冬小麦夏玉米种植制度

冬小麦夏玉米种植制度中节水治理的应用和氮肥用量对作物产量以及水分利用率的影响摘要：盈亏浇灌(DI)些争论人员认为假设盈亏浇灌节水与水利或者集雨技术联合使用会更大的增加水的利用效率。这六年田间争论的目标是比较在冬小麦夏玉米轮作中盈亏浇灌结合秸秆地膜(SM)或塑料薄膜覆垄与秸秆地膜犁沟(RF)对籽粒产量和水分利用效率的RF+DISM+DIDI和常规沟灌(CFI)处理下的1.6RF+DICFI5580kg/ha，比在DI6500kg/haRF+DISM+DICFI处DI处理下的产量。收获时，RF+DI，SM+DI，DI，CFI0-200cm比，施用氮肥的玉米和小麦的产量得到了显著的增加；然而，当施氮量超过了120kgN/haDISMRF措施相结合会增加作物产量和水分利用率。与CFI措施相比，SM+DIRF+DI350mm浇灌用水。1、引言在过去的一个世纪里，扩大浇灌在世界粮食增产中发挥了重要作用。目前，浇灌用水超过全球淡水消耗量的60%。在西亚和北非等水资源缺乏的地方，浇灌用水占总用水量的75%。农业淡水水资源配置需要削减，以确保将来的国内需求翻一番。用更少的水来增加粮食生产是很重要的。在很多地方，盈亏浇灌是一种用以削减用水量，提高水分利用效率的优化策略。在盈亏浇灌系统中，浇灌用水总量低于作物全部水分需求。争论说明，盈亏10-42%。也有争论显示，假设盈亏浇灌〔掩盖〕或者集雨技术〔塑料薄膜覆垄和秸秆地膜犁沟〕结合，可以将产量和水分利用效率进一步提高。冬小麦夏玉米双轮作是一种密集和高产生产系统，占华北平原小麦总产量800mm150-300mm水。为了弥补这个差距，小麦和玉米都需要浇灌。畦灌或漫灌是主要使用的方式，因此水损失是一个严峻的问题。在华北平原以及全球的其他地方，大规模的开采地下水用于浇灌导致地下水水位快速下降。)或塑料薄膜掩盖可以广泛用于保护土壤水分和抑制杂草的生长。掩盖也影响通风和土壤温度。有机薄膜通常使土壤在冬天里比裸土更温和，在夏天里比裸土更凉快；而塑料薄膜掩盖通常会全年增加土壤的温度。土壤温度的变化是由于掩盖显著地影响土壤生物和化学过程，如CNC/NN，削减N和氮肥利用率之间的互作效应是很重要的。这六年田间争论的目标是比较在冬小麦夏玉米轮作中盈亏浇灌结合秸秆地膜(SM)或塑料薄膜覆垄与秸秆地膜犁沟(RF)对籽粒产量和水分利用效率的影响。还争论了节水治理措施和氮肥利用率之间的相互作用。争论结果说明在已经使用赤水浇灌的地区对于提高水分利用效率可能是有用的。2、材料和方法地点说明该地区位于中国陕西南部边缘的黄土高原。气候条件属于温带半潮湿，年平均气13◦C632mm6079990mm。当地的钙质粘壤土被划分为湿土，相当于美国农业部系1所示。Organicmatter(g/kg)TotalN(g/kg)NOOrganicmatter(g/kg)TotalN(g/kg)NO3–N(kg/ha)NH4–N(mg/kg)Olsen-P(mg/kg)NH4OAc–K(mg/kg)8.25 15.20.6730.41.917.2169pH试验设计秸秆地膜+盈亏浇灌，(4)垄沟+盈亏浇灌，后三个处理为节水治理措施。副处理有三种氮肥水平分别为：0、120240kgN/ha12m×4.5m，裂区大小4m×4.5m。整个六年争论的小区位置保持不变，每个处理重复四次。CFI和DI处理为没有秸秆或地膜掩盖的苗床。在CFI处理中，小麦在冬季获际间不同〔0-60mm/年，这取决于每年的降雨量。玉米是完全依靠于降雨满足在生殖阶段的需水量的。在DI处理中，小麦不浇灌，玉米浇灌的量是CFI处理的一kg/ha20232023年小麦秸秆都用于小麦和玉米。2023年初，小麦田用玉米秸秆掩盖，玉米用小麦秸秆5cm60RFDI〔30cm15cm高〔30cm2250DI处理一样。每个地块的浇灌都是独立的，0.81.5米的边界以防止串肥。小麦〔22〕在十月上旬播种，次年六月上旬收获。全部处理的播种量都225kg/ha。CFI、DISM+DI20cm21行。在RF+DI处理中，两行小麦播种在每个沟里，没有小麦种垄上，每个小区16行。15cm的土壤里，氮肥用尿素和P2O5〕用过磷酸钙，本争论不施用钾肥。小麦的杂草用除草剂掌握。在小麦播种前对土壤喷施农药，防治蛴螬、蝼蛄。用三唑酮〔3-甲基-2-丁烯醛〕掌握条锈病。小麦收获后马上免耕种植玉米〔2023902958。行距1/3N2/3，用锄不使用除草剂或杀虫剂。土壤取样和降水数据20cm200cm的深度以削减2023、20232023年小麦收获后的土样，因此，我们只能计算这些年的水分利用效率。用质量含水的土壤容重值将每个土层的土壤重量含水量换算400m6个月的累积降水量如图1所示。计算和统计

图1 2023-2023年小麦和玉米生长季降水量用以下方程每种计算作物总用水量：TWUPI+ΔW−R−D−CRTWU是作物生长总用水量，毫米；P是降水量，毫米；I是浇灌水量，毫米；ΔW0200cm土壤含水量减去收获时土壤含水量；R径流量，毫米；D是排水量，毫米；CR是根系吸取量，毫米。由于水平坡度，土层深厚以及黄土较大的持水力量，田间没有径流。排水量和根系吸取量一般认为是可以无视的，在计算中没有考虑。假设排水量是可以无视不计的是由于试验站点的年蒸发量〔990mm〕比年降水量比更大632mm。此外，灌水量在本争论中也较小〔CFI200cm。水分利用率是产量与作物生长总用水量。节水治理措施与氮肥施用量这两个因素一起进展Windows系统的SASV8.1处理数据。结果玉米产量如表(2)。RF+DISM+DIDICFI处理下的相比有显著(P0.05)的增加。与其他处理相比，RFDI处理下的玉米产量年度之间变化RF+DI措施不仅增加了玉米产量，同时还稳定了玉米产量。与未施氮(2)N120N240处理之间玉米产量没有显著(P>0.05)的差异。节水治理措施和氮肥互作效应显著的只有在20232023年夏季玉米生长季节降雨量极低相关(图.1)表2 节水治理措施和氮肥对玉米产量的影响〔kg/ha〕处理节水措施(W)

2023 2023 2023 2023 2023 2023 平均

CV(%)

总产量变化百分数CFI5590B8330A4570C2920D3960C6640A5330C36.632023C–RF+DI6550A9000A5510A4510A5390A6630AB6270A24.837590A17.4SM+DI6110AB8650A5220B3920B4170B6760A5800B30.534820B8.8DI氮肥(N)–7980A4350C3390C4170B6020B5180C35.531090C-2.9N05410b7690b4660b2610b2800b5870b4840b40.029030b–N1206290a8880a5010a4150a5490a6820a6110a27.136650a26.2N2406540a8900a5060a4300a4980a6850a6100a27.636620a26.1IW×N互作NSNSNS**NSNSNS–––0.05水平下的差异显著性LSD×NNS显著差异。CFI：常规沟灌；RF：秸秆地膜犁沟浇灌；SM：秸秆地膜浇灌；DI：盈亏浇灌。**0.05水平小麦产量202320232023年和平均小麦产量比DI处理的要高。与未施氮肥处理相比氮肥的应用显著的提高玉米(P>0.05)的差异。20232023年的试验中存在显著的节水治理措施和氮肥的互作效应。表3 节水治理措施和氮肥对小麦籽粒产量的影响〔kg/ha〕处理2023202320232023处理202320232023202320232023平均

总产量变化百分数节水措施(W)CFI4840A4950A4280A4470A3260BC3130AB4160A18.924940A–RF+DI4780A4730A4030A3970A4510A3320A4220A13.325330A1.6SM+DI5010A4930A3860A3920A3720B2990B4070A1924410A−2.1DI氮肥(N)4320A4890A3910A3720A3110C2880B3810B19.722840B−8.4N03400b3260b2480b2400b2060b1270c2480b31.814860b–N1205450a5770a4810a4930a4510a3800b4880a14.329270a97.0N2405370a5590a4770a4730a4380a4170a4830a11.529010a95.2W×N互作NSNS*NSNS**NS–––0.05水平下的差异显著性LSD×NNS显著差异。CFI：常规沟灌；RF：秸秆地膜犁沟浇灌；SM：秸秆地膜浇灌；DI：盈亏浇灌。水平；*0.01水平土壤含水量0-200cm土壤含水量没有显著的影响(4)是2023DI处理下的土壤含水量显著(P<0.05少于CFRM+SM+DI2023、20232023年小麦收获后，做施氮处理的土壤含水量要少于未施氮的。氮肥的应用对2023年和2023年玉米收获后的土壤含水量没20232023年玉米(1)。氮肥节水措施时间 (kg/ha)CFIRF+DISM+DIDI平均0530536509489氮肥节水措施时间 (kg/ha)CFIRF+DISM+DIDI平均0530536509489516a120525534530483518a240Average523526a517529a516518a500491b514a2023.6.2 0348345359357352a2023.10.5氮肥时间 (kg/ha)

CFI

RF+DI

节水措施平均SM+DI DI2023.10.42023.6.22023.10.92023.6.6

120240Average0120240Average0120240Average0120240Average0120240Average

322327332a502481462482a387306320338a535544537538a409344365373a

297309317a502467480483a380321311337a539559546548a479383362408a

305305323a515485489496a369292310324a553550543549a427386368394a

318348341a502498488496a375338304339a543538515532a399386379388a

310b322b505a483b480b378a314b311b543a548a535a428a375b368b0.05水平下的差异显著性。CFI：常规沟灌；RF：秸秆地膜犁沟浇灌；SM：秸秆地膜浇灌；DI：盈亏浇灌。水分利用率20232023年间RF+DI和SM+DI处理下玉米的水分利用效率处理显著(P<0.05)高DICFI处理下的水分利用效率(5)2023年不同的节水治理措施间的小麦水分2023年，最高水平在RF+DI处理下的水分利用率最高，在CFI处理下的水分利用率最低。氮肥的应用显著(P<0.05)的增加了小麦和玉米的水分利用效率。N120N240处著(P<0.05)的互作效应表(5)20232023年存在显著的互作效应。202320236。总水分利用率下降的挨次是RF+DI>SM+DI>DI>CFI 应用增加了总的水分利用效率。而在N120和N240处理间水分利用率没有显著差异〔表6。5节水治理措施和氮肥在不同年份对玉米和小麦的水分利用率的影响〔kg/〔mmha〕〕。玉米 小麦处理202320232023平均202320232023平均(W)CFI31.0B14.8B15.6C20.5C13.0A11.5A8.9C11.1BRF+DI42.2A20.0A25.2A29.1A13.8A13.0A11.7A12.8ASM+DI41.1A19.8A23.0A28.0A13.4A12.0A10.3B11.9BDI(N)35.0B14.6B19.2B22.9B14.0A12.7A9.2C12.0ABN031.9c14.1b13.0c19.7b9.9b8.9b4.1c7.6bN12041.3a19.2a23.3b27.9a15.6a14.0a12.4b14.0aN24038.9b18.6a25.9a27.8a15.1a14.1a13.6a14.3aW×N互作*********NS**NS0.05水平下的差异显著性LSD×NNS显著差异。CFI：常规沟灌；RF：秸秆地膜犁沟浇灌；SM：秸秆地膜浇灌；DI：盈亏浇灌。水平；*0.01水平2023-2023年总浇灌量 水分消耗量水分利用率2023-2023年总浇灌量 水分消耗量水分利用率处理 壤蓄水量(mm)(mm)(mm)后土壤蓄水量(mm)(mm)(kg/(mmha))节水措施CFI3493560465306A406814.0DRF+DI3493560113326A369617.0ASM+DI3493560113327A369516.1BDI氮肥3493560113310A371214.5CN03493560268353a382411.5bN1203493560268297b388017.0aN2403493560268302b387517.0a2023年土 2023年小麦收获0.05水平下的差异显著性LS。CFI：常规沟灌；RF：秸秆地膜犁沟浇灌；SM：秸秆地膜浇灌；DI：盈亏浇灌。4、争论1980前在中国北方，秸秆通常用作动物饲料。在过去的30年里，农事操作已经转变了，现在一些农民饲养奶牛或马。秸秆的处理是一个严峻的问题。很多农民燃烧小麦和玉米秸秆，这引起了空气污染，土壤有机质含量下降。为了提高土壤肥力和节约用水，当地政府鼓舞农民将秸秆还田。秸秆掩盖的使用就是依据了这建议。很多争论已经证明，秸秆掩盖有利于保持土壤水分，削减杂草的生长。然而，秸秆掩盖对作物产量的影响是不全都的。稻壳和秸秆掩盖在半干旱地区的印度和潮湿的亚热带地区的孟加拉国可以提高小麦产量。相比之下，其他的争论报CFI处理，SM+DI处理中，小麦产量下降而玉米产量增加。对于小麦产量这种下降的一种解释是秸秆掩盖降低了土壤温度和在早春延迟了小麦生长。在四周的一个田块，在SM3010cm8.5°C，而CFI9.5°C。在SM处理下，10-20cm7.3°CCFI8.0°CSM处理下，较低的土壤温度和较大的土壤含水量可能对夏玉米生长有益。在半潮湿和副这些结果说明，秸秆掩盖对作物产量的影响取决于作物和气候条件。+仅收获了水，也降低了土壤水分蒸发，提高土壤温度。以前的争论说明，RF+DI显著提高了小麦和玉米产量。所以，RF+DI2023年在中国西北甘肃和陕西省等已被广泛承受。在我们的争论中，与CFI处理相比，RF+DI处理六年多使玉米17.41.6CFI处理相比〔23。玉24〔CFI21RF+DI16行，而种植玉米的面积没有变化。王等人〔2023〕1:1RF状况下〔60cm垄，60cm沟〕1:2RF状况下〔30cm垄，60cm沟〕低。产量和水分利用率的降低可能是由于1:1RF削减了种植面积。明显，RF+DI对作物产量的影响是一个特定地点的沟垄比。在降雨量小的地区，一个相对高的沟垄为植物生长收集更多的水；降雨量大的地区，低沟垄比可以增加种植面积和产量。因此，沟垄的最正确比例应由各个位置确定。RF+DISM+DI处理更大，这说明，塑料薄膜覆垄与秸秆地膜犁沟〔RF+DI处理〕结合比SM+DI处理在土壤水分和温度条件C4作物而小麦是C3作物。CFI方法相比，SM+DIRF+DI处理不仅增加了玉米和小麦的产量，6350mm的浇灌水〔6。DI处理相对传统的浇灌方法提高水分利用效率，削减水的使用；然而，DISM+DIRF+DI处理都要低。这说明，DI方法在这一地区并不是最有效的治理措施。本争论处理中的常规浇灌并不是一个完整的浇灌，这种处理的浇灌率低于该区域正常浇灌水平。因此，这些结果说明，在该地区增加作物产量和水分利用率有着巨大的潜力。0-200cm深度的储水，特别是在小麦收获后〔4释是，施氮肥提高了冬小麦的叶面积指数和蒸腾速率。施氮显著提高小麦和玉米的产量和水分利用率，说明施氮肥是提高所争论区域粮食产量的有效途径。邓等人〔2023〕回忆四篇发表的争论报告，觉察在中国北部和西北部，施用氮肥使小麦和马铃薯水分利用率平