中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (14): 2660-2672.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.14.003
曹永刚(), 徐龙龙, 柴强(
), 胡发龙, 殷文, 樊志龙, 王琦明, 赵财
收稿日期:
2022-10-10
接受日期:
2023-03-23
出版日期:
2023-07-16
发布日期:
2023-07-21
通信作者:
联系方式:
曹永刚,E-mail:cyg9024@126.com。
基金资助:
CAO YongGang(), XU LongLong, CHAI Qiang(
), HU FaLong, YIN Wen, FAN ZhiLong, WANG QiMing, ZHAO Cai
Received:
2022-10-10
Accepted:
2023-03-23
Published:
2023-07-16
Online:
2023-07-21
摘要:
【目的】针对河西绿洲灌区资源型缺水严重,作物生产中地膜和水氮投入量大且利用率低等问题,探讨水氮减量条件下免耕一膜两年用对后茬作物水分利用特征的影响,为构建试区水氮减量和水分高效利用技术提供实践依据。【方法】2019—2021年,开展三因素裂区试验,设传统翻耕(CT)和免耕一膜两年用(NT)2种耕作方式,减量20%灌水量(I1,1 920 m3·hm-2)和传统灌水量(I2,2 400 m3·hm-2)2个灌水水平,减量40%施氮(N1,135 kg·hm-2)、减量20%施氮(N2,180 kg·hm-2)和传统施氮(N3,225 kg·hm-2)3个施氮水平,研究不同处理的耗水量、棵间蒸发量和水分利用效率。【结果】一膜两年用可优化小麦播前土壤水分环境、减少小麦生育期内无效耗水。与CT相比,NT有利于提高小麦播前土壤含水量和贮水量,分别提高了16.9%—23.0%和14.5%—16.5%;可降低小麦全生育期总耗水量(ET)、总棵间蒸发量(E)和蒸散比(E/ET),降低幅度分别为3.5%—4.2%、19.0%—20.2%和16.8%—19.3%。随着灌水和施氮量减少,耗水量、棵间蒸发量、E/ET 3个指标随之降低,与I2相比,I1的3个指标分别降低了6.1%—6.4%、10.8%—11.1%和5.5%—6.0%;与N3相比,N2、N1的3个指标分别降低了2.2%—3.9%、4.2%—10.9%和1.7%—7.2%;耕作方式、灌水交互作用下,NTI1较CTI1耗水量、E/ET分别降低了0.6%—6.6%和17.4%—17.6%;免耕一膜两年用集成水氮减量进一步优化耗水结构,与CTI2N3相比,NTI1N2的3个指标分别降低了11.0%—12.9%、28.3%—47.6%和22.5%—26.4%。与CT相比,NT显著提高小麦籽粒产量和水分利用效率,分别提高了4.8%—6.3%和9.0%—9.5%。在NT和CT条件下,I1N2与I2N3、I2N2小麦籽粒产量和水分利用效率(WUE)差异不显著;比较不同处理下的小麦籽粒产量和水分利用效率,以NTI1N2最高,与对照CTI2N3相比,籽粒产量和WUE分别提高了5.1%—6.6%和5.7%—6.2%。【结论】在河西灌区,免耕一膜两年用玉米轮作小麦,在全生育期灌水1 920 m3·hm-2、施氮180 kg·hm-2,是适用于该区的水氮节约小麦高产和水分高效利用的生产技术。
曹永刚, 徐龙龙, 柴强, 胡发龙, 殷文, 樊志龙, 王琦明, 赵财. 水氮减量条件下地膜玉米免耕轮作小麦的水分利用特征[J]. 中国农业科学, 2023, 56(14): 2660-2672.
CAO YongGang, XU LongLong, CHAI Qiang, HU FaLong, YIN Wen, FAN ZhiLong, WANG QiMing, ZHAO Cai. Water Use Characteristics of Wheat Rotated After No Tillage Plastic Film Mulching Maize with Reduced Water and Nitrogen[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(14): 2660-2672.
表1
玉米免耕轮作小麦试验处理代码及灌水量、施肥量"
耕作措施 Tillage practice | 灌水量 Irrigation quato | 灌溉制度Irrigation Schedul (m3·hm-2) | 施氮水平Nitrogen application level | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
苗期 Seedling | 孕穗 Booting | 灌浆期Filling | N3 | N2 | N1 | ||
免耕一膜两年用NT | I1 | 600 | 720 | 600 | NTI1N3 | NTI1N2 | NTI1N1 |
I2 | 750 | 900 | 750 | NTI2N3 | NTI2N2 | NTI2N2 | |
传统翻耕CT | I1 | 600 | 720 | 600 | CTI1N3 | CTI1N2 | CTI1N1 |
I2 | 750 | 900 | 750 | CTI2N3 | CTI2N2 | CTI2N1 |
表2
免耕和水氮减量条件下小麦播前农田含水量和贮水量"
耕作措施 Tillage | 灌水水平 Irrigation quota | 施氮水平 Nitrogen rate | 播前含水量Moisture content before sowing (%) | 播前土壤贮水量Pre sowing water storage (mm) | ||
---|---|---|---|---|---|---|
2020 | 2021 | 2020 | 2021 | |||
CT | I2 | N3 | 13.23cde | 14.50ab | 258.27a | 247.93abcd |
N2 | 13.41bcde | 12.73cd | 252.97a | 238.75abcd | ||
N1 | 12.88de | 12.40cd | 252.81a | 221.98cd | ||
I1 | N3 | 11.88e | 11.18d | 263.63a | 222.12cd | |
N2 | 11.89e | 11.74d | 260.61a | 224.11bcd | ||
N1 | 11.41e | 12.32cd | 251.22a | 213.43d | ||
NT | I2 | N3 | 15.60ab | 14.77a | 302.61b | 265.53a |
N2 | 15.52ab | 14.56ab | 299.57b | 261.07ab | ||
N1 | 15.06abc | 14.22abc | 294.22b | 247.25abcd | ||
I1 | N3 | 15.70a | 13.88abc | 304.25b | 263.95a | |
N2 | 15.18abc | 15.25a | 297.40b | 272.75a | ||
N1 | 14.93abcd | 14.88a | 295.64b | 256.57abc | ||
耕作措施Tillage practice(T) | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | ||
灌水水平Irrigation level(I) | NS | NS | NS | NS | ||
施氮水平Nitrogen rate(N) | NS | NS | NS | NS | ||
耕作方式×灌水水平 T×I | NS | NS | NS | NS | ||
耕作方式×施氮水平 T×N | NS | NS | NS | NS | ||
灌水水平×施氮水平 I×N | NS | NS | NS | NS | ||
耕作方式×灌水水平×施氮水平 T×I×N | NS | NS | NS | NS |
[1] |
doi: 10.4141/P99-138 |
[2] |
王旭敏, 雒文鹤, 刘朋召, 张琦, 王瑞, 李军. 节水减氮对夏玉米干物质和氮素积累转运及产量的调控效应. 中国农业科学, 2021, 54(15): 3183-3197.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.15.004 |
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.15.004 |
|
[3] |
寇雯萍, 张富仓, 冯磊磊, 张鹏, 吴立峰. 不同生育期灌水和施氮对河西地区春小麦生长和产量的影响. 干旱地区农业研究, 2010, 28(3): 1-6.
|
|
|
[4] |
赵财, 王巧梅, 郭瑶, 殷文, 樊志龙, 胡发龙, 于爱忠, 柴强. 水氮耦合对地膜玉米免耕轮作小麦干物质积累及产量的影响. 作物学报, 2018, 44(11): 1694-1703.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2018.01694 |
doi: 10.3724/SP.J.1006.2018.01694 |
|
[5] |
doi: 10.1007/s11104-010-0530-z |
[6] |
殷文, 柴强, 胡发龙, 樊志龙, 范虹, 于爱忠, 赵财. 干旱内陆灌区不同秸秆还田方式下春小麦田土壤水分利用特征. 中国农业科学, 2019, 52(7): 1247-1259.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.07.012 |
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.07.012 |
|
[7] |
殷文, 郭瑶, 范虹, 樊志龙, 胡发龙, 于爱忠, 赵财, 柴强. 西北干旱灌区不同地膜覆盖利用方式对玉米水分利用的影响. 中国农业科学, 2021, 54(22): 4750-4760.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.22.004 |
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.22.004 |
|
[8] |
李世清, 李东方, 李凤民, 白红英, 凌莉, 王俊. 半干旱农田生态系统地膜覆盖的土壤生态效应. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2003, 31(5): 21-29.
|
|
|
[9] |
解文艳, 周怀平, 杨振兴, 刘志平, 白雪, 程曼. 不同类型地膜覆盖对春玉米生产综合效应研究. 中国土壤与肥料, 2022(2): 152-162.
|
|
|
[10] |
樊志龙, 赵财, 刘畅, 于爱忠, 殷文, 胡发龙, 柴强. 一膜两年用少耕轮作对水氮减投小麦产量形成的促进效应. 中国农业科学, 2018, 51(19): 3651-3662.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.19.003 |
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.19.003 |
|
[11] |
丁凡, 李诗彤, 王展, 冯良山, 赵祥云, 汪景宽. 塑料和可降解地膜的残留与降解及对土壤健康的影响: 进展与思考. 湖南生态科学学报, 2021, 8(3): 83-89.
|
|
|
[12] |
苏永中, 张珂, 刘婷娜, 王婷. 免耕旧膜再利用对玉米产量及灌溉水生产力的影响. 农业资源与环境学报, 2016, 33(5): 491-498.
|
|
|
[13] |
李小刚, 李凤民. 旱作地膜覆盖农田土壤有机碳平衡及氮循环特征. 中国农业科学, 2015, 48(23): 4630-4638.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.23.004 |
|
|
[14] |
张展军, 杨宏伟, 樊志龙, 于爱忠, 胡发龙, 殷文, 范虹, 郭瑶, 柴强, 赵财. 绿洲灌区免耕一膜两年用玉米密植的水分承载潜力. 中国农业科学, 2021, 54(16): 3406-3416.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.16.004 |
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.16.004 |
|
[15] |
|
[16] |
赵影星, 王彪, 刘晴, 宋彤, 张学鹏, 陈源泉, 隋鹏. 黑龙港平原基于麦-玉复种的两年轮作模式农田水分消耗特征研究. 作物学报, 2022, 48(7): 1787-1799.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2022.11030 |
|
|
[17] |
徐龙龙, 殷文, 胡发龙, 范虹, 樊志龙, 赵财, 于爱忠, 柴强. 水氮减量对地膜玉米免耕轮作小麦主要光合生理参数的影响. 作物学报, 2022, 48(2): 437-447.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2022.01093 |
doi: 10.3724/SP.J.1006.2022.01093 |
|
[18] |
侯慧芝, 张绪成, 尹嘉德, 方彦杰, 于显枫, 王红丽, 马一凡. 半干旱区全膜覆土穴播对春小麦耗水特征和产量的影响. 干旱地区农业研究, 2019, 37(2): 150-157.
|
|
|
[19] |
张敏, 刘爽, 刘勇, 张红. 黄土丘陵缓坡风沙区不同土地利用类型土壤水分变化特征. 水土保持学报, 2019, 33(3): 115-120, 128.
|
|
|
[20] |
赵亚丽, 薛志伟, 郭海斌, 穆心愿, 李潮海. 耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响. 中国农业科学, 2014, 47(17): 3359-3371.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.17.004 |
|
|
[21] |
胡发龙, 柴强, 甘延太, 殷文, 赵财, 冯福学. 少免耕及秸秆还田小麦间作玉米的碳排放与水分利用特征. 中国农业科学, 2016, 49(1): 120-131.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.01.011 |
|
|
[22] |
蔡晓, 吴祥运, 王东, 林祥, 张俊鹏. 水氮互作对滴灌夏玉米生长及水分利用效率的影响. 灌溉排水学报, 2020, 39(6): 33-42.
|
|
|
[23] |
郑凤君, 王雪, 李生平, 刘晓彤, 刘志平, 卢晋晶, 武雪萍, 席吉龙, 张建诚, 李永山. 免耕覆盖下土壤水分、团聚体稳定性及其有机碳分布对小麦产量的协同效应. 中国农业科学, 2021, 54(3): 596-607.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.03.013 |
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.03.013 |
|
[24] |
黄玲, 杨文平, 胡喜巧, 陶烨, 姚素梅, 欧行奇. 水氮互作对冬小麦耗水特性和氮素利用的影响. 水土保持学报, 2016, 30(2): 168-174.
|
|
|
[25] |
胡发龙, 柴强, 殷文. 少耕秸秆覆盖对小麦间作玉米棵间蒸发的影响研究. 农业现代化研究, 2013, 34(6): 754-757.
|
|
|
[26] |
夏桂敏, 褚凤英, 陶洋, 郑丽丽. 水肥耦合对大豆棵间土壤蒸发及水分利用效率的影响. 沈阳农业大学学报, 2014, 45(1): 62-67.
|
|
|
[27] |
高春华, 于振文, 石玉, 张永丽, 赵俊晔. 测墒补灌条件下高产小麦品种水分利用特性及干物质积累和分配. 作物学报, 2013, 39(12): 2211-2219.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2013.02211 |
doi: 10.3724/SP.J.1006.2013.02211 |
|
[28] |
doi: 10.1016/j.fcr.2015.07.021 |
[29] |
王雪, 谷淑波, 林祥, 王威雁, 张保军, 朱俊科, 王东. 微喷补灌水肥一体化对冬小麦产量及水分和氮素利用效率的影响. 作物学报, 2023, 49(3): 784-794.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2023.21009 |
doi: 10.3724/SP.J.1006.2023.21009 |
|
[30] |
郑成岩, 于振文, 张永丽, 王东, 石玉, 许振柱. 土壤深松和补灌对小麦干物质生产及水分利用率的影响. 生态学报, 2013, 33(7): 2260-2271.
|
doi: 10.5846/stxb |
|
[31] |
杨宇, 李霞, 潘晨, 侯俊, 李继福, 吴启侠, 杨军, 漆栋良. 水氮互作对玉米生长和产量影响的研究进展. 节水灌溉, 2021(5): 41-45.
|
|
|
[32] |
雒文鹤, 师祖姣, 王旭敏, 李军, 王瑞. 节水减氮对土壤硝态氮分布和冬小麦水氮利用效率的影响. 作物学报, 2020, 46(6): 924-936.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2020.91060 |
doi: 10.3724/SP.J.1006.2020.91060 |
|
[33] |
高仁才, 陈松鹤, 马宏亮, 莫飘, 柳伟伟, 肖云, 张雪, 樊高琼. 秋闲期秸秆覆盖与减氮优化根系分布提高冬小麦产量及水氮利用效率. 中国农业科学, 2022, 55(14): 2709-2725.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2022.14.003 |
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2022.14.003 |
[1] | 彭海霞, 卡得艳, 张天星, 周梦蝶, 吴林楠, 辛转霞, 赵惠贤, 马猛. 过量表达小麦TaCYP78A5增加花器官的大小[J]. 中国农业科学, 2023, 56(9): 1633-1645. |
[2] | 魏永康, 杨天聪, 臧少龙, 贺利, 段剑钊, 谢迎新, 王晨阳, 冯伟. 基于无人机多光谱影像特征融合的小麦倒伏监测[J]. 中国农业科学, 2023, 56(9): 1670-1685. |
[3] | 张旭, 韩金妤, 李晨晨, 张丹丹, 吴启蒙, 刘胜杰, 焦韩轩, 黄硕, 李春莲, 王长发, 曾庆东, 康振生, 韩德俊, 吴建辉. 结合基因关联和转录组分析鉴定小麦成株期抗条锈病位点YrZ501-2BL的候选基因[J]. 中国农业科学, 2023, 56(8): 1429-1443. |
[4] | 韩紫璇, 房静静, 武雪萍, 姜宇, 宋霄君, 刘晓彤. 长期秸秆配施化肥下土壤团聚体碳氮分布、微生物量与小麦产量的协同效应[J]. 中国农业科学, 2023, 56(8): 1503-1514. |
[5] | 马胜兰, 况福虹, 林洪羽, 崔俊芳, 唐家良, 朱波, 蒲全波. 秸秆还田量对川中丘陵冬小麦-夏玉米轮作体系土壤物理特性的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(7): 1344-1358. |
[6] | 南瑞, 杨玉存, 石芳慧, 张礼宁, 米彤茜, 张立强, 李春艳, 孙风丽, 奚亚军, 张超. 小麦源库优异种质的鉴定与源库类型的划分[J]. 中国农业科学, 2023, 56(6): 1019-1034. |
[7] | 常春义, 曹元, Ghulam Mustafa, 刘红艳, 张羽, 汤亮, 刘兵, 朱艳, 姚霞, 曹卫星, 刘蕾蕾. 白粉病对小麦光合特性的影响及病害严重度的定量模拟[J]. 中国农业科学, 2023, 56(6): 1061-1073. |
[8] | 王箫璇, 张敏, 张鑫尧, 魏鹏, 柴如山, 张朝春, 张亮亮, 罗来超, 郜红建. 不同磷肥对砂姜黑土和红壤磷库转化及冬小麦磷素吸收利用的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(6): 1113-1126. |
[9] | 王脉, 董清峰, 高珅奥, 刘德政, 卢山, 乔朋放, 陈亮, 胡银岗. 小麦苗期根系性状的全基因组关联分析与优异位点挖掘[J]. 中国农业科学, 2023, 56(5): 801-820. |
[10] | 樊志龙, 胡发龙, 殷文, 范虹, 赵财, 于爱忠, 柴强. 干旱灌区春小麦水分利用特征对绿肥与麦秸协同还田的响应[J]. 中国农业科学, 2023, 56(5): 838-849. |
[11] | 郭燕, 井宇航, 王来刚, 黄竞毅, 贺佳, 冯伟, 郑国清. 基于无人机影像特征的冬小麦植株氮含量预测及模型迁移能力分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(5): 850-865. |
[12] | 王建锋, 成嘉欣, 舒伟学, 张艳茹, 王晓杰, 康振生, 汤春蕾. 小麦条锈菌效应蛋白Hasp83在条锈菌致病性中的功能分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(5): 866-878. |
[13] | 丁锦峰, 徐东忆, 丁永刚, 朱敏, 李春燕, 朱新开, 郭文善. 栽培模式对稻茬小麦籽粒产量、氮素吸收利用和群体质量的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(4): 619-634. |
[14] | 陈吉浩, 周界光, 曲翔汝, 王素容, 唐华苹, 蒋云, 唐力为, $\boxed{\hbox{兰秀锦}}$, 魏育明, 周景忠, 马建. 四倍体小麦胚大小性状QTL定位与分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(2): 203-216. |
[15] | 严艳鸽, 张水勤, 李燕婷, 赵秉强, 袁亮. 葡聚糖改性尿素对冬小麦产量和肥料氮去向的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(2): 287-299. |
|