控释氮肥减施对春玉米产量、氮素吸收及转运的影响

【目的】针对吉林省春玉米区氮肥施用不合理、氮肥利用效率下降的问题,通过田间试验研究控释氮肥较农民习惯用量减施条件下,春玉米的干物质形成与养分需求规律及分配特征,为控释氮肥在吉林省春玉米上的合理施用提供科学依据。【方法】于2013—2014年连续2年在吉林省公主岭市刘房子镇开展试验,供试玉米品种为先玉335,试验共设置了5个施肥处理,分别为不施氮肥(CK),农民习惯施肥(FP),推荐施肥(OPT,较FP减氮25%),控释氮肥1(CRU1,施氮量同OPT),控释氮肥2(CRU2,较FP减氮40%)。通过2年田间定位试验,系统分析了春玉米不同生育期植株生物量和氮素累积以及成熟期的分配特征,并研究了不同施氮处理对玉米产量、氮肥利用效率及氮素转运效率的影响。【结果】不同施氮处理间产量及产量构成因子差异显著,且年际和处理间的交互作用也达到极显著水平。玉米产量并未因施氮量的减少而降低,且有小幅度增产。CRU1处理的玉米产量高于FP处理,两年平均增产4.5%,但与OPT处理产量相比差异并不显著。控释氮肥减量施用提高了氮肥生理效率、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥利用率,CRU1处理较FP处理,氮肥生理效率提高了28.5%,氮肥农学利用率提高了4.9 kg·kg~(-1),氮肥偏生产力提高了18.1 kg·kg~(-1),氮肥利用率提高了18.4%。春玉米干物质积累量随生育时期的推移呈快-慢-快的积累动态,且年际间变化趋势基本相一致,CRU1处理玉米地上部干物质积累量较FP处理增加了7.7%。控释氮肥适量减施不影响植株后期氮素的累积与分配,还可以提升植株氮素的吸收利用能力,促进花后植株养分的转运效率。CRU1处理玉米地上部氮素累积量较FP处理增加了5.0%,CRU1处理对籽粒的贡献率最高,两年平均为62.1%,较FP处理提高13.3%。【结论】控释氮肥减量25%(180 kg·hm~(-2))施用不降低玉米产量,还可有效提高植株氮素的转运效率,从而提高氮肥利用率。控释氮肥处理与推荐施肥处理在玉米产量、养分积累和转运以及氮肥利用均无显著性差异,相对农民习惯处理有显著性提高。     

覆膜滴灌条件下氮肥运筹对玉米氮素吸收利用和土壤无机氮含量的影响

为解决吉林省半干旱区覆膜滴灌条件下合理施氮问题,通过两年(2016—2017年)田间试验,研究了覆膜滴灌等氮量投入条件下,不同运筹模式(N1:100%基肥;N2:50%基肥+50%拔节肥;N3:30%基肥+50%拔节肥+10%大口肥+10%开花肥;N4:20%基肥+30%拔节肥+20%大口肥+20%开花肥+10%灌浆肥)对春玉米产量、氮素利用效率、关键生长节点氮素积累特征以及生育期内土壤无机氮含量变化和氮素平衡的影响。结果表明,分次施氮各处理(N2、N3、N4)玉米产量显著高于100%基肥处理(N1),其中N4处理玉米产量最高,较N1处理分别提高22.44%(2016年)和35.31%(2017年)。与N1处理相比,N2、N3、N4显著提高了玉米氮素吸收利用率、农学利用率和偏生产力,提高幅度依次为52.02%~83.21%、63.69%~120.78%、11.85%~22.46%(2016年)和92.44%~129.38%、127.23%~203.09%、22.10%~34.01%(2017年),且均以N4处理最高。施氮显著提高了玉米拔节期至成熟期氮积累量,其中开花期至成熟期氮积累量以N4处理最高。与N1处理相比,N2、N3、N4提高了玉米开花期至成熟期0~20 cm土壤无机氮含量,并降低成熟期40~100 cm土壤无机氮含量。土壤-作物系统氮素平衡中,N2、N3、N4处理较N1处理显著降低了氮素表观损失量,其中N4处理氮素表观损失量最低。综上所述,在本试验条件下,总施氮量210 kg·hm-2时,20%基肥+30%拔节肥+20%大口肥+20%开花肥+10%灌浆肥为该区域覆膜滴灌条件下氮肥最佳运筹模式。     

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(P0.05)。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。     

覆膜滴灌条件下基于玉米产量和土壤磷素平衡的 磷肥适用量研究

【目的】 针对东北半干旱区覆膜滴灌玉米生产中大量施磷导致的效率低与环境风险增大问题,通过3年定位试验,系统研究了覆膜滴灌条件下不同磷肥用量对玉米产量、磷肥利用效率和土壤供磷能力的影响,为该区域玉米磷肥合理施用提供科学依据。【方法】 于2015—2017年在吉林省半干旱玉米主产区（乾安县）布置定位田间试验。共设6个磷肥用量处理,分别为0（P₀）、40 kg·hm ^-2（P₄₀）、70 kg·hm ^-2（P₇₀）、100 kg·hm ^-2（P₁₀₀）、130 kg·hm ^-2（P₁₃₀）和160 kg·hm ^-2（P₁₆₀）,测定指标包括玉米产量及其构成、成熟期植株磷含量和土壤有效磷含量,并计算作物吸磷量、磷肥利用效率和土壤-作物系统的磷素表观平衡状况。【结果】 施磷可显著提高玉米产量,增幅依次为6.2%—21.2%（2015年）、9.0%—20.6%（2016年）和12.9%—30.3%（2017年）,3年平均增幅为9.2%—23.9%,增产的主要原因是施磷增加了穗粒数、百粒重和收获指数。玉米产量随磷肥用量的增加呈先升后降趋势,其中以P₁₀₀处理玉米产量最高。磷素表观回收率和磷素偏生产力均随磷肥用量的增加而下降,磷素农学利用率随磷肥用量的增加先升后降。与不施磷肥相比,随磷肥用量和施磷年限的增加,0—40 cm土壤有效磷含量呈增加趋势,其中P₁₀₀处理土壤有效磷含量与试验起始时土壤有效磷含量相近。连续种植3季玉米后,P₀、P₄₀和P₇₀处理土壤磷素表观平衡值均表现为亏缺,亏缺量随磷肥用量的增加而下降;P₁₀₀、P₁₃₀和P₁₆₀处理的土壤磷素表现为盈余,并随磷肥用量的增加而增加。将盈余率（x）与磷肥用量（y₁）、土壤有效磷含量（y₂）、磷肥利用效率（y₃）分别进行拟合,当x=0时,磷肥用量为92.4 kg·hm ^-2,玉米产量为12 497 kg·hm ^-2,0—20 cm和20—40 cm土壤有效磷含量分别为34.6 和28.4 mg·kg ^-1,磷素表观回收率为24.1%,磷素农学利用率为21.9 kg·kg ^-1,磷素偏生产力为146.1 kg·kg ^-1;其结果与最高产量处理（P₁₀₀）相对应的玉米产量、土壤有效磷含量和磷肥利用效率结果相近;以理论盈余率为0时施磷量的95%为置信区间,得出最佳施磷范围在88—97 kg·hm ^-2。【结论】 本研究中磷肥用量88—97 kg·hm ^-2范围内不仅能获得玉米高产,还能维持土壤磷素平衡,可作为东北半干旱区覆膜滴灌条件下玉米高产与环境友好的磷肥管理参考依据。     

东北半干旱区滴灌施肥条件下高产玉米干物质与 养分的积累分配特性

【目的】 研究东北半干旱区滴灌施肥条件下,不同栽培模式的玉米群体干物质和养分积累动态变化与转运分配特征,为区域春玉米滴灌施肥高产栽培技术提供理论依据。【方法】 2014—2016年,在吉林省西部半干旱区乾安县进行定位试验,以农华101为材料,在滴灌施肥条件下,分别设置农民栽培（FP)、高产栽培（HY）和超高产栽培（SHY）3种栽培模式。研究了滴灌施肥条件下,不同栽培模式对群体干物质和养分积累动态、转运与分配特征以及产量构成特性的影响。【结果】 与FP模式相比,HY和SHY模式玉米产量显著增加,平均增幅分别为16.0%和37.4%;穗粒数和百粒重低于FP模式,但单位面积穗数显著高于FP模式。HY和SHY模式较FP模式显著提高了玉米开花期至成熟期的群体干物质和氮、磷、钾积累量,并提高了开花后干物质和氮、磷、钾积累量占总生育期积累量的比例（花后干物质和氮、磷、钾积累量占总生育期积累量比例分别提高 8.0%、23.3%、10.0%、33.9%和13.8%、42.6%、21.6%、44.6%）。Logistic方程解析表明,HY和SHY模式群体干物质最大增长速率和平均增长速率均高于FP模式（干物质最大增长速率和平均增长速率分别提高6.9%、4.2% 和23.8%、10.9%）;且最大速率出现时间晚于FP模式。与FP模式相比,HY和SHY模式显著降低了玉米开花前养分转运率和转运养分对籽粒的贡献率,显著提高了开花后积累养分对籽粒的贡献率。相关分析结果表明,玉米开花前后干物质和氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈显著或极显著正相关(r=0.7513—0.9840),其中开花后群体干物质和氮、磷、钾积累量与产量的相关性高于开花前。【结论】 与农户栽培模式相比,高产和超高产栽培模式在提高群体干物质最大增长速率和平均增长速率的同时,推迟了群体干物质最大增长速率出现时间,进而使玉米开花期至成熟期有较高的干物质与养分积累,同时显著提高了玉米开花后积累养分对籽粒贡献率。因此,在东北半干旱区滴灌施肥条件下,通过增加种植密度,利用氮磷钾肥料总量控制、分期调控等管理措施,保证玉米整个生育期对氮、磷、钾养分的需求,是实现玉米产量进一步提高的重要途径。     

施磷对苏打盐碱土区水稻养分吸收、转运及分配的影响

为解决吉林省中西部水稻主产区水稻合理施用磷肥问题,通过连续2年(2014—2015)田间试验,研究了不同施磷(P2O5)量(0,40,80,120,160 kg/hm~2)条件下水稻产量、养分吸收、转运及分配的变化。结果表明:施磷量为40~120 kg/hm~2时,水稻产量随着施磷量的增加而增加,当磷肥用量增加至160 kg/hm~2时水稻产量下降。根据水稻产量(y)和施磷量(x)拟合,得出2014年和2015年最佳施磷量分别为111.3 kg/hm~2和102.3 kg/hm~2,施用磷肥可显著增加水稻主要生育期氮、磷、钾吸收量,且能提高水稻抽穗期氮、磷、钾养分向子粒的转运,施磷量为40~120 kg/hm~2时抽穗期各养分积累量与子粒转运量呈正相关,当磷肥用量增加至160 kg/hm~2,氮、磷、钾养分向子粒转运出现负效应。相关分析表明,除返青期外,水稻其他生育期氮、磷、钾的吸收均存在显著或极显著的正向相关性,并且氮、磷、钾吸收与产量间也存在显著或极显著的正向相关性,其中灌浆期氮、磷、钾的吸收与产量间的相关系数最大。综合考虑施磷水稻的产量、养分吸收及稻株氮、磷、钾吸收与产量关系间的表现,适宜磷肥用量应控制在102.3~111.3 kg/hm~2范围内较为适宜。     

施氮对水稻产量、氮素利用及土壤无机氮积累的影响

通过田间试验研究了不同施氮量(0、60、120、180和240 kg hm~(-2))对水稻氮肥利用、产量、土壤氮素供应及氮素平衡的影响,结果表明,水稻产量随施氮量的增加呈先增后降的趋势,当施氮量超过180 kg hm~(-2)后产量下降,根据水稻产量(y)和施氮量(x)拟合,得出最佳施氮量为204 kg hm~(-2)。施用氮肥可显著增加水稻氮吸收总量,并随施氮量的增加显著增加,当施氮量超过180 kg hm~(-2)后,氮吸收总量不再显著增加。氮肥当季回收率、农学利用率、偏生产力和生理利用率均随施氮量的增加而下降,分别由44.0%、25.5 kg kg~(-1)、145.6 kg kg~(-1)和58.1 kg kg~(-1)下降至31.1%、13.6 kg kg~(-1)、43.6 kg kg~(-1)和43.7 kg kg~(-1)。氮收获指数表现为随施氮量的增加先增后降,以施氮量180 kg hm~(-2)处理最高,为68.7%。土壤无机氮(Nmin)含量在水稻整个生育期呈现先快速下降后缓慢升高的趋势,施氮处理各层土壤Nmin积累量与不施氮处理差异均达显著水平(P0.05),且基本随着施氮量的增加而增加。水稻成熟期土壤残留Nmin量和表观损失均随施氮量的增加而增加。氮盈余主要以土壤Nmin残留量为主,表观损失在氮盈余比例较小,但随着施氮量的增加显著增加。水稻氮吸收量、土壤无机氮残留量和氮素表观损失量与施氮量呈显著的正向相关性。在本试验条件下,综合水稻产量、氮肥利用效率和土壤无机氮积累等方面的因素,在吉林省水稻主产区,适宜施氮量应控制在180~204 kg hm~(-2)范围内。     

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1.80×10⁵穴·hm^-2(N0）、传统施氮（氮肥用量235 kg·hm^-2）+移栽密度1.80×10⁵穴·hm^-2(FP）、较传统施氮减量20%（氮肥用量188 kg·hm^-2）+移栽密度2.40×10⁵穴·hm^-2（SNHD1）、较传统施氮减量20%（氮肥用量188 kg·hm^-2）+移栽密度3.00×10⁵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2.40×10⁵穴·hm^-2。     

不同施磷水平对春玉米产量、养分吸收及转运的影响

通过两年田间试验,研究不同施磷条件下玉米产量、养分吸收利用及转运的变化。结果表明,玉米产量随施磷水平的提高先增后降,以施磷90 kg/hm~2处理最高。依据玉米产量(y)和施磷量(x)二次曲线拟合,得出最佳施磷范围为90.1~103.1 kg/hm~2。在施磷水平30~90 kg/hm~2范围内,抽雄期各养分积累量与转运量呈正比;当施磷水平提高至120 kg/hm~2,各养分向子粒转运量出现负效应。相关分析表明,除苗期外,玉米其他生育期氮、磷、钾的积累间及转运间均存在显著或极显著的正向相关性,氮、磷、钾积累、转运与产量间也存在显著或极显著的正向相关性,灌浆期氮、磷、钾素积累与产量间的相关系数最大。玉米磷肥生理利用率和农学利用率随施磷水平的提高先增后降,玉米磷素吸收效率、当季回收率和偏生产力随施磷水平的提高而降低。     

钾肥不同施用方式对春玉米钾素吸收、利用和产量的影响

以先玉335为供试品种,通过连续两年田间试验,研究不同施钾方式对春玉米钾素吸收、利用和产量的影响。结果表明,1/2钾作基肥施用、1/2钾在拔节期追施的处理产量两年均最高,且肥料回收利用率提高1.7~10.3个百分点,玉米的干物质量和钾素积累量在整个生育期表现最好。施钾可显著提高春玉米产量,钾肥分次施用比一次性基施的产量有所提高。钾肥追施次数过多、追施时期过晚对玉米产量和钾肥利用率的影响均不显著,且不利于玉米营养体中的钾素向子粒转运。综合考虑玉米产量、钾肥利用效率和钾素吸收利用等因素,1/2钾作基肥、1/2钾在拔节期作追肥为最佳施用方式。