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产销平衡区粮食安全评价及形势分析——以甘肃省为例

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中国农业资源与区划 2023年第5期44卷 176-186页

作者：汤瑛芳李红霞尹嘉德沈慧赵荆玉甘肃省农业科学院农业经济与信息研究所兰州730070 甘肃省农业科学院旱地农业研究所兰州730070

[目的]粮食安全是社会稳定、经济发展的基础和前提,评估粮食安全状况、分析粮食安全形势,可为科学选择新时期粮食安全战略路径、推进乡村振兴战略实施,促进经济持续发展、构建生态屏障提供决策依据。[方法]文章以粮食产销省份甘肃省为区... 详细信息

[目的]粮食安全是社会稳定、经济发展的基础和前提,评估粮食安全状况、分析粮食安全形势,可为科学选择新时期粮食安全战略路径、推进乡村振兴战略实施,促进经济持续发展、构建生态屏障提供决策依据。[方法]文章以粮食产销省份甘肃省为区域,选择粮食产消、粮食供需、口粮保障、粮食储备、粮食流通和粮食生产等6个指标,系统评价2010—2020年区域粮食安全状况;运用产销平衡区粮食安全预警模型,评估近10年甘肃省粮食储备、流通和供需等结构体系的安全性;采用GM(1,1)模型和线性回归组合模型预测粮食生产趋势,评估近10年甘肃省粮食生产的稳定性。[结果](1)甘肃省粮食自给率高,人均粮食生产占有量达到了FAO要求的安全水准以上,粮食储备充裕并逐步向合理的储备规模调整,省内外粮食购进和外销保持稳定的流通态势,粮食总供求个别年份出现短缺轻警,总体保持紧平衡态势。(2)2021—2030年甘肃省粮食产量趋势增加,变化范围在1159万~1335万t,粮食生产实际产量高于趋势产量,但粮食生产波动指数年际间变幅较大,粮食生产的稳定性欠佳,且主要的口粮作物小麦呈隐性减产态势。[结论](1)政策支持、财政资金扶持和技术进步共同作用,保障了甘肃省粮食供应链安全;生态、气候、耕作条件等诸多因素的影响和制约,对科技突破、农业机械化、防灾减灾能力的提升提出了更高挑战和要求。(2)甘肃省作为经济欠发达的产销平衡区省份,尤其需要优化仓储布局、提升粮食物流能力、强化应急保障能力,保障地域优势不明显的边缘地区、粮食生产能力薄弱的少数民族地区和寒旱区、贫困区的粮食安全。(3)未来甘肃省必须在确保“谷物基本自给、口粮绝对安全的”前提下,发展现代丝路寒旱特色产业,丰富绿色产品供给,协调发展农牧林草业,科学配置资源优势,提高蔬菜、水果、肉、蛋和奶等产品的供给能力,逐步实现由粮食质量安全向高标准食品安全转变。

关键词：产销平衡区粮食安全供需平衡评价甘肃省

有机肥部分替代化肥对旱地地膜冬小麦产量及水肥利用效率的影响

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麦类作物学报 2023年第12期43卷 1587-1598页

作者：毛伟滔张绪成马明生柳燕兰尹嘉德甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 甘肃省农业科学院旱地农业研究所甘肃兰州730030 甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室甘肃兰州730070

为探求旱地冬小麦全生物降解地膜绿色覆盖栽培条件下有机肥氮替代化肥氮的适宜比例,于2020—2021年在甘肃定西布设大田试验,比较分析了单施化肥(CK)、15%有机肥氮替代化肥氮(OR_(15))、30%有机肥氮替代化肥氮(OR_(30))、45%有机肥氮替... 详细信息

为探求旱地冬小麦全生物降解地膜绿色覆盖栽培条件下有机肥氮替代化肥氮的适宜比例,于2020—2021年在甘肃定西布设大田试验,比较分析了单施化肥(CK)、15%有机肥氮替代化肥氮(OR_(15))、30%有机肥氮替代化肥氮(OR_(30))、45%有机肥氮替代化肥氮(OR_(45))处理下旱地冬小麦干物质积累、籽粒产量、耗水量、水分利用效率、氮素效率等的差异。结果表明,与CK相比,适宜比例的有机肥替代化肥可有效调节冬小麦生长发育,优化干物质积累和耗水过程,提高籽粒产量和水肥利用效率。有机肥替代处理的花前群体干物质积累量均显著低于CK,而OR_(15)和OR_(30)处理的花后群体干物质积累量分别较CK增加了20.22%和5.39%,OR_(45)处理则降低21.84%;与CK相比,OR_(15)处理增产6.15%,OR_(30)和OR_(45)处理分别减产2.87%和10.43%;OR_(15)和OR_(30)处理的水分利用效率较CK提高了7.76%和3.78%,OR_(45)处理降低了1.89%;OR_(15)、OR_(30)和OR_(45)处理的生育期耗水量分别较CK低1.53%、6.43%和8.67%,而花后耗水量分别高7.46%、1.82%和0.80%;相比于CK,适宜比例的有机肥替代化肥主要通过增加小麦穗数和千粒重提高籽粒产量;有机肥替代处理均显著提高了冬小麦氮素利用效率、氮素收获指数和化肥氮偏生产力,且分别平均较CK提高了10.36%、4.46%和42.16%;OR_(15)处理的籽粒氮积累量较CK增加了7.81%,OR_(30)和OR_(45)处理分别降低了8.63%和20.35%。通过综合分析,有机肥氮15%替代化肥氮可作为陇中旱地冬小麦全生物降解地膜绿色覆盖栽培条件下实现小麦稳产增产及提质增效的氮素管理模式。

关键词：冬小麦生物降解膜覆盖有机肥替代产量水分利用效率氮素利用效率

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施氮深度对小麦光合及生长特性的影响

西北农业学报 2022年第10期31卷 1277-1286页

作者：郭宏娟张绪成尹嘉德侯慧芝薛云贵毛伟滔甘肃农业大学农学院兰州730070 甘肃省农业科学院旱地农业研究所兰州730070 甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室兰州730070

探究氮肥深施对小麦光合生理的影响,为化肥深施技术提供理论依据。采用高度为100cm的生长模拟桶,设置15cm(W_(15))、30cm(W_(30))、和45cm(W_(45))3个施氮深度,测定小麦旗叶的光响应曲线并用非直角双曲线模型模拟、SPAD值、生物量及产... 详细信息

探究氮肥深施对小麦光合生理的影响,为化肥深施技术提供理论依据。采用高度为100cm的生长模拟桶,设置15cm(W_(15))、30cm(W_(30))、和45cm(W_(45))3个施氮深度,测定小麦旗叶的光响应曲线并用非直角双曲线模型模拟、SPAD值、生物量及产量等指标,计算最大净光合速率(P_(nmax))、光补偿点(L_(cp))、光饱和点(L_(sp))、暗呼吸速(R_(d))等光合特征参数。结果表明,随着光合有效辐射(PAR)增加,W_(15)和W_(30)的旗叶P_(n)、G_(s)、T_(r)均呈上升趋势,而C_(i)则下降;W_(45)的旗叶P_(n)、G_(s)、T_(r)的增加幅度和C_(i)的下降幅度低于W_(30),表明施氮深度显著影响小麦旗叶的光合特性;P_(nmax)、L_(cp)、L_(sp)和R_(d)随施氮深度的增加呈先增加后降低的趋势,初始量子效率(α)呈下降趋势,即氮肥深施利于增强小麦对于强光、高温的适应能力,并提高了利用弱光的能力。在苗期,W_(15)的SPAD值显著高于W_(30)和W_(45)处理;在拔节期-挑旗期,W_(30)的SPAD值最高;抽穗和扬花期W_(15)和W_(30)的SPAD值无显著差异,但显著高于W_(45);灌浆期W_(15)的SPAD值显著高于W_(30)和W_(45)。W_(30)干物质累积量较W_(15)和W_(45)分别增加12.8%和24.3%,且在生殖生长阶段干物质累积速率显著高于W_(15)和W_(45)。基于改善的光合和生长特性,W_(30)的籽粒产量较W_(15)和W_(45)分别增加13.0%、15.4%。因此,适当增加施氮深度有助于优化小麦旗叶光合生理特性,提高小麦光能利用潜力和干物质累积量,促进籽粒产量的增加。

关键词：施氮深度小麦光合特征参数生长特性产量

基于APSIM模型分析不同降水年型下施氮深度对旱地小麦的产量效应

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水土保持学报 2022年第1期36卷 247-254页

作者：尹嘉德侯慧芝张绪成马明生雷康宁郭宏娟甘肃省农业科学院旱地农业研究所兰州730070 甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室兰州730070 甘肃农业大学农学院兰州730070

氮肥深施有助于提高旱地作物产量,但施氮深度对黄土高原丘陵沟壑区旱地小麦产量在不同降水年型的影响尚不清楚。利用1990—2020年气象观测数据,基于APSIM模型和数学统计方法探讨施氮深度对不同降水年型小麦产量的影响。结果表明:模型模... 详细信息

氮肥深施有助于提高旱地作物产量,但施氮深度对黄土高原丘陵沟壑区旱地小麦产量在不同降水年型的影响尚不清楚。利用1990—2020年气象观测数据,基于APSIM模型和数学统计方法探讨施氮深度对不同降水年型小麦产量的影响。结果表明:模型模拟的小麦产量和生物量模拟值与观测值相关性决定系数(R^(2))>0.9、模型有效性指数(M_(E))>0.8及归一化均方根误差(NRMSE)0.05),增加施氮深度对干旱年小麦产量没有显著影响。研究结果以期为黄土高原丘陵沟壑区小麦在区域尺度优化施肥措施提供理论指导。

关键词： APSIM模型施氮深度降雨年型变异系数可持续性指数

增施有机肥对全膜覆土穴播春小麦碳氮化学计量关系及光合作用的影响

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增施有机肥对全膜覆土穴播春小麦碳氮化学计量关系及光合作用的影...

作者：尹嘉德甘肃农业大学

学位级别：硕士

全膜覆土穴播是黄土高原陇中旱作区小麦的主要栽培方式之一,但肥料一次基施,易造成作物生长后期脱肥,影响小麦水分生产潜力发挥。因此,优化养分管理模式来提高养分效率、实现水肥高效利用是当前旱地小麦高产高效栽培亟待解决的问题。目... 详细信息

全膜覆土穴播是黄土高原陇中旱作区小麦的主要栽培方式之一,但肥料一次基施,易造成作物生长后期脱肥,影响小麦水分生产潜力发挥。因此,优化养分管理模式来提高养分效率、实现水肥高效利用是当前旱地小麦高产高效栽培亟待解决的问题。目前,有关全膜覆土穴播小麦增产机制的研究主要集中在土壤水热效应及其对产量的影响方面,而从土壤水分—碳氮化学计量特征—光合作用的角度来研究全膜覆土穴播增产机制的研究较少。本文从化学计量学的角度,设置全膜覆土穴播+有机肥(PMO)、全膜覆土穴播(PMS)、裸地穴播(CK)三个处理,在陇中旱作区进行田间定位试验,研究不同处理春小麦生育期土壤水分、土壤碳氮及计量关系、光合生理生态指标变化,分析它们之间的相互关系及其对产量和水分利用效率的影响,为小麦养分高效管理提供理论指导。取得以下主要结果:⑴在全生育期,PMO处理000 cm土层土壤贮水量分别较PMS和CK处理高1.30%3.55%和6.95%5.39%;灌浆期到成熟期PMS土壤贮水量低于CK,在成熟期较CK降低1.47%.16%。表明PMO可降低旱地春小麦水分胁迫强度,促进春小麦增产稳产。⑵PMO在春小麦生育后期(灌浆期至成熟期)中下层(10000 cm)土壤贮水量高于PMS和CK;PMS处理则低于CK,表明PMO能够优化中下层土壤水分生境,降低土壤干层形成风险。PMO休闲效率较PMS和CK分别提高16.67%和63.49%,使播前土壤贮水量较PMS和CK分别提高5.70%和10.59%。说明PMO能更好的保蓄降水,减少连年地膜覆盖对半干旱区农田土壤水分平衡造成的负面影响。⑶经过两年定位试验,第二年播前PMO 0-30 cm土层平均土壤有机质(SOM)含量较PMS和CK提高58.68%和49.91%,PMS 0-50 cm土层平均土壤有机质含量较CK略有降低。全生育期,PMO 0-30 cm土层平均土壤有机碳(SOC)含量较PMS和CK提高50.04%和44.23%,PMS 0-30 cm土层土壤有机碳含量略低于CK;0-50 cm土层平均土壤速效氮(SAN)含量较PMS和CK提高131.96%和64.39%;PMS土壤速效氮含量较CK降低。PMO 30-50 cm土层土壤速效氮累积量显著盈余。表明地膜覆盖可能会降低耕层土壤有机质、有机碳和速效氮含量,增施有机肥可显著提高耕层土壤有机质含量,利于提升土壤水分和养分库容,但促使速效氮累积量盈余。⑷挑旗期至扬花期,PMO 0-30 cm土层土壤速效氮含量下降幅度较PMS和CK增加67.80%和201.62%,PMS在抽穗期至扬花期0-30 cm土层土壤速效氮含量下降幅度低于CK,表明PMO较PMS和CK为春小麦生长发育提供充足氮素,PMS可能在生长中后期氮素受限加剧。PMO在挑旗期至成熟期的0-30 cm土层土壤C/N(SOC/SAN)较PMS平均降低22.25%、0-10 cm土层土壤C/N较CK平均降低60.22%;抽穗期至灌浆期旗叶C/N较PMS和CK平均降低5.72%和23.73%。可见,PMO较PMS和CK可降低旱地春小麦生长发育过程中耕层土壤C/N,缓解春小麦与土壤对速效氮的竞争,减轻氮素限制作用,提高氮素供应能力,促进氮素向旗叶分配。⑸在全生育期,PMO较PMS和CK提高了叶片SAPD值和单株生物量分别降低了群体冠层温度。相比CK,PMO拔节期至灌浆期叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO浓度、蒸腾速率较PMS进一步增加,叶片水分利用效率降低。PMO和PMS较CK均显著提高春小麦的公顷穗数、穗粒数、千粒重,但PMO提高幅度更大;籽粒产量较PMS和CK分别提高9.11%和53.74%;水分利用效率较PMS和CK分别提高26.50%和59.22%。综合表明,PMO通过缓解旱地春小麦生长中受到的水分胁迫强度和氮素限制作用,增加叶片叶绿素含量,降低群体冠层温度,提高光合效率,进而促进春小麦干物质和籽粒固形物积累,优化产量构成要素,使产量和水分利用效率提高。

关键词：全膜覆土穴播有机肥土壤水分有机碳速效氮碳氮比光合作用

基于APSIM模型的旱地春小麦产量对施氮量和施氮深度的响应模拟

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应用生态学报 2022年第3期33卷 775-783页

作者：尹嘉德张俊英侯慧芝张绪成马明生郭宏娟方彦杰雷康宁甘肃省农业科学院旱地农业研究所兰州730070 甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室兰州730070 平凉市农业技术推广站甘肃平凉744000 甘肃农业大学农学院兰州730070

氮是限制黄土高原旱农区作物水分生产潜力提升的重要因素,而氮肥适度深施是旱地作物提效增产的有效措施。本研究利用甘肃省陇中地区1990—2020年气象观测数据,基于APSIM模型模拟了不同施氮量和施氮深度的春小麦产量,以期为优化陇中旱农... 详细信息

氮是限制黄土高原旱农区作物水分生产潜力提升的重要因素,而氮肥适度深施是旱地作物提效增产的有效措施。本研究利用甘肃省陇中地区1990—2020年气象观测数据,基于APSIM模型模拟了不同施氮量和施氮深度的春小麦产量,以期为优化陇中旱农区小麦施肥策略提供理论依据。结果表明:模型模拟的春小麦产量、生物量和生育期0~200 cm土层土壤水分含量的相关性决定系数在0.8以上,归一化均方根误差均小于0.2,模型有效性检验高于0.5,表明APSIM模型在研究区域具有较好的适用性和模拟精度。在试验设计水平范围内,不同降水年型增加施氮量均能显著提高春小麦产量;增加施氮深度,可显著提高丰水年和平水年春小麦产量,对干旱年没有影响;施氮量和施氮深度对丰水年和平水年春小麦产量有显著交互效应,对干旱年没有影响。根据二元二次回归拟合方程可知,丰水年获得潜在最高产量(2749 kg·hm^(-2))时,施氮深度为22.7 cm、施氮量为245 kg·hm^(-2);平水年获得潜在最高产量(2596 kg·hm^(-2))时,施氮深度为20.6 cm、施氮量为235 kg·hm^(-2)。综合考虑春小麦产量、生物量、氮肥农学利用效率和实际习惯施肥量,本研究推荐施氮深度为20~23 cm、施氮量为120~150 kg·hm^(-2),可进一步提升陇中春小麦水分生产力和氮肥利用效率。

关键词： APSIM 春小麦施氮量施氮深度产量氮肥利用效率

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旱地化肥分层和深施对春小麦水肥利用及产量的影响

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中国农业科学 2022年第17期55卷 3289-3302页

作者：侯慧芝张绪成尹嘉德方彦杰王红丽于显枫马一凡张国平雷康宁甘肃省农业科学院旱地农业研究所/甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室

【目的】为优化西北旱作区春小麦施肥量及施肥方式，提高小麦产量和水分利用效率。【方法】于2018—2020年开展大田试验，以陇春35号为供试品种，设4个处理，分别为氮肥常量浅施(PM)、氮肥减量浅施(PM-N)、氮肥减量深施(PMD)和氮肥减量... 详细信息

【目的】为优化西北旱作区春小麦施肥量及施肥方式，提高小麦产量和水分利用效率。【方法】于2018—2020年开展大田试验，以陇春35号为供试品种，设4个处理，分别为氮肥常量浅施(PM)、氮肥减量浅施(PM-N)、氮肥减量深施(PMD)和氮肥减量分层施肥(PMA)，测定春小麦不同生育期0—300 cm土层土壤含水量、生物量、叶片叶绿素含量(SPAD)、冠层温度、叶面积指数、产量等指标，计算土壤贮水量、阶段耗水量、水分利用效率、植株氮素累积量和氮肥偏生产力等，从土壤水分-冠层发育-产量角度揭示化肥分层和深施对土壤水肥利用和产量的影响。【结果】PMA和PMD处理显著调节春小麦生育期耗水进程。苗期到拔节期，PMA和PMD处理在0—300 cm的耗水量较PM处理分别提高11.8—20.4 mm和15.1—25.4 mm，较PM-N处理分别提高10.7—14.6 mm和9.3—20.0 mm；抽穗到灌浆期，较PM处理分别提高15.1—39.8 mm和16.5—26.5 mm，较PM-N处理分别提高18.1—48.7 mm和19.5—35.4 mm。PMA和PMD处理在春小麦生育期的叶片SPAD值、叶面积指数、生物量分别较PM处理平均提高7.2%和4.2%、23.0%和19.4%、34.6%和17.8%，较PM-N处理平均提高7.6%和5.4%、17.7%和10.8%、38.5%和23.4%;PMA处理拔节后和PMD处理抽穗后的冠层温度分别较PM处理降低8.5%和4.5%，较PM-N处理降低8.6%和4.8%。PMA和PMD处理穗粒数较PM处理平均提高4.3%和4.0%，较PM-N处理平均提高4.8%和4.2%；公顷穗数较PM处理平均提高10.1%和6.2%，较PM-N处理平均提高11.0%和7.8%。PMA和PMD处理的产量、WUE、植株氮素累积量、氮肥偏生产力较PM处理分别提高10.5%和5.1%、11.8%和6.2%、48.0%和35.7%、38.2%和31.3%，较PM-N处理分别提高15.7%和10.0%、14.1%和8.0%、51.8%和40.4%、15.7%和10.0%。PMA处理较PMD处理增产5.2%,WUE和氮肥偏生产力分别提高4.8%和5.2%。PM-N处理的氮肥偏生产力较PM处理提高21.0%(P<0.01)，其他指标均无显著性差异。【结论】在氮肥施用量由150 kg·hm减少到120 kg·hm后，采用化肥分层和深施仍能实现春小麦增产和水肥高效利用，可在西北黄土高原旱作春小麦生产中推广应用。

关键词：西北旱地春小麦氮肥减量深施氮肥减量分层施肥水分利用效率氮肥偏生产力

化肥深施对干旱条件下春小麦旗叶光合特征及产量形成的影响

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甘肃农业大学学报 2023年

作者：薛云贵张绪成侯慧芝尹嘉德郭宏娟梁进宇王硕甘肃省农业科学院旱地农业研究所甘肃农业大学农学院甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室农业农村部西北旱地农业绿色低碳重点实验室

【目的】探明施肥深度对春小麦旗叶光合特性及产量形成的影响，以期为旱地春小麦深施肥提供理论参考。【方法】采用盆栽试验方法，选用陇春35号，设置湿润化肥浅施15 cm(W15)，湿润化肥深施30 cm(W30)、干旱化肥浅施15 cm(D15)、干旱化... 详细信息

【目的】探明施肥深度对春小麦旗叶光合特性及产量形成的影响，以期为旱地春小麦深施肥提供理论参考。【方法】采用盆栽试验方法，选用陇春35号，设置湿润化肥浅施15 cm(W15)，湿润化肥深施30 cm(W30)、干旱化肥浅施15 cm(D15)、干旱化肥深施30 cm(D30)等4个处理，测定春小麦旗叶SPAD值、叶面积、光合参数、干物质积累、灌浆速率及产量。【结果】化肥深施(W30、D30)可显著提高春小麦旗叶叶面积、干物质积累、灌浆速率和旱地春小麦旗叶SPAD值；促进干物质同化积累向籽粒转运。深施肥处理(W30、D30)在挑旗期的旗叶SPAD值较浅施肥处理(W15、D15)分别增加3.1%、5.8%；旗叶叶面积分别增加 19.5%、23.7%；花后20 d﹣40 d春小麦平均灌浆速率分别增加7.0%、6.7%；成熟期单株干物质积累量分别增加12.9%、11.1%。30 cm施肥Pn、Gs、Tr显著高于15 cm施肥，而Ci则相反；在干旱条件下效果更明显；深施肥(W30、D30)较浅施肥(W15、D15)千粒重和穗粒数分别增加14.0%、7.7%和3.8%、9.3%；产量提高13.0%和16.0%。【结论】深施肥能弥补水分亏缺，促进春小麦光合和籽粒灌浆，且保持较高的经济产量和生物产量，可在西北黄土高原旱作春小麦生产中推广应用。

关键词：施肥深度干旱春小麦光合特征产量形成盆栽

增施有机肥对全膜覆土穴播春小麦水分利用和产量的影响

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麦类作物学报 2019年第2期39卷 179-185页

作者：尹嘉德侯慧芝张绪成甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 甘肃省农业科学院旱地农业研究所甘肃兰州730000

为探究增施有机肥对全膜覆土穴播春小麦水分利用和产量的影响,于2016-2017年在甘肃陇中半干旱区设置田间定位试验,研究全膜覆土平作穴播(PMS)、全膜覆土平作穴播+有机肥(PMO)和裸地平作穴播(CK)3个处理下春小麦田的土壤水分、作物产量... 详细信息

为探究增施有机肥对全膜覆土穴播春小麦水分利用和产量的影响,于2016-2017年在甘肃陇中半干旱区设置田间定位试验,研究全膜覆土平作穴播(PMS)、全膜覆土平作穴播+有机肥(PMO)和裸地平作穴播(CK)3个处理下春小麦田的土壤水分、作物产量及水分利用效率。结果表明,在全生育期,PMO处理0～300 cm土壤贮水量分别较PMS和CK处理高1.30%～13.55%和6.95%～15.39%,SPAD值分别高1.61%～4.33%和6.43%～13.95%,单株生物量分别增加4.98%～16.11%和117.13%～200.00%;与CK相比,PMO和PMS处理均能显著提高春小麦的穗数、穗粒数、千粒重、籽粒产量和水分利用效率,PMO处理提高的幅度更大;PMO处理的籽粒产量分别较PMS和CK处理提高9.11%和53.74%,水分利用效率分别较PMS和CK处理提高26.50%和59.22%。

关键词：春小麦全膜覆土穴播有机肥土壤贮水量产量水分利用效率

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