灌浆期模拟粘虫危害对春玉米产量和品质的影响

为了研究粘虫不同危害程度下玉米"源库"变化特征规律、不同叶位叶片对籽粒贡献率以及虫害对玉米品质的影响。以玉米品种先玉335、郑单958、利民33为试验材料,利用去叶留叶脉的方法对灌浆期粘虫不同危害程度进行了模拟,结果表明,粘虫危害后造成"源""库"关系变化,玉米灌浆期不同部位叶以"穗三叶"对玉米籽粒库的贡献率较大,3个品种"穗三叶"平均贡献率达48.08%,其次是"穗三叶"上部2片叶、再次为玉米顶三叶。相关分析表明,粘虫咬食后"源"的减少率与玉米单株生产力减少率呈显著或极显著的正相关关系,不同危害程度下,"穗三叶"以下叶片吃光(危害较轻)、整株剩顶5片叶(危害较重)、整株剩顶3片叶(危害严重)、整株叶片食完(危害特别严重)分别比对照(未咬食)降低4.22%,26.03%,39.26%,48.82%,粘虫咬食玉米减产幅度可达4.22%~48.82%。对梨树和农安两县市受粘虫危害的30个田间定位点统计,最高减产51.23%,平均减产20.83%,证明粘虫咬食对玉米产量影响较大。方差分析进一步证明,不同模拟处理、不同品种以及处理与品种交互作用均存在极显著差异(P0.01)。另外,粘虫危害可以影响玉米的商品品质,随着玉米源危害程度的加大,玉米籽粒中蛋白和淀粉含量比对照下降幅度较大,分别降低9.73%~15.91%和6.19%~11.11%,而脂肪含量变异相对较小。     

玉米定向栽植模式下冠层结构及光能分布特征研究

为探讨不同栽植模式下玉米冠层光能利用情况的差异和定向栽植方式的增产机理,以紧凑型玉米品种先玉335和半紧凑型玉米品种吉单50为试验材料,设置定向播种、随机播种、定向移栽、随机移栽4种栽植模式,测定其玉米冠层结构参数、群体内不同高度不同时间的光合有效辐射量等参数。结果表明:吐丝期最大冠层形成时两个品种叶片垂直分布比例存在差异,且不随栽植方式改变而改变。其中,上午时段(10:00~10:15)定向播种和定向移栽的群体有效光能截获率分别比随机种植模式增加10.60和23.50个百分点,但定向种植模式玉米群体的中部光合有效辐射下降快,而群体底部可保证一定的透光率;在机械许可的情况下,定向栽植能够建立合理冠层结构,有效利用光能,为高产栽培提供一条新的途径。     

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。     

深松条件下春玉米花后衰老过程中根系生物学变化特征

采用PVC管栽方法,研究模拟犁底层和深松处理下春玉米花后衰老过程中根系的生物学变化特征。结果表明,在玉米花后,相同根层节根数均表现为深松处理>模拟犁底层处理。犁底层影响根系在不同深度土壤空间分布,深松处理20～35 cm 土壤深度和36～75 cm 土壤深度玉米根系体积分别比犁底层处理增加176.33%和185.92%;在模拟犁底层处理下,90%以上的根系主要集中在0～20 cm土壤深度,深松处理90%以上的根系主要集中分布在0～35 cm深度土壤。深松增加下层土壤（30～75 cm）根系比重,根系空间分布更加合理。根系衰老进程,花后20 d开始犁底层处理下36～75 cm土壤深度玉米根系衰老速度加快,该深度根系重量开花期比深松处理低2.91%,花后50 d比深松处理低12.31%。犁底层的存在限制玉米根系的发育,深松有利于增加深层土壤的根系分布,能减缓后期根系衰老速度。     

黑土区玉米秸秆全量直接还田技术区域适应性探讨

东北黑土区玉米秸秆资源丰富,实施秸秆全量直接还田是保护黑土地、实现秸秆资源经济高效利用的首选。由于东北地区区域生态、土壤类型、地形地貌等差异,影响了秸秆直接还田技术的应用效果。本文基于多年田间试验和生产实证,系统解析目前黑土区深翻、覆盖、粉耙(碎混)三种主要秸秆全量直接还田技术特点及区域适应性,提出“因地制宜、分区施策”的技术原则。在中西部粮食主产区,采用玉米秸秆全量深翻还田与玉米秸秆全量覆盖相结合的方式;在西部半干旱风沙区,以玉米秸秆全量覆盖还田为主体;在东部冷凉湿润区、平川地采用玉米秸秆全量深翻还田与秸秆粉耙(碎混)还田相结合,山坡地采用玉米秸秆全量粉耙(碎混)还田方式。未来,应进一步加强秸秆全量直接还田生态效应监测,以科学指导秸秆还田生产实际。     

化肥配施不同剂量有机肥对黑土团聚体中有机碳与腐殖酸分布的影响

【目的】 团聚体的形成为土壤有机碳的稳定提供了重要的物理保护,施用有机肥影响着土壤团聚体的形成,量化有机肥施用剂量与团聚体有机碳稳定性之间的关系对于阐明农田土壤有机碳的固碳机制具有重要意义。 【方法】 以黑龙江省海伦市国家野外科学观测研究站为平台,选择连续10年进行化肥配施不同剂量有机肥处理[0、7.5、15、22.5 t/(hm2·a)]的黑土为研究对象,将团聚体分组与腐殖酸提取相结合,分析了不同粒径团聚体中有机碳和腐殖酸的含量与光学特性。 【结果】 1)与单施化肥相比,化肥配施有机肥增加了大团聚体( > 0.25 mm)的分配比例与团聚体的平均重量直径,二者均随着有机肥剂量的增加而逐渐升高,回归拟合分析表明,团聚体的平均重量直径与有机肥剂量之间呈现显著的正相关关系(P=0.03)。2) 2~0.25 mm团聚体是黑土有机碳的主要贮存场所,约占有机碳总量的64.8%~68.8%,大团聚体中有机碳的含量与储量均随着有机肥剂量的增加而逐渐升高, < 0.053 mm团聚体中有机碳含量与储量则维持在较稳定的水平。3)各粒级团聚体中腐殖酸碳含量以0.25~0.053 mm团聚体最高,各粒级团聚体中腐殖酸碳占有机碳百分比之间的差异不显著。化肥配施有机肥提高了各粒级团聚体中腐殖酸碳的含量,使团聚体对有机碳的固持能力增加,且各粒级团聚体中腐殖酸碳的含量随着有机肥剂量的增加逐渐升高。4)化肥配施有机肥增加了各粒级团聚体中腐殖酸的E4/E6比值,表明其分子结构简单化,且以 > 2 mm和0.25~0.053 mm团聚体中腐殖酸E4/E6比值的增加最显著。 【结论】 在黑土中,长期连续进行化肥配施有机肥,促进了团聚体的形成,改善了耕层土壤结构,增加了团聚体中有机碳的积累与固持能力,并使各粒级团聚体中腐殖酸的结构“年轻化”,这种促进作用在高剂量有机肥施用下更为显著。实际生产中,在短期内可通过适当提高有机肥的施用量以提高黑土肥力及其固碳能力。     

玉米施包膜控释尿素的肥效研究

本研究拟通过尿素与包膜肥料的配施比例,研究最佳包膜尿素施用效果。试验在吉林中部黑土区公主岭市刘房子乡试验田进行。试验结果表明,常规施氮量213. 5kg/hm2,玉米籽粒产量9403kg/hm2,包膜控释尿素施氮量149. 1kg/hm2,玉米籽粒产量9642kg/hm2,比常规区增产2. 5%,节氮40%。包膜控释尿素减少氮素由于挥发和淋溶损失而带来的环境污染,一次性底肥施入省时省工,明显提高玉米经济效益、生态效益和环境效益。     

不同氮肥施用水平对春玉米光合特性及产量构成的影响

试验设不施氮(N1)、70%推荐施氮量(70%Opt,N2)、推荐施氮(Opt,N3)、130%推荐施氮量(130%Opt,N4)、高量施氮(N5)5个处理,通过两年田间试验,探讨不同氮肥施用水平对春玉米光合特性、产量及其构成的影响。结果表明,合理增施氮肥可显著提高玉米子粒产量。与不施氮相比较,施氮后玉米株高平均增幅8.5%,茎粗平均增幅8.5%,生物量增幅为16.8%～29.1%。N3处理下,叶面积指数和叶片SPAD值在处理间均最高。施氮显著提高花后叶片净光合速率,施氮量和叶片净光合速率之间并不呈正比关系,当施氮量增加至330 kg/hm2后,叶片净光合速率降低。相关分析表明,玉米产量、叶面积指数、SPAD值、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率间均呈正相关。     

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。     

东北黑土有机质组分与结构的研究进展

在全球气候变化背景下研究土壤有机质的转化过程对于评价陆地生态系统碳截获潜力具有重要意义,而土壤有机质的循环特征及其稳定性与土壤有机质的组成和结构密切相关.东北黑土区是我国重要的商品粮基地,近年来,黑土有机质含量呈显著下降趋势,造成黑土肥力和质量的严重退化.本文通过文献资料的整理,总结了不同农田管理措施下黑土土壤有机质的消长动态、组分变化以及结构特征的研究现状,并探讨了研究中存在的问题.开垦和耕作导致土壤有机质总量、活性组分以及腐殖物质含量的显著降低,而平衡施用化肥和有机肥是维持和提升土壤有机质数量和质量的有效途径,长期有机无机配施使土壤有机质结构趋于简单化,有利于土壤肥力的保持.黑土有机质组分化学结构变化的驱动机制是值得人们长期探索的问题.