东北半干旱区滴灌施肥条件下高产玉米干物质与养分的积累分配特性

【目的】研究东北半干旱区滴灌施肥条件下,不同栽培模式的玉米群体干物质和养分积累动态变化与转运分配特征,为区域春玉米滴灌施肥高产栽培技术提供理论依据。【方法】2014—2016年,在吉林省西部半干旱区乾安县进行定位试验,以农华101为材料,在滴灌施肥条件下,分别设置农民栽培(FP)、高产栽培(HY)和超高产栽培(SHY)3种栽培模式。研究了滴灌施肥条件下,不同栽培模式对群体干物质和养分积累动态、转运与分配特征以及产量构成特性的影响。【结果】与FP模式相比,HY和SHY模式玉米产量显著增加,平均增幅分别为16.0%和37.4%;穗粒数和百粒重低于FP模式,但单位面积穗数显著高于FP模式。HY和SHY模式较FP模式显著提高了玉米开花期至成熟期的群体干物质和氮、磷、钾积累量,并提高了开花后干物质和氮、磷、钾积累量占总生育期积累量的比例(花后干物质和氮、磷、钾积累量占总生育期积累量比例分别提高8.0%、23.3%、10.0%、33.9%和13.8%、42.6%、21.6%、44.6%)。Logistic方程解析表明,HY和SHY模式群体干物质最大增长速率和平均增长速率均高于FP模式(干物质最大增长速率和平均增长速率分别提高6.9%、4.2%和23.8%、10.9%);且最大速率出现时间晚于FP模式。与FP模式相比,HY和SHY模式显著降低了玉米开花前养分转运率和转运养分对籽粒的贡献率,显著提高了开花后积累养分对籽粒的贡献率。相关分析结果表明,玉米开花前后干物质和氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈显著或极显著正相关(r=0.7513—0.9840),其中开花后群体干物质和氮、磷、钾积累量与产量的相关性高于开花前。【结论】与农户栽培模式相比,高产和超高产栽培模式在提高群体干物质最大增长速率和平均增长速率的同时,推迟了群体干物质最大增长速率出现时间,进而使玉米开花期至成熟期有较高的干物质与养分积累,同时显著提高了玉米开花后积累养分对籽粒贡献率。因此,在东北半干旱区滴灌施肥条件下,通过增加种植密度,利用氮磷钾肥料总量控制、分期调控等管理措施,保证玉米整个生育期对氮、磷、钾养分的需求,是实现玉米产量进一步提高的重要途径。

东北中部春玉米超高产群体养分管理模式的研究与验证

【目的】研究如何在肥料总量控制甚至减少的前提下,通过优化养分管理措施、提高种植密度,进一步挖掘东北中部黑土区春玉米的产量和肥料效应潜力,为春玉米超高产条件下养分高效利用提供理论指导。【方法】试验于2005—2013年在吉林省农安县靠山镇进行,在大田条件下设置2种模式,分别为普通高产养分管理模式(HYNM)和超高产养分管理模式(SHYNM),以先玉335和郑单958为供试材料,系统监测群体产量构成及养分偏生产力,剖析不同产量群体氮、磷、钾养分吸收、分配和转运特征。【结果】在东北中部黑土雨养区,超高产养分管理模式(SHYNM)下全区测产玉米单产达15017 kg/hm^2(先玉335),其产量构成为收获穗数76154穗/hm^2,穗粒数583,千粒重337.9 g。与普通高产群体相比,超高产群体对氮、钾肥的相对需求比例明显变大。群体氮素和磷素的吸收高峰在6展叶至12展叶阶段和吐丝期至乳熟期,钾素吸收高峰在6展叶至12展叶阶段。通过大区和生产两个阶段田间实证,超高产养分管理技术显著提高了花后养分累积量和对籽粒养分的贡献率,可以实现在15000 kg/hm^2产量水平下,氮、磷、钾肥的偏生产力分别达50.2、100.5、100.5 kg/kg。品种间比较,先玉335比郑单958具有更好的产量表现,且植株养分向籽粒的转运效率更高,其籽粒中的氮、磷、钾累积量均高于郑单958。【结论】在合理提升密度的基础上,以“减控总肥量、分段供氮、花前重施磷钾”为主要原则的养分管理技术模式,配合化控措施,延缓了玉米生育后期叶片的衰老,保证了后期干物质积累,在显著增加收获穗数的同时,保证千粒重和穗粒数不降低,在生产中稳定实现了14500~15000 kg/hm^2产量水平,同时实现了氮磷钾养分的高效利用。

吉林省农田生态环境问题及其对粮食生产的影响

详细叙述了吉林省农田自然环境、面源污染和耕地土壤退化现状,产地环境变化对粮食产量的影响。回顾了主要气象灾害、面源污染及耕地质量退化形成的原因,分析了30年来,粮食产量波动规律及自然灾害对农业生产造成的经济损失。以此为基础,提出了解决吉林省粮食生产可持续的关键技术措施,认为科学施肥,提高利用率,增加土壤有机质,提高耕地生产力是解决粮食可持续的关键技术环节。粮食可持续关键技术的有效实施,可以促进吉林省农田生态环境的改善,增加粮食品质,保障粮食生产可持续发展。

不同施氮水平下水稻的养分吸收、转运及土壤氮素平衡

【目的】为解决东北地区水稻合理施用氮肥问题,系统研究了不同施氮水平条件下,东北水稻产量及构成因素、养分吸收、转运、氮肥利用效率及土壤氮素平衡的变化,并探讨各养分间及其与产量间的关系,为东北地区水稻合理施氮提供理论基础。【方法】于2012-2013年在吉林省松原市前郭县红光农场,选用当地主栽水稻品种富优135和吉粳511为材料,设置施N 0、60、120、180和240 kg/hm^25个水平。于水稻返青期、分蘖期、抽穗期、灌浆期及成熟期采集植株样本,分为茎鞘、叶片和籽粒三部分,测定氮、磷、钾含量,计算水稻主要生育期植株养分吸收、转运、氮素利用特性的相关参数及各养分吸收、转运与产量间的关系。水稻移栽前和收获后采集0—100 cm土壤样品,每20 cm为一层（共5层）,测定铵态氮、硝态氮含量,并根据各层土壤容重计算0—100 cm土体无机氮积累量,分析土壤氮素平衡状况。【结果】施氮量60-180 kg/hm^2范围内,水稻产量随着施氮水平的提高而增加,氮肥用量超过180 kg/hm^2水稻产量下降。结合当年水稻和肥料价格,根据水稻产量（y）和施氮量（x）拟合方程,得出最高产量氮肥用量分别为212.8 kg/hm^2和220.6 kg/hm^2,施氮范围在202.2-231.6 kg/hm^2之间,最佳经济产量氮肥用量分别为203.0和209.1 kg/hm^2,施氮范围在192.9-219.6 kg/hm^2之间。施用氮肥可显著提高水稻主要生育期氮、磷、钾吸收量,且能提高水稻抽穗期氮、磷、钾养分向籽粒的转运,施氮量180 kg/hm^2处理抽穗期各养分累积量与籽粒转运量呈正比,当氮肥用量超过180 kg/hm^2后,氮、磷、钾养分向籽粒转运出现负效应。氮素农学利用率和偏生产力随着施氮水平的提高而显著下降,氮肥当季回收率以施氮量180 kg/hm^2处理最高。相关分析表明,水稻主要生育期氮、磷、钾的吸收、转运与产量间均存在显著或极显著的正相关性,其中灌浆期氮、磷、钾的吸收状况与产量间的相关系数最大。施用氮肥可显著提高收获后0—100 cm土壤中残留无机氮（Nmin）,氮素表观损失量随施氮水平的提高而增加。【结论】适宜的氮肥用量可显著提高水稻产量,各生育时期养分吸收总量,提高水稻生育后期秸秆中氮、磷、钾向籽粒的转运量,并能降低土壤氮素表观损失量。综合考虑提高水稻产量、效益、氮肥当季回收率及维持土壤氮素平衡等因素,在本试验条件下,施氮范围在192.9-219.6 kg/hm^2。

施钾和秸秆还田对春玉米产量、养分吸收及土壤钾素平衡的影响

【目的】明确秸秆还田与施钾肥对玉米产量、养分吸收与利用以及土壤钾素平衡状况的影响,为东北地区玉米秸秆和钾肥资源合理利用提供科学依据。【方法】试验于2010~2012年在玉米主产区吉林省公主岭市朝阳坡镇大房身村开展,试验设氮磷肥(NP)、氮磷肥+秸秆还田(NP+St)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+秸秆还田(NPK+St)4个处理,于每年玉米成熟期每处理小区取有代表性的玉米5株,分为秸秆和子粒两部分,测定地上部干物重,并测定其氮、磷、钾含量,收获时取中间四垄玉米按14%水分计产。试验前和小区玉米收获后采集0—20 cm土层土壤样品,测定土壤速效钾含量,计算钾素利用等相关参数,分析不同处理的春玉米产量、养分吸收及土壤钾素平衡状况。【结果】施钾肥和秸秆还田能提高玉米产量,与NP处理相比,NPK+St、NPK、NP+St处理玉米产量分别增加13.8%、9.6%和3.8%。施钾肥和秸秆还田可提高玉米秸秆和子粒氮、磷、钾的吸收总量。与NP相比,NPK、NP+St和NPK+St处理氮的吸收总量提高9.4%~24.7%,磷提高12.2%~26.0%,钾提高6.9%~26.4%,其中NPK+St处理的养分吸收总量最高。秸秆还田结合施钾肥(NPK+St)有利于提高钾收获指数、化肥钾和秸秆钾的利用率,其钾收获指数,化肥钾农学效率、回收率、秸秆钾回收率均高于单施化学钾(NPK)和秸秆还田处理(NP+St)。其中钾收获指数分别提高5.5%和18.8%,化肥钾农学效率和回收率分别提高8.3%和1.1%,秸秆钾农学效率和回收率分别提高4.0%和0.7%。秸秆还田结合施用钾肥(NPK+St)土壤速效钾含量比NPK和NP+St提高1.9%~4.0%,其表现为NPK+St】NP+St】NPK】NP。NPK+St、NPK、NP+St处理钾素实际盈亏率分别为15.0%、-51.1%和-18.1%。【结论】秸秆还田结合施用钾肥不仅可以提高玉米产量、增加养分吸收总量,还有利于土壤钾素的收支平衡,提高土壤速效钾含量,对维持土壤钾素肥力的稳定具有重要的作用,可在当地农业生产中推广应用。

控释氮肥减施对春玉米产量、氮素吸收及转运的影响

【目的】针对吉林省春玉米区氮肥施用不合理、氮肥利用效率下降的问题,通过田间试验研究控释氮肥较农民习惯用量减施条件下,春玉米的干物质形成与养分需求规律及分配特征,为控释氮肥在吉林省春玉米上的合理施用提供科学依据。【方法】于2013—2014年连续2年在吉林省公主岭市刘房子镇开展试验,供试玉米品种为先玉335,试验共设置了5个施肥处理,分别为不施氮肥(CK),农民习惯施肥(FP),推荐施肥(OPT,较FP减氮25%),控释氮肥1(CRU1,施氮量同OPT),控释氮肥2(CRU2,较FP减氮40%)。通过2年田间定位试验,系统分析了春玉米不同生育期植株生物量和氮素累积以及成熟期的分配特征,并研究了不同施氮处理对玉米产量、氮肥利用效率及氮素转运效率的影响。【结果】不同施氮处理间产量及产量构成因子差异显著,且年际和处理间的交互作用也达到极显著水平。玉米产量并未因施氮量的减少而降低,且有小幅度增产。CRU1处理的玉米产量高于FP处理,两年平均增产4.5%,但与OPT处理产量相比差异并不显著。控释氮肥减量施用提高了氮肥生理效率、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥利用率,CRU1处理较FP处理,氮肥生理效率提高了28.5%,氮肥农学利用率提高了4.9 kg·kg^(-1),氮肥偏生产力提高了18.1 kg·kg^(-1),氮肥利用率提高了18.4%。春玉米干物质积累量随生育时期的推移呈快-慢-快的积累动态,且年际间变化趋势基本相一致,CRU1处理玉米地上部干物质积累量较FP处理增加了7.7%。控释氮肥适量减施不影响植株后期氮素的累积与分配,还可以提升植株氮素的吸收利用能力,促进花后植株养分的转运效率。CRU1处理玉米地上部氮素累积量较FP处理增加了5.0%,CRU1处理对籽粒的贡献率最高,两年平均为62.1%,较FP处理提高13.3%。【结论】控释氮肥减量25%(180 kg·hm^(-2))施用不降低玉米产量,还可有效提高植株氮素的转运效率,从而提高氮肥利用率。控释氮肥处理与推荐施肥处理在玉米产量、养分积累和转运以及氮肥利用均无显著性差异,相对农民习惯处理有显著性提高。

不同缓/控释氮肥对春玉米氮素吸收利用、土壤无机氮变化及氮平衡的影响

【目的】通过研究不同类型缓/控释氮肥对吉林省中部地区春玉米产量、关键生长节点氮素积累特征以及生育期内土壤无机氮含量变化和氮素平衡等多方面的影响,筛选出适宜吉林省中部玉米主产区的缓/控释氮肥类型,以期为该区域缓/控释氮肥合理施用提供理论依据。【方法】于2014年和2015年在吉林省中部玉米主产区设置大田试验,以不施氮肥为对照(CK),在相同用量和施用方式下,设普通尿素(CU)、硫包衣尿素(SCU)、树脂包膜尿素(CRF)、稳定性尿素(SU)和脲甲醛(UF)6个处理,测定指标包括玉米产量、不同生育时期植株氮含量和土壤无机氮含量,并计算作物吸氮量、氮素利用效率、土壤无机氮积累量和土壤-作物系统的氮素平衡状况。【结果】各缓/控释氮肥处理玉米产量显著高于普通尿素处理,以树脂包膜尿素处理玉米产量最高,较普通尿素处理分别提高19.6%(2014年)和18.8%(2015年)。与普通尿素处理相比,各缓/控释氮肥处理显著提高了玉米氮素当季回收率、农学利用率和偏生产力,提高幅度依次为44.8%—72.6%、70.8%—147.7%、9.6%—19.6%(2014年)和29.2%—48.0%、47.7%—86.5%、10.4%—18.9%(2015年),且均以树脂包膜尿素处理最高。施氮显著提高了玉米各生育期氮积累量,其中灌浆期至成熟期氮积累量以树脂包膜尿素处理最高。与普通尿素处理相比,各缓/控释氮肥处理提高了玉米开花期至成熟期0—30 cm土壤无机氮含量,其中玉米开花期至灌浆期土壤无机氮含量以树脂包膜尿素处理最高,成熟期土壤无机氮含量以脲甲醛处理最高。玉米收获后0—180 cm土壤剖面无机氮含量随土层深度增加呈逐渐下降的趋势;与普通尿素处理相比,各缓/控释氮肥处理显著提高了0—30 cm土壤无机氮含量,其中以脲甲醛处理最高。相关分析表明,玉米氮素总积累量、产量与玉米大喇叭口期至成熟期土壤无机氮含量呈显著或极显著的正向相关性;氮素利用效率与玉米开花期至成熟期土壤无机氮含量呈显著或极显著的正向相关性,其中玉米开花期土壤无机氮含量与玉米氮素总积累量、产量和氮素利用效率的相关性最强。施氮显著提高了玉米收获后0—90 cm土壤中残留无机氮积累量;与普通尿素处理相比,各缓/控释氮肥处理显著降低了氮素表观损失量,降低幅度分别为27.4%—42.9%(2014年)和28.4%—45.4%(2015年),其中树脂包膜尿素处理氮素表观损失量最低。【结论】在相同用量和施用方式下,施用缓/控释氮肥可较普通尿素显著提高了玉米产量、玉米灌浆至成熟期氮积累量、氮素当季回收率、农学利用率和偏生产力,并在提高玉米开花期至成熟期0—30 cm土层无机氮含量的同时,显著降低了成熟期0—90 cm土层氮素表观损失量,且以树脂包膜尿素的效果最好。因此,在吉林省中部地区,树脂包膜尿素是高产高效的肥料类型。

覆膜滴灌条件下基于玉米产量和土壤磷素平衡的磷肥适用量研究

【目的】针对东北半干旱区覆膜滴灌玉米生产中大量施磷导致的效率低与环境风险增大问题,通过3年定位试验,系统研究了覆膜滴灌条件下不同磷肥用量对玉米产量、磷肥利用效率和土壤供磷能力的影响,为该区域玉米磷肥合理施用提供科学依据。【方法】于2015—2017年在吉林省半干旱玉米主产区(乾安县)布置定位田间试验。共设6个磷肥用量处理,分别为0(P0)、40 kg·hm^-2(P40)、70 kg·hm^-2(P70)、100 kg·hm^-2(P100)、130 kg·hm^-2(P130)和160 kg·hm^-2(P160),测定指标包括玉米产量及其构成、成熟期植株磷含量和土壤有效磷含量,并计算作物吸磷量、磷肥利用效率和土壤-作物系统的磷素表观平衡状况。【结果】施磷可显著提高玉米产量,增幅依次为6.2%—21.2%(2015年)、9.0%—20.6%(2016年)和12.9%—30.3%(2017年),3年平均增幅为9.2%—23.9%,增产的主要原因是施磷增加了穗粒数、百粒重和收获指数。玉米产量随磷肥用量的增加呈先升后降趋势,其中以P100处理玉米产量最高。磷素表观回收率和磷素偏生产力均随磷肥用量的增加而下降,磷素农学利用率随磷肥用量的增加先升后降。与不施磷肥相比,随磷肥用量和施磷年限的增加,0—40 cm土壤有效磷含量呈增加趋势,其中P100处理土壤有效磷含量与试验起始时土壤有效磷含量相近。连续种植3季玉米后,P0、P40和P70处理土壤磷素表观平衡值均表现为亏缺,亏缺量随磷肥用量的增加而下降;P100、P130和P160处理的土壤磷素表现为盈余,并随磷肥用量的增加而增加。将盈余率(x)与磷肥用量(y1)、土壤有效磷含量(y2)、磷肥利用效率(y3)分别进行拟合,当x=0时,磷肥用量为92.4 kg·hm^-2,玉米产量为12497 kg·hm-2,0—20 cm和20—40 cm土壤有效磷含量分别为34.6和28.4 mg·kg^-1,磷素表观回收率为24.1%,磷素农学利用率为21.9 kg·kg^-1,磷素偏生产力为146.1 kg·kg^-1;其结果与最高产量处理(P100)相对应的玉米产量、土壤有效磷含量和磷肥利用效率结果相近;以理论盈余率为0时施磷量的95%为置信区间,得出最佳施磷范围在88—97 kg·hm^-2。【结论】本研究中磷肥用量88—97 kg·hm^-2范围内不仅能获得玉米高产,还能维持土壤磷素平衡,可作为东北半干旱区覆膜滴灌条件下玉米高产与环境友好的磷肥管理参考依据。

养分专家系统推荐施肥对吉林省玉米产量、养分吸收和利用的影响

摘要：针对吉林省玉米施肥存在过量、不平衡和肥料利用率较低的现象，采用田间试验研究了养分专家系统Nutrientexpertsystem（NE）推荐施肥对玉米产量、经济效益、养分吸收和利用的影响。结果表明：NE推荐施肥对吉林省玉米有一定的增产效应和显著的增收效应。与农民习惯施肥处理（FP）相比，在减施氮肥52．1．79．2kg／hm2（25．8％～33．4％）、磷肥50．1～61．4kg／hm2（46．9％～52．7％）、钾肥22．7～28．7kg／hrn2（24．9％。30．2％）的情况下，NE推荐施肥处理（OPT）增产167～551kg／hm2、增收963—2022元／hm2，氮吸收量提高3．2～12．8kg／hm2，磷吸收量提高0．7—2．1kg／hm2，钾吸收量提高5．3～7．2kg／hm2，肥料利用效率提高13．7．19．6百分点。由此得出，养分专家系统（NE）适宜在吉林省玉米区推行。

玉米秸秆覆盖与深翻两种还田方式对黑土有机碳固持的影响

秸秆还田是实现东北黑土肥力提升与保障区域生态环境安全的有效措施。明确玉米秸秆覆盖与深翻还田下土壤有机碳(SOC,Soil Organic Carbon)的变化及其在团聚体中的固持特征,对于揭示秸秆还田后黑土有机碳的稳定机制与固碳潜力具有重要意义。该研究基于黑土区中部6 a定位试验,选择常规种植(CK)、秸秆覆盖还田(SM,Stovers Mulching)和秸秆深翻还田(SI,Stovers Incorporation)3个处理,对0~10、>10~20、>20~30及>30~40 cm土层SOC含量、容重、水稳性团聚体分布及团聚体中有机碳(OC,Organic Carbon)含量进行了分析与测定,并对各处理年均碳投入量、SOC储量与土壤固碳速率等进行了估算。与CK相比,SM处理显著增加了0~10 cm土层SOC含量,增幅为22.4%,但对10~40 cm土层SOC含量无显著影响;SI处理显著增加了0~40 cm土层SOC含量,增幅为18.1%~41.5%,以>20~30 cm的增幅最突出。与SM处理相比,SI处理0~10 cm土层SOC储量显著低于前者,而>20~30 cm土层SOC储量反之。6 a间,SM处理耕层(0~20 cm)与亚耕层(>20~40 cm)土壤固碳速率分别为1.34和0.77 Mg/(hm^(2)·a),SI处理为0.85和1.74 Mg/(hm^(2)·a)。秸秆不同还田方式显著改变了0~40 cm土层团聚体分布及其中OC含量。与CK相比,SM显著增加了耕层大团聚体(>0.25 mm)比例与平均质量直径(MWD,Mean Weight Diameter),SI显著提高了0~40 cm土层团聚体MWD,且对10~40 cm土层团聚结构的改善作用优于SM;SM处理显著增加了0~10 cm土层>2和<0.053 mm粒级团聚体OC含量,SI处理不仅增加了0~10 cm土层>2 mm粒级团聚体OC含量,也显著提高了10~40 cm土层各粒级团聚体OC含量。在黑土区,秸秆覆盖还田对SOC的提升主要集中于表层,秸秆深翻还田促进了0~40 cm土层SOC积累与土壤团聚结构的改善。

氮肥对吉林春玉米产量、农学效率和氮养分平衡的影响

为解决东北地区玉米合理施用氮肥问题，于2014年在吉林省中部地区通过田间试验，研究了不同施氮量（0、70、140、210、280 kg/hm2）对玉米产量、氮素吸收利用、土壤无机氮积累变化规律及氮素平衡的影响。结果表明，施氮量在70-210 kg/hm2范围内玉米产量随施氮量的增加而增加，当施氮量增加至280 kg/hm2产量下降，根据玉米产量（y）和施氮量（x）拟合得出线性加平台关系式： y=14．63x＋8734．11（R2=0．924），得出最佳施氮量为184．0 kg/hm2。氮素利用率、农学利用率和偏生产力随施氮量的增加而下降；氮收获指数随施氮量的增加先增后降，以施氮量210 kg/hm2处理最高，为64．9%。土壤无机氮积累量在玉米整个生育期呈现先快速下降后小幅升高的趋势。玉米成熟期施氮处理各层土壤无机氮积累量均高于不施氮肥处理，且基本随施氮量的增加而增加。玉米收获后土壤无机氮残留量在施氮量70-210 kg/hm2范围内显著增加，施氮量增加至280 kg/hm2不再显著增加；氮表观损失量随施氮量的增加显著增加。玉米氮吸收量、土壤无机氮残留量和氮表观损失量与施氮量呈显著的正向相关性，玉米氮吸收量、土壤无机氮残留量和氮表观损失量分别占增加氮量的21．84%、41．19%和36．97%。综上所述，在本试验条件下，最佳施氮范围为184-210 kg/hm2。

高密度种植条件下春玉米氮素的需求规律与适宜施氮量

【目的】研究高密度(75 000株/hm^2)种植条件下,东北中部春玉米群体氮素需求规律与分配特征,及其对氮肥运筹的响应,以制定高密度群体玉米的氮素管理措施。【方法】试验于2011—2012年在吉林省公主岭市中国农业科学院作物科学研究所试验田进行,以先玉335为供试材料,在大田条件下设置了5个氮肥施用水平(不施氮(N1),70%推荐施氮量(N2),推荐施氮(N3),130%推荐施氮量(N4),高量施氮(N5)),结合高产栽培管理模式,通过两年田间定点试验,系统监测了不同生育时期植株干物质和养分在各器官中的累积与分配特征,并研究了氮肥施用水平对玉米产量、氮素转运效率的影响。【结果】不同氮肥处理间产量、生物量和氮累积量差异显著,且氮肥处理与年际间交互作用显著;玉米籽粒产量随施氮量的增加呈现单峰曲线变化,以N3处理下产量最高,产量差异主要来自穗粒数和千粒重;春玉米干物质累积随生育进程呈现先快后慢的累积动态,合理的氮肥施用可以提高籽粒的累积量和氮素转运效率,是其增产的重要基础,处理间以N3处理籽粒所占总干物质比重最高;N3处理下吐丝后氮素累积比例显著高于其他4个处理,这表明合理的氮肥运筹可能更有助于植株生育后期对氮素的吸收;通过两年定点试验数据拟合,建立了产量与施氮量的一元二次回归方程y=-0.1715x^2+79.73x+3940.1(R^2=0.963);计算得出最佳经济施肥量为225.1 kg·hm^(-2)。【结论】合理的氮肥运筹显著提升植株干物质向籽粒中转移,并增加吐丝期后植株氮素的吸收和转运能力;在东北中部黑土区中等土壤肥力条件下,基于75 000株/hm^2的种植密度,春玉米氮肥施用量可根据品种及肥力特征在225 kg·hm^(-2)左右进行微调。

滴灌施氮对春玉米氮素吸收、土壤无机氮含量及氮素平衡的影响

为解决吉林省半干旱区滴灌施肥条件下氮肥合理施用问题,通过2年(2015—2016年)田间试验,研究了覆膜滴灌条件下施氮量(0,70,140,210,280,350kg/hm^2)对春玉米产量、氮素吸收利用、土壤剖面无机氮含量变化及氮素平衡的影响。结果表明:施氮量在70~210kg/hm^2范围内玉米产量随施氮量的增加显著增加,当施氮量超过210kg/hm^2后,处理间产量无显著差异;将玉米产量(y)与施氮量(x)拟合,得出最佳施氮量分别为195.1,201.0kg/hm^2。施氮显著提高了玉米各生育时期氮积累量,其中灌浆期和成熟期氮积累量以施氮量210kg/hm^2处理最高。氮素当季回收率、农学利用率和偏生产力均随施氮量的增加而下降。玉米成熟期0-200cm剖面土壤硝态氮和铵态氮含量随土层深度增加呈逐渐下降的趋势;施氮提高了0-200cm土壤硝态氮和铵态氮含量,其中施氮量280,350kg/hm^2处理40-200cm土层硝态氮含量显著高于其他施氮处理。玉米吸氮量、土壤无机氮残留量和氮表观损失量与施氮量呈极显著的正相关;玉米吸氮量、土壤无机氮残留量和氮表观损失量分别占增加纯氮的21.6%~23.3%,33.0%~37.4%,41.0%~43.7%。综上所述,在本试验条件下,综合产量、氮素吸收利用、土壤剖面无机氮含量变化及氮素平衡等因素,在吉林省半干旱区滴灌施肥适宜施氮量应控制在195~210kg/hm^2。

施钾对不同肥力土壤玉米钾素吸收、分配及产量的影响

采用田间试验, 研究了吉林省高（榆树市）、低肥力（公主岭市）肥力条件下不同钾肥用量对玉米产量、钾素吸收和分配的影响。结果表明, 榆树试验点和公主岭试验点的最高产量施钾量分别为83.3 kg·hm-2和113.9 kg·hm-2, 最佳经济施钾量分别为75.1 kg·hm-2和103.1 kg·hm-2。公主岭低肥力试验点比榆树高肥力试验点的最高产量和最佳经济产量分别提高了3.70%和3.68%。施用钾肥可有效提高玉米干物质最大积累速率和钾素最大吸收速率, 并能提前干物质最大积累速率和钾素最大吸收速率出现的天数。当施钾量超过60 kg（K2O）·hm-2时, 公主岭低肥力试验点的干物质最大积累速率和钾素最大吸收速率均高于榆树高肥力试验点。适宜的钾肥用量有利于提高钾养分由营养体向籽粒的转运量、转运效率及籽粒养分比例, 榆树高肥力试验点籽粒养分比例低于公主岭低肥力试验点, 幅度为0.5%~1.7%。除施钾量60 kg（K2O）·hm-2处理外, 公主岭低肥力试验点的钾肥农学利用率、偏生产力和利用效率等指标均高于榆树高肥力试验点, 分别提高7.3~8.8 kg·kg-1、4.4~8.3 kg·kg-1、1.6%~6.2%。综合考虑提高玉米产量、效益及钾肥利用效率, 高肥力土壤适宜施钾量为75 kg·hm-2, 低肥力土壤上适宜施钾量为103 kg·hm-2。

春玉米土壤矿质氮累积及酶活性对施氮的响应

【目的】东北地区春玉米生产中过量施用氮肥的现象普遍存在,导致氮肥利用效率下降,氮素污染严重。有关施氮对东北春玉米土壤矿质氮累积特性影响的研究鲜有报道。本文利用春玉米土壤矿质氮累积量及氮代谢关键酶活性对施氮的响应行为,探寻春玉米的合理施氮量。【方法】采用田间试验和室内分析相结合的方法研究春玉米土壤矿质氮累积量及氮代谢关键酶活性对施氮的响应行为。设计6个施氮水平(N 0、60、120、180、240和300kg/hm2)。自播种开始,每隔15 d分层采集0—120 cm土样一次,共取样10次,进行相关指标的测定与计算。收获时,选择代表性的春玉米进行考种测产。【结果】春玉米产量随施氮量增加显著增加,当施氮量高于N 240 kg/hm2时,产量有减少的趋势。土壤中累积的矿质氮以硝态氮为主,其变化行为受施氮量和生育时期的双重制约。土壤硝态氮累积量随施氮量的增加和生育时期的推进均显著增加。受氮肥追施的影响,拔节大喇叭口期和抽雄期0—60 cm土层铵态氮累积量与苗期和成熟期相比显著增加;从苗期到抽雄期,0—60 cm土层的硝态氮累积量显著增加,而60 cm以下土层无规律性变化。除成熟期外,其他3个生育时期土壤硝态氮累积量均随施氮量的增加显著增加,而随着土层的加深呈降低趋势。与施氮量低的处理(无硝态氮累积峰)相比,N240和N300处理的硝态氮累积峰从拔节期的20—60 cm迁移到抽雄期的80—100 cm,说明过量施氮增加了硝态氮淋溶损失的风险,对环境形成一定的威胁。土壤脲酶和硝酸还原酶活性均随着施氮量的增加先增加后降低,均随着生育时期的推进呈波浪式变化,峰值出现在拔节期抽雄期,这与土壤中铵态氮和硝态氮累积量的变化趋势相一致。【结论】综合考虑春玉米产量性状、矿质氮累积量、氮代谢关键酶活性和经济效益,初步认为,在本试验条件下,春玉米的适宜施氮量在179 209 kg/hm2之间,且在生产上应用该施氮量可以实现氮肥用量降低、产量增加、氮肥效率提高及生态环境保护的协调一致。

不同培肥方式下春玉米氮磷钾养分累积与分配特征

通过2年田间定位试验,研究不同培肥方式（常规栽培T1、深松T2、深松＋深施肥T3、综合培肥T4）对春玉米氮、磷、钾养分积累及产量构成的影响。结果表明,T3、T4处理增产效果显著,与常规栽培（T1）相比,分别增产8.9%~16.5%,9.2%~18.1%。此外,T3、T4处理显著增加植株氮、磷、钾的累积,与T1相比,2个处理植株氮素积累量分别增加9.8%~17.0%,13.6%~26.2%,磷素积累量分别增加7.2%~11.2%,14.3%~21.6%;且2个处理氮、磷增量多集中于籽粒,T3、T4处理籽粒中氮积累量较T1的增幅分别为21.7%~25.1%,29.0%~39.5%,磷积累量的增幅分别5.6%~20.1%,11.2%~33.0%。

春玉米连作体系高产栽培模式优化研究

【目的】通过探讨春玉米土壤物理性状、根系动态变化、产量等对不同农学管理模式的响应,为优化玉米高产高效栽培技术提供理论依据。【方法】以先玉335为供试品种,进行了三年大田定位试验,对种植密度、肥料施用、土壤耕作三项关键技术进行优化组合。设计了4种模式:1)按照当地农户习惯,种植密度5.0万株/hm^2,一次性施用化肥N 225、P_2O_5 82.5、K_2O 67.5 kg/hm2,灭茬旋耕(CK);2)种植增密至6.0万株/hm^2,化肥用量为N 190、P_2O_5 75、K_2O 82.5 kg/hm^2,氮肥分两次施用,播前和拔节期分别施78和117kg/hm2,基施有机肥15000 kg/hm2及中微肥60 kg/hm2,灭茬旋耕(Opt-1);3)种植密度7.0万株/hm^2,施化肥量为N 300、P_2O_5 120、K_2O 120 kg/hm^2,氮肥分三次施用,播前、拔节和抽雄期分别施用120、120、60 kg/hm2,磷肥和钾肥分两次施用,播前和拔节分别施用96和24 kg/hm2,基施有机肥15000 kg/hm^2及中微肥150 kg/hm^2,拔节期深松(Opt-2);4)施化肥N225、P_2O_5 90、K_2O 90 kg/hm^2,氮肥分三次施用,播前、拔节和抽雄期分别施用90、90、45 kg/hm^2,磷肥和钾肥分两次施用,播前和拔节分别施用72和18 kg/hm^2,有机肥、中微肥和种植密度同Opt-2(Opt-3)。调查了产量构成、氮素吸收、0—60 cm土壤物理性状和根系动态变化。【结果】产量主要是依靠收获穗数的增加来实现,Opt-1、Opt-2、Opt-3处理下的产量分别较CK高12.1%、15.3%和13.9%。与Opt-3处理相比,Opt-2处理氮肥用量增加33.3%,吸氮量仅增加6.9%,且多集中于茎叶,产量未增加。Opt-2、Opt-3处理在拔节期深松后,吐丝期和乳熟期固相比例有所下降,尤以乳熟期较为显著,平均各土层分别降低了8.8%和7.4%,进而增加了0—40 cm耕层土壤的通透性。Opt-1、Opt-2、Opt-3处理在0—10 cm土层根长、根重和根表面积均显著高于CK,在30—40 cm土层Opt-2、Opt-3处理的根长和根表面积比CK分别增加36.6%、44.6%和34.9%、37.1%;与CK相比,Opt-1、Opt-2、Opt-3处理在玉米吐丝期0—60 cm土壤硝态氮残留量分别减少45.7%、31.0%、23.2%,且处理间差异显著。Opt-2和Opt-3处理在12展叶期进行深松追肥后促进了硝态氮的下移。【结论】通过增密、调肥、深松三项技术措施的集成优化,提高了0—40 cm耕层土壤的通气性,促进了玉米根系下扎且充分生长,吸收利用了0—60 cm土层中的硝态氮,进而显著增加了产量和肥料利用率。通过调整施肥量,补充有机肥和中微量元素,氮磷钾肥分两次施用并结合拔节期深松,其产量和吸氮量较目前广泛使用的栽培模式增幅分别为13.9%和9.5%,是较优的栽培技术模式。

覆膜滴灌条件下氮肥运筹对玉米氮素吸收利用和土壤无机氮含量的影响

为解决吉林省半干旱区覆膜滴灌条件下合理施氮问题,通过两年(2016—2017年)田间试验,研究了覆膜滴灌等氮量投入条件下,不同运筹模式(N1:100%基肥;N2:50%基肥+50%拔节肥;N3:30%基肥+50%拔节肥+10%大口肥+10%开花肥;N4:20%基肥+30%拔节肥+20%大口肥+20%开花肥+10%灌浆肥)对春玉米产量、氮素利用效率、关键生长节点氮素积累特征以及生育期内土壤无机氮含量变化和氮素平衡的影响。结果表明,分次施氮各处理(N2、N3、N4)玉米产量显著高于100%基肥处理(N1),其中N4处理玉米产量最高,较N1处理分别提高22.44%(2016年)和35.31%(2017年)。与N1处理相比,N2、N3、N4显著提高了玉米氮素吸收利用率、农学利用率和偏生产力,提高幅度依次为52.02%~83.21%、63.69%~120.78%、11.85%~22.46%(2016年)和92.44%~129.38%、127.23%~203.09%、22.10%~34.01%(2017年),且均以N4处理最高。施氮显著提高了玉米拔节期至成熟期氮积累量,其中开花期至成熟期氮积累量以N4处理最高。与N1处理相比,N2、N3、N4提高了玉米开花期至成熟期0~20 cm土壤无机氮含量,并降低成熟期40~100 cm土壤无机氮含量。土壤-作物系统氮素平衡中,N2、N3、N4处理较N1处理显著降低了氮素表观损失量,其中N4处理氮素表观损失量最低。综上所述,在本试验条件下,总施氮量210 kg·hm-2时,20%基肥+30%拔节肥+20%大口肥+20%开花肥+10%灌浆肥为该区域覆膜滴灌条件下氮肥最佳运筹模式。

春玉米功能叶片生理特征及产量对施氮的响应

为了提高氮肥增产效益,减少环境污染,通过2年田间试验研究了不同施氮水平（0、60、120、180、240和300 kg·hm-2）对春玉米功能叶片生理特性及产量的影响。结果表明：春玉米功能叶片SPAD值、硝态氮（NO3--N）含量、硝酸还原酶活性（NRA）、谷氨酰胺合成酶活性（GSA）和籽粒产量均随着施氮量增加显著增加,当施氮量高于180 kg·hm-2时,各指标均有降低趋势。氮肥表观利用率和氮肥生理利用率均随着施氮量增加先增加后降低,在施氮量为180 kg·hm-2时达到最大,分别为30.0%和9.3 kg·kg-1N,这与氮肥农学利用率的变化趋势正好相反。春玉米功能叶片SPAD值、NO3--N含量、NRA和GSA随着生育期推进分别呈现＂快速上升-缓慢上升-下降＂、＂双峰＂、＂波浪型＂和＂波浪型＂的变化趋势,其峰值均出现在拔节期至孕穗期。综合考虑籽粒产量和功能叶片生理特征,179~209 kg·hm-2是本试验条件下春玉米的合理施氮量。

深松结合不同施肥方式对春玉米根系时空分布特征的影响

【目的】阐明深松结合不同施肥方式对东北春玉米根系时空分布特征的影响。【方法】2011-2012年,采用2年田间定位试验,设置常规模式(农民习惯栽培模式,对照,T1)、深松模式(T2)、深松+氮肥深追模式(T3)、深松+氮肥深追+增施有机肥模式(综合培肥模式,T4)4个处理,在玉米主要生育期采集0～10,10～20,20～30,30～40,40～60cm土层根系样品,利用WinRhizo根系分析系统获取根长、根表面积与根系平均直径,同时测定各生育期玉米根系干质量及成熟期籽粒产量与地上干物质量。【结果】2011-2012年,随着生育进程的推进,玉米的根系干质量、根长、根表面积均呈先增加后降低的单峰曲线变化,并在吐丝期达到最大值;根系平均直径总体呈现缓慢增加或保持平稳的变化趋势。不同处理对各生育期玉米的根系干质量、根表面积和根长有着不同程度的影响,以吐丝后期各指标的变幅较为明显,但各指标年际间的差异并不显著。与常规处理相比,深松处理对根系干质量、根长及根表面积的影响并不显著;深松+氮肥深追处理对根系生长的促进作用主要集中于吐丝期之后,而综合培肥处理从6展叶期起对根系生长就有显著的促进作用,总根系干质量、总根长及总根表面积显著增加,根系平均直径大幅度降低。在各生育期,根系干质量、根长、根表面积和根系平均直径随着土层深度的增加呈现逐渐降低并趋于平缓的变化趋势,其中深层(30～40和40～60cm)土壤中的根系生长对深松+氮肥深追与综合培肥处理的响应较为敏感,特别是综合培肥处理各指标的变化更为显著,在成熟期,与常规处理相比,综合培肥处理30～40和40～60cm土层根系干质量的增幅分别为91%和72%,根长的增幅分别为68%和130%,根表面积的增幅分别为128%和87%。2011-2012年,与常规处理相比,深松处理对玉米籽粒产量和地上干物质量的影响不显著,深松+氮肥深追处理和综合培肥处理玉米籽粒产量及地上干物质量显著增加,增幅分别为8.92%,16.1%和9.21%,17.7%。【结论】深松配合氮肥深追有利于根系干质量的增加,促进了根系纵深分布,并获得了较高的玉米产量。在此基础上增施有机肥对玉米根系生长的促进作用更为显著,更有利于根系干物质的积累与"纵向延伸"根系构型的形成,从而保证了其更高的玉米产量。