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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

旋耕深度对西北黄土高原旱作区土壤水分特性和马铃薯产量的影响

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作物学报 2021年第1期47卷 138-148页

作者：张绪成马一凡于显枫侯慧芝王红丽方彦杰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甘肃兰州730070

深耕对打破犁底层、优化土壤水分特性有积极作用,但对旱作农田旋耕深度的土壤水分效应及其对马铃薯水分耗散过程和产量的影响缺乏研究分析。本研究设15(TT)、40(VRT)、60 cm(VRT6)3个旋耕深度,测定土壤容重和水分特性、马铃薯叶片SPAD... 详细信息

深耕对打破犁底层、优化土壤水分特性有积极作用,但对旱作农田旋耕深度的土壤水分效应及其对马铃薯水分耗散过程和产量的影响缺乏研究分析。本研究设15(TT)、40(VRT)、60 cm(VRT6)3个旋耕深度,测定土壤容重和水分特性、马铃薯叶片SPAD值、叶面积指数(LAI)和产量等,研究旋耕深度对马铃薯水分利用和产量的影响。结果表明,与VRT和TT相比,VRT6分别在40~60 cm和0~60 cm土层降低土壤容重,提高饱和含水量、毛管含水量和田间持水量;VRT6显著提高了马铃薯现蕾前的耗水量,导致盛花期的土壤贮水量在2016年较VRT和TT下降了22.3 mm、49.0 mm,2017年下降了43.9 mm、56.6 mm;VRT6显著提高2017年花后耗水,分别较VRT和TT增加了42.2 mm和38.3 mm。旺盛的花前耗水促进了地上部发育,VRT6的LAI在全生育期高于TT,在现蕾期至收获期高于VRT,并使SPAD值在2017年的块茎膨大期显著高于VRT和TT,呈现明显的地上部旺长特征。基于以上原因,VRT6的块茎产量虽然高于TT,但在2017年显著低于VRT,而且水分利用效率(WUE)较VRT和TT下降了61.2%~67.5%和41.0%~53.5%。因此,在半干旱旱作区马铃薯种植的立式深旋耕作的适宜深度是40 cm,可在优化土壤水分特性和耗水过程的基础上,有效抵御季节性干旱胁迫,显著提高产量和水分利用效率。

关键词：旋耕深度土壤水分特性阶段耗水量产量水分利用效率马铃薯

旱地立式深旋耕方式下有机肥替代对饲用玉米耗水特性和产量的影响

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作物学报 2020年第12期46卷 1958-1969页

作者：方彦杰张绪成于显枫侯慧芝王红丽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甘肃兰州730070

研究黄土高原半干旱区立式深旋耕方式下饲用玉米合理有效的施肥模式,为提高产量和资源利用效率提供科学依据。2017—2019年在黄土高原半干旱区设单施化肥(all of fertilizer, F)、有机肥替代50%化肥(50%of fertilizer+50%of organic fer... 详细信息

研究黄土高原半干旱区立式深旋耕方式下饲用玉米合理有效的施肥模式,为提高产量和资源利用效率提供科学依据。2017—2019年在黄土高原半干旱区设单施化肥(all of fertilizer, F)、有机肥替代50%化肥(50%of fertilizer+50%of organic fertilizer, FOF)、全部有机肥(all of organic fertilizer, OF) 3种施肥模式,研究不同施肥模式对饲用玉米耗水特性、产量和水分利用效率的影响。结果表明,农田0~300 cm各土层土壤贮水消耗与生育期耗水、降水量及降水分布密切相关。在干旱年份, FOF和OF较F增加了花期0~300 cm土层土壤贮水量11.9%和11.7%,显著消耗了花前0~60 cm土层土壤贮水量, 0~300 cm土层土壤总耗水量FOF较OF和F增加1.4%和10.3%,花前耗水量较F降低13.0%、较OF增加0.3%,花后耗水量分别增加20.7%和23.9%。丰水年2018年FOF和OF较F提高花前耗水量13.5%和31.6%,降低花后耗水量21.9%和36.1%, 2019年FOF较F和OF增加花前耗水量9.7%和11.9%,较F降低花后耗水量8.1%,且不同施肥模式对0~300 cm土层土壤贮水量消耗均有影响。0~300 cm土层土壤耗水量在干旱年份FOF高于F,但无显著性差异,在两丰水年均低于F。FOF较F和OF增加成熟期干物质量4.1%~10.4%、2.7%~11.5%,增加籽粒产量3.8%~9.4%、10.1%~12.0%,增加生物量5.6%~8.9%、3.1%~15.5%,提高籽粒水分利用效率7.9%~11.1%、1.5%~14.6%。可见,有机肥替代50%化肥模式能够优化土壤的水分特性,增加土壤耗水有效性,提高产量和WUE,是黄土高原半干旱农业区饲用玉米增产增效的有效肥料管理模式。

关键词：立式深旋耕有机肥替代产量水分利用效率饲用玉米

立式深旋松耕对半干旱区饲草玉米水分利用和产量的影响

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草业学报 2020年第10期29卷 161-171页

作者：方彦杰张绪成于显枫侯慧芝王红丽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

在半干旱区研究立式深旋松耕的土壤水分和产量效应,为饲草玉米增产增效提供理论依据。2017-2019年在定西市安定区设传统旋耕(TT)、深旋耕(DT)和立式深旋松耕(VRT)3种耕作方式,分析立式深旋松耕对饲草玉米土壤贮水量、花前花后耗水、单... 详细信息

在半干旱区研究立式深旋松耕的土壤水分和产量效应,为饲草玉米增产增效提供理论依据。2017-2019年在定西市安定区设传统旋耕(TT)、深旋耕(DT)和立式深旋松耕(VRT)3种耕作方式,分析立式深旋松耕对饲草玉米土壤贮水量、花前花后耗水、单株鲜重和干重以及产量和水分利用效率的影响。研究结果表明,与DT和TT相比,VRT能够提高干旱年份对土壤水分的吸收利用,使得花期60~180 cm土层的土壤贮水量降低10.0%和7.6%,180~300 cm土层降低17.6%和18.5%,花前0~300 cm土层的土壤耗水量提高14.6%和13.8%,生育期总耗水量增加6.1%和9.2%,2018和2019年生育期总耗水量分别提高2.0%和7.9%、10.1%和14.9%,收获期单株鲜重增加2.4%~16.2%、干重增加1.0%~7.8%,籽粒产量增加2.4%~38.6%,群体生物量增加3.4%~16.2%。立式深旋松耕改善了土壤环境,提高了土壤耗水量,增加了饲草玉米产量和生物量,尤其在干旱年份增产增效显著,在半干旱区具有明显的抗旱增产作用。

关键词：立式深旋松耕土壤水分产量水分利用效率饲草玉米半干旱区

全膜微垄沟播对寒旱区春小麦苗期土壤水热环境及光合作用的影响

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作物学报 2020年第9期46卷 1398-1407页

作者：侯慧芝张绪成方彦杰于显枫王红丽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甘肃兰州730070

克服春季寒旱生境限制是提高西北黄土高原寒旱区春小麦产量的关键要素之一,为了明确全膜微垄沟播对春小麦苗期土壤温度和水分的影响,明确水热条件改善对春小麦苗期光合作用的调节机制,2016—2018年在西北黄土高原寒旱区开展大田定位试验... 详细信息

克服春季寒旱生境限制是提高西北黄土高原寒旱区春小麦产量的关键要素之一,为了明确全膜微垄沟播对春小麦苗期土壤温度和水分的影响,明确水热条件改善对春小麦苗期光合作用的调节机制,2016—2018年在西北黄土高原寒旱区开展大田定位试验,以陇春35号为试验材料,设全膜微垄沟播(PRF)、全膜覆土穴播(PMS)和露地穴播(CK)3个处理,分别在春小麦播种后18、25和32 d测定土壤温度和土壤含水量、春小麦生物量、叶片SPAD、光合速率、蒸腾速率等,计算土壤贮水量、阶段耗水量、生长速率等。研究结果表明,在春小麦播种后18、25和32 d,PRF和PMS在0~25 cm土层平均土壤温度分别较CK提高3.6℃、3.0℃、2.0℃和2.9℃、2.5℃、1.7℃;在播种后18 d和25 d,PRF处理在0、5、10 cm土层的土壤温度较PMS提高1.3℃、0.9℃、0.9℃和0.8℃、0.7℃、0.7℃。PRF和PMS 0~40 cm土壤贮水量在3个阶段依次较CK提高7.3、9.7和12.6 mm和3.9、7.6和11.0 mm;在播种后18 d,PRF 0~40 cm各土层依次较PMS提高1.1、0.9、0.8和0.6 mm。PRF和PMS苗期植株生物量、生长速率、叶片SPAD值、净光合速率、蒸腾速率均显著高于CK,且PRF均显著高于PMS,使PRF较PMS和CK分别增产9.1%和36.5%,WUE分别提高5.9%和30.8%。因此,PRF和PMS均能有效克服寒旱生境对小麦苗期生长的限制,促进小麦光合和生长,且PRF较PMS具有更为明显的效果。

关键词：全膜微垄沟播春小麦土壤温度土壤贮水量光合作用

近20年来甘肃省黄土高原区粮食产量的影响因素及未来粮食需求分析

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中国农业科技导报 2015年第4期17卷 165-175页

作者：方彦杰张绪成侯慧芝于显枫王红丽马一凡甘肃省农业科学院旱地农业研究所兰州730070

基于甘肃省黄土高原区所辖36个县域的统计数据,研究了1991-2012年间粮食产量及结构的变化特征,以及单产和种植结构对粮食总产的影响,在此基础上预测分析了2030年区域粮食需求和生产能力,并提出粮食产量提高以满足消费需求的途径。结果显... 详细信息

基于甘肃省黄土高原区所辖36个县域的统计数据,研究了1991-2012年间粮食产量及结构的变化特征,以及单产和种植结构对粮食总产的影响,在此基础上预测分析了2030年区域粮食需求和生产能力,并提出粮食产量提高以满足消费需求的途径。结果显示:1991年来甘肃省黄土高原区粮食总产、单产及播种面积整体呈波动增长趋势,粮食总产量增加主要来自于单产的提高,单产提高的主要贡献来自于地膜覆盖技术的应用和玉米、马铃薯播种面积的扩大。预测2030年甘肃省黄土高原区粮食需求达到935.76万t,而生产能力仅为645.48万t,粮食自给率为69.0%。要解决未来区域粮食需求不足的问题,地膜覆盖面积必须要扩大到122万hm2,占粮食总播种面积的79.9%,地膜使用量增加3.1万t,单产年均提高1.76%,才能实现区域粮食自给的目标。

关键词：黄土高原粮食产量粮食结构地膜覆盖甘肃省

深施肥对立式深旋耕马铃薯水分利用效率及产量的影响

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中国农业科技导报 2021年第7期23卷 182-190页

作者：于显枫张绪成缪平贵方彦杰马一凡王红丽侯慧芝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兰州730070 甘肃省农业工程技术研究院甘肃武威733006

肥料深施可提高养分利用效率、降低环境污染风险,立式深旋耕为肥料深施提供了土壤条件。在半干旱雨养农业区,以立式深旋耕全膜覆盖马铃薯为研究对象,设置不施肥(VP)、15 cm处施肥(VPF)和30 cm处施肥(VPD)3个处理,测定了土壤含水量、马... 详细信息

肥料深施可提高养分利用效率、降低环境污染风险,立式深旋耕为肥料深施提供了土壤条件。在半干旱雨养农业区,以立式深旋耕全膜覆盖马铃薯为研究对象,设置不施肥(VP)、15 cm处施肥(VPF)和30 cm处施肥(VPD)3个处理,测定了土壤含水量、马铃薯叶片SPAD值、干物质量、产量等指标。结果表明:VPD提高了马铃薯生育后期的叶片SPAD值,尤其在淀粉积累期较VPF增加了0.2%~13.8%;同时降低了0—200 cm的土壤贮水量,较VPF下降13.4%~39.0%,差异显著。VPD处理的马铃薯花前耗水量较VPF和VP下降,而花后耗水量增加,其中2018年的花前耗水量较VP和VPF降低了36.5%~43.3%;花后增加49.8%~58.7%。VPD提高了马铃薯单株结薯数、单株块茎重、大中薯所占比例,提高了商品率。VPD的块茎产量较VPF和VP增加7.7%~56.9%;VPF和VPD的水分利用效率无显著差异,但较VP分别提高12.2%~28.2%和16.8%~27.1%。因此,在西北半干旱区立式深旋耕条件下,肥料深施可提高马铃薯的产量和水分利用效率,能够实现作物增产和资源高效利用的目标。

关键词：立式深旋耕深施肥马铃薯水分利用效率产量

地膜覆盖和施肥对半干旱区苦荞土壤水分利用及产量的影响

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草业学报 2020年第11期29卷 46-56页

探究地膜覆盖和施肥对西北半干旱区苦荞土壤贮水量、阶段耗水量、植株生长、产量和水分利用效率的影响,可为半干旱区苦荞抗旱增产、资源高效利用提供理论依据。于2015—2017年设置传统种植不施肥(TNF)、地膜覆盖不施肥(MNF)、地膜覆盖施... 详细信息

探究地膜覆盖和施肥对西北半干旱区苦荞土壤贮水量、阶段耗水量、植株生长、产量和水分利用效率的影响,可为半干旱区苦荞抗旱增产、资源高效利用提供理论依据。于2015—2017年设置传统种植不施肥(TNF)、地膜覆盖不施肥(MNF)、地膜覆盖施肥(MF)3个处理,测定了苦荞不同生育时期土壤含水量(0~300 cm土层)、干物质量、叶面积指数、产量等指标,计算土壤贮水量、阶段耗水量、收获指数、水分利用效率(WUE)和年降水利用效率(RUE)等指标。结果表明,与TNF、MNF相比,MF能够增加苦荞苗期0~140 cm土层土壤贮水量18.9~42.4 mm、花前土壤耗水量,使苦荞成熟期干物质量平均增加96.3%、3.7%,叶面积指数增加123.7%、7.6%,成穗数增加9.3%、3.9%,单株粒重增加139.2%、12.1%,籽粒饱满率增加14.5%、4.4%,籽粒位高显著降低34.0%、26.8%。由于MF改善了苦荞农田土壤水分状况,调节了生育期耗水进程,显著促进了苦荞生长,其产量较TNF增加33.6%~130.4%、生物量增加62.8%~182.5%、水分利用效率提高34.5%~106.4%,而且这一增产增效作用在欠水年更加显著。综上,地膜覆盖和施肥显著提高了苦荞水分利用效率与产量,是西北黄土高原半干旱区苦荞抗旱增产、资源高效的有效措施。

关键词：苦荞地膜覆盖施肥水分利用效率产量

Na_2SO_3胁迫对不同基因型啤酒大麦萌发期影响的研究

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农业科技通讯 2014年第9期 119-122页

作者：包奇军柳小宁张华瑜徐银萍方彦杰潘永东甘肃省农业科学院经济作物与啤酒原料研究所兰州730070

用不同浓度的Na2SO3对甘肃省农科院选育的2个不同基因型啤酒大麦品种进行萌发期耐用性比较,以发芽势、发芽率、根数、根长和苗长、苗重等作为指标,分析盐胁迫对不同不同基因型啤酒大麦种子萌发的影响。结果表明:随Na2SO3浓度的增加2个... 详细信息

用不同浓度的Na2SO3对甘肃省农科院选育的2个不同基因型啤酒大麦品种进行萌发期耐用性比较,以发芽势、发芽率、根数、根长和苗长、苗重等作为指标,分析盐胁迫对不同不同基因型啤酒大麦种子萌发的影响。结果表明:随Na2SO3浓度的增加2个不同基因型啤酒大麦品种的发芽势减小,发芽率下降,根数、根长、苗长、苗重下降、盐害指数增大,综合各个指标看甘啤5号耐盐性较好。

关键词： Na2SO3 啤酒大麦萌发期耐盐性