吉林省中部黑土区秸秆全量深翻还田条件下春玉米氮肥适宜用量研究

【目的】基于多年玉米秸秆全量深翻还田试验,探究吉林省中部黑土区春玉米氮肥适宜用量及群体氮素累积与分配特征。【方法】本试验于2017—2019年在吉林省公主岭市进行,为双因素田间试验。主因素为施氮水平,分别为0 (N0)、60 (N60)、120 (N120)、180 (N180)、240 (N240)、300 (N300)、360 (N360) kg/hm^(2);副因素为品种,分别为富民985 (Fumin 985)和翔玉211 (Xiangyu 211)。测定不同生育时期玉米各器官干物质积累量、吸氮量及产量构成。【结果】增施氮肥对玉米产量影响显著,年份、处理、品种对产量的影响具有明显的交互作用。N0处理的产量随着年限的增加而逐年递减,2018年和2019年相比于2017年产量分别降低10.9%和26.2%;各处理间差异也逐渐增大,2017年N180处理比N0处理产量增加23.2%,到2019年N180处理比N0处理产量增加55.1%;品种间比较,2017—2019年翔玉211产量均高于富民985产量,并且翔玉211适宜施氮量略高于富民985适宜施氮量。春玉米干物质积累量随着施氮水平的提高呈现先上升后降低的趋势,不同氮肥处理的茎、叶干物质积累量和氮积累量均于吐丝期至乳熟期达到最大值,成熟期N180处理的茎、叶、籽粒干物质积累量最高;不同施氮水平下,花后氮积累量分配比例呈现先升后降的趋势。不同施氮水平下,秸秆理论带入全氮养分量差异明显,且不同施氮水平的氮还田量随着秸秆还田年限的增加而逐渐上升,2017年,N300处理下氮还田量最高,为68.9 kg/hm^(2),较N0、N360处理分别增加155.0%、15.2%;2019年,N240处理下氮还田量最高,为109.9 kg/hm^(2),较N0、N360处理分别增加156.7%、33.4%。本研究以2017和2019年数据拟合方程,计算得出秸秆全量深翻还田后玉米最佳经济产量为13028 kg/hm^(2),适宜氮肥用量为162 kg/hm^(2)。【结论】在吉林中部黑土区,多年连续秸秆全量深翻还田条件下,虽然年际条件、品种对产量有显著影响,氮肥依然是玉米高产稳产的重要因素,适宜的氮肥用量有利于提高吐丝至乳熟期玉米的干物质积累。本试验条件下保持产量水平12~13 t/hm^(2)的氮肥适宜用量为160~165 kg/hm^(2)。

长期秸秆还田下基于东北水稻高产和钾素平衡的钾肥用量研究

【目的】通过5年定位试验,系统研究东北稻区秸秆还田条件下不同钾肥用量对水稻产量、钾素利用率和土壤供钾能力的影响,为秸秆还田下水稻钾肥合理施用提供科学依据。【方法】于2015—2019年在东北水稻主产区吉林省前郭县开展田间定位试验。共设6个钾肥用量(K2O)处理,分别为0 (K0)、30 (K30)、60 (K60)、90 (K90)、120 (K120)和150 kg/hm^2 (K150),水稻收获后,测定籽粒产量与生物产量、植株钾含量及0—20和20—40 cm土层土壤速效钾、缓效钾和全钾含量,并计算作物钾积累量、钾素利用效率和土壤-作物系统的钾素表观平衡状况。【结果】施钾可提高水稻籽粒产量和生物产量,与不施钾相比,平均增幅依次为7.6%~14.5%、6.3%~10.9%,以K60和K90处理籽粒产量和生物产量最高。不同施钾处理间收获指数没有显著差异。钾素表观回收率、农学利用率和偏生产力均随钾肥用量的增加而下降。K60、K90、K120和K150处理0—40 cm土壤速效钾和缓效钾含量高于K0和K30处理,全钾含量6个处理间没有显著差异。K90、K120和K150处理0—40 cm土壤速效钾和缓效钾含量间也没有显著差异。在5年试验中,K0和K30处理土壤钾素表观平衡均表现为亏缺,K60处理农田钾素投入量和输出量基本平衡,当钾肥用量增加至90 kg/hm^2以上,农田钾素表观平衡呈现盈余状态,并随钾肥用量的增加显著增加。盈余率与钾肥用量、籽粒产量、土壤速效钾含量、钾素利用效率分别进行拟合得出,当盈余率为0时,钾肥用量为53.1 kg/hm^2,籽粒产量为10035 kg/hm^2,0—20和20—40 cm土壤速效钾含量分别为103.04和91.56 mg/kg,钾素表观回收率为40.4%,钾素农学利用率为21.2 kg/kg,钾素偏生产力为202.2 kg/kg。【结论】在秸秆还田条件下,施用钾肥对水稻依然有明显增产效果。年施K2O 30 kg/hm^2,土壤钾素处于亏缺状态;年施K2O 60 kg/hm^2增产效果最好,且土壤钾素处于基本平衡状态,土壤速效钾和缓效钾含量处于稳定状态;年施K2O超过90 kg/hm^2后,虽然钾盈余量增加,但对土壤速效钾和缓效钾含量没有进一步增加的效果,水稻产量甚至还有下降的趋势。以理论盈余率为0时钾肥用量的95%为置信区间,钾肥用量在50~56 kg/hm^2范围内既可保证较高的水稻产量和钾素利用效率,又可维持土壤供钾能力,可作为东北稻区秸秆还田下水稻钾肥推荐用量。

调整播期提高春玉米对养分和气候资源的利用效率

【目的】温度、光照和降水是影响玉米生长发育的关键气象因子。探讨关键气象因子与氮素吸收运转及产量形成的关系,以期最大限度地提高春玉米对气候资源及氮素的利用效率。【方法】以先玉335(XY335)和郑单958(ZD958)为供试品种,进行了两年田间定位试验。设早(4月24日)、中(5月4日)、晚(5月14日)3个播期处理,测定了营养生长期和生殖生长期玉米干物质和氮素累积量及籽粒的运转率,在成熟期测产。利用Hybrid-Maize模型,结合当地气象数据对不同播期处理的产量差及光温资源匹配进行综合模拟与评价。【结果】XY335在早、中、晚播期的干物质积累量分别为21233、21249、20311 kg/hm^(2);氮素积累量分别为184.2、192.5、171.1 kg/hm^(2);氮素转运率分别为35.1%、45.7%、35.8%;氮素对籽粒氮的贡献率分别为19.4%、29.6%、23.9%;ZD958在早、中、晚播期的干物质积累量分别为21031、20637、20405 kg/hm^(2);氮素积累量分别为173.7、163.4、154.9 kg/hm^(2);氮素转运率分别为39.2%、36.4%、25.6%;氮素对籽粒氮的贡献率分别为32.7%、25.4%、13.7%。XY335在中播处理下产量最高,较早播处理和晚播处理分别增加9.9%和17.4%;ZD958在两个试验年份均为晚播处理产量最低,两年平均较早播、中播处理分别减少8.6%、5.4%;品种间比较,XY335产量受生殖生长阶段日均温影响较大,ZD958产量增加与全生育期太阳总辐射量、营养生长期天数关系较为密切。播期和品种不同造成的产量差异主要与VT—R6期干物质累积量与氮素累积量有关,XY335在花后氮素转运效率优势明显,其产量增加受生殖生长阶段日均温影响较大,ZD958产量增加与营养生长期天数、全生育期总辐射量有关。【结论】播期和品种不同造成的产量差异主要与开花后的干物质累积量与氮素累积量有关,提升氮素转运量可有效促进增产。XY335在花后氮素转运效率优势明显,其产量增加受生殖生长阶段日均温影响较大,ZD958产量增加与营养生长期天数、全生育期总辐射量有关。在本试验条件下,XY335适宜在5月4日左右播种,ZD958适宜早播。

秸秆全量还田条件下玉米磷素吸收特征与磷肥适宜用量研究

【目的】探究长期秸秆全量深翻还田后玉米磷素累积特征及产量变化,以期为确定秸秆全量还田条件下的磷肥适宜用量提供理论依据。【方法】本试验于2017—2019年在吉林省公主岭市和朝阳坡镇进行,双因素设计,主因素为磷肥水平,P;O;用量分别为0 kg/hm^(2)(P0)、45 kg/hm^(2)(P45)、90 kg/hm^(2)(P90)、135 kg/hm^(2)(P135)和180 kg/hm^(2)(P180),副因素为玉米品种,分别为富民985 (Fumin 985)和翔玉211 (Xiangyu 211)。测定开花期及成熟期各部位磷素吸收量、产量及其构成。【结果】地点、年份和磷处理3个因素及其交互作用对玉米产量、收获穗数、穗粒数和百粒重均有极显著影响(P<0.01);P90处理的产量、收获穗数和百粒重均最高,较P0处理分别增加了14.4%、6.15%和5.78%(P<0.05)。与P0处理相比,2017—2019年两地的花前磷累积比例均有一定程度的增加,以P90处理的增幅最大,其中朝阳坡2018和2019年P90处理的花前磷累积比例较P0处理分别显著增加24.5%和15.5%(P<0.05)。玉米的磷吸收量特别是秸秆中的磷累积量较为稳定,受施磷水平的影响较小,但籽粒的磷累积量呈先升后降的趋势;与P0处理相比,2017年公主岭P90和P135两处理籽粒磷素吸收量增幅显著,分别为22.3%和14.6%(P<0.05);2017—2019年朝阳坡P90处理的籽粒磷素吸收量显著提高,增幅为7.03%~12.5%(P<0.05)。当施磷水平为90 kg/hm^(2)时,磷转运量、转运率和对籽粒的贡献率达到较高水平。通过一元二次方程将3年两点数据进行拟合,得出公主岭和朝阳坡最高产量分别为12161和12435kg/hm^(2),对应的最佳经济施磷量分别为77.2和71.9 kg/hm^(2);两地拟合后的最佳经济施磷量为74.6 kg/hm^(2)。【结论】当施磷水平小于90 kg/hm^(2)时,增施磷肥对提高花前的磷累积比例、籽粒磷素吸收量、转运量、转运率和对籽粒的贡献率有积极作用。在多年秸秆全量深翻还田背景下,玉米施磷(P;O;)量在71.9~77.2 kg/hm^(2),可达到12 t/hm^(2)的产量水平。

秸秆还田下寒地水稻实现高产高氮肥利用率的氮肥运筹模式

【目的】秸秆还田是东北寒地水稻种植区培肥土壤的重要措施,研究调整水稻基蘖氮肥与穗氮肥比例,为促进寒地水稻氮肥的合理施用提供科学依据。【方法】田间试验于2016、2017年在吉林省进行,供试水稻品种为吉粳511。上一季水稻收获后,秸秆9000 kg/hm^(2)粉碎至10 cm左右,翻压还田。在总施氮(N)量200 kg/hm^(2)不变的前提下,设置5个基蘖肥与穗肥比例处理5∶5(N5∶5)、6∶4(N6∶4)、7∶3(N7∶3)、8∶2(N8∶2)和9∶1(N9∶1),以不施氮肥(N0)为对照。在水稻6个生育期调查植株生物量和氮素含量,成熟期测定产量及产量构成因素。计算了氮素积累与转运特征,以及氮素利用效率。【结果】与N0处理相比,施氮提高了水稻穗数、穗粒数和结实率,进而显著提高了产量,以N8∶2处理的水稻产量最高。水稻返青期至拔节期,氮积累量随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加而增加,而齐穗期至成熟期阶段则表现为随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加先增后减,氮素积累总量以N8∶2处理最高。施氮显著提高了氮素转运量和齐穗后积累氮素对籽粒氮积累量贡献率,其中氮素转运量随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加而增加,而齐穗后积累氮素对籽粒氮积累量贡献率随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加先增后降,以N8∶2处理最高。随基蘖氮肥占总施氮量比例的提高,氮素回收率、农学利用率、偏生产力和生理利用率均呈现先增后减趋势,均以N8∶2处理最高。相关分析结果表明,水稻齐穗期前后氮素积累量与水稻产量均呈显著或极显著正相关(r=0.8943~0.9476),其中水稻齐穗后氮积累量与产量的相关性高于齐穗前。【结论】在秸秆还田条件下,基蘖氮肥与穗氮肥比例为8∶2最有利于提高水稻齐穗期至成熟期氮积累量,促进氮素向籽粒的转运,使水稻产量和氮素利用效率协同提高。因此,在本试验条件下,总施氮量200 kg/hm^(2),基蘖肥与穗肥比例为8∶2的施氮制度是优化水稻氮素积累特性及获得高产的理想运筹模式。

滴灌施肥模式对玉米产量、养分吸收及经济效益的影响

【目的】通过研究不同滴灌施肥模式对玉米产量、养分吸收、土壤氮素平衡、水分利用效率及经济效益的影响,以期为吉林省半干旱区滴灌玉米的生产提供理论依据。【方法】于2018—2019年在吉林省松原市民乐村进行田间试验,设置5个处理,即覆膜滴灌水肥一体化(DFM)、浅埋滴灌水肥一体化(DF)、浅埋滴尿素处理(DIU)、浅埋滴水处理(DI)和农民习惯施肥处理(FP),于玉米拔节期、大喇叭口期、吐丝期、灌浆期和成熟期采集植株样品,分为茎秆、叶片和籽粒三部分,测定干物质积累量及氮、磷、钾含量,分析玉米关键生育时期植株养分吸收利用特性。在玉米播种前和收获后采集0—100 cm土层土样分析土壤氮素平衡情况,采集玉米播种前和收获后0—200 cm土层土样测定土壤含水量,分析玉米水分利用效率。【结果】滴灌施肥处理(DFM、DF、DIU和DI)两年玉米的平均产量显著高于农民习惯施肥处理10.3%—20.6%,在干旱年份(2018年)的增产幅度(13.7%—27.9%)大于多雨年份(2019年)的增产幅度(7.2%—13.7%),还提高了成熟期玉米氮、磷、钾积累量,提高幅度分别为15.7%—31.7%(P<0.05)、11.0%—35.6%(P<0.05)和5.2%—20.9%,尤其提高了吐丝后氮、磷、钾的吸收量,分别提高63.1%—95.2%(P<0.05)、11.6%—63.0%和40.0%—110.0%(P<0.05);水分利用效率显著提高了21.8%—33.9%,降低氮素表观损失量13.8%—92.0%。覆膜滴灌(DFM)与浅埋滴灌(DF)处理相比,在干旱年份显著提高了玉米产量和水分利用效率,而在多雨年份差异不显著,覆膜滴灌显著降低了土壤氮素表观损失量74.2%,二者净收益无显著性差异,DFM处理的产投比显著低于DF处理。在浅埋滴灌条件下,DF处理与DIU处理间的玉米产量、氮素表观损失量和水分利用效率差异均不显著;DF处理成熟期的干物质积累量和磷钾积累量显著高于DIU处理;DF处理与DIU处理的净收益和产投比均无显著性差异;DI处理在干旱年份的玉米产量显著高于FP处理13.7%,在多雨年份并不显著,还显著提高了成熟期的氮磷积累量和吐丝后的氮钾积累量,DI处理的净收益与FP处理无显著性差异,但产投比显著低于FP处理。【结论】滴灌施肥模式在半干旱区可提高玉米产量、成熟期氮磷钾积累量和水分利用效率,降低土壤氮素表观损失量,在干旱年份效果显著。覆膜滴灌技术在干旱年份优势大于浅埋滴灌,但产投比显著低于浅埋滴灌技术。浅埋滴尿素模式的产量、水分利用效率、净收益和产投比与浅埋滴灌水肥一体模式相比均无显著性差异,成本较低的浅埋滴尿素模式简化了生产环节,还可达到一定的增产效果。综上所述,在本试验条件下,浅埋滴尿素模式是适宜吉林省半干旱区玉米生产的滴灌施肥技术。

吉林半干旱区基于覆膜滴灌条件下春玉米钾肥适宜用量研究

通过2014~2015年连续两年田间试验,研究覆膜滴灌条件下不同钾肥用量对玉米产量、钾素吸收利用的影响。结果表明,施钾可显著提高玉米产量,施钾增加玉米穗粒数和百粒重,玉米产量随施钾量的增加先增后降,通过玉米产量(y)和施钾量(x)二次曲线拟合,得出最佳施钾量为92.8~105.0 kg/hm^2。与不施钾肥处理相比,施钾显著提高玉米拔节期至成熟期钾积累量,其中灌浆期和成熟期钾积累量以钾肥用量90 kg/hm^2处理最高;施钾提高吐丝期至成熟期钾素分配比例,提高幅度分别为2.7%~28.4%。与不施钾肥处理相比,施钾显著提高玉米钾素转运量、转运率及子粒吸钾量,并随施钾量的增加先增后降,均以钾肥用量90 kg/hm^2处理最高。

减氮增密提高寒地水稻产量与氮素吸收利用

针对水稻氮肥过量施用和移栽密度过低的问题,研究减氮增密对水稻产量与氮素利用效率的影响,以期为东北寒区水稻生产提供科学依据。于2019—2020年在吉林省前郭县红光农场进行田间试验,共设4个处理,分别为不施氮肥+移栽密度1.80×10^(5)穴·hm^(-2)(N0)、传统施氮(氮肥用量235 kg·hm^(-2))+移栽密度1.80×10^(5)穴·hm^(-2)(FP)、较传统施氮减量20%(氮肥用量188 kg·hm^(-2))+移栽密度2.40×10^(5)穴·hm-(2)(SNHD1)、较传统施氮减量20%(氮肥用量188 kg·hm^(-2))+移栽密度3.00×10^(5)穴·hm^(-2)(SNHD2)。对水稻产量、地上部干物质积累与分配、氮素积累与分配以及氮素利用效率进行测定分析。结果表明:SNHD1和SNHD2处理相较于FP处理显著增加了水稻有效穗数,提高了水稻产量,其中SNHD1处理水稻产量增幅达显著水平,两年平均增幅为7.8%。减氮增密提高了水稻各生育时期干物质积累量和氮素积累量,以及水稻齐穗后干物质积累量与氮素积累量占总生育期积累量的比例,且均为SNHD1处理最高。SNHD1和SNHD2处理较FP处理显著提高了氮素吸收率、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥吸收利用率,且均为SNHD1处理最高,较FP处理两年平均分别提高0.3、6.2、14.4 kg·kg^(-1)和16.4个百分点。氮素表观平衡结果显示,FP、SNHD1和SNHD2处理两年平均表现为盈余,其中SNHD1处理氮盈余量最低。水稻齐穗前、后的干物质积累量和氮素积累量与水稻产量均呈显著正相关,其中水稻齐穗后干物质积累量和氮积累量的相关性高于齐穗前。综上所述,合理的氮肥用量与移栽密度提高了水稻整个生育期干物质积累量和氮素积累量,并提高齐穗后积累比例,进而提高水稻产量和氮素利用效率,综合水稻产量、氮素吸收利用等因素,东北寒地稻区适宜的水稻栽培模式为氮肥用量188 kg·hm^(-2)、移栽密度2.40×10^(5)穴·hm^(-2)。

长期玉米连作下不同产量水平0-100 cm土层黑土与淡黑钙土理化性状差异

【目的】比较长期玉米连作条件下,0—100 cm土层黑土和淡黑钙土土壤物理和化学性状的差异,分析影响产量的主导因素,为黑土地保护与利用提供理论指导。【方法】在吉林省中部黑土区和西部淡黑钙土区,各选取玉米连作种植年限超过15年的代表性地块18个,在每个地块采集深度为0—10、10—20、20—30、30—50、50—70和70—100 cm的土壤样品,并进行土壤理化性状分析。按照高、中、低3个产量水平将土壤样品划分为3组,综合比较黑土和淡黑钙土不同产量水平0—100 cm土层土壤理化性状的差异。【结果】中部黑土0—100 cm土壤肥力指标均高于西部淡黑钙土,其0—100 cm土层土壤氮、磷、钾素储量分别为12.3、4.8、175.1 t/hm2,分别比西部淡黑钙土高2.4%、13.3%、43.5%。黑土和淡黑钙土20—100 cm土层有机质和全氮含量均以高产田最高;高产田与中产田耕层(0—20 cm)土壤全量和速效氮、磷、钾含量均明显高于下层(20—100 cm)。中部黑土20—30 cm存在一个较明显的保水保肥层,30 cm以下土层的土壤理化性状与产量多呈显著相关,0—100 cm土层土壤pH为5.15~7.07,高产田土壤固、液、气三相比例更理想,0—100 cm各土层广义土壤结构指数(GSSI)的高低表现为高产田>中产田>低产田,高产田土壤含水量高于其他两个产量水平,高产田与中产田0—100 cm各土层土壤全磷含量较为接近,二者耕层速效钾含量明显高于低产田。西部淡黑钙土无明显的保水保肥层,20—30 cm土层的理化指标与产量密切相关,0—100 cm土层土壤pH为6.61~8.31,高产田70—100 cm土层硝态氮累积量仅占0—100 cm土体总量的5.2%,而中、低产田该比例分别为22.3%和22.7%,硝态氮下移趋势明显。黑土与淡黑钙土区0—20 cm土壤均呈现酸化趋势,尤其是黑土区低产田表层土壤酸化现象明显。【结论】中部黑土区30—50 cm土层土壤理化指标对产量影响较大,高产田20 cm以下土层养分持续供应能力是其实现稳定高产的重要保证。西部淡黑钙土区20—30 cm土层理化指标对产量影响较大,土壤结构是影响产量的核心指标,持续土壤培肥是实现高产的重要措施。

玉米秸秆源有机物料对黑土养分有效性与酶活性的提升效应

【目的】研究以玉米秸秆为主要原料制备的不同类型有机物料对东北黑土土壤肥力和玉米产量的影响,为黑土地保护和秸秆资源高效利用提供理论依据。【方法】田间定位试验连续进行了5年。试验设不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(NPK+ST)、化肥配施生物炭(NPK+BR)以及化肥配施堆肥(NPK+CP)5个处理,各有机物料每年均为等碳量投入(C 3200 kg/hm^(2))。5年后,采集耕层(0—20 cm)和亚耕层(20—40cm)土壤样品,测定土壤有机碳(SOC)、活性有机碳(LOC)、速效养分与酶活性,并结合年际间玉米产量变化进行综合评价。【结果】与NPK相比,NPK+BR处理显著增加了耕层及亚耕层SOC含量,增幅分别为28.2%和11.2%;NPK+CP和NPK+ST处理增加了耕层SOC含量,增幅分别为15.5%和7.6%,对亚耕层SOC含量影响不显著;配施有机物料处理显著增加了0—40 cm土层LOC含量,且NPK+CP和NPK+ST处理LOC含量在0—20 cm土层显著高于NPK+BR,增幅分别为13.2%和8.7%,各种有机物料处理LOC含量在20—40 cm土层差异不显著;3个配施有机物料处理均显著增加了0—20 cm土层有效磷含量,仅NPK+CP和NPK+BR处理显著提高了20—40 cm土层有效磷含量;配施有机物料处理对0—40 cm土层土壤速效氮和速效钾含量影响均不显著,但配施堆肥处理0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理。配施有机物料处理比NPK处理显著增加了0—40 cm土层土壤纤维素酶、蔗糖酶和磷酸酶活性。NPK+ST和NPK+BR处理比NPK+CP处理更利于提高耕层纤维素酶活性,NPK+ST处理耕层蔗糖酶活性显著高于NPK+BR和NPK+CP处理;配施有机物料处理亚耕层土壤纤维素酶和蔗糖酶活性差异不显著。NPK+ST和NPK+CP处理较NPK+BR处理显著提高了0—40 cm土层土壤磷酸酶活性。不同处理玉米产量在年际间波动变化,配施有机物料处理玉米产量高于NPK处理,NPK+CP和NPK+ST处理对玉米产量的提升在第一年即有明显效果,而NPK+BR处理对玉米产量的积极效果在4年后才表现出来。各处理平均玉米产量的高低表现为NPK+CP>NPK+ST>NPK+BR>NPK>CK。【结论】化肥配施生物炭对0—40 cm土层土壤有机碳的积累作用最突出,而配施秸秆和堆肥更利于提升土壤活性有机碳的含量。配施堆肥0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理,三者0—20 cm土层土壤有效磷含量无显著差异,但配施堆肥和生物炭20—40 cm土层有效磷含量显著高于配施秸秆处理。配施秸秆或生物炭增强了0—40 cm土层土壤纤维素酶活性,而蔗糖酶和磷酸酶活性以配施秸秆和堆肥处理为最高。随着土壤肥力的提高,配施有机物料处理促进了玉米产量的提升,以配施堆肥处理对玉米平均产量的增加幅度最高。因此,对于基础肥力较高的黑土而言,生物炭还田可实现黑土有机碳的快速提升,而堆肥和秸秆直接还田对玉米产量的促进作用更为明显。

不同耕作方式对玉米根系特性及养分吸收转运的影响

【目的】耕作方式影响玉米根系的生长发育及养分吸收,比较东北中部雨养区不同耕作制度下玉米根系生长和养分吸收特征,为建立合理的耕作方式提供理论依据和技术支撑。【方法】2011―2012年,在吉林省连续进行了2年的田间定位试验,设置4种耕作方式:浅灭茬后直接播种(对照,T1),苗带深松后镇压(T2),行间深松且苗带镇压(T3),苗带行间全部深松(T4)。在6展叶期、吐丝期和生理成熟期,取0-60 cm土层的植株根系样品,分析玉米产量、养分吸收转运及根系生长发育特征。【结果】不同耕作方式下玉米产量差异显著(P <0.05),两年平均值表现为T3> T2> T1> T4,T2处理和T3处理的产量分别比T1处理增加8.1%和10.2%。与T1处理相比,T2和T3处理均增加了玉米吐丝后氮磷钾养分累积量,吐丝后累积养分对籽粒的贡献率显著增加(P <0.05)。T2和T3处理下的氮、磷、钾累积量对籽粒的贡献率分别比T1处理增加了0.4%~3.6%、16.9%~33.8%、70.5%~82.1%,T3处理增幅高于T2处理。T2和T3处理显著增加了玉米各生育期的总根干重、总根长和总根表面积(P <0.05),其中,6展叶期至成熟期,总根干重、总根长、总根表面积的增幅分别为9.8%~22.8%、16.1%~33.1%、19.9%~38.2%。T2和T3处理在各土壤剖面的根系形态均优于T1处理,其中以T2处理最佳,且在20-40 cm土层间差异最为显著(P <0.05)。与T1处理相比,T3处理下各生育时期在20-40 cm土层的根干重、根长、根表面积平均增幅为34.1%、48.3%、47.8%,根直径平均增幅为22.1%。【结论】与浅灭茬后直接播种相比,苗带行间全部深松不利于根系发育,而行间深松且苗带镇压方式促进了根系的生长发育和纵向延伸,尤其是在20-40 cm土层根系干重、根长和根表面积明显增加,有利于根系对深层土壤养分的吸收利用,进而提高玉米花后累积养分对籽粒的贡献率,增加产量。

吉林西部不同培肥方式对玉米产量及土壤理化性状的影响

通过三年田间定位试验,研究不同培肥措施对吉林西部半干旱区玉米产量及土壤肥力指标的影响,为指导当地土壤改良及肥力培育提供参考。试验在吉林省乾安县赞字乡进行,设6个处理,分别为农民习惯(Tra)、增施有机肥(Tra+M)、深松(Tra+S)、增施硫酸铝(Tra+Al)、高量施肥(HNPK)和综合培肥(Opt)。研究结果表明:五种培肥措施中以综合培肥(Opt)处理效果最佳,增施有机肥(Tra+M)处理效果次之。与农民习惯(Tra)相比较,综合培肥(Opt)处理下玉米产量三年平均增加11.84%,0~20 cm和20~40 cm土壤速效氮、速效磷和速效钾平均增幅51.3%和41.4%,其中磷和钾增幅比例较高;土壤容重分别降低21.6%和14.4%,土壤三相比进一步优化。综上,综合培肥(Opt)措施通过0~40 cm全耕层培肥,改善玉米群体质量,实现玉米高产稳产。

优化施肥条件下有机肥部分替代化肥对水稻产量、养分吸收及转运的影响

针对吉林省西部水稻丰产区化肥施用量大、养分投入不均衡、肥料利用率低、有机质含量下降等问题,通过连续2年(2018~2019)田间试验,研究在优化施肥(较常规施肥减少肥料用量25%)的条件下有机肥部分替代化肥氮对水稻产量、养分吸收利用、肥料利用效率及养分转运效率的影响。研究结果表明,2018~2019年优化施肥各处理水稻产量没有因减少肥料用量而减产,且有小幅度的增产,其中以有机肥氮替代化肥氮10%(M+90%N)处理产量最高,较常规施肥(FP)处理增产幅度分别为4.5%和5.6%,达显著水平,肥料净收益增加1 609元/hm2。优化施肥各处理的肥料利用效率也均高于常规施肥处理,以M+90%N处理表现最好,与FP相比,M+90%N处理的肥料农学利用率分别提高了28.1%和16.2%,肥料偏生产力分别提高了28.9%和17.3%,肥料利用率分别提高了25.7%和29.7%。与常规施肥相比,优化施肥各处理增加了水稻氮、磷、钾养分积累量,提高了养分吸收利用及转运效率。

覆膜滴灌条件下磷肥后移对玉米物质生产与磷素吸收利用的调控效应

通过两年田间试验,研究覆膜滴灌等磷量投入条件下,不同施用时期及比例(P1,100%基肥;P2,40%基肥+60%拔节肥;P3,40%基肥+40%拔节肥+20%大喇叭口肥;P4,40%基肥+20%拔节肥+20%大喇叭口肥+20%开花肥)对玉米产量、物质生产与磷素吸收利用的影响。结果表明,分次施磷处理(P2、P3、P4)玉米产量均高于P1处理,P4处理玉米产量与P1处理差异达显著水平(P<0.05)。施磷显著提高玉米吐丝期至成熟期干物质量和磷素吸收量,吐丝期干物质量与磷素吸收量以P1处理最高,灌浆期至成熟期干物质量与磷素吸收量以P4处理最高。

覆膜滴灌施肥条件下钾肥运筹对玉米产量及钾素吸收利用的影响

通过两年的田间试验,系统地分析了覆膜滴灌条件下,钾肥不同运筹模式(不施钾肥(K0),基肥=100%(K1),基肥∶拔节期=50%∶50%(K2),基肥∶拔节期∶大口期=50%∶30%∶20%(K3),基肥∶拔节期∶大口期∶开花期=50%∶20%∶5%∶5%(K4))下玉米不同生育时期植株生物量和氮素累积以及成熟期的分配特征,并研究了不同钾肥运筹模式对玉米产量、钾素利用效率及钾素转运效率的影响。结果表明,在不同钾肥运筹方式中,K2、K3和K4处理玉米产量均高于钾肥一次性基施(K1)处理,其中K3处理的玉米产量最高,较K1处理2015~2016年分别增产7.6%和9.1%。K2、K3和K4处理钾素吸收利用率、农学利用率和偏生产力均高于K1处理,其中以K3处理最高,较K1处理两年钾素吸收利用率分别提高41.0%和7.0%,农学利用率提高幅度分别为49.5%和68.5%,偏生产力提高幅度分别为7.6%和9.1%。合理的钾肥运筹模式提高了玉米干物质积累和钾素累积量,提升了植株钾素的吸收利用能力,促进了花后植株养分的转运效率,K3处理的转运效率最高,较K1处理分别提高20.1%(2015年)和17.7%(2016年)。可见,在覆膜滴灌、施钾量为90 kg/hm^2条件下,该地区最佳钾肥运筹模式为基肥∶拔节期∶大口期=50%∶30%∶20%。

玉米秸秆全量深翻还田地力提升技术模式实证及效益分析

以秸秆全量深翻还田技术为核心,集成精播保苗、病虫害防控、养分高效管理和机械收获等关键技术,构建了基于整个玉米种植链条的秸秆全量深翻还田地力提升技术模式,并于2018-2019年将此模式在吉林省公主岭和伊通两地18个规模经营主体进行实证。结果表明,与农民习惯操作相比,所有规模经营主体实证区应用该技术模式均表现为增产趋势,产量增幅为4.5%~11.9%,平均增产7.8%;化肥和水分生产效率平均增幅均为7.8%。由于采用规模化作业,大幅度降低了生产成本,仅秸秆深翻还田部分成本略有增加;与农民习惯操作相比,净利润增加13.0%~16.2%。表明该技术模式通过对全种植链的优化,实现了培肥、增产和增收等多重效益,可以在吉林省中南部地区大面积推广应用。

控释氮肥不同施用位置对春玉米产量及氮素吸收利用的影响

通过田间试验,系统研究了控释氮肥不同施用位置对春玉米产量、养分利用及土壤速效养分的影响。结果表明,与农民习惯施肥(FP)相比,控释氮肥种下8~10 cm(T1)施用可以显著地提高春玉米的产量,增产幅度为5.3%,氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥利用率分别提高了14.6%、3.7%和16.3%,显著增加了耕层土壤速效养分的含量。因此,控释氮肥在春玉米生产中最佳施用位置为种下8~10 cm,对指导控释氮肥在一次性施肥技术上的应用具有重要的意义。

黑钙土增施中微量元素对玉米生长的影响

本研究以吉林省黑钙土为供试土壤,通过盆栽试验探讨增施9种中微量元素对玉米产量的影响,旨在为黑钙土区养分平衡管理和科学施肥提供依据。结果表明,镁、钼、铜和锌元素均对四单19和吉单209的株高、干物质积累及产量形成产生明显促进作用,增幅均在7.6%以上。其中,四单19加施镁、硫、钼和锌元素对其苗期干物质积累较为显著,增幅为9.3%~18.5%,加施锌、硅、铜和硼元素对提高籽粒产量较为显著,增幅为9.4%~16.6%。吉单209加施硫、铜、镁和铁元素对其苗期干物质积累较为明显,增幅为18.3%~31.8%,加施锰、镁、硫和钼元素对提高籽粒产量较为显著,增幅为20.4%~33.2%。综上,增施中微量元素一般均会对玉米生长产生促进作用,但不同生育时期对元素种类的响应程度不同,且品种间亦有显著差异。