同农膜残留累积量(土壤重量的0、0.1%、0.5%、1.0%)下大豆花期及初荚期叶片光合作用光、CO_2响应曲线特征及花期、收获期的植株生物量,探讨塑料类型及残留量对大豆光生理特征及生物量累积的影响。结果表明:PE残留导致大豆叶片光补偿点在花期降低23.96%,而初荚期升高51.38%,说明PE残留导致大豆叶片弱光利用能力在花期提升,但在初荚期被抑制。在初荚期,BP残留使光补偿点降低54.82%,且光饱合点升高58.12%,从而提高了叶片强光适应能力,增大了叶片光能利用范围。同时, PE和BP添加使暗呼吸速率分别增长30.56%和22.28%,从而导致干物质消耗增加。土壤中PE、BP残留量的增加,最大光合力分别降低36.49%和23.56%,表明大豆叶片CO_2利用能力减弱; CO_2补偿点分别降低67.96%和38.91%,从而提高了叶片低浓度CO_2的利用能力,并降低光呼吸速率,从而减少了干物质的消耗。此外,不同农膜及残留量处理下,仅在花期0.1%与0.5%残留量的BP处理中,地下生物量随农膜残留量的增加显著降低,其他各处理间地上及地下生物量无明显变化。光响应及CO_2响应曲线各拟合参数与生物量的Pearson相关性分析结果表明,收获期PE处理下,地上生物量与光补偿点呈显著负相关,而光呼吸速率、CO_2补偿点、初始羧化效率与生物量(地上+地下)的积累有较强相关性。因此,PE农膜残留量增加提高了大豆花期叶片对于弱光的利用能力而减弱初荚期对弱光的利用能力,BP农膜残留量增加则会增强初荚期叶片对弱光的利用,也对大豆叶片适应强光的能力有所提升。     

长期施肥下黄土旱塬黑垆土磷平衡及农学阈值

为研究长期施肥条件下土壤磷平衡和土壤有效磷对磷盈亏的响应,明确土壤有效磷(Olsen-P)的农学阈值及合理磷肥施用量,依托甘肃平凉肥料长期定位试验(始于1979),分析了黄土旱塬黑垆土36 a土壤磷盈亏动态、累积磷盈亏与有效磷的响应关系以及土壤磷残余,通过Mitscherlich方程模拟作物相对产量对土壤有效磷的响应关系,计算黄土旱塬黑垆土小麦和玉米的土壤有效磷农学阈值。结果表明:不施肥(CK)和单施氮肥(N)处理土壤磷始终亏缺,N处理每亏缺磷100 kg·hm~(-2),有效磷含量下降1.05 mg·kg~(-1);施磷处理土壤磷当季盈余4.3～207.9 kg·hm~(-2),累积盈余154.9～7 483.6 kg·hm~(-2),其中有机、无机配施(MNP)处理磷盈余最大;土壤累积磷盈余与土壤有效磷增量呈线性正相关,土壤中每盈余100 kg·hm~(-2)磷,秸秆还田配施化肥(SNP,磷肥隔年施)、氮磷配施(NP)、有机肥(M)和有机、无机配施(MNP)处理土壤有效磷分别增加7.55、2.47、0.28 mg·kg~(-1)和0.46 mg·kg~(-1);黄土旱塬黑垆土农田有效磷的小麦和玉米农学阈值分别为22.05 mg·kg~(-1)和13.96 mg·kg~(-1),MNP处理土壤有效磷含量已高于作物农学阈值,NP和SNP处理土壤有效磷含量达到小麦农学阈值分别需要21 a和24 a,达到玉米农学阈值分别需要2 a和8 a,M处理土壤有效磷含量已高于玉米农学阈值,还需要3 a可达到小麦农学阈值。当磷投入量每年平均达22.9 kg·hm~(-2)时,土壤磷呈持平状态;当磷用量达33 kg·hm~(-2)时,不仅作物产量较高,而且磷肥当季利用率也较高;当磷用量增加到233 kg·hm~(-2)时,作物产量对增加磷投入无响应,土壤磷残余超过90%,大量磷素累积在土壤中,增加了土壤磷素的流失风险。黄土旱塬小麦玉米一年一熟轮作黑垆土农田土壤有效磷农学阈值为13.96 mg·kg~(-1)(玉米)和22.05 mg·kg~(-1)(小麦),秸秆还田可促进旱地农田耕层土壤有效磷含量的增加。     

制种玉米种子乳线发育的水氮效应

乳线是判定玉米成熟度的重要指标之一,为明确灌水和施氮对制种玉米种子乳线发育的影响,以‘郑单958’和‘先玉335’制种玉米为研究对象,设置充分灌溉(6 000 m3·hm?2,W6000)、中度胁迫(4 500 m3·hm?2,W4500)、重度胁迫(3 000 m3·hm?2,W3000)3个灌水梯度,不施氮[0 kg(N)·hm?2,N0]、中氮[225 kg(N)·hm?2,N225]、高氮[450 kg(N)·hm?2,N450]3个施氮水平,研究不同水氮应用对制种玉米种子乳线发育进程、籽粒含水量、百粒重、籽粒脱水和灌浆速率的影响。结果表明,不同制种组合在不同水氮条件下种子乳线发育表现出明显差异;不同水氮条件下‘郑单958’乳线发育进程历时18~24 d,较‘先玉335’的33~36 d短;随灌水量增加,‘郑单958’种子乳线发育有延迟趋势,而‘先玉335’种子乳线受灌水量影响不显著;在乳线同一发育阶段,灌水和施氮均对籽粒含水量无显著影响,百粒重均表现为施氮处理显著高于不施氮;不同灌水处理间,‘郑单958’种子在重度胁迫条件下的脱水速率显著高于中度胁迫和充分灌溉,施氮量间无显著差异,‘先玉335’种子脱水速率各灌水量间无显著差异;‘郑单958’种子的灌浆速率各灌水处理间无显著差异,充分灌水条件下,不施氮处理灌浆速率显著高于施氮处理,而‘先玉335’灌浆速率随灌水量增加而增加,同一灌水条件下均是中氮处理高于不施氮和高氮处理;‘郑单958’种子每脱水1%,籽粒百粒重增加幅度在0.37~0.88 g,而‘先玉335’在0.43~1.34 g。因此,‘郑单958’种子乳线发育受灌水影响显著,水分亏缺致使种子脱水加速,乳线进程加快;‘先玉335’种子乳线发育受氮素影响显著,氮素不足和过量均影响种子灌浆,延迟乳线发育。