水稻产量和施肥效果差异——以吉林省为例

为探究吉林省不同地区水稻产量和施肥效果差异,本研究以吉林省水稻主流品种为试验材料,采用2005-2013年吉林省测土配方施肥田间试验数据,研究不施肥(N0P0K0)、不施氮只施磷钾肥(N0PK)和均衡施用氮磷钾肥(NPK)3个处理对吉林省各州市水稻产量、增产量及肥料利用率的影响。结果表明,吉林省各市州不施肥时水稻产量可达4.0~7.8 t·hm~(-2),在仅施磷钾肥和均衡施肥后增产效果差异显著,增产率分别为10.3%~30.4%(除辽源市外)和35.4%~109.0%,且施肥在长春市、吉林市增产效果明显,均衡施肥对通化市和延边朝鲜族自治州水稻产量提升影响较大。吉林省氮肥利用率在16.4%~32.7%之间,以吉林市、四平市最高;氮肥偏生产力在52.5~76 kg·kg-1之间,以松原市为最高。根据吉林省各市州的土壤基础理化性质、产量及肥料利用率将吉林省水稻划分为西部、中部和东部三大施肥区。综上,均衡施肥是提高水稻产量的最佳施肥方式,同时根据各区域之间的基础地力、产量和肥料利用率差异建立施肥分区,在此基础上制定并优化施肥用量,是实现精确施肥,提高产量和肥效的有效途径。本研究为吉林省不同地区水稻高产和肥料高效管理提供了理论依据和实践指导。     

吉林省农田耕层土壤pH的时空变化特征

本研究通过分析2005~2013年测土配方施肥项目在吉林省采集的大量土壤样品,明确了不同地区农田耕层土壤pH的空间变异特征,并与第二次土壤普查数据对比探讨了土壤pH的变化趋势。结果表明,目前吉林省农田耕层土壤pH分布在3.8~9.1之间,平均值为6.5。不同类型农田土壤pH的高低顺序为:黑钙土风沙土草甸土黑土白浆土≈暗棕壤水稻土。空间上,吉林省农田耕层土壤呈现自西向东逐渐降低的分布特征,以西部白城市的通榆县最高而东部延边朝鲜族自治州的汪清县最低。时间上,与第二次土壤普相比,吉林省各种土类的pH存在共性的土壤酸化趋势。不同土类间pH的降幅存在较大差异,代表性的黑土下降约0.5个单位,酸化程度较大的草甸土和水稻分别下降了1.4和1.6个单位,而酸化程度较小的白浆土下降了0.1个单位。吉林省农业生产中应控制化肥用量,调整肥料品种,合理增施有机肥,大力推广秸秆还田,从而缓解土壤酸化趋势,改善土壤肥力。     

吉林春玉米氮磷钾养分需求与利用效率研究

【目的】 明确吉林春玉米的氮、磷、钾养分需求和利用效率，为区域春玉米的高效合理施肥提供技术参数。 【方法】 整理2005—2013年国家测土配方施肥项目在吉林省开展的680个 “3414”田间试验，选取N₀P₀K₀、N₀P₂K₂、N₂P₀K₂、N₂P₂K₂和N₂P₂K₀ 5个处理，研究氮、磷、钾肥对春玉米籽粒产量、植株养分吸收量的影响，明确产量、养分吸收量与土壤基础养分供应能力的关系，评估春玉米的氮、磷、钾养分需求量和利用效率。 【结果】 吉林春玉米在氮磷钾配施处理 (N₂P₂K₂) 获得最高的籽粒产量和植株养分吸收量，平均产量达9.6 t/hm2，玉米氮、磷、钾养分平均吸收量分别为N 190.8 kg/hm2、P₂O₅ 87.0 kg/hm2和K₂O 215.1 kg/hm2。与不施肥处理相比，氮磷钾配施处理平均增产42.5%，植株氮、磷、钾养分吸收量平均分别提高57.5%、64.2%和49.5%。在其他养分充分供应基础上，增施氮、磷、钾肥平均分别增加吸收N 57.2 kg/hm2 (42.9%)、P₂O₅ 19.2 kg/hm2 (28.4%) 和K₂O 32.1 kg/hm2 (17.5%)。以缺素处理植株养分吸收量表征土壤养分基础供应能力，发现氮磷钾配施处理玉米产量和养分吸收量均随土壤基础养分供应能力的提高而逐渐上升，变化趋势均符合显著的对数关系。经测算，吉林春玉米氮磷钾配施处理生产百公斤籽粒平均需吸收N 1.98 kg、P₂O₅ 0.90 kg和K₂O 2.24 kg，比例为1∶0.45∶1.13。减氮、减磷和减钾处理的百公斤籽粒氮、磷、钾素需求量平均分别为N 1.69 kg、P₂O₅ 0.79 kg和K₂O 2.11 kg，与氮磷钾配施处理相比均显著下降，而且试验点间变异也明显增大。目前，吉林春玉米生产中氮、磷、钾肥的平均养分回收利用效率分别为33.7%、27.5%和45.3%，而平均生理利用效率分别为28.8、52.8和28.3 kg/kg。 【结论】 吉林春玉米对肥料养分的依存度较高，合理施肥是保持高产高效的重要前提。      

吉林西部不同种植年限水稻土酸缓冲性能研究

种植水稻是盐碱地区改良土壤的一种有效方式,而选取p H值较低的水稻苗床土已经成为盐碱地区亟待解决的一个主要问题。本文主要针对吉林省西部盐碱地区不同种植年限的水稻土进行理化性质、水溶性盐基离子和酸缓冲性能的测定,确定影响盐渍水稻土酸缓冲性的主要因素,寻找水稻育苗土可利用资源。结果表明:西部不同种植年限盐渍水稻土的酸缓冲容量表现为:种植60年(壤质黏土)50年(壤质黏土)35年(壤质黏土)45年(壤质黏土)20年(壤质黏土)45年(黏土)25年(黏土),酸缓冲性主要受土壤碳酸盐、土壤黏粒及土壤碱化度的影响,种植50年和60年水稻的壤质粘土酸缓冲性较弱,易于调酸,可以考虑作为苗床土的供选资源。     

吉林省玉米施肥效果与肥料利用效率现状研究

【目的】本研究通过收集整理2005~2013年国家测土配方施肥项目在吉林省布置的1110个“3414”田间试验，分析了施用氮、磷、钾肥对玉米产量、经济效益的影响，测算了氮、磷、钾肥的利用效率，目的在于明确当前生产条件下吉林省玉米的施肥效果与肥料利用效率，为肥料的合理施用与配置提供依据。【方法】选取玉米“3414”田间试验的处理1（N₀P₀K₀）、处理2（N₀P₂K₂）、处理4（N₂P₀K₂）、处理6（N₂P₂K₂）和处理8（N₂P₂K₀），分别记为不施肥（CK）、不施氮（-N）、不施磷（-P）、氮磷钾配施（NPK）和不施钾（-K）处理，研究不同施肥处理下的玉米产量、产值、施肥利润和产投比，比较增施氮、磷、钾肥的增产效应以及不同肥料的农学效率、偏生产力和肥料贡献率。另外，分析不施肥处理（缺素处理）玉米产量与相应肥料贡献率之间的关系，并利用模型进行模拟。【结果】不施肥条件下，当前吉林省玉米的平均产量和产值分别为6.6 t/hm2和1.21×103 yuan/hm2。施肥可显著提高玉米的产量和经济收益，其中以NPK处理的玉米产量和施肥利润最高，平均分别为10.1 t/hm2和5.07×103 yuan/hm2，其后分别为-K处理（8.9 t/hm2、3.27×103 yuan/hm2）、-P处理（8.7 t/hm2、2.83×103 yuan/hm2）和-N处理（7.7 t/hm2、1.39×103 yuan/hm2）。在其他养分施用基础上，增施氮、磷、钾肥可平均分别增产2.36 t/hm2（35.1%）、1.39 t/hm2（18.0%）和1.18 t/hm2（14.9%），平均施肥利润分别为3.68×103、2.24×103和1.80×103 yuan/hm2。当前生产条件下，吉林省玉米在氮磷钾配施条件下的肥料农学效率、偏生产力和肥料贡献率分别为11.4 kg/kg N、32.8 kg/kg和34.7%，而增施氮、磷、钾肥的平均农学效率分别为14.3 kg/kg N、20.5 kg/kg P₂O₅和17.2 kg/kg K₂O，平均偏生产力分别为61.1、146.4和142.4 kg/kg，平均肥料贡献率分别为23.4%、14.1%和11.9%。分析发现，氮磷钾肥配施（或某一肥料）的肥料贡献率随不施肥处理（或相应缺素处理）玉米产量的提高而显著下降，且关系符合对数函数模型，说明提高基础地力可减少对外源肥料的依赖。【结论】吉林省玉米氮磷钾肥的增产效果和肥料利用率相比全国平均水平较高，但仍需重视氮肥管理以稳产增效，继续大力推广平衡适量施肥理念及相应技术，在实现作物增产的同时提高肥料利用效率并促进土壤培肥。     

秸秆不同还田模式下磷钾释放特征及其对玉米产量的影响

连续两年(2021—2022 年)在吉林省四平市设置田间定位试验,采用尼龙网袋法测定覆盖(SM)和翻压(SB)两种秸秆还田方式和不施氮肥(N0)、180 kg·hm-2(N180)两种施氮水平下秸秆磷、钾释放率,旨在明确黑土区玉米秸秆磷、钾释放规律对还田方式和氮肥管理的响应及其对玉米产量的影响。结果表明,还田方式与施氮显著影响秸秆磷、钾释放,SB 处理秸秆磷两年累积释放率平均为69.7%,显著高于SM 处理的54.5%;与N0 处理相比,施氮处理秸秆磷释放率提高了12.3%。SB 处理秸秆钾两年累积释放率平均为95.6%,显著高于SM 处理的94.2%;而施氮对秸秆钾累积释放影响同样显著,肥料氮素投入使秸秆钾累积释放率提高1.1%。通过对秸秆磷、钾替代潜力的估算,认为秸秆磷对磷肥(P2O5)替代潜力较低,为9.1 kg·hm-2;但秸秆钾对钾肥(K2O)替代潜力较高,为141.0 kg·hm-2。两年间还田方式对玉米产量无明显影响,但玉米穗粒数存在一定差异。SB 处理玉米穗粒数为430 粒·穗-1,显著高于SM 处理的409 粒·穗-1。而施氮则明显促进了产量的形成,提高了玉米产量,与N0 处理相比,两年玉米产量平均增加7707 kg·hm-2。通过结合秸秆磷、钾养分释放综合分析,认为在黑土区充足氮素供应条件下以翻压方式进行秸秆还田,秸秆释放的磷、钾养分有利于穗粒的形成,从而保障产量稳定。     

亚磷酸脱氢酶作为筛选标记基因在水稻遗传转化中的应用

为筛选标记基因用于植物遗传转化,采用组织培养、营养液筛选和叶面喷施等手段,综合评价了具有高催化活性的亚磷酸脱氢酶基因ptxDQ作为筛选标记基因用于水稻遗传转化的潜力。结果显示,ptxDQ基因作为筛选标记基因时,抗性愈伤的筛选效率为44.37%～47.28%,显著高于潮霉素和草胺磷等抗性基因的筛选效率。获得的转基因阳性幼苗,可利用以亚磷酸盐为唯一磷源的培养液,通过简单培养即可筛选出阳性转基因幼苗。此外,还建立了通过叶面喷施亚磷酸盐筛选转基因幼苗的方法。相比目前的抗生素和除草剂类筛选系统,亚磷酸盐更廉价且不会造成环境污染。同时,作为一种正向筛选系统具有较高的筛选效率,在农作物转基因研究和农业可持续发展中具有潜在价值。     

干旱胁迫对玉米雄穗发育特征及产量的影响

【目的】探究干旱胁迫对玉米雄穗发育特征及产量的影响,以期为中国东北地区玉米种植抗旱保产提供一定理论基础。【方法】采用盆栽试验,设置原土处理和添加土壤改良剂处理,并于玉米大喇叭口期至吐丝期进行不同程度的干旱胁迫：正常供水、轻度干旱胁迫、中度干旱胁迫和重度干旱胁迫,研究不同程度干旱胁迫对玉米的抽雄吐丝间隔、雄穗形态特征、生理指标以及产量的影响。【结果】干旱胁迫导致玉米雌穗吐丝时间延后,雌、雄穗开花吐丝不同步,且在重度干旱胁迫时达到最大值,其中原土处理较CK延长了6.33 d,添加土壤改良剂处理延长了4.67 d;不同程度干旱胁迫会导致玉米雄穗变小、主轴缩短,轻度干旱胁迫有利于雄穗积累干物质,原土处理和添加土壤改良剂处理的雄穗干物质分别比CK增加了5.18%和14.87%;干旱胁迫会促使雄穗分泌抗氧化系统酶以及渗透调节物质抵御逆境伤害,但重度干旱胁迫时雄穗内部产生过多丙二醛(MDA)以及有害物质,会导致抗氧化系统酶活性有所降低;干旱胁迫会造成玉米产量严重下降,重度干旱胁迫时原土处理的产量与CK相比下降了62.39%,添加土壤改良剂处理的产量则下降了57.77%。【结论】干旱胁迫会对玉米雄穗发...     

施肥对黑土玉米田土壤中纤维素分解菌数量的影响

利用长期定位试验和室内分析相结合的方法,对玉米不同生育期内表层土壤(0~20 cm)和亚表层土壤(21~40 cm)中纤维素分解菌数量以及好气和嫌气性纤维素分解菌数量进行分析测定。结果表明,在玉米生长的同一时期,不同施肥方式下(除休闲处理),表层和亚表层土壤的纤维素分解菌数量和好气性纤维素分解菌数量表现出类似的规律性,即有机无机肥料配施处理单施化肥处理不施肥处理;对于土壤嫌气性纤维素分解菌数量,不同施肥方式对表层土壤没有明显的规律性,亚表层土壤中除拔节期外为有机无机肥料配施处理单施化肥处理不施肥处理。休闲处理的微生物数量均大于不施肥处理。     

我国马铃薯产量和化肥利用率区域特征研究

【目的】 本研究汇总马铃薯 (Solanum tuberosum L.) 田间试验数据，分析中国马铃薯产区施用氮、磷和钾肥的马铃薯产量 (可获得产量、产量反应和相对产量) 及肥料利用率特征，以期为优化马铃薯养分管理奠定理论基础。 【方法】 本试验数据来源于:1) 国际植物营养研究所 (International Plant Nutrition Institute, IPNI)1992—2012年间在我国马铃薯主产区开展的117个田间试验；2) 采用字段或字段组合 (马铃薯，马铃薯+产量，马铃薯+利用率，等) 在中国知网数据库 (China National Knowledge Infrastructure, CNKI) 检索的2000—2016年间407篇马铃薯田间试验中文文献。将我国马铃薯种植区分为东北 (NE)、西北 (NW)、华北 (NC)、长江中下游 (MLYR)、东南 (SE) 和西南 (SW) 产区。试验处理包括氮磷钾肥优化处理 (OPT)、不施氮 (OPT-N) 处理、不施磷 (OPT-P) 处理和不施钾 (OPT-K) 处理，研究我国马铃薯不同种植区优化施肥下马铃薯可获得产量，氮、磷和钾肥产量反应，相对产量，农学效率，偏生产力和养分回收率特征。 【结果】 我国马铃薯施用氮、磷和钾产量反应平均分别为8.6、5.9和6.6 t/hm2，氮素是马铃薯产量的首要限制因子，东北地区产量及施氮产量反应平均值显著高于其他地区 (P < 0.05) 。马铃薯施氮、磷、钾相对产量平均值分别为71.0%、79.4%、77.2%，其中，华北地区施氮相对产量平均值最高，东南地区施磷相对产量平均值最高，西北地区施钾相对产量平均值最高。马铃薯氮、磷和钾肥用量平均分别为N 164.2 kg/hm 2、P₂O₅ 100.3 kg/hm2和K₂O 188.0 kg/hm2，东南地区氮和钾肥用量平均值显著高于其他地区(P < 0.05)，东北地区施氮量和施钾量较低，东北、西南和西北施磷量高于其他地区，长江中下游施磷量最低。马铃薯氮、磷和钾素农学效率平均值分别为52.2 kg/kg N、58.5 kg/kg P ₂O₅ 和42.3 kg/kg K₂O，东北地区氮和钾素农学效率平均值显著高于其他地区(P < 0.05)。马铃薯氮、磷和钾素偏生产力平均值分别为205.7 kg/kg N、339.0 kg/kg P ₂O₅和209.2 kg/kg K₂O，东北地区氮和钾素偏生产力平均值分别显著 (P < 0.05) 高于其他地区。马铃薯氮、磷和钾素养分回收率平均值分别为36.4%、18.5%和27.6%，东南地区磷素回收率平均值显著高于其它地区 ( P < 0.05)。 【结论】 我国马铃薯不同产区产量、施肥量和肥料利用率差异较大，氮素是马铃薯产量的第一限制因子，华北地区氮素、东南地区磷素和西北地区钾素土壤基础养分供应能力相对较高，不同地区马铃薯需要因地制宜，制定有针对性的马铃薯优化施肥方案。