不同耕作方式对东北旱地土壤养分和生物学性质的影响

为提高黑土区土壤质量和作物产量,并促进区域农业可持续发展,进行了4年田间定位试验,设置了深松、免耕以及传统耕作3种耕作方式,研究了不同耕作方式对土壤速效养分、土壤微生物数量以及土壤酶活性的影响。结果表明,与传统耕作相比,深松能够显著提高上层土壤(0~20 cm)碱解氮、有效磷以及速效钾含量(分别提高23.6%、49.6%和63.3%),同时,显著提高了下层土壤(20~40 cm)有效磷含量(86.2%);深松处理上层土壤pH显著提高,下层土壤各处理间pH变化较小;深松和免耕能够显著增加上层土壤细菌和真菌的数量,深松显著增加放线菌数量;下层土壤各处理间微生物数量差别较小,表现为深松>免耕>传统耕作;深松处理上层土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性最高,免耕增加了土壤脲酶和磷酸酶活性;除过氧化氢酶外,其他3种酶活性均为上层土壤高于下层。深松和免耕处理能增加土壤速效养分含量、微生物数量及酶活性,有助于改善土壤化学和生物学性状,进而提高土壤质量,其中,深松方式效果最为显著,对于培肥土壤和维护土壤生物的生存环境等方面具有重要作用。

平衡施肥对玉米产量、效益及土壤-作物系统养分收支的影响

研究了黑龙江省玉米主产区宾县和肇东地区平衡施肥条件下,玉米产量、效益、各生育期养分吸收规律以及土壤-作物系统中氮磷钾三要素投入-产出平衡状况。结果表明,平衡施肥对宾县和肇东玉米产量及效益有明显的正效应。农民习惯施肥(FP)较推荐施肥(OPT)玉米平均减产9.0%,减收914元/hm2。平衡施肥有利于玉米植株对养分的均衡吸收,与农民习惯施肥相比,OPT处理的玉米氮、磷、钾吸收量平均增加了16.5、3.5、59 kg/hm2。苗期—大喇叭口期、拔节期以及灌浆期—成熟期是玉米养分需求的关键时期。宾县和肇东两地区土壤氮和磷的平衡系数均大于1,说明氮肥和磷肥用量能满足玉米高产的需求;而钾肥用量不足。宾县玉米氮、磷、钾肥利用率分别为33.3%、19.0%和46.7%;肇东玉米氮、磷、钾肥利用率分别为36.0%、22.9%和48.0%。从土壤养分收支平衡及肥料利用率方面考虑,应该在本试验推荐OPT处理氮、磷肥的基础上适当提高钾肥用量,以使OPT处理不断优化,达到玉米的高产、优质和高效。

不同施肥措施对保护地番茄产量、品质及经济效益的影响

研究了不同施肥措施对保护地番茄产量、品质、经济效益的影响。试验结果表明:优化施肥及优化施肥+改良剂措施均可显著提高番茄产量、改善品质、增加经济效益。其中,优化施肥和优化施肥+腐植酸钾+沸石与农民习惯施肥相比,产量分别增加20.5%和36.9%,增效1.94万元/hm2和4.52万元/hm2;Vc含量分别增加15.1 mg/kg和35.6 mg/kg;糖酸比分别是农民习惯施肥的1.24倍和1.65倍;还可降低硝酸盐含量,抑制果实中亚硝酸盐的增加。从产量、品质和增收效果综合考虑,优化施肥+腐植酸钾+沸石效果最好;腐植酸钾效果优于沸石,且施用腐植酸钾改良剂有明显促早熟效果,番茄可提前成熟5～7 d。

灌溉方法对保护地土壤有机氮矿化特性的影响

采用Stanford和Smith提出的长期间歇淋洗通气培养法,对连续7a采用渗灌、滴灌和沟灌灌溉,栽培番茄的保护地不同剖面层次土壤的有机氮矿化特点进行了研究。渗灌管为发汗式半软管,埋深为30cm;渗灌、滴灌和沟灌灌水方法及施肥、田间管理同当地农业生产。当20cm深处的土壤水吸力达到40kPa时开始灌水,渗灌和滴灌每次的灌水量是沟灌灌水量的1/2。试验结果表明,土壤矿化氮含量随着土层深度的增加而降低。从累积矿化氮量—时间曲线变化的趋势看,可将保护地土壤0～50cm剖面分为三个层次,其中渗灌与滴灌处理相似,为0～20cm、20～40cm和40～50cm土层,而沟灌处理则为0～30cm、30～40cm和40～50cm土层。保护地不同层次土壤有机氮的矿化可以用Twopool模型表达。比较不同灌溉处理,在0～10cm土层,易矿化有机氮含量(N1)表现为滴灌>沟灌>渗灌,易矿化有机氮矿化速率(k1)常数也以滴灌处理最大,说明滴灌更有利于表层土壤易矿化有机氮的形成。与渗灌和沟灌相比,长期使用滴灌灌溉有利于改善保护地土壤有机氮的品质。

灌溉方法对保护地土壤有机氮组分及剖面分布的影响

用Bremner有机氮分组法测定了连续7年采用不同灌溉方法灌溉的保护地土壤各剖面层次有机氮组分含量。结果表明,土壤全氮及有机氮各组分含量均随土层深度的增加而降低,但有机氮各组分占全氮的比例随土层深度增加的变化却无明显规律。用3种灌溉方法灌溉,不同土层间土壤有机氮各组分含量的差异主要存在于0～50 cm土层,50 cm以下差异很小;相同土层,土壤有机态氮含量均以酸解氮为主,且酸解氮中各组分绝对含量和相对含量的大小排列顺序均为,未知态氮〉氨态氮〉氨基酸态氮〉氨基糖态氮。在0～80 cm土层,土壤酸解氮占全氮的比例大多在58%～60%之间,只有渗灌处理0～10 cm,10～20 cm及沟灌处理0～10 cm土层酸解氮占全氮的比例较低,分别为34.21%,50.75%和48.02%;而非酸解氮占全氮的比例大多在32%～36%之间。3种灌溉方法相比较,除个别层次外,酸解氮中氨基酸态氮、氨基糖态氮及氨态氮占全氮的比例在各土层中滴灌和渗灌处理均高于沟灌处理,而酸解未知态氮和非酸解氮占全氮的比例则为沟灌处理高于滴灌和渗灌处理。

黑龙江省春玉米的优化施肥研究

通过田间小区试验,研究了施肥对春玉米产量、养分吸收及肥料效益的影响。结果表明,优化施肥处理(OPT)显著增加了玉米产量和效益,提高了植株的氮、磷、钾吸收量。与不施肥处理(CK)相比,优化施肥处理(OPT)、不施氮肥(O-N)、不施磷肥(O-P)、不施钾肥(O-K)、农民习惯施肥处理(FP)的玉米增产率分别为46.10%、9.90%、34.87%、36.74%和36.98%,平均效益增量分别为2363、25、1511、1530和1584元/hm^2。OPT处理较FP处理的氮、磷、钾养分吸收量分别平均增加13.8、2.2和22.0kg/hm^2,玉米增产5.4%,增效779元/hm^2。OFT处理每形成100kg籽粒的养分吸收量为N 1.82kg、P_2O_50.67kg、K_2O 1.52kg,N:P_2O_5:K_2O为2.7:1.0:2.3;氮、磷、钾肥利用率分别为41.84%、15.47%和4&85%;N、P_2O_5、K_2O对玉米产量的贡献率分别是23.86%、7.88%、8.54%;每千克N、P_2O_5、K_2O分别增产玉米14.74、12.75和11.04kg。在供试土壤上施用氮肥增产效果最好,其次是钾肥和磷肥。双城地区农民氮、钾肥用量偏低,磷肥用量过高;宾县地区氮肥用量过高,磷、钾肥用量偏低。

控释尿素对春玉米产量、氮效率及氮素平衡的影响

为明确控释尿素在春玉米上的应用效果及土壤氮素平衡状况,在黑龙江省双城、宾县、哈尔滨、肇源地区通过2011—2012年两年四点次田间小区试验,研究普通尿素与控释尿素(控释期90 d的树脂包膜尿素)混合施用对春玉米产量、氮肥效率(NUE)及土壤氮素盈亏的影响。结果表明,春玉米产量、植株吸氮量均随着施氮量的增加而增加。与普通尿素一次性基施相比,控释尿素能够提高玉米产量、植株吸氮量、氮肥表观利用率、氮农学效率(ANUE)及氮肥贡献率(FCR)。在相同氮素施用水平下(100%、75%、50%氮肥用量),100%基施控释尿素比100%基施普通尿素各处理玉米产量分别平均增加391、427、291 kg·hm-2;氮肥表观利用率提高5.9%、4.9%和5.1%;氮肥农学效率提高2.0、2.6 kg·kg^(-1)和2.6 kg·kg^(-1);氮肥贡献率增加2.7%、3.1%和2.4%。处理4(普通尿素40%基肥,60%追施)和处理5(40%普通尿素与60%控释尿素混合一次性基施)玉米产量、植株吸氮量、氮肥表观利用率、氮农学效率差异不显著。氮素表观亏缺量随着氮肥用量的增加而降低。与100%普通尿素作基肥一次性施入相比,100%控释尿素一次性基施降低氮素表观损失量15.0 kg·hm-2;40%普通尿素与60%控释尿素混合一次性基施降低氮素表观损失率23.9 kg·hm-2。可见,普通尿素与控释尿素分别以40%和60%的比例混合施用在黑龙江省玉米生产上是可以推广和借鉴的氮素管理方式。

平衡施肥对大豆产量及土壤-作物系统养分收支平衡的影响

以合理利用黑龙江省土壤养分资源,避免肥料浪费,达到大豆高产、优质和高效为目的,根据李比希最小养分率原理,设计了最佳处理,并在最佳处理的基础上做减素处理,以田间小区试验方法研究了黑龙江省大豆主产区平衡施肥条件下,大豆产量、各生育期养分吸收规律以及土壤-作物系统中氮磷钾三要素投入-产出平衡状况。结果表明:平衡施肥对海伦、宝清、克山大豆产量有明显的正效应,且有利于大豆植株对养分的吸收利用,开花期～结荚期以及鼓粒期～成熟期是大豆养分需求的关键时期。黑龙江省大豆主产区施N52.5kg.hm-2不足;施P2O575kg.hm-2过高;施K2O60kg.hm-2中部和西部地区不足,东部地区基本能满足大豆高产对钾的需要。三地区氮肥利用率分别为37.8%、39.8%和39.3%;磷肥利用率分别为16.8%、19.7%和18.6%;钾肥利用率分别为43.5%、40.5%和25.3%。可见,黑龙江省大豆主产区大豆生产氮钾肥用量还有提高的空间,磷肥用量过高。

覆膜及膜下滴灌对玉米生长发育及水分利用效率的影响

采用田间小区试验的方法,研究了雨养（对照）、覆膜、常规滴灌、覆膜常规滴灌、覆膜限量补灌等保墒及灌溉措施对玉米株高、叶面积、叶面积指数、产量和水分利用效率的影响。结果表明,覆膜及膜下滴灌使玉米生育期提前2~3d,增加生长前期株高,提高叶面积及叶面积指数,促进了玉米生长发育。与对照相比,覆膜、常规滴灌、覆膜常规滴灌和覆膜限量补灌玉米叶面积指数分别增加0.22、0.11、0.38和0.44;百粒重分别增加3.1g、2.6g、5.1g和5.5g,增产率分别为6.7%、6.1%、12.7%和13.1%。覆膜、覆膜常规滴灌、覆膜限量补灌分别比对照提高水分利用效率0.57、0.83和1.23kg/m3;提高水分生产效率0.23、0.30和0.36kg/m3。其中覆膜限量补灌在产量略有增加的基础上,灌溉水利用效率是常规滴灌和覆膜常规滴灌的2.7倍和2.5倍。因此,从农业节水和作物高产综合考虑,覆膜限量补灌是一种既节水又增产的最佳膜下滴灌措施。

黑龙江省典型黑土区玉米优化施肥——以双城为例

为明确黑龙江省玉米主产区土壤养分限制因子,充分发挥土壤及肥料的增产潜力,达到玉米的高产高效,通过双城市5年的田间小区对比试验,研究了玉米对不同肥料的产量响应及肥料效应。结果表明,不施氮磷钾锌硫肥均降低玉米产量,不施氮肥、不施磷肥、不施钾肥、不施锌肥、不施硫肥的各减素处理较推荐施肥处理平均减产分别为27.7%、18.4%、17.6%、7.8%和9.7%。氮磷钾合理配施显著提高玉米产量、养分吸收、农学效率和肥料利用率。与农民习惯施肥处理相比,优化施肥处理玉米平均增产12.6%,增加氮磷钾养分吸收量分别为13.4 kg·hm-2、9.0 kg·hm-2和12.4 kg·hm-2;增加氮磷钾农学效率分别为6.5 kg·kg-1、17.5 kg·kg-1、7.0 kg·kg-1;提高氮磷钾肥利用率分别为8.1%、13.4%和9.5%。影响双城市玉米产量的主要土壤养分限制因子是氮,其次是钾和磷,潜在因子是锌和硫。与优化施肥相比,该地区玉米生产农民习惯施肥中,氮施用量略有不足,磷肥用量过高,钾肥用量过低,生产中应适当增加钾肥用量,否则长期种植玉米易造成土壤钾素的亏缺。图3,表5,参20。

平衡施肥对松嫩平原黑土区大豆产量效益的影响

根据土壤养分状况,设定最佳(OPT)施肥处理,并在此基础上做减素处理、喷施叶面肥、加种衣剂等,研究了平衡施肥对黑龙江省松嫩平原黑土区大豆生长发育、产量效益的影响。结果表明:平衡施肥对海伦、庆安和依安大豆生长发育、产量和效益有明显的正效应。海伦、庆安和依安3个地区推荐施肥分别比农民习惯施肥增产7.4%、7.6%和9.5%,增效476、1089和836元.hm-2。OPT+叶面肥处理有助于大豆产量的提高,而OPT+种衣剂处理未表现出显著增产效果。钾是黑土区限制大豆产量的主要土壤养分因子,其次是磷和氮。从肥料农学效率看,大豆增产肥料贡献率表现为氮肥>钾肥>磷肥。松嫩平原黑土区大豆生产农民习惯施肥中磷肥用量偏高,而钾肥用量不足,微肥重视程度不够。

优化施肥对设施土壤微生物生物量碳氮的影响

为改善土壤质量,优化土壤微生物区系,采用田间小区试验与室内化验分析相结合的方法,研究了优化施肥结合施用腐殖酸钾及沸石对设施土壤微生物生物量碳氮的影响。结果表明:番茄生育期间,土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮总体呈现出先增加后降低的变化趋势,微生物生物量碳出现的高峰期要早于微生物生物量氮。与不施化肥、农民习惯施肥相比,优化施肥的基础上添加腐殖酸钾、沸石能不同程度地提高土壤微生物生物量碳氮含量。优化施肥+沸石处理的土壤微生物生物量碳氮占土壤有机碳、全氮的比例最高,分别比不施化肥高41.2%和61.9%,比农民习惯施肥高9.1%和21.4%;其次是优化施肥+腐殖酸钾+沸石处理,分别比不施化肥高41.2%和38.1%,比农民习惯施肥高9.1%和3.6%。可见,优化施肥的基础上添加腐殖酸钾或沸石在一定程度上可以改善设施土壤质量。

施用控释尿素对黑龙江省春玉米产量和效益及氮素利用率的影响

为明确黑龙江省玉米施用控释尿素的效果及适宜比例,通过两年3点次田间试验,研究相同氮肥用量条件下,不同比例包膜控释尿素（100%、75%、60%、45%、30%）与普通尿素混合施用对春玉米产量、经济效益及氮肥效率的影响。结果表明：随着控释氮肥施用比例的增加玉米籽粒产量、经济效益及肥料利用率均呈现出先增加后降低的趋势。与100%普通尿素一次性基施相比,控释尿素施用比例100%、75%、60%、45%、30%的处理平均增加玉米产量6.5%、13.9%、13.6%、10.4%和7.3%;增加经济效益108、1 686、1 782、1 371、967元·hm^-2;氮肥农学效率分别增加3.5、7.5、7.4、5.6和3.9kg·kg^-1;氮肥利用率分别增加8.2、14.2、10.5、7.0和3.1百分点。可见,在黑龙江省春玉米生产中,控释尿素与普通尿素混合一次性基施时,以60%-75%的控释尿素施用比例,玉米增产幅度、效益及氮肥效率较高。

黑龙江省不同类型旱田土壤有机氮组分含量及分布

为建立土壤氮素合理培肥机制,本文分析比较了黑龙江省旱田种植条件下,草甸土、黑土和盐碱土有机氮各组分含量及分布。结果表明:土壤有机氮含量均随着土层深度的增加而降低,黑土20~40 cm较0~20 cm土层有机氮含量降低不显著,而草甸土和盐碱土则显著降低;在0~20 cm和20~40 cm土层,酸解有机氮含量及其占全氮的比例表现为草甸土和黑土显著高于盐碱土,非酸解氮含量及其占全氮比例为盐碱土显著高于黑土和草甸土;有机氮组分中酸解氮含量大于非酸解氮含量,酸解氮中未知态氮>氨态氮>氨基酸态氮>氨基糖态氮;盐碱土的氨基酸态氮含量及其占全氮比例高于黑土和草甸土,而氨态氮、氨基糖态氮和未知态氮含量及其占全氮比例则低于黑土和草甸土;草甸土和黑土的供氮能力强于盐碱土供氮能力。

黑龙江省不同区域水稻简化施肥效果研究

针对目前农民施肥中存在的施肥量大、施肥次数多等问题,在黑龙江省不同区域进行白浆土水稻不同施肥方式试验。结果表明：不同施肥处理对白浆土水稻生长发育有显著影响。100%控释尿素一次性基施（处理5）和100%普通尿素一次性基施（处理3）水稻产量相差不多。与处理5相比,处理4、处理1和处理2水稻产量分别增加1 257、9607、89 kg.hm^-2,增幅在10.3%-16.4%;净产值分别增加2 8732、3871、864元.hm^-2。综合考虑到水田管理方便、省时、省力的情况下,以50%尿素和50%控释尿素混合一次性基施（处理4）效果较好。

逆境胁迫下硅的抗性作用机理研究

硅是对植物生长有益的一种营养元素,能提高作物的产量,改善作物品质。硅还可以提高植物对生物和非生物胁迫的抵抗能力。综述了国内外有关硅在缓解病虫害、干旱、盐害、重金属毒害及冻害等逆境胁迫下的作用及机理方面的研究。

黑龙江春玉米籽粒产量与氮素吸收变化特征

【目的】在高产玉米生产系统中,对氮素需求的过量评估,导致了氮素的过量施用和环境污染。东北春玉米种植区是我国重要的商品粮生产基地,仅黑龙江省玉米总产量就占到了全国的13.8%。在黑龙江省玉米面积迅速增加的情况下,在全省范围内收集整理施肥试验数据,分析品种、缓释氮肥试验数据,对揭示氮素需求与产量之间的关系具有重要意义。本研究的主要目的是量化黑龙江省籽粒产量和氮素需求之间的关系;评估产量增加时每吨籽粒吸氮量的变化;研究不同熟期品种籽粒产量和氮素吸收之间关系;分析缓释尿素产量和氮素吸收之间关系。【方法】采用调查方法,对2003~2012年黑龙江省不同地点的56个春玉米田间施肥试验中439个试验产量和成熟期数据进行了收集和整理,运用幂指数模型对成熟期产量和地上部总氮素吸收量之间的关系进行模拟。采用田间试验方法研究普通尿素和缓释尿素不同施肥方法对产量和农学性状的影响。试验以不施氮肥为对照,尿素100%基施、缓释尿素100%基施、尿素40%基施60%追施、尿素40%缓释尿素60%基施5个处理,测产并分析计算收获指数、氮素收获指数。【结果】黑龙江玉米收获指数逐年提高,从2000年代的0.43增加到2010年代的0.48。56个试验的玉米平均产量为9.5 t/hm2,这一产量高于全国的平均产量5.3 t/hm2和世界平均产量4.5 t/hm2。每吨籽粒吸氮量平均为16.7 kg。将玉米产量分为6个范围:【7、7~8、8~9、9~10、10~11、】11 t/hm2,每吨籽粒吸氮量平均值分别为18.3、18.3、16.8、17.0、16.4和15.3 kg。早熟品种每吨籽粒吸氮量高于晚熟品种。田间试验中尿素40%基施60%追施处理和40%尿素60%缓释尿素基施处理的每吨籽粒吸氮量显著高于尿素100%基施。【结论】黑龙江省玉米产量从2000年代的8.5 t/hm2增长到2010年代的9.7 t/hm2,收获指数的提高是主要原因之一,收获指数的增加和籽粒中氮浓度的稀释是每吨籽粒吸氮量呈下降趋势的主要原因。在相同籽粒产量下,早熟品种籽粒和秸秆中的氮素浓度高于中、晚熟品种。追施氮肥处理和缓释氮肥与尿素基施处理的玉米籽粒和秸秆中的氮浓度更高。黑龙江省高产玉米生产系统中,产量的提高伴随着收获指数的提高和籽粒氮浓度的下降,而晚熟品种的种植面积扩大是导致这一现象的原因之一。

施用改良剂对大庆盐碱土的改良效果研究

为控制棚室土壤盐渍化进程,实现大庆盐碱土可持续利用。通过田间小区试验,在等量石膏、菌渣及硫酸铝基础上设置不同腐植酸用量处理,与定植前土壤盐分含量、p H值进行分析比较,以明确不同改良措施对盐碱土的改良效果。试验结果表明:施用4种改良剂的处理5(施用纯腐植酸1 050 kg/hm^2+石膏1 050 kg/hm^2+硫酸铝22.5 kg/hm^2+食用菌菌渣30 000 kg/hm^2)使土壤全盐量由试验前的1.665 g/kg降低到0.851 g/kg;p H值由改良前9.32降低到8.35,下降近1个单位,由碱性变为微碱性;与处理1相比,其番茄增产19.2%,每公顷棚室增效50 070.9元。相关分析表明,土壤全盐、p H值降低量均与纯腐植酸施用量呈一元二次回归关系。综上分析,处理5对盐碱土改良效果最佳,番茄产量、效益最高,是大庆盐碱棚室最优化的综合改良施肥措施。

干旱胁迫下钾对大豆叶片保护酶活性及产量的影响

采用盆栽模拟干旱环境设置不同钾肥处理,于开花期测定黑农44大豆叶片保护酶（SOD,CAT,POD）活性,以明确钾对大豆抗旱生理的影响。结果表明：适量施入钾肥可以提高大豆叶片保护酶活性。其中,K3处理（K2O 0.42 g·kg^-1土）的酶活性增加值最多。SOD,CAT活性在抵御轻度干旱胁迫时发挥着重要作用,而在重度胁迫时POD活性作用更大。轻度和中度干旱条件下大豆产量和产量构成因素随着施钾量的增加而增加,产量增幅为3.8%-18.6%。而在重度胁迫下施钾无增产作用。

长期不同施肥对水稻土有机氮素矿化特性影响的研究

通过定位试验研究了长期不同施肥措施对水稻土氮素矿化特性的影响。结果表明,长期不同施肥措施显著影响水稻土氮矿化势及矿化速率。与不施氮肥相比,单施氮肥使水稻土氮矿化势下降,矿化速率加快;氮肥与有机肥配施可极显著增加水稻土氮矿化势,降低矿化速率。在氮肥与有机肥配施的基础上,水稻插秧后接种"Azolla"固氮菌体可降低氮矿化势,提高矿化速率。