吉林省农业科学院旱作节水研究团队 科研成果创佳绩 乡村振兴谱新篇

首席专家 赵洪祥,男,1973年10月出生,研究员,硕士研究生导师。1997年延边大学农学院本科毕业,同年到吉林省农业科学院工作至今。吉林农业大学“作物栽培学与耕作学”硕士,沈阳农业大学“作物学”博士,美国内布拉斯加林肯大学访问学者。

吉林省不同年代玉米品种光合生理特性对施氮量的响应

明确吉林省不同年代玉米品种产量、叶片氮含量与光合特性对不同氮素用量的响应趋势,对东北地区玉米高产品种选育具有重要的实践意义。本研究以20世纪70年代年以来吉林省大面积推广应用的6个代表性品种为研究对象(1970s:吉单101、中单2号;1990s:四单19、吉单159;2010s:先玉335和农华101),在大田条件下共设置4个氮素水平(0、125、250和375 kg hm^(–2)),分析了氮素施用量对不同年代玉米品种产量、叶片氮含量及光合特征参数等的影响。结果表明,所有氮水平下玉米籽粒产量均随品种更替而提高,现代品种在较高氮水平下(≥250 kg hm^(–2))产量优势更明显,各处理产量的提高主要是单穗粒数和粒重同时增加的结果。当施氮量不高于250 kg hm^(–2)时,各年代玉米品种穗位叶净光合速率(Pn)均随施氮量增加而提高,现代品种显著高于老品种,当施氮量为375kghm^(–2)时Pn均显著降低,降低幅度表现为老品种高于现代品种。而吐丝至蜡熟期,Pn降低幅度随施氮量增加和品种更替而减小。玉米光补偿点、暗呼吸速率在不同时期均表现为2010s最高、1990s次之、1970s最低,其中2010s品种的光补偿点比1990s、1970s品种平均分别提高9.72%、27.84%,暗呼吸速率平均提高7.82%、32.98%。各年代品种比叶重(specific leafweight,SLW)随施氮量增加而提高,同一施氮量下SLW表现为随品种更替而降低。不同品种叶片单位面积氮含量(Narea)均随施氮量增加而提高,不施氮处理老品种显著降低,施氮处理品种间无显著差异。相关分析表明,Pn与SLW呈显著正相关关系,而Pn与Narea之间关系可用二次曲线方程拟合,Pn随Narea增加出现转折的Narea值为1.57g m–2。不同年代品种的光合氮利用效率(PNUE)均随施氮量增加而降低,而较高氮水平下(≥250 kg hm^(–2))PNUE随品种更替而显著提高。综上,在较高氮水平下现代玉米品种比老品种显著增产主要归因于其Pn和PNUE的提高,而Pn和PNUE的提高又与比叶重(SLM)、叶片N含量(Nmass、Narea)等性状密切相关,推荐在玉米品种选育过程中参考。

基于Hybrid-maize模型的吉林省不同生态区玉米产量潜力研究

为挖掘玉米产量潜力,进一步提升玉米综合生产能力,利用在东北地区已验证的Hybrid-maize模型及多年气象数据对吉林省不同生态类型区[东部湿润生态区(桦甸)、中部半湿润生态区(公主岭)、西部半干旱生态区(乾安)]不同品种、播期和密度及其相互组合下的玉米产量潜力进行模拟,并对影响玉米高产稳产的因素进行定量分析,同时考虑产量潜力变异情况及品种本身的生产特性,构建了吉林省不同生态区玉米高产体系。研究结果表明:1)改变播期是一项重要的增产措施,不同生态区的表现不同,湿润区应选择早播,播种日期在4月20日左右较适宜,而半湿润和半干旱地区应尽量晚播,适宜播期应在5月中旬左右。2)不同生态区对密度的容纳能力表现为湿润区(桦甸)>半湿润区(公主岭)>半干旱区(乾安),3个地区的适宜密度分别为90 000株·hm^(-2)、80 000株·hm^(-2)和75 000株·hm^(-2)左右。3)选用生育期更长的品种表现出了较高的增产潜力,生产上应根据不同区域生态条件,尽量选择晚熟品种,在当前播期条件下半湿润和半干旱地区品种生育期内需要的有效生长积温(GDD)可增至1 600℃以上。4)与当前生产技术相比,将播期、密度、品种三者优化组合,高产体系长期平均产量潜力可增产14.39%~29.23%。本研究可为吉林省玉米高产措施的正确应用提供理论依据,为玉米产量大面积提升提供技术参考。

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。

吉林省中部不同栽培模式大豆生育特征与营养特性研究

对吉林省中部两种栽培模式下大豆干物质及养分累积特征的分析,拟探明不同栽培模式下植株生育特征及氮磷钾累积特性。结果表明,高产栽培模式产量为2 268.0kg·hm-2,比常规栽培模式增产16.3%;干物质积累较常规栽培模式提高26.8%。与常规栽培模式相比,高产栽培模式对氮、磷、钾的吸收量明显增加,较常规栽培模式分别提高52.6%、60.5%、65.71%。高产栽培模式下吸收高峰明显后移,可见增加后期养分供应对于高产栽培具有重要意义。

吉林省地表温度时空变化及影响因素研究

为了掌握吉林省地表温度的时空变化规律及其影响因素,利用吉林省46个气象站的气象数据,采用气候统计和诊断方法,分析了1961—2015年吉林省地表温度的时空变化及其影响因素。结果表明:1961—2015年吉林省地表温度平均值空间分布呈由西向东逐渐降低的趋势,气候倾向率由西向东先升高后降低。地表温度高的站点升温幅度小于地表温度低的站点。地表温度多年平均值的季节排序为夏季>春季>秋季>冬季。地表温度在1月最低,7月最高。1961—2015年吉林省地表温度以0.70℃/10 a的气候倾向率显著上升,春季、夏季、秋季和冬季气候倾向率分别为0.44、0.36、0.51、1.50℃/10 a。冬季和年平均地表温度分别在2001年和1993年发生突变。地表温度绝大多数异常气候年份为异常偏暖年,多在2010年之后。未来季节和年地表温度均呈上升趋势。海拔是影响地表温度的主要地理因子,气温是主要的气候因子。夏季降水量对地表温度为负效应,冬季降水量以正效应为主。

吉林省湿润冷凉区吉单441高产高效栽培技术体系研究

通过吉单441在吉林省湿润冷凉区的高产高效栽培技术体系研究,得出品种的最佳种植密度、平衡施肥量以及化控技术。在不同生态条件下,开展技术集成示范,取得了显著效果。建立以提温-增密-保肥-促早熟为主体框架的湿润冷凉区吉单441高产高效栽培技术体系,对提升该区域玉米高产高效的生产能力提供了有力的技术保障。

吉林省湿润区玉米均衡增产技术创新与集成示范研究

为提高区域玉米产量,开展了湿润区玉米均衡增产技术创新与集成示范研究,进行不同种植密度研究、氮磷钾平衡施肥研究、品种筛选试验研究以及技术集成示范。明确了玉米最佳种植密度为6.0万株/hm2;最经济施氮量、磷量、钾量分别为148.92kg/hm2、96.75kg/hm2、85.54kg/hm2;有6个品种产量超过800kg/667m2。通过技术研究的成果与已有的技术进行大区集成、大面积集成示范,产量均超过730kg/667m2,增产效果显著。

吉林省东部湿润区坡地玉米经济施肥量研究

通过对吉林省东部玉米的氮、磷、钾不同施肥量的研究,得出本地区最佳的经济施肥量即最经济施氮量为148.92 kg/hm^2;最经济施磷量为96.75 kg/hm^2;最经济施钾量为85.54 kg/hm^2。对该地区玉米氮、磷、钾的经济施用量提供技术支撑,对农民增产增收提供保障。

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)。

吉林省湿润冷凉区玉米秸秆覆盖与秸秆离田效果试验

开展秸秆覆盖田与秸秆离田用免耕播种机种植玉米的试验,通过对玉米生物学性状及产量构成的研究,结果表明,秸秆离田处理比秸秆覆盖处理增产2629 kg/hm^(2),增产幅度23.5%,并且秸秆离田处理的各生育期明显比秸秆覆盖处理提前,秸秆离田处理的土壤含水量较高。对研究结果分析得知,造成秸秆覆盖种植玉米产量低的主要原因是保苗率和保株率明显低于秸秆离田处理。为使秸秆覆盖种植玉米的产量接近或超过离田种植玉米的产量,首先提高秸秆覆盖种植玉米的保苗率和保株率的技术措施,精细做到覆盖秸秆厚薄均匀一致且长度小于5 cm,采用精准播种技术措施,加大病虫害防治的力度,为吉林省湿润冷凉区秸秆覆盖种植玉米培肥耕地并达到玉米高产高效生产,提供有力的技术保障。

吉林省湿润冷凉区玉米应用“单粒播种技术”应注意的问题

玉米是高光效的C 4植物,是自然界干物质生产能力最强的作物之一。桦甸市具有吉林省湿润冷凉区的气候特点。在玉米生产中,使用便携式播种施肥器或滚动播种施肥器,完成单粒播种技术,达到播种质量好,行距、株距规范,分布均匀,具有省种、省工、苗壮、高产等优点,是一项重的节本增效技术。玉米增产依靠于群体作用,而“单粒播种技术”能很好的保证发挥个体优势,提高综合抗逆性以及资源有效利用率,促进提高玉米增产增收能力,为农业迈进集约化、

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。

基于最小数据集的吉林省黑土耕层土壤质量评价

黑土作为吉林中部平原粮食主产区主要土壤类型,其质量的优劣直接影响区域生态安全和农业可持续发展。该研究以吉林省典型黑土耕层土壤作为研究对象,采集1401个土壤样本,测定8项土壤理化指标及玉米产量。采用最小数据集法筛选评价指标,对于黑土耕层土壤进行质量评价,并综合土壤质量指数和产量提出评价指标的适宜范围。结果表明:吉林省黑土耕层土壤质量评价最小数据集由耕层容重、有机质、速效磷、pH构成,由全量数据集(Total Data Set,TDS)、重要数据集(Important Data Set,IDS)和最小数据集(Minimum Data Set,MDS)分别计算的土壤质量指数之间存在显著正相关关系,R^(2)分别为0.716、0.771,表明MDS可以替代TDS对黑土耕层土壤质量进行评价。黑土玉米种植区耕层土壤质量指数分布在0.22~0.75之间,均值为0.53,呈现东部高西部低的趋势。土壤质量指数随产量先增加后降低。黑土耕层保持较高土壤质量及产量的评价指标适宜范围分别为:容重为1.23~1.43 g/cm^(3),酸碱度(pH值)为4.74~6.96,有机质为33.14~35.81 g/kg,有效磷为122.46~136.06 mg/kg。该研究结果可为吉林省黑土耕层土壤质量诊断、提高黑土肥力及选择适合农田管理措施提供理论及参数支撑。

吉林省湿润冷凉区选择春玉米品种应注意的几个问题

玉米是c4作物，为21世纪“谷中之王”。玉米产量通过品种和栽培环境的共同作用，提高单产依靠优良品种与配套栽培技术集成的结果，二者缺一不可。优良的玉米品种是增产的内在因素，先进的科学栽培技术是有效的载体，它们互相作用，完美的结合，为玉米增产增收提供根本的保障。

吉林省非林地栽参基地土壤和人参根部重金属元素含量分析及风险评价

为了全面了解吉林省非林地栽参基地土壤和人参(Panax ginseng C.A.Mey.)根部重金属元素的含量及潜在风险,对抚松县(24个样点)和集安市(21个样点)非林地栽参基地的土壤和人参根部Pb、As、Cd、Cu和Zn含量进行测定,并采用单因子污染指数、综合污染指数和潜在生态风险指数对土壤重金属污染状况及潜在生态风险进行评价,同时对人参根部的重金属安全性进行评价。结果表明:Pb、As、Cd、Cu和Zn平均含量在抚松县基地土壤中分别为23.89、7.08、0.19、19.08和81.00 mg·kg-1,而在集安市基地土壤中分别为28.65、7.81、0.20、20.72和81.32mg·kg-1。2个基地土壤中Cd含量的变异系数均最高,说明2个基地土壤中的Cd含量受人为因素影响较大。单因子污染指数评价结果表明2个基地土壤重金属元素的单因子污染指数平均值均低于0.7,并且均以Cd为最高,其次是Zn和Cu,As和Pb较低;各样点5种重金属元素的单因子污染指数基本上均低于1。抚松县和集安市土壤的重金属综合污染指数平均值分别为0.51和0.55,其中,抚松县3号样点和集安市21号土壤的重金属综合污染指数高于1,其余各样点土壤的重金属综合污染指数均低于1,说明2个基地土壤重金属污染总体处于清洁水平。2个基地土壤Cd单因子潜在生态风险指数均最高(均明显高于40),其余重金属元素单因子潜在生态风险指数均低于40,说明Cd是最主要的潜在生态风险贡献因子。从土壤重金属的综合污染潜在生态风险指数来看,抚松县3号样点和集安市21号样点土壤重金属的综合污染潜在生态风险均处于中等水平,其他样点土壤则处于轻微水平。Pb、As、Cd、Cu和Zn平均含量在抚松县产人参根部分别为0.11、0.07、0.12、8.76和19.67 mg·kg-1,在集安市产人参根部分别为0.13、0.06、0.29、7.46和23.60 mg·kg-1。其中,抚松县产人参根部的Pb、As、Cd和Cu平均含量均低于重金属污染物的限量值,集安市产人参根部的Pb、As和Cu平均含量也低于限量值。总体来看,目前吉林省抚松县和集安市非林地栽参基地的土壤环境质量良好,所产人参质量基本符合国家标准,但个别样点土壤的Cd污染潜在生态风险较高,应及时采取防御措施。

吉林省湿润冷凉区不同施肥量下玉米分蘖对产量的影响

在吉林省湿润冷凉区,根据玉米的用肥特点,探讨当地不同施肥量的玉米植株分蘖对玉米产量的影响,结果表明,玉米种植密度为55 000株/hm2时,去除分蘖或保留分蘖对玉米产量影响不显著。通过回归分析建立线性回归方程,得出自变量粒数、百粒质量的直接作用系数为0.940、0.481,2个自变量间接作用系数均为0.080。在玉米生产中保留分蘖,省工省力,具有明显的经济效益、社会效益。

吉林省半干旱区膜下滴灌施磷管理对玉米生长与产量及土壤磷素平衡的影响

为解决吉林省半干旱区磷肥施用量大且利用率低下的问题,研究膜下滴灌模式下不同磷肥用量对玉米生长、产量及土壤磷素平衡的影响,研究结果可为该模式下磷肥高效利用提供最佳策略。2014-2015年在吉林省半干旱区开展了玉米膜下滴灌田间试验,共设置0、40、70、100、130 kg/hm^25个磷肥用量,在拔节期、大口期、吐丝期和灌浆期,随滴灌进行追肥。测定了不同处理玉米干物质积累量、磷素营养、产量及磷肥利用率。结果表明:施磷显著影响玉米的产量,在0~100 kg/hm^2施磷范围内,玉米的产量均随施磷量的增加而增加,当施磷量达到130 kg/hm^2时,玉米产量开始下降。利用线性加平台模型拟合玉米产量和施磷量的关系得出,2014、2015年获得最高产量的最佳施磷量分别为78.51 kg/hm^2和77.84 kg/hm^2,两年平均为78.18 kg/hm^2。施磷也显著增加玉米的干物质积累量和吸磷量,玉米的干物质积累量和吸磷量均随施磷量的增加呈现先增加后降低趋势。施磷处理条件下土壤每年均有不同程度的磷素盈余,回归分析表明,施磷量与土壤磷素表观盈余量呈极显著的线性正相关关系,依据该方程求得,2014和2015年土壤磷素持平时施磷量分别为89.03 kg/hm^2和62.20 kg/hm^2,两年平均为75.61 kg/hm^2。施磷对玉米磷肥利用效率有显著的影响,随磷肥用量的增加,磷肥偏生产力、磷肥农学效率呈显著下降趋势,P100处理的磷肥当季回收效率两年均与P40处理无显著性差异,而显著高于其他处理。综合考虑玉米产量、干物质积累量、磷肥利用率及土壤磷素表观平衡,吉林省半干旱区膜下滴灌玉米的最佳施磷量范围75.61~78.18 kg/hm^2,可提高产量,并能维持土壤磷素表观平衡,保证磷肥的高效利用。

吉林省半干旱区不同种植密度对玉米子粒灌浆速率和产量的影响

试验对先玉335、郑单958、吉单198、农华101 4个玉米品种在不同种植密度下的子粒灌浆速率及产量进行对比分析。结果表明:不同玉米品种灌浆速率曲线不同,在9万株/hm2种植密度下"先玉335"子粒灌浆效率最高。在相同灌浆持续期内,9万株/hm2的种植密度下,"先玉335"群体子粒产量高于其他3个品种。相同种植密度与灌浆持续期下,灌浆速率的高低决定了子粒群体产量。试验中"先玉335"各项产量指标较优,利于提高半干旱地区玉米产量。

1961—2018年吉林省水稻低温冷害时空变化特征

为了研究吉林省水稻低温冷害时空演变规律,采用水稻生长发育和产量形成气象影响模式,判定吉林省1961—2018年水稻障碍型和延迟型冷害,利用数理统计方法分析水稻低温冷害时空变化特征。结果表明:1961—2018年吉林省水稻障碍型和延迟型低温冷害发生站数比呈降低趋势,障碍型低温冷害主要以轻度冷害为主,中度次之,重度最少。重度延迟型冷害发生站数比高于轻度和中度冷害。障碍型冷害发生站数比在1981—1990年最高,延迟型冷害发生站数比在1971—1980年最高。吉林省水稻障碍型低温冷害发生频率呈由西向东逐渐升高的趋势,20世纪90年代之后,冷害主要分布在东部。延迟型冷害发生频率也由西向东逐渐上升,但轻度和中度冷害主要集中分布在中西部,重度冷害主要集中在东部。研究成果可为吉林省合理搭配不同熟性的水稻品种,充分利用热量资源,抵御低温冷害提供保障。