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覆膜和种植密度对旱作春玉米产量和蒸散量的影响

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农业机械学报 2017年第1期48卷 206-211页

作者：任新茂孙东宝王庆锁中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 农业部旱作节水农业重点开放实验室北京100081

为探究黄土高原旱作玉米的适宜种植密度,开展了玉米露地与覆膜6个种植密度的大田试验。结果表明:覆膜加速了玉米的生长和发育,表现在株高和叶面积指数的增加,生育期的提前,如抽穗期(即最大高度出现时)比露地种植提前了11 d。在玉米生长... 详细信息

为探究黄土高原旱作玉米的适宜种植密度,开展了玉米露地与覆膜6个种植密度的大田试验。结果表明:覆膜加速了玉米的生长和发育,表现在株高和叶面积指数的增加,生育期的提前,如抽穗期(即最大高度出现时)比露地种植提前了11 d。在玉米生长的中后期,露地玉米株高具有随密度增加而降低的趋势,而覆膜玉米则无显著差异。无论是覆膜还是露地种植,玉米叶面积指数都是随种植密度的增加而提高。玉米的蒸散量随种植密度的增加而增加,但覆膜种植降低了玉米对水分的消耗,在不同程度上缓解了因种植密度增加而导致的蒸散量增加与降水不足之间的矛盾。覆膜显著提高了玉米产量和水分利用效率,平均产量和水分利用效率较露地种植分别提高52.79%和60.55%。露地与覆膜种植产量和水分利用效率随种植密度的增加都呈现先增加后减小的趋势,但获得最高产量与水分利用效率对应的种植密度不同:露地种植在密度为52 500株/hm^2(D2)时获得最高产量和水分利用效率,而覆膜种植增大了单位面积土地可支撑的群体,最高产量和水分利用效率分别在密度为82 500株/hm^2(D4)和67 500株/hm^2(D3)时获得,但D3与D4下水分利用效率无显著差异,所以在试验气候年型下,黄土高原东部露地和覆膜种植的春玉米适宜密度分别为52 500株/hm^2和82 500株/hm^2。

关键词：旱作春玉米种植密度覆膜产量农田蒸散

施氮和覆膜对旱作春玉米农田土壤微生物量和土壤酶活性的影响

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干旱地区农业研究 2019年第1期37卷 130-136页

作者：朱利霞岳善超沈玉芳李世清西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

为研究长期不同施氮水平和覆膜对黄土高原旱作春玉米高产体系土壤微生物活性的影响,设置田间试验包含施氮水平和覆膜2个因子,施氮量分别为0(N0)、100 kg·hm^(-2)(N100)、250 kg·hm^(-2)(N250)和400 kg·hm^(-2)(N400),每个施氮水平下... 详细信息

为研究长期不同施氮水平和覆膜对黄土高原旱作春玉米高产体系土壤微生物活性的影响,设置田间试验包含施氮水平和覆膜2个因子,施氮量分别为0(N0)、100 kg·hm^(-2)(N100)、250 kg·hm^(-2)(N250)和400 kg·hm^(-2)(N400),每个施氮水平下分别有覆膜(F)与不覆膜(B)处理,供试玉米品种为先玉335。2014年采集0～10 cm和10～20 cm土层土壤样品,测定土壤微生物量和酶活性,分析微生物量计量学特征并进行综合评价。结果表明,无论覆膜与否,土壤微生物量碳、氮和磷均随施氮量的增加而增加(除不覆膜时N400处理),施氮量高于250 kg·hm^(-2)时土壤微生物量增加不显著。覆膜对土壤微生物量碳、氮无显著影响,而显著增加土壤微生物量磷;覆膜在一定程度上降低N0、N100和N400处理土壤微生物量碳氮比,施氮则显著增加微生物量碳氮比和微生物量氮磷比。0～10 cm土层脲酶活性随施氮量的增加而增加,但覆膜对脲酶活性无显著影响。覆膜和施氮均显著增加碱性磷酸酶活性,0～10cm和10～20 cm土层覆膜N400处理碱性磷酸酶活性在相应土层最大,分别为1.49 mg·g^(-1)·d-1和1.61 mg·g^(-1)·d-1。主成分分析结果表明施氮量为250 kg·hm^(-2)时土壤微生物活性最强。研究表明无论覆膜与否,250 kg·hm^(-2)的施氮量是该地区适宜的施氮量。

关键词：氮肥地膜覆盖旱作春玉米土壤微生物量土壤酶活性

氮肥施用和地膜覆盖对旱作春玉米氮素吸收及分配的影响

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植物营养与肥料学报 2019年第1期25卷 74-84页

作者：王泽林白炬李阳岳善超李世清西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100

【目的】通过田间试验探究黄土旱塬氮肥施用和地膜覆盖对春玉米干物质累积、产量和氮素吸收利用的影响。【方法】田间试验于2016年和2017年在中国科学院水利部水土保持研究所长武黄土高原农业生态试验站进行。该站位于陕西省咸阳市长武... 详细信息

【目的】通过田间试验探究黄土旱塬氮肥施用和地膜覆盖对春玉米干物质累积、产量和氮素吸收利用的影响。【方法】田间试验于2016年和2017年在中国科学院水利部水土保持研究所长武黄土高原农业生态试验站进行。该站位于陕西省咸阳市长武县洪家镇,地貌为高原沟壑区,地带性土壤为黑垆土,供试作物为春玉米。试验采用裂区设计,主区为地膜覆盖和不覆盖,副区为4个施氮水平(0、100、250和400 kg/hm^2)。在玉米六叶期(V6)、十叶期(V10)、吐丝期(R1)、乳熟期(R3)及完熟期(R6) 5个时期采集植株样品,测定生物量并按照需要分为不同部位测定植株全氮含量。【结果】1)氮肥施用和地膜覆盖显著提高春玉米籽粒产量,地膜覆盖条件下氮肥提高春玉米籽粒产量效果更显著。地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理春玉米籽粒获得高产,产量达12.8～16.4 t/hm^2,两个施氮量间春玉米籽粒产量差异不显著;不覆盖条件下,施氮量400kg/hm^2处理春玉米籽粒产量显著低于250 kg/hm^2处理。2)氮肥施用和地膜覆盖及二因素互作显著提高春玉米花前和花后氮素累积量,二因素互作对春玉米花后氮素和干物质累积作用较花前更大,地膜覆盖条件下施氮处理花后氮素和干物质累积量比例分别为51.5%～54.9%和51.1%～59.9%,为春玉米籽粒产量提高奠定物质基础,地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理可获得高的花前和花后氮素和干物质累积量,但施氮量400 kg/hm^2处理的氮素和干物质累积量与施氮量250 kg/hm^2处理的均差异不显著。3)由于氮肥施用和地膜覆盖互作显著提高花前氮素累积和促进花后的生长发育,二因素协同促进春玉米营养器官氮素转移量,地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理均能有效促进花前储存更多的氮素向籽粒转运,提高花后期氮同化量,促进籽粒产量的提高。相同覆盖条件下,施氮量400 kg/hm^2处理营养器官氮素转移量与施氮量250 kg/hm^2差异不显著。4)地膜覆盖显著提高相同施氮量下氮肥农学效率和氮肥偏生产力;地膜覆盖和氮肥用量及二因素互作显著提高氮收获指数,地膜覆盖条件下,施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理可获得较高的氮收获指数,氮收获指数达65.1%～75.4%,但施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理氮收获指数差异不显著。【结论】在该试验条件下,氮肥施用和地膜覆盖互作显著提高春玉米花前和花后的氮素吸收和干物质累积,但二因素互作对春玉米花后氮素吸收和干物质累积影响更大,从而促进了营养器官氮素转移,提高了春玉米产量和氮收获指数。

关键词：旱作春玉米施氮量覆膜干物质氮素吸收利用

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旱作春玉米田水碳通量变化规律及其影响因素

旱作春玉米田水碳通量变化规律及其影响因素

作者：高翔中国农业科学院

学位级别：硕士

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，研究其水循环和碳循环的变化规律和控制机理对于了解整个陆地生态系统的物质循环具有重要的意义，目前国内对农田生态系统水碳通量的观测比较少，而对旱作农田生态系统的观测则更加缺乏。本... 详细信息

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，研究其水循环和碳循环的变化规律和控制机理对于了解整个陆地生态系统的物质循环具有重要的意义，目前国内对农田生态系统水碳通量的观测比较少，而对旱作农田生态系统的观测则更加缺乏。本研究应用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统、LI-8150土壤碳通量自动测量系统和涡度相关测量系统，在山西省寿阳景尚实验站，对旱作春玉米田土壤碳通量对降雨的响应进行了模拟研究和大田原地观测，同时，对旱作农业区两种典型的春玉米种植方式——覆膜栽培和露地栽培条件下的农田生态系统的水通量和碳通量进行了观测，并测量了两种栽培条件下春玉米的生理生态指标和环境要素，得到的主要结论如下： 1.与露地处理比较，覆膜增加表层土壤水分，前期明显提高表层土壤温度，提高春玉米出苗率和缩短全生育期。覆膜处理前期和中期绿叶面积指数高，而后期低;覆膜处理在株高、地上干物质积累和地下干物质积累方面始终较高。覆膜处理最终经济产量每公顷比露地处理高1348kg。 2.绿叶面积指数与日均净碳通量呈正相关;日均光合有效辐射在小于300μmol·m-2(·s和日均空气温度小于15℃时均是日均净碳通量的主控因素。覆膜抑制土壤呼吸，有利于农田土壤碳的蓄积。露地处理在前期和中期净碳交换量日均值平均比覆膜处理小0.04mgCO2·m·s，而后期大0.02mgCO2·m·s。覆膜处理和露地处理的最终碳积累量分别为596gC·m-2和506gC·m-2。 3.降雨对净碳通量和蒸散有明显影响，降雨时净碳通量和蒸散均减小，雨后均升高，但蒸散升高幅度明显大于净碳通量，使水碳耦合变弱。土壤干旱时，降雨激发土壤呼吸，雨后则下降;土壤湿润时，土壤体积含水量大于27%，降雨明显抑制土壤呼吸，雨后则升高。 4.绿叶面积指数和日均空气温度与日均蒸散呈正相关。日均光合有效辐射在小于400μmol·m·s时是日均水通量的主控因素。与露地处理相比，5月1日至6月19日，覆膜处理水通量小3.32×10mm·s;6月20日至7月31日，覆膜处理水通量大3.09×10mm·s;8月1日至8月31日，覆膜处理水通量大0.14×10mm·s;9月1日至10月8日，覆膜处理水通量小1.64×10mm·s。覆膜处理和露地处理最终蒸散积累量为376mm和384mm。 5.水通量和碳通量在日尺度和全生育期内，覆膜处理与露地处理均有相同变化规律，且在日尺度、月尺度和全生育期内均有明显的线性关系，而水分利用效率可用该线性关系的斜率表示。覆膜处理全生育期内水分利用效率为10.9gCO·mmHO，而露地处理为9.8gCO·mmHO。覆盖地膜能抑制土壤呼吸和土面蒸发，有利于水碳耦合，提高水分利用效率。

关键词：旱作春玉米地膜覆盖碳通量水通量水分利用效率土壤呼吸

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黄土高原旱作春玉米增产增效调控技术研究

黄土高原旱作春玉米增产增效调控技术研究

作者：孙浩然西北农林科技大学

学位级别：硕士

水资源短缺是限制西北干旱和半干旱地区作物产量的主要因素,地表覆盖技术是该区提高作物产量和水分利用效率的有效措施,但是覆盖条件下如何调控肥料施用以增加养分利用效率和维持土壤肥力也是亟待进一步研究的技术问题。本研究以探寻增... 详细信息

水资源短缺是限制西北干旱和半干旱地区作物产量的主要因素,地表覆盖技术是该区提高作物产量和水分利用效率的有效措施,但是覆盖条件下如何调控肥料施用以增加养分利用效率和维持土壤肥力也是亟待进一步研究的技术问题。本研究以探寻增加西北旱作区春玉米产量和水分养分效率为目标,通过设置不同的调控水分利用(无覆盖B、秸秆覆盖S和地膜覆盖F)和养分利用(不施氮肥N0、按1:2配施控释尿素与常规尿素N1和施用常规尿素N2)的技术措施,以黄土高原春玉米单作体系为研究对象,研究不同地表覆盖与施氮技术及其互作对春玉米产量及养分水分吸收利用的调控效应,以期为构建旱作春玉米增产增效技术,实现黄土高原半干旱区作物均衡增产的同时提高肥水利用效率提供一定的科学依据。研究获得以下主要结果:1、地膜覆盖和施氮提高春玉米叶片叶绿素含量(SPAD)。施氮条件下,与无覆盖和秸秆覆盖相比,地膜覆盖处理显著提高十叶期、吐丝期和乳熟期叶片SPAD值。不同覆盖下,与不施氮相比,1:2配施控释尿素与常规尿素(N1)和施用常规尿素处理(N2)均显著提高了春玉米叶片SPAD值,且增加量随生育期增加。2、不同覆盖模式和施氮显著增加试验主要生育期春玉米叶面积指数(LAI)和干物质累积量。1:2配施控释尿素与常规尿素(N1)和施用常规尿素(N2)处理LAI和干物质累积量显著高于不施氮处理。两种施氮条件下,与无覆盖和秸秆覆盖处理相比,地膜覆盖处理增加干物质累积量,且增加主要表现在V10～R1和R3～R6期。3、地膜覆盖1:2配施控释尿素与普通尿素处理(FN1)的春玉米产量、产量构成和收获指数最优。在不同地表覆盖条件下,与不施氮肥处理相比,1:2配施控释尿素与普通尿素和施用普通尿素处理显著增加了春玉米的产量、穗数、穗粒数、百粒重。地膜覆盖、无覆盖和秸秆覆盖条件下,N1处理春玉米籽粒产量分别比N0处理显著增加10.22 t.hm、8.53 t.hm、8.71 t.hm;N2处理分别显著增加9.***.hm、8.4 t.hm、8.51 t.hm。施氮条件下,地膜覆盖处理春玉米籽粒产量、穗数、百粒重均显著高于无覆盖和秸秆覆盖处理。4、施氮显著增加不同地表覆盖春玉米籽粒和地上部磷、钾吸收量和磷钾生理效率,但N1和N2处理间差异均不显著。不同地表覆盖对春玉米磷钾吸收和利用影响不一致:显著影响春玉米籽粒吸磷量、地上部吸磷量、百公斤籽粒磷需求量和磷生理效率(P春玉米籽粒吸钾量、地上部吸钾量、百公斤籽粒钾需求量和钾生理效率均无显著影响(P>0.05)。5、施氮极显著增加不同地表覆盖处理春玉米耗水量、籽粒和生物量水分利用效率。同一覆盖条件下,两种施氮(N1、N2)处理PT-R6期耗水量比不施氮处理显著提高9.24%～13%。1:2配施控释尿素与常规尿素下,地膜覆盖处理(FN1)籽粒水分利用效率最高,为46.06kg hamm,显著高于秸秆覆盖(SN1)和无覆盖(BN1)处理。综上可见,地膜覆盖1:2配施控释尿素与常规尿素栽培技术模式在获得高产的同时,增加春玉米籽粒水分利用效率以及磷养分的吸收和利用,可实现黄土高原旱作春玉米增产增效。

关键词：地表覆盖旱作春玉米控释尿素水分利用效率生理效率

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黄土高原旱作春玉米农田能量交换变化研究

北京农学院学报 2012年第1期27卷 1-5页

作者：郭家选李巧珍李玉中农业应用新技术北京市重点实验室北京农学院植物科学技术学院北京102206 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

为了研究旱作春玉米蒸散耗热的变化规律,采用涡度相关技术监测并分析黄土高原东部常规旱作春玉米农田能量交换传输特征。结果表明,非降雨天气情况下,逐日正午(12:00—14:00)时间段内旱作春玉米农田能量平衡比值主要介于0.75～1.0范围内... 详细信息

为了研究旱作春玉米蒸散耗热的变化规律,采用涡度相关技术监测并分析黄土高原东部常规旱作春玉米农田能量交换传输特征。结果表明,非降雨天气情况下,逐日正午(12:00—14:00)时间段内旱作春玉米农田能量平衡比值主要介于0.75～1.0范围内,整个生育期内波文比值呈"L"型变化趋势,春玉米苗期波文比值最高,阶段平均值为4.85±1.42;蒸发比值呈单峰型变化趋势,在降水较多的8月蒸发比值较高,平均值为0.55±0.06;全生育期内波文比值和蒸发比值平均值分别为1.78±1.71和0.40±0.18。旱作农田生态系统地表获取的可供能量有40%左右用于蒸散耗热。

关键词：旱作春玉米波文比值蒸发比值涡度相关法

基于叶面积指数改进双作物系数法估算旱作玉米蒸散

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农业工程学报 2016年第9期32卷 90-98页

作者：冯禹崔宁博龚道枝王罕博郝卫平梅旭荣中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室/农业部旱作节水农业重点实验室北京100081 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室成都610065

为准确估算和区分黄土高原旱作春玉米蒸散(evapotranspiration,ET),该文基于实测叶面积指数(leaf area index,LAI)动态估算基础作物系数,利用LAI修正土壤蒸发系数,并基于修正后的双作物系数法估算和区分黄土高原地区旱作春玉米ET,并以2... 详细信息

为准确估算和区分黄土高原旱作春玉米蒸散(evapotranspiration,ET),该文基于实测叶面积指数(leaf area index,LAI)动态估算基础作物系数,利用LAI修正土壤蒸发系数,并基于修正后的双作物系数法估算和区分黄土高原地区旱作春玉米ET,并以2012、2013年寿阳站基于涡度相关系统和微型蒸渗仪实测的春玉米ET和土壤蒸发(soil evaporation)对修正后的双作物系数法的适用性进行评估。结果表明:修正后的双作物系数法能够较为准确的估算春玉米ET,2012年春玉米全生育期ET估算值、实测值分别为365.3、372.6 mm,2013年分别为385.6、369.4 mm;2012年全生育期改进双作物系数法决定系数、均方根误差、模型效率系数和平均绝对误差分别为0.824、0.561 mm/d、0.817和0.449 mm/d,2013分别为0.870、0.381 mm/d、0.871和0.332 mm/d;同时,修正后的双作物系数法可对春玉米各生育期ET进行准确区分,土壤蒸发估算值与实测值有较好的一致性,2012年全生育期估算和实测土壤蒸发分别为0.98和0.99 mm/d,分别占ET的38.12%和37.08%;2013年估算和实测土壤蒸发分别为0.86和0.89 mm/d,分别占ET的33.59%和35.90%。因此,修正后的双作物系数法能够较为准确地估算和区分黄土高原地区旱作春玉米ET。该研究可为黄土高原区农田水分精准管理提供科学指导。

关键词：作物蒸散模型黄土高原旱作春玉米双作物系数法涡度相关系统

全膜双垄沟覆盖条件下不同施氮量对春玉米氮素吸收利用及分配的影响

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西北植物学报 2013年第11期33卷 2278-2285页

作者：陈迎迎沈玉芳白翔斌岳善超李世清西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨陵712100 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨陵712100

通过田间试验研究了黄土旱塬旱作全膜双垄沟覆盖栽培条件下,不同施氮量(0、100、200、250、300及400kg/hm2)对春玉米氮素吸收、利用及分配的影响,为提高春玉米氮素利用效率及合理施氮提供理论依据。结果表明:(1)春玉米植株及籽粒含氮量... 详细信息

通过田间试验研究了黄土旱塬旱作全膜双垄沟覆盖栽培条件下,不同施氮量(0、100、200、250、300及400kg/hm2)对春玉米氮素吸收、利用及分配的影响,为提高春玉米氮素利用效率及合理施氮提供理论依据。结果表明:(1)春玉米植株及籽粒含氮量、氮素累积量随施氮量增加而提高,但当施氮量超过250kg/hm2后增加效果不显著。(2)春玉米植株含氮量随生育期推进而降低,但氮素累积量则随生育期推进而增加。(3)玉米叶片及茎+叶鞘氮素转移量及对籽粒氮素贡献量高于其他器官。(4)春玉米籽粒产量随施氮量增加先增加后降低,并在施氮量为250kg/hm2时产量最大(11 932kg/hm2),此时氮素收获指数最大(69.12%)并显著高于其余处理,氮肥农学效率也显著高于施氮量为300、400kg/hm2的处理。因此,从春玉米产量、氮素利用角度考虑,该试验条件下的合理施氮量为250kg/hm2。

关键词：黄土旱塬旱作春玉米全膜双垄沟覆盖施氮量氮素吸收利用及分配