不同秸秆还田方式下黑土玉米田肥料氮素去向

探究不同秸秆还田方式下肥料氮在连续两季作物系统中的去向,为黑土地保护下的氮肥管理提供重要依据。于2020—2021年在吉林梨树开展大田微区试验,设置无秸秆还田(CK)、深翻还田(DTS)、免耕覆盖还田(NTS)3种秸秆还田方式,每种方式下设置2个施氮水平:180 kg·hm^(-2)(N1)和270 kg·hm^(-2)(N2)。结果表明:当季和第二季玉米成熟期植株氮分别有38.0%~46.8%和12.9%~18.6%来源于^(15)N标记氮肥。肥料氮当季平均利用、残留和损失率分别为32.4%~43.9%、32.8%~51.4%和13.2%~32.7%,秸秆覆盖配施适量氮肥(180 kg·hm^(-2))处理下肥料氮当季利用率显著提高29.5%,而秸秆深翻还田则使肥料氮在土壤中的残留率显著增加18.6%。当季施用肥料氮仍有8.5%~14.9%被第二季玉米吸收利用,两季累积利用率达40.9%~58.8%,在高氮(270 kg·hm^(-2))下秸秆深翻还田显著提高肥料氮的第二季利用率及累积利用效率。综上,秸秆覆盖还田配施适量氮肥有利于提高肥料利用效率,而秸秆深翻还田更有利于高施氮量下土壤对肥料氮的保持,增加其被下季作物利用的机会,两者均能显著减少氮的损失。

新型氮肥对玉米根际土壤固氮微生物群落的影响

为探究长期施用新型氮肥对玉米连作体系根际土壤固氮微生物(nifH基因)群落的影响,采集长期定位试验(2014年始)玉米吐丝期根际土壤样品,以不施氮肥(N0)为对照,分析同常规尿素(CU)相比,3种新型氮肥[控释尿素(SU)、稳定性肥料(SF)、硫包衣尿素(SCU)]的施用对土壤固氮微生物群落的影响差异。结果表明:不施氮肥处理的固氮微生物nifH基因丰度高于施氮肥处理,不同氮肥处理中,稳定性肥料处理的固氮微生物nifH基因丰度(3.4×10^(6)copies·g^(-1))显著低于其他处理,pH(相对影响值为44.51%)和有机质(相对影响值为35.01%)是影响固氮微生物nifH基因丰度的主要因素。与不施氮肥相比,氮肥施用降低了固氮微生物nifH基因的丰富度及多样性,与常规尿素处理相比,新型氮肥提高了nifH基因的丰富度指数但降低了多样性指数。固氮微生物nifH基因属水平主导物种为Desulfovibrio(相对丰度为14.11%~33.39%)、Stenotrophomonas(相对丰度为2.66%~17.72%)和Bradyrhizobium(相对丰度为2.68%~6.32%)。是否施氮对土壤固氮微生物群落结构的变化有显著影响(P=0.001),但施用不同新型氮肥处理与常规尿素相比对群落结构变化无显著影响(P=0.1)。研究表明,施用新型氮肥提高了固氮微生物nifH基因丰富度,改变了固氮微生物的群落结构。

基于生态和社会效益优化黑土区高产玉米氮肥施用量

【目的】在农学和经济效益基础上,基于生态和社会效益进一步探索优化玉米氮肥施用量,促进黑土区玉米生产的可持续绿色发展,协同实现作物高产、资源高效、环境保护和人类健康等多重目标。【方法】2017—2020年在吉林省典型黑土区两个地点(三棵树村和泉眼沟村,简写为SKS和QYG)开展田间定位试验,研究氮肥(尿素)用量(0、50、100、150、200、250、300 kg N·hm^(-2))对玉米产量、氮素吸收和利用的影响。采用生命周期评价和综合效益分析方法评估不同施氮水平下玉米的农学、经济、生态和社会效益(分别为施氮引起的直接产值增量、除去氮肥成本的利润增量、除去活性氮损失和温室气体排放等环境污染成本的生态效益、除去环境污染引发人类健康危害成本的社会效益),并分别计算农学最佳施氮量(agronomically optimal N rate,AOR)、经济最佳施氮量(privately optimal N rate,POR),生态最佳施氮量(ecologically optimal N rate,EOR)和社会效益最佳施氮量(socially optimal N rate,SOR),最终综合多重效益优化黑土区玉米的氮肥施用量。【结果】黑土区玉米施用氮肥具有显著增产效果,两个试验点产量随施氮量增加而持续上升,均在200 kg N·hm^(-2)达到产量平台,SKS和QYG 4年平均产量分别为10.3和11.1 t·hm^(-2)。玉米植株氮素吸收量也随施氮量增加而持续提高,SKS和QYG均在300 kg N·hm^(-2)达到最高(分别为151.9和161.8 kg N·hm^(-2)),而氮肥表观回收率均在施氮量100 kg N·hm^(-2)时最高(分别为70.3%和72.2%),而后则随施氮量增加呈下降趋势。基于4年试验结果进行综合效益分析发现,氮肥投入导致的生态和社会成本均随施氮量增加呈指数增长趋势,玉米施氮后的产值增量、利润增量、生态效益及社会效益均随施氮量增加呈现先增加后降低的一元二次曲线趋势。基于曲线拟合计算,SKS点的AOR、POR、EOR、SOR分别为236、225、215、211 kg N·hm^(-2),而QYG点分别为245、235、225、221 kg N·hm^(-2)。AOR条件下,SKS和QYG点的玉米产量分别为10.6和11.4 t·hm^(-2),活性氮损失分别为44.4和46.8 kg N·hm^(-2),生态效益分别为8 786和10 271元/hm^(2),社会效益分别为8 351和9 822元/hm^(2)。两个试验点在EOR条件下相比AOR条件分别减施氮肥8.8%和7.9%,提高氮肥偏生产力9.1%和8.1%,减少活性氮损失11.7%和11.0%。两个试验点的SOR在EOR基础上进一步减少氮投入,SOR相比AOR分别减施氮肥10.6%和9.6%,减少活性氮损失14.0%和13.1%,增加社会效益124和119元/hm^(2)。【结论】基于生态和社会效益评估,本研究条件下玉米在10.5—12.0 t·hm^(-2)产量水平的适宜施氮量为210—220 kg N·hm^(-2),建议黑土区玉米养分管理应以最佳生态或社会效益为目标推荐施氮量,以实现减氮增效、生态高产和人类健康等多重目标。

吉林省县域农业绿色发展指标时间变化特征——以梨树县为例

吉林省梨树县作为全国农业生产先进县,始终走在农业绿色发展的前沿,本研究将其作为典型案例,通过已构建的中国农业绿色发展指标体系,结合NUFER模型,从社会经济、食物生产、生态环境3个方面,分析1994—2019年梨树县农业绿色发展指标特征及其变化规律,进一步探究吉林省县域农业绿色发展的推动及制约因素。结果表明,1994—2019年梨树县农业绿色发展整体水平稳步提升,Ⅰ、Ⅱ级指标占比由47%下降到23%,Ⅲ、Ⅳ级指标占比由22%上升到47%。在社会经济方面,人均农业综合投入和农村居民人均可支配收入逐年增加,2019年较1994年分别增长454.6%和866.7%;人均蛋白摄入量和动物生产蛋白占比有良好的改善,均达到Ⅳ级水平;农业机械化动力虽呈增长趋势,但仍处在Ⅰ级水平,有待提高。在食物生产方面,单位农业产值能耗和农田化肥磷吸收利用效率多年来一直处于Ⅳ级水平,但畜禽氮综合利用效率始终处在低级水平;此外,农药、化肥氮投入均在2019年达到Ⅲ级水平,但过程中不是持续增长,受年限的影响较大。在生态环境方面,截止到2019年,单位耕地面积因氮投入产生的氮排放、氮盈余及环境代价均呈好转趋势,但畜禽粪尿综合利用率和单位耕地畜禽承载量始终处在Ⅰ级水平,说明梨树县畜牧业发展仍有很大的挑战。综上,资源未充分利用、环境污染和生态破坏严重制约吉林省县域农业绿色发展,究其原因是种植结构单一、优质农产品产量低,农药、化肥等投入量较高,畜牧业养殖数量不稳定,下一步急需合理开发利用黑土地资源,大力推广测土配方施肥、保护性耕作等优秀农业技术,解决优质农产品供需矛盾等问题,减少对生态环境的伤害,全面推进吉林省县域的农业绿色发展。

东北玉米化肥减施增效技术途径探讨

减肥增效是提高我国玉米竞争力、保护生态环境的重大需求。论文重点以东北玉米为研究对象,从玉米养分需求规律、养分高效品种的节肥潜力、化肥高效施用的4R技术、化肥的有机替代技术等方面论述减肥增效的技术途径。研究表明,东北地区每生产100 kg玉米籽粒产量的平均N、P_2O_5、K_2O的需求量范围分别为1.56—1.89、0.60—0.88和1.27—2.30 kg;吐丝后对氮磷的需求量分别占全生育期需求量的20%—30%和20%—40%,对籽粒氮磷的贡献率分别为20%—30%和30%—38%。在目前东北土壤生产力状况下,实现玉米12 000 kg·hm^(-2)的产量水平平均氮肥投入量约为180 kg·hm~(^(-2))。应用不同类型新型肥料的节约氮肥潜力为9—25 kg·hm^(-2),应用磷酸二铵和硫酸铵+过磷酸钙做启动肥可以促进苗期生长。应用高地隙追肥机可以有效延长追肥的适宜期,有利于使"养分供应匹配养分需求"。滴灌施肥技术适宜在风砂质地土壤及干旱频繁发生地区推广,实现增产19%—128%,产量可达12 000—13 000 kg·hm^(-2)。地下滴灌施肥技术增产效果相同,应该大力推广。利用主动冠层传感器Greenseeker,可以在春玉米V5-V8期很好地估测叶面积指数、地上部生物量以及植株吸氮量,并应用于变量、精准的氮肥推荐。因地制宜地应用秸秆还田技术,可以节省肥料投入,提升土壤质量。其中秸秆覆盖条耕技术(Strip-till)可以协调传统耕作与免耕的优点,有很好的应用前景。未来应该从农民实际应用的角度出发,将技术研究与技术推广相结合,针对不同的栽培耕作技术模式,建立农民可应用、或在不久的将来可应用的技术规程,实现大面积应用,达到区域性减肥增效的目标。

尿素硝铵溶液对黑土区春玉米产量和氮素吸收利用的影响

【目的】尿素硝铵溶液(urea ammonium nitrate solution,UAN)是集硝态氮、铵态氮和酰胺态氮于一身的液体氮肥品种,兼有3种氮源优势。本研究目的在于明确黑土区春玉米施用UAN的肥效和氮素利用效率,为进一步科学应用及推广提供依据。【方法】2015和2016年在吉林省黑土区设置大田试验,施肥处理包括:不施氮(N0)、尿素一次性基施200 kg N·hm^(-2)(U200)、UAN一次性基施200 kg N·hm^(-2)(UAN200)、尿素基施80 kg N·hm^(-2)+追施120 kg N·hm^(-2)(U80-120)、UAN基施80 kg N·hm^(-2)+追施120 kg N·hm^(-2)(UAN80-120)、尿素基施64 kg N·hm^(-2)+追施96 kg N·hm^(-2)(U64-96)、UAN基施64 kg N·hm^(-2)+追施96 kg N·hm^(-2)(UAN64-96),追肥时期为拔节—大喇叭口期,施肥深度均为12 cm。测定指标包括籽粒产量、产量性状、植株吸氮量、土壤无机氮含量,并计算土壤-作物系统的氮素平衡、氮素的表观利用、残留和损失状况。【结果】2015和2016年施氮处理的玉米产量、植株吸氮量相比不施氮处理显著提高,均以UAN200处理最高(10.3、11.9 t·hm^(-2)和187.4、288.2 kg·hm^(-2)),而U64-96处理最低(9.14、10.2 t·hm^(-2)和159.1、243.8 kg·hm^(-2))。相同施氮量、施用方式条件下,UAN处理的玉米产量均等于或高于尿素处理。2015年UAN在200 kg N·hm^(-2)一次性、分次施用和160 kg N·hm^(-2)分次施用条件下相比尿素分别增加6.1%、2.0%和5.3%,2016年分别增加0.1%、7.8%和7.4%,其中UAN80-120处理显著增产。UAN增产的主要原因是减少果穗秃尖长度而增加单穗粒数。UAN处理的植株氮素吸收量在相同施氮量、施用方式条件下均高于尿素处理,而收获后土壤无机氮残留量和氮素表观盈余量相对较低,因而获得较高的氮素利用率。与UAN200处理相比,UAN64-96处理在减氮40 kg N·hm^(-2)条件下两年玉米产量分别达到9.6和11.0 t·hm^(-2),其中2015年干旱条件下与UAN200处理无显著差异。而且,UAN64-96处理的土壤氮素表观残留率最低,2015和2016年分别为2.4%和4.4%,而氮素表观利用率最高,分别达到42.6%和52.0%。【结论】相同用量和施用方式下,黑土区玉米施用UAN可获得与尿素相同甚至更高的产量和氮素吸收量,同时土壤氮素残留和盈余较少,氮素利用率明显较高,环境效应较好。从施氮量、产量和氮素利用及损失等方面综合考虑,黑土区春玉米推荐施用160 kg N·hm^(-2)的UAN,以基肥40%和拔节-大喇叭口期追肥60%分次施用。

水稻产量和施肥效果差异——以吉林省为例

为探究吉林省不同地区水稻产量和施肥效果差异,本研究以吉林省水稻主流品种为试验材料,采用2005-2013年吉林省测土配方施肥田间试验数据,研究不施肥(N0P0K0)、不施氮只施磷钾肥(N0PK)和均衡施用氮磷钾肥(NPK)3个处理对吉林省各州市水稻产量、增产量及肥料利用率的影响。结果表明,吉林省各市州不施肥时水稻产量可达4.0~7.8 t·hm^(-2),在仅施磷钾肥和均衡施肥后增产效果差异显著,增产率分别为10.3%~30.4%(除辽源市外)和35.4%~109.0%,且施肥在长春市、吉林市增产效果明显,均衡施肥对通化市和延边朝鲜族自治州水稻产量提升影响较大。吉林省氮肥利用率在16.4%~32.7%之间,以吉林市、四平市最高;氮肥偏生产力在52.5~76 kg·kg-1之间,以松原市为最高。根据吉林省各市州的土壤基础理化性质、产量及肥料利用率将吉林省水稻划分为西部、中部和东部三大施肥区。综上,均衡施肥是提高水稻产量的最佳施肥方式,同时根据各区域之间的基础地力、产量和肥料利用率差异建立施肥分区,在此基础上制定并优化施肥用量,是实现精确施肥,提高产量和肥效的有效途径。本研究为吉林省不同地区水稻高产和肥料高效管理提供了理论依据和实践指导。

长春地区食物链磷素养分流动历史变化特征分析

磷是重要的生命元素,其循环与转化在食物链中起着至关重要的作用。研究通过整理统计资料和文献数据,利用NUFER模型(Nutrient flows in Food chain,Environment and Resources use,NUFER),分析长春地区1993—2013年食物链磷素流动趋势特征,揭示其存在的问题并提出策略,为该地区食物链磷素的优化管理提供依据。结果表明,1993年长春地区食物链磷素总输入量为32.6 Gg,至2013年增长至113.9 Gg。食品生产方面,动物性食品磷素养分生产量由1993年的0.7 Gg提高到2013年的2.7 Gg,而植物性食品则由1993年的16.1Gg降低至2013年的15.7 Gg。食品消费方面,动物性食品磷素消耗量由1993年的0.5 Gg提高到2013年的1.1Gg,植物性食品则由1993年的5.0 Gg降低至2013年的4.4 Gg。20年间,长春地区食物链以废物形式累积的磷素量上升了15个百分点,通过径流、淋洗及侵蚀方式损失掉的磷素增加了17.6 Gg。至2013年,食物链中磷素的损失率达到20.2%。食物链各环节的磷素利用效率均呈下降趋势,其中作物生产和畜禽生产系统磷素利用效率分别由94.2%和4.1%降至49.3%和3.8%。整个食物链的磷素利用效率降低了20.3个百分点。同时,磷素的循环再利用效率也在逐渐降低。20年间,长春地区食物链磷素流动呈现出"投入量大、累积量多、损失量高、利用效率和循环再利用率低"的形式。因此,该地区的食物链中应控制磷素养分的投入,注意畜禽系统中废弃物的磷素循环利用,减少磷素损失从而提高磷素的利用效率。

吉林省中部一季稻区推荐施肥方法研究

基于2013—2016年在吉林省永吉县、九台区、梨树县和前郭县开展的40组田间试验,通过研究稻谷产量、养分吸收量、肥料利用效率及养分平衡等指标,比较了测土配方(ST)与NE养分专家系统(NE)两种推荐施肥方法在吉林省中部一季稻区的应用效果与适用性。结果表明:农民习惯施肥(FP)处理稻谷产量平均为9.17t/hm^2,ST(9.21t/hm^2)和NE(9.24t/hm^2)处理产量均高于FP处理但并无显著差异。氮肥农学利用率以NE处理显著高于FP处理,磷肥农学利用率以ST处理显著高于FP、NE处理,而钾肥农学利用率无显著差异。FP、ST和NE处理的地上部养分吸收及肥料回收利用率方面均无显著差异。养分表观平衡方面,FP、ST和NE处理的土壤氮素均为盈余,其中FP>ST>NE。磷素则为小幅亏缺,而钾素大幅亏缺。不同区域处理间表现存在差异,与其他3个地区不同,前郭县ST处理的产量、植株养分吸收量及肥料农学利用率总体上低于NE处理。综上,ST和NE推荐施肥方法在吉林省中部一季稻区均有减肥、稳产、增效的良好效果,两种方法在半湿润地区(永吉、九台和梨树)适用性均较好,而半干旱地区(前郭)以NE方法相对较好。

吉林省旱地土壤有效硫含量及其与土壤有机质和全氮的关系

【目的】明确吉林省旱地土壤有效硫含量状况及其分布差异,为区域作物合理施硫提供依据。【方法】采集吉林省不同生态区8种主要土壤类型的232个表层(0—20 cm)土壤样品,利用地统计学方法分析有效硫含量的空间分布特征,比较不同类型土壤有效硫含量差异,并建立土壤有效硫和有机质、全氮的相关关系。【结果】吉林省旱地土壤有效硫含量为5.8—40.7 mg·kg^(-1),均值为18.1 mg·kg^(-1),所有样本中缺硫和潜在缺硫的比例分别为27.2%和20.7%。空间分布上,土壤有效硫含量总体呈自东向西逐渐下降趋势,相应的缺硫发生率自东向西逐渐上升。东、中、西三大生态区的土壤有效硫含量均值(缺硫或潜在缺硫发生率)分别为22.3 mg·kg^(-1)(24.2%)、18.1 mg·kg^(-1)(40.0%)和14.3 mg·kg^(-1)(75.6%)。主要分布于东部湿润山区的白浆土、暗棕壤有效硫含量均值分别为22.1和22.0 mg·kg^(-1),缺硫或潜在缺硫样本分别占15.2%和28.3%;中部半湿润平原区的黑土、冲积土和草甸土有效硫含量均值分别为18.8、17.1和16.2 mg·kg^(-1),缺硫或潜在缺硫样本占比分别为37.9%、63.5%和55.5%;西部半干旱平原区的黑钙土、风沙土和盐碱土有效硫含量均值分别为11.9、14.0和13.9 mg·kg^(-1),缺硫或潜在缺硫风险较高,分别占比73.6%、73.3%和75.5%。回归分析结果显示,吉林省旱地土壤有效硫和土壤有机质、土壤全氮均呈显著的对数相关关系,随着土壤有机质和土壤全氮含量增加,土壤有效硫含量也随之提升。【结论】吉林省旱地土壤有效硫含量在不同区域和土壤类型之间存在显著差异,硫素缺乏现象也较为普遍,47.9%的土壤样本存在缺硫或潜在缺硫问题,特别是中西部地区的风沙土、盐碱土和黑钙土缺硫风险较高,在土壤培肥和作物管理中应注重硫素的补充。

土壤-作物系统综合管理对春玉米产量及磷、钾养分利用的长期影响

为评估土壤-作物系统综合管理(ISSM)的应用效果并为区域作物可持续高产高效提供技术支撑,基于2009−2020年开展的春玉米长期定位试验,探讨不施肥(CK)、农民习惯(FP)、高产管理(HY)和ISSM 4种管理方式对玉米产量、植株磷钾养分吸收量、利用效率及土壤磷钾养分状况的长期影响。结果显示,12年间CK处理玉米产量大幅下降,FP处理产量略有下降,而HY和ISSM处理产量呈上升趋势。ISSM处理的年均产量、磷钾养分吸收量分别较FP处理显著增加26%、24%和32%,达到了HY处理的98%、91%和85%。ISSM处理的平均磷、钾肥利用率分别较FP处理增加18.7和1.2个百分点,较HY处理增加17.4和24.8个百分点。采用ISSM方式12 a后较FP处理显著提高0~20和20~40 cm土层的全量磷、钾和速效磷、钾含量及0~20 cm土层各粒级团聚体中的速效磷、钾含量。相关性分析发现各指标间均呈正相关关系,其中产量与植株磷、钾吸收利用指标间,土壤磷、钾养分与>0.25 mm粒级团聚体磷、钾养分指标间的相关性较强。结果表明,ISSM方式可实现春玉米的长期高产稳产,增加磷钾养分吸收利用,提高土壤磷钾养分供应能力,促进土壤-作物系统可持续发展。

匹配作物生长全程的农学类实验模块化教学模式实践与效果评价

实践教学是农科类专业人才培养过程中的重要环节之一,然而农学类实践教学活动常常因具有明显的季节性和地域性特征而受到限制。该研究设计构建了“匹配作物生长全程的农学类实验模块化教学模式”,以期通过该模块化教学模式的应用,进一步提高农科类专业学生的实践能力。2年试点教学结果表明,该模块化教学模式效果显著,其中作物施肥原理与技术的及格率以及中等、良好、优秀的学生占比均得到了显著提高,平均分别提高5.8%、23.7%、38.6%和16.0%。此外,在考研率未显著下降的前提下,毕业生就业率提高10.5个百分点。该模块化教学模式获得了广大师生的一致好评。

东北地区玉米种植系统碳足迹及氮足迹研究

以东北玉米产区为主要研究对象,研究了东北地区玉米种植系统的碳足迹与氮足迹,以实现降低该地区农业生产碳、氮排放的同时粮食平稳增产。基于生命周期法(LCA)研究了2019年东北地区玉米种植系统中产生的温室气体及活性氮排放量及构成因素,并结合调研数据分析不同省份间施氮量对碳、氮足迹的影响。结果表明:东北地区玉米种植系统单位面积、单位产量和单位净现值碳足迹均值分别为2953.8 kg/hm^(2),0.34 kg/kg和0.26 kg/元,单位面积、单位产量和单位净现值氮足迹均值分别为84.3 kg/hm^(2),9.6 kg/kg,0.01 kg/元;由于不同省份玉米生产条件差异,其碳足迹存在较大差别,单位面积碳足迹与单位产量碳足迹同步,表现为黑龙江省最高(3208.6 kg/hm^(2),0.37 kg/kg),吉林省居中(2930.2 kg/hm^(2),0.32 kg/kg),辽宁省最低(2722.8 kg/hm^(2),0.31 kg/kg);玉米生产的氮足迹为辽宁省最高(102.1 kg/hm^(2),12.1 kg/kg),吉林省最低(69.4 kg/hm^(2),7.5 kg/kg)。东北地区玉米生产碳足迹组成中占比最大的部分为肥料施用产生CO_(2)和N_(2)O,达76%,机械耗油导致的温室气体排放占13%,而氮足迹主要排放源为NH3挥发(40%)和硝态氮淋洗(51%)产生的氮排放。总体来看,优化氮肥投入及提高机械化生产率是降低农业生产的碳、氮排放的重要途径,而针对东北地区,不同的生态环境特点仍需因地制宜地制定减排措施,实现农业可持续发展。

同步营养肥在春玉米上的施用效果与环境效应

通过在吉林省中部黑土和黑钙土区设置大田试验,研究同步营养肥(SNF)在春玉米上的施用效果与环境效应。结果表明:黑土区SNF处理玉米产量为9551kg/hm^2,略低于常规分次施肥(CSF)处理,高于一次性施肥(SBF)处理,但与二者差异均不显著。黑钙土区SNF处理玉米产量为8937kg/hm^2,显著高于SBF处理。产量性状显示,SNF处理玉米百粒重在2种土壤条件下均显著高于SBF处理。黑土区不同施肥处理玉米植株干物质量和氮素累积量在苗期至灌浆期差异均不显著,成熟期以CSF处理显著高于SBF处理,而与SNF处理差异不显著;黑钙土区SNF处理植株干物质量自吐丝期开始显著高于SBF处理,植株氮素累积量在整个生育期内均为最高,且显著高于CSF和SBF处理。黑土区SNF处理的氮肥回收利用率和农学利用率分别为27.1%和7.8kg/kg,高于SBF处理,但差异不显著;黑钙土区分别为38.9%和12.2kg/kg,显著高于CSF和SBF处理。氮素损失方面,黑土和黑钙土区SNF处理的N2O排放量、氮素淋失量分别为1.21,26.8kg/hm^2和1.17,25.6kg/hm^2,均显著少于SBF处理。这说明,同步营养肥在春玉米上具有良好的增产效果和环境效应,有利于实现轻简化条件下春玉米生产的高产高效和环境友好。

黑土地保护下春玉米养分管理技术研究进展

黑土地保护与合理利用对保障国家的粮食和生态安全至关重要,黑土区春玉米集约化种植体系中化肥用量高、肥料效率低、环境代价大等现状制约了黑土地的可持续利用,迫切需要合理的黑土地保护与利用措施,因此系统梳理了吉林农业大学黑土地保护与养分资源综合管理课题组近20年关于黑土地保护与作物高产高效机制及养分技术原理方面的研究成果,并针对东北黑土区春玉米种植要求,提出了协同粮食安全和生态安全、增强粮食生产可持续发展的相应对策。以期为东北黑土区农业可持续发展提供参考,为国家粮食战略部署、农业政策制定及国家粮食安全稳固等提供科学指导。

尿素硝酸铵溶液在不同类型土壤中的氨挥发特性

采用室内培养的方法,对尿素硝酸铵溶液(UAN)在不同土壤类型上的氨挥发特性进行了研究。结果表明:尿素及尿素硝酸铵溶液的氨挥发特性均同时受土壤类型及土壤水分状况影响。土壤相同水分条件下,尿素硝酸铵溶液在黑钙土、黑土、白浆土中的氨挥发速率和氨挥发累积量均低于等氮量的尿素,氨挥发累积量分别降低24. 7%、38. 2%、26. 3%。在黑土和黑钙土中尿素硝酸铵溶液的氨挥发损失情况表现为低含水量高于高含水量,氨挥发累积量分别高42. 5%和29. 7%,而在白浆土中,2种含水量的氨挥发累积量无明显差异;尿素硝酸铵溶液在3种类型土壤中的氨挥发速率及氨挥发累积量表现为黑钙土>黑土>白浆土。与尿素相比,尿素硝酸铵溶液在3种类型土壤中的氨挥发损失均相对较低,尤其在黑土和白浆土中表现更为明显。

包膜尿素在不同介质中氮素释放特性研究

培养不同膜材用量的包膜尿素(CRU1,CRU2)在25℃静水及不同土壤(白浆土、黑土、黑钙土)中的释放规律,研究介质及膜材用量对包膜尿素氮素释放的影响。结果表明:氮素释放期方面,CRU1和CRU2在25℃静水中的释放期分别为30 d和100 d,在白浆土中的释放期分别为37 d和182 d,在黑土中的释放期分别为36 d和209 d,在黑钙土中的释放期分别为34 d和213 d。无机氮变化规律方面,CRU1处理下土壤中NO_(3)^(-)-N含量呈现先平稳再升高后下降的趋势,NH_(4)^(+)-N含量呈现先升高后降低的趋势;CRU2处理下土壤中NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N含量均呈现先平稳再升高后降低的趋势。相关结果表明,介质类型显著影响包膜尿素的氮素释放期,与水相比土壤中的氮素释放期明显增加,且不同土壤类型间差异显著。随着膜材用量的增加,包膜尿素的氮素释放期明显增加,同时介质中的无机氮含量变化趋势也存在差异。

增效磷肥在黑土区玉米上的应用效果研究

为了探究增效磷肥在东北黑土区玉米上的应用效果,通过2年的田间定位试验,研究施用不同增效磷肥处理的玉米产量、磷素吸收量、磷肥农学效率和偏生产力。试验结果表明,与磷酸二铵相比,施用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号增效磷肥后玉米产量平均增加4.1%、4.8%、9.1%;磷肥利用率分别提高1.0、1.3、2.7个百分点;农学效率分别提高4.8、5.7、10.6 kg/kg。总体而言,与磷酸二铵相比,增效磷肥提高了玉米的产量和磷肥利用率,其中增效磷肥Ⅲ号的玉米产量、磷肥利用率和农学效率提高幅度最大,应用效果最佳,具有较好的应用潜力。

Effects of Integrated Soil-Crop System Management on Soil Organic Carbon Characteristics in a Primosol in Northeast China

A synchronous increase in crop productivity, nutrient use efficiency, and soil carbon(C) sequestration is important from the point of view of food security and environmental protection. In recent years, integrated soil-crop system management(ISSM), which uses crop models and advanced nutrient management to redesign cropping systems, has been successfully demonstrated to achieve both high crop productivity and high nutrient use efficiency in China, but the effects of ISSM on soil organic C(SOC) characteristics remain unknown. In this study, the effects of current farmers' practice(FP), high-yielding practice(HY), which maximizes yields without considering costs, and ISSM on the content and chemical composition of SOC were studied in a 4-year(2009–2013) field plot experiment with maize(Zea mays L.) monoculture in an Alluvic Primosol in Northeast China. The ISSM resulted in higher soil total organic C(TOC), water-soluble organic C, easily-oxidizable organic C, particulate organic C, and humic acid C compared with HY and FP in the region. The SOC contents in aggregate size fractions generally followed a similar pattern to TOC. Compared with FP,HY decreased the mean weight diameter, geometric mean diameter, percentage of > 0.25-mm water-stable aggregates, and the stability ratio of water-stable aggregates, and increased the structure-deterioration rate and index of unstable aggregates. The opposite trend was observed between ISSM and HY. Solid-state ^(13)C nuclear magnetic resonance spectra of bulk soil showed that ISSM had higher O-alkyl C and aliphatic C/aromatic C ratio, but lower aromatic C, carbonyl C, and alkyl C/O-alkyl C and hydrophobic C/hydrophilic C ratios than HY and FP. Our results suggest that ISSM improves the quantity and quality of SOC and has a positive effect on soil aggregation and aggregate stability.

液-固耦合对矩形水池池壁反应谱的影响

为了给水池中安放的与核安全有关的仪器设备提供抗震设计依据,针对与核安全有关的矩形水池,以无粘、无旋和不可压缩理想液体为研究对象,建立液-固耦合模型,研究池壁上反应谱的变化规律。研究表明考虑液-固耦合后,池壁反应谱在法向方向上有了比较显著的放大,离池壁相交处越远,这种放大作用越明显,有必要按水池壁的切向方向和法向方向给出反应谱;水池池壁相交部位反应谱放大不明显,应尽量将仪表设备安放于水池角点部位。