吉林省西部节肥增效技术对玉米产量的影响

为促进东北地区节肥增效技术模式的应用和推广,以迪卡159玉米品种和颗粒保水剂、粉末保水剂及氮肥增效剂为试验材料,研究了吉林省西部节肥增效技术对玉米产量的影响,分析底肥配施保水剂的效果,确定种肥施加保水剂的适宜用量,筛选追肥氮肥增效剂的适宜种类。结果表明:底肥配施保水剂提高玉米产量2.54%(P>0.05);种肥施加粉末保水剂的适宜用量为16 kg·hm^-2;生物碳作为追肥氮肥增效剂,与对照相比增产7.10%(P>0.05),效果较好。

玉米化肥减施增效技术应用效果研究综述

综述了玉米化肥减施增效的技术途径及应用效果的研究现状,分析了施加缓释肥料等新配方肥料、有机物料以及化学物质等物质的减肥增效作用,探讨了轮作、调整播期、喷洒化肥距离以及水肥一体化等措施的应用效果,提出了减肥增效技术的研究前景。该研究可以为玉米化肥减量技术的实际应用提供理论基础,有利于该技术综合生态评价和推广应用。

秸秆腐解规律和养分释放特征影响因素的研究进展

秸秆还田是一项提高土壤肥力的有效措施。秸秆还田中,秸秆腐解规律和养分释放特征受到多方面因素的影响。从秸秆还田方式及基本要素、气候条件、土壤类型、生物因素以及农业措施几个方面,概述了目前秸秆还田腐解规律及养分释放特征的影响因素,同时结合现状,提出研究展望,为解决秸秆还田问题提供理论参考。

半干旱区玉米秸秆快速腐解技术研究

为完善半干旱区秸秆还田技术,构建适宜当地农业生产条件的秸秆还田快速腐解技术模式,采用尼龙网袋法研究秸秆腐解菌剂种类和尿素、有机肥用量对秸秆腐解率、腐解速率和玉米产量的影响。结果表明,秸秆还田配施尿素75 kg/hm^2和有机肥45 t/hm^2可显著提高秸秆腐解率和腐解速率(P<0.05),增加玉米产量(11.84%,P<0.05);在5种秸秆腐解菌剂中,以吉林省农业科学院所制菌剂效果较好,能显著促进秸秆腐解(P<0.05),增加玉米产量(1.34%,P>0.05)。

长期定位施肥下黑土呼吸的变化特征及其影响因素

阐明长期不同施肥下的土壤呼吸特征及其影响机制对黑土区固碳减排研究至关重要。该研究基于1990年开始的国家土壤肥力与肥料效益监测网站-吉林省公主岭市黑土监测基地,选取不施肥(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、无机肥配施低量有机肥(NPKM1)、1.5倍的无机肥配施低量有机肥(1.5(NPKM1))、无机肥配施高量有机肥(NPKM2)和无机肥配施秸秆(NPKS)6个处理,明确了长期不同施肥下土壤总呼吸和异养呼吸的季节变化特征,并分析了土壤温度、水分、微生物量碳氮、铵态氮、硝态氮与土壤呼吸和异养呼吸的关系。结果表明:长期有机无机肥配施可以显著提高土壤有机碳、全氮、土壤速效磷、有效钾的含量和土壤活性有机碳库组分含量(P<0.05);与不施肥相比,长期有机无机肥配施和无机配施秸秆处理分别显著增加土壤呼吸及异养呼吸碳累积排放量56.32%~86.54%和70.01%~100.93%;根系呼吸对土壤呼吸的整体贡献为23.68%~34.30%;相关分析表明,土壤呼吸速率和异养呼吸速率与土壤温度极显著正相关(P<0.01),与土壤含水率呈显著负相关(P<0.01),土壤温度可以分别解释土壤呼吸和异养呼吸变化的42.79%和39.61%;土壤微生物量碳氮、土壤硝态氮均与土壤呼吸速率和异养呼吸速率极显著相关(P<0.01),土壤微生物量碳氮、土壤硝态氮可以分别解释土壤呼吸和异养呼吸变化的78.42%和77.18%,58.33%和56.79%,59.29%和59.14%;土壤铵态氮虽然显著影响土壤呼吸速率(P<0.05),可以解释土壤呼吸变化的5.56%,但其对异养呼吸速率的影响不显著。综合来看,微生物量碳对土壤呼吸及异养呼吸的影响最大,而土壤含水率(>15%)越高则土壤呼吸越弱;无机配施秸秆处理可以提高土壤碳库组分含量,且作物生育期内土壤呼吸及异养呼吸碳累积释放量均低于等氮量下施用有机肥(NPKM1)的处理,为最佳的农田管理措施。

长期有机培肥模式下黑土碳与氮变化及氮素矿化特征

土壤氮的矿化是土壤氮素肥力的重要指标,是影响作物产量至关重要的因素。本研究依托黑土长期定位试验,通过取样分析研究了32 a不同培肥模式下黑土碳、氮及主要活性组分的变化,采用淹水培养法研究了不同施肥模式下黑土氮素的矿化特征。结果表明,施肥显著提高黑土可溶性碳(DOC)、氮(DON)的含量及其比例。在氮、磷、钾化肥的基础上配施有机肥,显著降低了土壤微生物量氮(SMBN)占土壤总氮的比例,提高了土壤微生物量的C/N比值(SMBC/SMBN),促进了土壤氮的生物固持。施肥32 a后,单施常量和高量有机肥处理的土壤氮的矿化量(Nt)显著提高,分别相当于不施肥的8.2倍和10.2倍,而单施氮或氮磷钾化肥对黑土氮素矿化量无明显影响。施用有机肥显著提高了土壤氮素的矿化率(Nt/TN),但有机肥配施化肥(氮或氮磷钾)的处理与单施有机肥相比,黑土氮的矿化率显著降低,降低幅度分别为23.5%32.1%和14.1%17.8%。土壤氮素矿化量与土壤有机质、全氮储量、活性碳、氮组分均呈极显著线性相关,但氮素的矿化率随着有机质和全氮含量的提高而提高至0.4%后基本稳定。表明尽管土壤氮的矿化与有机质的含量直接相关,但土壤有机质的品质同样决定着土壤氮素的矿化能力。施有机氮是提高土壤供氮能力的重要途径。

黑土活性有机碳库与土壤酶活性对玉米秸秆还田的响应

秸秆还田是培肥地力、控制焚烧导致大气污染的重要途径,探讨东北春玉米秸秆不同还田量对黑土活性有机碳库和酶活性的影响,为农业生产中实施秸秆还田措施提供理论基础。本研究设置了对照不施肥(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、化肥配施1/3秸秆还田(NPKS1)、化肥配施1/2秸秆还田(NPKS2)和化肥配施全量秸秆还田(NPKS3)5种处理,主要分析了不同处理对土壤活性有机碳组分、土壤碳库管理指数、土壤酶活性及春玉米产量的影响。结果表明,秸秆还田可以明显提高可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、颗粒有机碳(POC)和易氧化有机碳(ROC)的含量,且提升效果随着还田量增加而增加。不同秸秆还田量下碳库管理指数差异明显,NPKS1、NPKS2和NPKS3处理相对NPK处理分别增加了52.83%、86.92%和114.76%。秸秆还田后土壤木聚糖酶(BXYL)、纤维素酶(CBH)、乙酰基β-葡萄糖胺酶(NAG)和β-葡萄糖苷酶(BG)的活性均有不同程度提高,以NPKS3处理对BXYL酶活性提升效果最显著(P<0.05)。秸秆还田明显提高春玉米产量,但是不同还田量之间差异不显著。相对NPK处理,NPKS2和NPKS3处理显著提高了活性碳组分DOC和POC含量、碳库活度、碳库活度指数及碳库管理指数、土壤CBH、BG和BXYL酶活性(P<0.05)。综合来看,在本试验地区,玉米秸秆为4500~9000 kg·hm^(-2)是比较适宜的还田量。

长期定位施肥下黑土碳排放特征及其碳库组分与酶活性变化

黑土作为承担我国粮食安全与生态安全的重要土壤资源,其碳排放特征与碳库组分变化一直是生态学领域研究的热点。施肥是影响黑土有机碳输入、输出的重要因素,而这需要长时间尺度的探究。为明确长期不同施肥下的土壤碳排放特征及其影响机制,以始于1990年的国家土壤肥力与肥料效益监测网站黑土监测基地-公主岭为研究平台,选取不施肥(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、无机肥配施低量有机肥(NPKM1)、1.5倍的无机肥配施低量有机肥(1.5(NPKM1))、无机肥配施高量有机肥(NPKM2)和无机肥配施秸秆(NPKS)6个处理,探讨了长期不同施肥下土壤碳排放量(CO2-C)与土壤碳库组分包括水溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)及其β-葡萄糖苷酶(BG)、木聚糖酶(BXYL)、纤维素酶(CBH)和乙酰基β-葡萄糖胺酶(NAG)等酶活性变化。结果表明:与CK相比,各施肥处理均可以显著增加黑土土壤碳排放量(P<0.05),其中,NPK处理土壤碳排放量约为2633.33 kg/hm^2,显著高出CK处理37.36%;长期有机无机配施(NPKM1、1.5(NPKM1)、NPKM2)显著增加土壤碳排放量71.81%—88.51%,效果最为明显;NPKS显著增加土壤碳排放量56.32%,并且三种长期有机无机配施措施碳排放差异不显著。相对CK处理,有机无机配施的DOC、MBC、POC、ROC均有显著增加(P<0.05),各指标分别高出CK处理16.07%—56.34%、128.84%—185.77%、284.15%—497.45%和841.03%—1145.94%,其中1.5(NPKM1)处理效果最好。同时,有机无机配施相对CK处理的NAG、BG、BXYL和CBH活性分别提高了313.22%—452.65%、129.45%—250.74%、159.08%—273.32%和72.21%—193.53%,且以1.5(NPKM1)处理的效果最好。土壤碳排放量与土壤酶活性、土壤活性碳库组分之间的相关性分析结果表明,长期不同施肥措施的土壤碳排放量不但与土壤ROC、DOC、POC、MBC含量呈极显著相关(P<0.001),也与土壤BG、NAG、CBH、BXYL酶活性呈极显著相关(P<0.001),说明施肥可以通过改变土壤各活性碳库组分含量与土壤微生物活性影响土壤碳排放量。

应用DNDC模型分析东北黑土有机碳演变规律及其与作物产量之间的协同关系

【目的】探索长期不同施肥方式下土壤有机碳的动态变化及其与作物产量之间的耦合关系,以期为东北地区黑土耕地资源的持续利用与管理提供科学依据。【方法】基于黑土区国家土壤肥力与肥料效益监测网站公主岭监测基地的23年长期定位试验数据,选取不施肥(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、无机肥配施低量有机肥(NPKM1)、1.5倍的无机肥配施低量有机肥[1.5(NPK)M1]、无机肥配施高量有机肥(NPKM2)和无机肥配施秸秆(NPKS)6个处理进行土壤有机碳和产量的分析,将数据用于DNDC模型验证,并对6种施肥处理在未来气候下(40 a)黑土有机碳的演变进行模拟。【结果】试验监测结果表明:从1990~2012年的土壤有机碳数据分析得出,长期不施肥土壤有机碳从12.49 g/kg以年均0.69%的速率下降,有机无机配施可以提升土壤有机碳含量。DNDC验证结果如下:DNDC验证土壤有机碳时各处理的相对均方根误差(RMSE)为14.98%~37.91%,验证作物产量时各处理的RMSE为8.28%~11.19%,说明模型能够基本反映长期不同施肥下的作物产量和土壤有机碳的变化。未来气候下的模拟结果表明:CK和NPK处理土壤有机碳在未来40年里分别下降16.67%和11.21%。而3个化肥有机肥配施处理在未来40年呈稳定增长态势,NPKM1、1.5(NPK)M1和NPKM2处理的土壤有机碳将分别增加13.65%、15.74%和15.84%,以1.5(NPK)M1增势最为显著。NPKS处理的有机碳相对初始略有增加。当施氮量从160 kg/hm^2增至320 kg/hm^2时,土壤有机碳每增加1.00 g/kg,作物产量的增加量从44.48kg/hm^2下降至15.95 kg/hm^2。【结论】从长期实测数据的分析和DNDC模型模拟得出,实施秸秆还田和有机肥配施无机肥能有效持续增加SOC含量,并能获得较高的作物产量。在施氮量160~320 kg/hm^2水平下,作物产量随着土壤有机碳含量的增加而升高,且土壤有机碳含量对产量的提升幅度随着施氮量的升高而降低。

吉林玉米机械粒收质量影响因素研究及品种筛选

2013～2017年在吉林省公主岭、梨树、榆树、伊通、德惠、吉林市昌邑区等地开展13组机械粒收玉米品种的筛选与技术集成示范,对8组试验采取机械粒收和收获质量评价。结果表明,机械粒收子粒破碎率均值为6.40%,高于国标≤5%的要求;杂质率均值为1.05%,低于≤3%国标标准;产量损失率均值为4.47%,总体小于≤5%国标标准,但各试验组间表现出较大的差异。子粒含水率总体呈正态分布,均值为26.55%,含水率与子粒破碎率、杂质率均呈极显著正相关,含水率高是导致收获质量差的重要原因。利用子粒含水率和单产两个重要指标按双向平均法作图,遴选出产量高于平均值、含水率低于平均值的品种先玉027、农华205和迪卡517为适宜玉米机械粒收品种。

吉林省西部地区滴灌条件下宜机械粒收玉米品种筛选

确定宜机械粒收的玉米品种是构建吉林省西部旱作补灌区玉米丰产增效技术模式的重要内容之一。2018年和2019年在吉林省西部地区开展滴灌条件下宜机械粒收玉米品种的筛选试验,测定38个玉米品种的收获子粒含水率和产量,并按玉米子粒含水率和产量水平采用双向平均法作图进行品种分类。结果表明,本研究初步筛选出5个滴灌条件下宜机械粒收玉米品种,分别是迪卡159、福莱77,稷秾108、吉农大889和优迪919。根据品种综合性状分析,吉农大889较优,其次为迪卡159,可以作为适宜吉林省西部滴灌条件下丰产高效栽培的推荐品种。

东北三省典型春玉米种植区土壤剖面碳库变化特征

【目的】农田土壤碳储量及变化影响着农田肥力、生产力以及地力的可持续性。本文研究了东北三省典型春玉米种植区在0—90 cm土层土壤碳库的变化特征,分析了东北三省典型春玉米种植区农民习惯施肥措施下土壤的碳贮存情况。【方法】于2012年春玉米全生育期定点跟踪了黑龙江、吉林和辽宁省各17户,总计51户农民习惯施肥处理,测定了0—30、30—60、60—90 cm土层中全碳(TC)、有机碳(SOC)、无机碳(IC)、颗粒有机碳(POC)、微生物生物量碳(SMBC)以及可溶性有机碳(DOC)含量。【结果】黑龙江、吉林、辽宁省典型春玉米种植区0—90 cm土层全碳储量分别为159.8、128.5、108.1 t/hm^2,有机碳储量分别为141.7、120.5、90.2 t/hm^2,无机碳储量分别为18.2、8.0、17.9 t/hm^2。三个省份间0—90 cm土层SOC储量差异均达显著性水平(P <0.05),黑龙江的储量显著高于吉林的,吉林的储量又显著高于辽宁的。关于0—30 cm土壤TC、SOC储量,黑龙江、吉林、辽宁三省间差异均达显著水平(P <0.05),在30—60 cm、60—90 cm土层,黑龙江的TC、SOC储量显著高于吉林和辽宁的(P <0.05),吉林和辽宁间差异不显著;土壤剖面TC、SOC储量表现为0—30cm> 30—60 cm> 60—90 cm深。在土壤活性碳库方面,0—30 cm土层中,随着纬度的降低,黑龙江、吉林、辽宁省内POC、POC/SOC、SMBC/SOC、DOC/SOC呈增加趋势,而SMBC则呈降低趋势,三省间POC/SOC、SMBC、DOC/SOC平均含量差异均达显著性水平(P <0.05),黑龙江POC平均含量显著低于吉林、辽宁的(P <0.05),吉林的DOC平均含量显著高于黑龙江、辽宁的(P <0.05);30—60 cm土层,黑龙江、吉林、辽宁省内POC、POC/SOC、DOC/SOC随着纬度的升高而降低,且三省间POC/SOC平均值差异达显著性水平,黑龙江POC、DOC/SOC显著低于吉林、辽宁的(P <0.05),但SMBC含量黑龙江显著高于吉林、辽宁的(P <0.05);在60—90 cm土层,黑龙江土壤的POC、POC/SOC、DOC/SOC、SMBC/SOC含量平均值显著低于吉林、辽宁的(P <0.05),吉林的SMBC显著高于辽宁的(P <0.05)。随着土壤剖面深度的增加,各省土壤TC、SOC、IC及活性碳库呈降低趋势,而土壤IC/TC呈增加趋势。【结论】在东北三省典型春玉米种植区,0—90 cm土层以黑龙江的有机碳贮存最大,三省由于气温、土壤母质和施肥的影响,土壤活性碳库变化规律并不完全一致,随着土层深度增加土壤无机碳对全碳贡献增加,因此,下一步研究需重视无机碳库和剖面碳库在碳贮存中的作用。

铧式犁和液压调幅翻转犁还田秸秆空间分布特征

分析了秸秆切碎机对秸秆长度、抛撒不均匀度的影响,比较了4种机械组合处理还田秸秆在不同土壤深度的垂直分布特征。结果表明,秸秆切碎机处理秸秆水平分布较均匀;采用液压调幅翻转犁配合秸秆切碎机进行翻埋,秸秆集中分布在10~30 cm土层,以20~30 cm土层最多,混土效果较好。

秸秆还田对长期不同施肥黑土微生物残体碳的影响

【目的】研究长期施肥以及秸秆还田对黑土中微生物标识物氨基糖含量的影响,以期为调节黑土碳循环提供理论支撑。【方法】吉林省农业科学院黑土长期定位试验始于1990年,2018年选取其中不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)和有机肥配施化肥(MNPK)三个处理进行秸秆微区田间试验。这三个处理的土壤中分别再设加入1 cm长玉米秸秆6000 kg/hm^(2)的处理(CKS、NPKS、MNPKS)和不加入玉米秸秆的处理(CK、NPK、MNPK),共6个处理。秸秆与土壤混匀后置于PVC框(长0.9 m、宽0.6 m、高0.6 m)内,PVC框上端高于地面20 cm。在PVC框埋入土壤60天(夏季)、150天(秋季)后,取土样测定理化性状及氨基葡萄糖(GluN)、氨基半乳糖(GalN)和胞壁酸(MurN)含量。微生物真菌残体碳和细菌残体碳含量依据各氨基糖含量计算。【结果】与CK相比,NPK和MNPK处理能够促进氨基糖在土壤中的积累,其中第60天氨基葡萄糖分别显著增加18.81%和105.36%;胞壁酸分别显著增加19.62%和129.30%。两种施肥措施均能提升土壤中微生物残体碳的含量,而且MNPK处理微生物残体碳积累量较CK处理高出近1倍。各处理中真菌残体碳含量要远高于细菌残体碳含量,两种施肥措施均会降低真菌残体碳占微生物残体碳的比重,说明施肥会增加细菌在这一过程中对黑土有机碳积累的贡献。NPKS处理氨基葡萄糖占总氨基糖含量百分比明显增加,MNPKS处理真菌来源的氨基葡萄糖所占百分比也在第60天、第150天这两个时期内逐渐上升,表明真菌细胞死亡残体积累量在增加。【结论】添加秸秆后的MNPK处理促进了黑土中微生物残体碳的积累,NPK处理与秸秆添加相结合可以提高真菌残体碳在微生物残体碳中所占比重。因此,施肥和秸秆添加会使黑土中微生物群落组成发生变化,从而影响微生物残体的积累特征。

降解地膜在玉米膜下滴灌栽培中的应用研究

研究田间滴灌条件下降解地膜的降解性能和水、热效应以及对玉米产量性状的影响。结果表明,降解地膜在玉米生育前期降解速度明显快于中、后期,覆盖150 d降解至5级,质量损失率51.37%;降解地膜具有普通地膜相当的保墒增温作用,且克服了普通地膜在玉米生育中、后期对雨水的阻碍作用,能促进雨水入渗吸收,0～20 cm土壤含水量比普通地膜高1.08%～3.90%,21～40 cm土壤含水量比普通地膜高0.91%～2.13%;6月末地膜裂解后,土壤温度低于普通地膜,避免高温对根系的伤害,有利于玉米根系的生长;降解地膜处理产量比普通地膜低0.34%,差异不显著;比不覆膜(CK)增产17.37%,差异显著。

玉米秸秆还田和有机配施提高黑土酸中和容量

长期施用化肥导致农田黑土酸化、盐基离子耗竭、养分失衡及作物重金属污染等诸多问题。本文依托吉林公主岭国家黑土肥效监测基地25 a的施肥试验,研究了不施肥对照(C)、N、NP、NK、PK、NPK、厩肥—化肥配施(MNPK)、玉米秸秆还田(SNPK)等8个施肥处理对土壤酸中和容量(ANC)的影响,N、P、K施用量分别为165 kg hma、36 kg hma、68.5 kg hma,MNPK和SNPK处理与NPK处理为等N量。结果表明,施化肥导致表土pH下降0.37~1.39,MNPK和SNPK处理分别提高土壤p H值0.21和0.53。以pH 5.0为参比,N、NP、NK、PK、NPK各处理的酸中和容量ANCpH 5.0分别为对照的42.85%、61.79%、54.05%、82.26%、63.68%;MNPK处理的ANC是对照的1.86倍;加酸160 mmol kg,SNPK处理的土壤pH值仅从7.65降至6.42,表现出极强的酸中和能力。SNPK和MNPK处理的土壤交换性盐基总量SEB分别是对照的1.37和1.14倍,土壤有机质SOM分别是对照的1.32和1.63倍,二者是提高土壤ANC主要原因。总之,有机物料添加显著提高了黑土抗酸化性能及土壤基础肥力水平,研究结果可为东北黑土区玉米秸秆还田保护性耕作及有机肥部分替代化肥实践提供长期试验的理论依据和数据支撑。