不同栽培方式下春玉米养分累积与转运特征

通过两年定位试验,研究不同栽培方式下春玉米产量、干物质累积、养分累积与转运特征,为春玉米的养分高效利用提供理论依据。2012～2013年在吉林省农安县靠山镇进行田间试验,设置3种栽培模式,分别为农户模式(TRA)、优化栽培模式1(OPT-1)、优化栽培模式2(OPT-2),供试品种均为利民33,在玉米6展叶(V6)、12展叶(V12)、开花(R1)、灌浆(R3)、成熟(R6)5个生育时期测定群体氮、磷、钾养分吸收动态,并测定产量构成。结果表明:在3种栽培模式中,两年产量的平均值表现为OPT-2>OPT-1>TRA,与TRA处理相比,OPT-2处理下的产量两年间分别增加了24.6%和24.2%;OPT-1和OPT-2处理下两年的收获穗数平均值分别增加65.4%和81.5%。OPT-2处理下的干物质累积在整个生育进程中均显著高于OPT-1和TRA处理,至成熟期,OPT-2处理下干物质累积量较OPT-1处理高10.0%,较TRA处理高24.2%;从6展叶期至成熟期,各处理下植株氮素、磷素与钾素累积量逐渐增加,累积速率均在开花期达到最大,至成熟期,OPT-2处理下整株的氮、磷、钾积累量较OPT-1和TRA处理分别增加了12.8%和39.2%、10.4%和26.1%、12.8%和27.5%,且各处理间差异显著。3种栽培模式下,开花期前,OPT-2处理下磷、钾素转运量、贡献率比OPT-1处理高;开花期后,OPT-2处理下氮累积量及贡献率比OPT-1处理高;与OPT-1处理相比较,OPT-2处理两年的氮、磷、钾肥偏生产力平均增加了10.8%。因此,在合理提升密度的基础上,优化化肥用量和施肥时期,可以实现东北中部春玉米氮、磷、钾养分的高效利用,保证玉米高产的持续性。     

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。     

播期对吉林中部春玉米产量形成及氮素分配的影响

本实验设置3个播种日期,对比研究不同播种日期对两个玉米品种产量、生物量、氮素积累和分配特征的影响。结果表明,XY335在早播和晚播处理下,产量比中播处理分别提高11.5%和5.1%;ZD958在早播和中播处理下,产量较晚播分别提高15.8%和11.1%。在VT-R6期,XY335的干物质积累和氮素积累早播和晚播较中播分别提高6.8%和2.7%、31.5%和11.4%,ZD958的干物质和氮素积累早播和中播较晚播分别提高26.6%和25.9%、99.2%和59.4%。在早播处理下,XY335、ZD958具有较高的花后干物质和氮素分配,分别达到了58.5%和63.2%、49.1%和52.2%。在公主岭地区,两个品种均适宜早播,但XY335播期范围更广,适宜播期均通过提高VT-R6期的干物质积累和氮素积累而提升产量。     

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10～40cm土层SOC含量无显著影响;SI处理显著增加了0～40cm土层SOC含量,增幅为18.1%～41.5%,以20～30cm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/(hm2·a),SI处理为0.85和1.74 Mg/(hm2·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0～40cm土层SOC积累与土壤团聚结构的改善。     

不同氮肥施用方式下春玉米根系时空分布特征

通过剖析不同氮肥施用方式下,玉米根系统随生育进程在0～ 60 cm不同土层内分布特征及地上部产量和氮累积量的变化,以期为氮肥合理施用提供理论依据.以先玉335为供试品种,进行了4年田间定位试验.设3个处理:无氮区(N0);氮肥一次性基施200kg/hm2 (N1);氮肥分次施用(N2),基肥50 kg/hm2,拔节期1...     

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/hm2;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/hm2,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/hm2,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/hm2,适宜氮肥用量为162 kg/hm2。  【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/hm2的氮肥适宜用量为160～165 kg/hm2。     

平房仓磷化氢熏蒸尾气处理与气体成分分析

应用CHWJ63-01型磷化氢净化器对稻谷平房仓磷化氢熏蒸尾气进行处理,并用气相色谱质谱联用技术对磷化氢熏蒸尾气经净化器后的气体检测分析,结果表明:净化后的气体均未能检测到磷化氢残留及其他有害物质残留,实现了绿色排放。     

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,P₂O₅用量分别为0 kg/hm2 (P0)、45 kg/hm2 (P45)、90 kg/hm2 (P90)、135 kg/hm2 (P135)和180 kg/hm2 (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/hm2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12435 kg/hm2,对应的最佳经济施磷量分别为77.2和71.9 kg/hm2;两地拟合后的最佳经济施磷量为74.6 kg/hm2。  【结论】  当施磷水平小于90 kg/hm2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(P₂O₅)量在71.9～77.2 kg/hm2,可达到12 t/hm2的产量水平。     

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/hm2;氮素积累量分别为184.2、192.5、171.1 kg/hm2;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/hm2;氮素积累量分别为173.7、163.4、154.9 kg/hm2;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。     

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/hm2)。5年后,采集耕层 (0—20 cm) 和亚耕层 (20—40 cm) 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。