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甘肃寒旱农业生产现状及未来研究方向

寒旱农业科学 2022年第10期1卷 12-18页

作者：张绪成方彦杰甘肃省农业科学院旱地农业研究所甘肃兰州730070 甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室甘肃兰州730070

为了理清对寒旱农业的认识和界定,明确寒旱农业当前的发展态势和未来发展方向,通过调研大量资料,以甘肃省为例,明确了寒旱区的分布及自然特征,探讨了寒旱农业的概念和内涵。从土壤类型及耕地质量水平、作物种植结构及生产水平、机械化... 详细信息

为了理清对寒旱农业的认识和界定,明确寒旱农业当前的发展态势和未来发展方向,通过调研大量资料,以甘肃省为例,明确了寒旱区的分布及自然特征,探讨了寒旱农业的概念和内涵。从土壤类型及耕地质量水平、作物种植结构及生产水平、机械化水平、土地经营方式、社会化服务水平等方面阐释了寒旱农业现状;从生境因素、土壤因素、区域结构布局、投入水平、技术支撑等方面分析了寒旱农业存在的问题。提出了寒旱农业未来要在绿色覆盖、流域生态、种养循环模式下,充分集成设施化、机械化、智能化、数字化等手段,重点研究绿色覆盖、土壤定向培育、土壤有机质快速提升、智慧化集雨农业、旱作智慧农业决策平台、智能养分产品应用、作物种植制度优化设计等关键技术和策略。

关键词：寒旱农业生产现状农业现代化科技创新研究方向甘肃省

旱地全膜双垄沟播玉米土壤水温、光合生理及产量表现研究

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旱地全膜双垄沟播玉米土壤水温、光合生理及产量表现研究

作者：方彦杰甘肃农业大学

学位级别：硕士

本文设计实施了黄土高原陇中旱农区7种不同玉米种植措施：露地平作(T1)、半膜平作(T2)、全膜平作(T3)、全膜双垄沟播(T4)、全膜双垄沟播+休闲期免耕(T5)、全膜双垄沟播+休闲期秸秆覆盖(T6)、全膜双垄沟播+休闲期留全部秸秆立茬(T7)的大... 详细信息

本文设计实施了黄土高原陇中旱农区7种不同玉米种植措施：露地平作(T1)、半膜平作(T2)、全膜平作(T3)、全膜双垄沟播(T4)、全膜双垄沟播+休闲期免耕(T5)、全膜双垄沟播+休闲期秸秆覆盖(T6)、全膜双垄沟播+休闲期留全部秸秆立茬(T7)的大田对比试验。通过对玉米生育期内农田土壤水分动态、垄沟不同位置间土壤水分动态、土壤温度状况和光合生理生态及产量测定,研究全膜双垄沟播玉米高效用水的机制和增产机理。主要研究结论如下：1.全膜双垄沟播(T4)种植可明显改善农田60cm土层以上土壤水分状况,对玉米的出苗及玉米苗期的生长非常有利。农田休闲期进行地表覆盖可以增加播前0～60cm土层的体积含水量,且垄沟种植较平作种植土壤体积含水量高,全膜双垄沟播(T4)播前0-60cm平均体积含水量较其它处理高2.44%～14.19%;在玉米播种至拔节期,0～60cm土层贮水量全膜双垄沟播(T4)较平作处理和休闲期免耕处理均高;不同生育时期全膜双垄沟播处理大垄、垄沟、小垄土壤体积含水量在0～60cm差异明显,且土壤体积含水量均表现为垄沟>大垄>小垄;而在60cm以下,呈不规则变化。2.全膜双垄沟(T4)处理能够促进玉米早熟,突破玉米种植的的温度制约。玉米生育期最短157d,较平作处理(T2、T3)提前2-8 d,休闲期免耕处理(T5、T6、T7)提前10-15d,而露地平作(T1)未成熟;全膜双垄沟播(T4)种植降低了土壤温度的变异,增加了15cm-25cm土层地温。3.全生育期日平均光合速率全膜双垄沟播(T4)最高,较休闲期免耕及平作种植光合能力强,有利于光合物质的形成。说明在干旱半干旱地区全膜双垄沟播(T4)玉米种植能够有效解决光合缺水的问题。全膜双垄沟播(T4)、全膜平作(T3)、全膜双垄沟播+休闲期免耕覆盖(T6)的光合午休现象较其它处理(T1、T2、T5、T7)弱;在玉米抽雄期前全膜双垄沟播(T4)较平作和休闲期免耕处理SPAD值高,能够增加玉米功能叶片叶绿素含量,为玉米前期的生长发育及后期的丰产奠定了基础。4.在玉米生长发育各阶段,测定形态指标及干物质量全膜双垄沟(T4)处理均表现出最高,并且在生育阶段越是干旱,全膜双垄沟(T4)处理较平作种植和休闲期免耕种植增加越明显,说明全膜双垄沟播种植能够在干旱半干旱区有效降低或解除干旱对玉米生长的影响。乳熟期玉米叶片数全膜双垄沟播(T4)较平作处理(T1、T2)多1叶、较休闲期免耕处理(T5、T6、T7)多1.4-2.2叶片,成熟期干物质量全膜双垄沟(T4)较其它处理(T1到T7)分别高出49.26%、11.51%、6.52%、23.97%、11.35%和15.90%。5.全膜双垄沟播(T4)玉米种植能够大幅度提高玉米产量及水分利用效率(WUE)。产量表现为T4>T3>T2>T6>T7>T5>T1(未成熟),全膜双垄沟播(T4)产量为10341.7 kg/hm2,较其它各处理分别提高9.86%、26.76%、31.59%、45.77%和57.59%;WUE表现为T4>T3>T6>T2>T7>T5,全膜双垄沟播(T4) WUE为34.33 kg/(mm·hm2),较其它分别提高9.19%、13.90%、17.41%、32.39%、39.38%。说明在黄土高原陇中干旱半干旱地区实施全膜双垄沟播玉米种植能显著提高产量,特别是在较早年份表现出明显的增产作用。

关键词：全膜双垄沟播土壤水温光合生理产量玉米

天水旱作区马铃薯氮磷钾效应模型构建及其施肥指标研究

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核农学报 2023年第8期37卷 1668-1680页

作者：颉炜清郭华春方彦杰徐银萍佘永新吕汰李芳弟王鹏甘肃省天水市农业科学研究所甘肃天水741000 云南农业大学农学与生物技术学院薯类作物研究所云南昆明650201 甘肃省农业科学院旱地农业研究所甘肃兰州730070 甘肃省农业科学院经济作物与啤酒原料研究所甘肃兰州730070 中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所北京100081

为研究天水旱作马铃薯主产区氮磷钾肥料效应及施肥指标,采用3年肥料试验,明确土壤基础养分状况、校正系数、养分利用率等参数,探索土壤氮、磷、钾养分丰缺指标和相对产量及推荐施肥量,构建土壤碱解氮、有效磷、速效钾与土壤有效养分校... 详细信息

为研究天水旱作马铃薯主产区氮磷钾肥料效应及施肥指标,采用3年肥料试验,明确土壤基础养分状况、校正系数、养分利用率等参数,探索土壤氮、磷、钾养分丰缺指标和相对产量及推荐施肥量,构建土壤碱解氮、有效磷、速效钾与土壤有效养分校正系数和推荐施肥量函数方程及氮磷钾肥料效应模型,并研究肥料配施对马铃薯产量的影响。结果表明,天水旱作马铃薯主产区土壤养分总体表现为低氮、中磷、高钾、低有机质,微偏碱。土壤有效养分校正系数与碱解氮、有效磷及速效钾含量之间呈显著幂指数负相关关系。试验区土壤地力贡献率均值为54.39%,氮、磷和钾肥相对产量分别为77.64%、87.57%、84.22%,氮、磷和钾养分增产率分别为30.74%、16.68%、23.08%,氮、磷和钾养分吸收利用率分别为32.58%、16.32%、45.40%,土壤有效养分校正系数分别为氮0.56、磷0.48、钾0.35,100 kg块茎所吸收N、P_(2)O_(5)、K_(2)O养分的量分别为0.4、0.15、0.9 kg。本试验条件下,氮、磷和钾增施对马铃薯产量的单因素及互作效应均表现为先上升后下降,以N_(2)P_(2)K_(2)氮磷钾配施组合产量最高。最高产量下的氮磷钾施肥用量为N∶P_(2)O_(5)∶K_(2)O=1∶0.97∶0.92(N:165 kg·hm^(-2)),产量为24860.32 kg·hm^(-2),施肥利润为34472元·hm^(-2);经济最佳产量下的氮磷钾施肥用量为N∶P_(2)O_(5)∶K_(2)O=1∶1.04∶0.79(N:154 kg·hm^(-2)),产量为24774 kg·hm^(-2),施肥利润为34603元·hm^(-2)。本研究结果可为天水旱作区马铃薯生产上平衡施肥提供科学依据和技术参考。

关键词：旱作区马铃薯效应模型构建施肥指标产量

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不同栽培模式对大麦生育期间土壤水分及产量的影响

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干旱地区农业研究 2015年第3期33卷 190-195页

作者：方彦杰徐银萍甘肃省农科院旱地农业研究所甘肃兰州730070 甘肃省农科院经济作物与啤酒原料研究所甘肃兰州730070

通过大田试验分析了全膜覆土穴播、垄作沟灌及平作条播栽培模式对大麦的土壤水分时空动态、产量及其水分利用效率的影响。结果表明,全膜穴播处理极有利于大麦的早期出苗及营养生长。但垄作沟灌栽培处理有利于促进大麦生殖生长。全膜穴... 详细信息

通过大田试验分析了全膜覆土穴播、垄作沟灌及平作条播栽培模式对大麦的土壤水分时空动态、产量及其水分利用效率的影响。结果表明,全膜穴播处理极有利于大麦的早期出苗及营养生长。但垄作沟灌栽培处理有利于促进大麦生殖生长。全膜穴播处理产量较垄作沟灌和平作条播处理分别增产10.9%和15.31%,并且WUE分别高10.69%和11.09%,说明全膜穴播栽培处理增加了大麦土壤的可利用水分,提高了产量和WUE。

关键词：大麦全膜覆土穴播垄作沟灌水分利用效率产量

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

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

旱地全膜双垄沟种植对土壤温度及玉米产量的影响

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浙江农业科学 2012年第7期53卷 942-944页

作者：方彦杰甘肃省农业科学院经济作物与啤酒原料研究所甘肃兰州730070

研究半干旱区旱地全膜双垄沟播栽培技术对土壤温度及玉米产量的影响。结果表明,全膜双垄沟种植降低了土壤温度的变异,对不同层次土壤均有增温效应;全膜双垄沟播种植可以促进玉米的出苗和成熟,产量比半膜平作增产26.76%。

关键词：全膜双垄沟播土壤温度玉米出苗产量

不同栽培模式对大麦生育期土壤温度及产量的影响

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中国农学通报 2015年第3期31卷 113-117页

作者：方彦杰甘肃省农业科学院旱地农业研究所兰州730070 甘肃省农科院啤酒原料研究所兰州730070

为给大麦高产节水栽培技术提供理论依据,以‘甘啤4号’为供试材料,在大田条件下分析了全膜覆土穴播、垄作沟灌及平作条播栽培模式对大麦农田土壤温度、产量的影响。结果表明,出苗至拔节期土壤温度全膜穴播>垄作沟灌>平作条播,全膜穴播... 详细信息

为给大麦高产节水栽培技术提供理论依据,以‘甘啤4号’为供试材料,在大田条件下分析了全膜覆土穴播、垄作沟灌及平作条播栽培模式对大麦农田土壤温度、产量的影响。结果表明,出苗至拔节期土壤温度全膜穴播>垄作沟灌>平作条播,全膜穴播处理土壤温度显著高于平作条播。拔节后,土壤温度表现为垄作沟灌处理土壤温度高于同层全膜覆土穴播和平作条播处理,大麦垄作沟灌栽培可以增加表层0 cm和5 cm处的土壤温度;全膜穴播栽培可以增加清晨5 cm以下土层土壤温度,并且降低土层5 cm以下温度变化。全膜穴播处理产量较平作条播和垄作沟灌分别高出10.9%和15.31%。

关键词：大麦全膜覆土穴播垄作沟灌土壤温度产量

旱地全膜双垄沟播玉米生长发育动态及产量形成规律研究

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干旱地区农业研究 2010年第4期28卷 128-134页

作者：方彦杰黄高宝李玲玲汪佳甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070

通过田间试验研究了半干旱区旱地全膜双垄沟播栽培技术对玉米生长发育的影响。结果表明,全膜双垄沟播技术能够加快玉米生长发育进程,不同程度地增加了玉米株高、叶片数、叶面积指数(LAI)、光合势和单株干物质积累量等,且玉米生长发育阶... 详细信息

通过田间试验研究了半干旱区旱地全膜双垄沟播栽培技术对玉米生长发育的影响。结果表明,全膜双垄沟播技术能够加快玉米生长发育进程,不同程度地增加了玉米株高、叶片数、叶面积指数(LAI)、光合势和单株干物质积累量等,且玉米生长发育阶段越是干旱,增加优势越明显,能明显减除玉米"卡脖旱"现象;全膜双垄沟处理较常规半膜平作处理增产26.76%,休闲期免耕覆盖处理比免耕立茬增产10.77%,比免耕增产19.75%;增产主要表现在生育后期(吐丝后)提高双穗率,即促进雌穗分化发育和提高结实率,及玉米后期粒重的增加。

关键词：全膜双垄沟播玉米生长发育产量