基于地区和土类的吉林省农田耕层土壤氮素时空变化特征

为明确吉林省农田耕层土壤氮素营养的时空变化特征,基于2005—2013年间测土配方施肥项目测定的土壤全氮和碱解氮数据,分析吉林省不同地区、土类农田耕层土壤氮素养分的空间变异特征,并与第2次土壤普查数据对比,探讨土壤氮素养分的时间变化趋势。结果表明,目前吉林省农田耕层土壤全氮含量为0.4~3.9g/kg,平均为(1.62±0.60)g/kg,碱解氮含量为15~360 mg/kg,平均为(145.0±59.5)mg/kg。不同土类之间全氮和碱解氮含量的高低顺序一致,均以暗棕壤最高,平均分别为(2.02±0.57)g/kg和(190.2±72.80)mg/kg,其后依次为白浆土、水稻土、黑土、草甸土、黑钙土和风沙土;空间变异方面,吉林省农田耕层土壤氮素营养水平呈自东向西逐渐下降的分布特征,全氮和碱解氮含量在县域尺度上存在显著正相关关系;时间变化方面,吉林省农田耕层土壤全氮和碱解氮含量相比第2次土壤普查均呈明显上升趋势,中部地区变化最显著,西部地区变化相对较小。不同土类之间,黑土、黑钙土、草甸土和风沙土呈上升趋势,而暗棕壤、白浆土和水稻土出现下降,其中以风沙土的增加和暗棕壤的下降最明显。综上所述,吉林省农田耕层土壤氮素营养状况在空间上存在显著差异,时间上也发生了巨大变化。建议中部粮食主产区应严格控制作物施氮量以提高氮肥效率,降低环境风险,东、西部地区应因地制宜优化氮肥管理以提升地力,实现增产增效。     

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。     

不同品种粳稻的锌强化方法研究

通过比较不同锌肥施用方式对不同粳稻品种产量以及稻米锌含量的影响,筛选高效锌水稻品种和最佳锌施用方式。在田间试验条件下,分析9个粳稻品种的稻米产量和锌含量对S(锌肥土施)、SB(锌肥土施结合孕穗期喷施)、SF(锌肥土施结合扬花期喷施)和SBF(锌肥土施结合孕穗期和扬花期喷施)4种锌肥施用方式的响应,结果表明,各水稻品种稻米的锌含量在18.1～29.3 mg·kg~(-1)之间,吉洋1号、吉农大809、吉粳302、吉宏6号、长粳717和稻花香2号为高锌品种,吉农大899为中锌品种,平粳8号和吉粳515为低锌品种。锌肥土施对大多数水稻品种无显著增产作用,不同品种的稻米锌含量在施用锌肥后平均增幅为18.0%;S、SB、SF和SBF处理的稻米锌含量分别较不施锌处理提高了8.3%、17.4%、19.5%和27.0%,但3个喷施处理间的平均锌含量无显著差异。锌肥土施结合叶面喷施能显著提高稻米中的锌含量,不同施用方式的施锌效果因品种而异。选择富锌高产品种,锌肥土施结合适当生育期叶面喷施,可实现增产和稻米锌强化,实现水稻高产优质种植。     

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。     

掺混肥常用基础肥料的物理性状及其适配性

【目的】分析评价了不同产地、厂家生产的基础原料肥的理化性质，根据影响掺混肥养分分布的主要物理指标对原料肥进行分类掺混，验证我国主要原料肥的混合性，并确定影响养分分离的主要因素。【方法】收集市场上常用的单质氮磷钾肥，测试了肥料颗粒粒径、平均主导粒径 (SGN)、均匀度指数 (UI)、硬度、休止角、密度、酸碱度、盐指数。根据密度、SGN和休止角对基础肥料进行分类，依据指标相近和不相近原则，选择基础肥料组合，每个组合配置N∶P₅O₂∶K₂O比为1∶1∶1和2∶1∶1两个掺混肥样品。利用外槽轮排肥机，模拟了上述13种掺混肥样品在排肥速度为6、8、10、12 km/h下的养分分布情况。【结果】供试基础氮、磷、钾肥的平均主导粒径分别为305～469、264～345、281～348；均匀度指数分别为41.68～69.94、46.03～60.08、40.27～47.27；密度分别在0.71～0.87、0.84～1.05和1.03～1.19 g/cm3之间，整体呈现钾肥优于磷肥，磷肥优于氮肥的趋势。供试基础肥料中氮肥硬度普遍偏低，除江苏产氯化铵 (N₆) 外，其余肥料硬度均在0.20～13.27 N之间；磷、钾肥硬度相对较高，分别为27.47～41.38 N和23.55～48.47 N。尿素和磷肥多为圆形或椭圆形，休止角较小，6个供试钾肥和硫酸铵均为不规则多边形，休止角偏大，不太适宜掺混。按照密度、SGN、休止角从小到大划分，将22种基础原料肥分为三个等级，并根据上述三个指标相近和不相近原则进行掺混，共配制出13个掺混肥样品，其氮磷钾养分比例为1∶1∶1或2∶1∶1，对这些样品进行的模拟施肥结果表明，在排肥机前进速度为6 km/h、掺混比为2∶1∶1时，SGN、休止角指标相近的掺混肥施用后的养分分离度小、可利用性高。其中，施用后养分分布最均匀的为N₁P₁K₅ (按SGN相近原则掺混)，掺混后养分比为1.64∶0.98∶1.40；最不均匀的为N₇P₇K₅ (按SGN不相近原则掺混)，施肥后养分比为2.22∶0.79∶0.78。休止角越小，摩擦力越小，流动性越好。选用休止角较小的原料肥，并减小原料肥间休止角差异，可降低掺混肥养分分离状况。本研究供试原料肥密度在0.71～1.19 g/cm3之间，且对掺混后养分均匀性无显著影响。【结论】80%试验肥可作为掺混原料，基础肥料颗粒的平均主导粒径SGN和休止角是影响掺混肥养分分离的主要因素。原料肥SGN值在340～348之间较适宜掺混，休止角越小掺混后养分分布越均匀。实际生产过程中，应选用颗粒相似、休止角间差异小的原料肥进行掺混，可有效提高产品施用的精准度。     

同步营养肥在春玉米上的施用效果与环境效应

通过在吉林省中部黑土和黑钙土区设置大田试验,研究同步营养肥(SNF)在春玉米上的施用效果与环境效应。结果表明:黑土区SNF处理玉米产量为9 551 kg/hm2,略低于常规分次施肥(CSF)处理,高于一次性施肥(SBF)处理,但与二者差异均不显著。黑钙土区SNF处理玉米产量为8 937 kg/hm2,显著高于SBF处理。产量性状显示,SNF处理玉米百粒重在2种土壤条件下均显著高于SBF处理。黑土区不同施肥处理玉米植株干物质量和氮素累积量在苗期至灌浆期差异均不显著,成熟期以CSF处理显著高于SBF处理,而与SNF处理差异不显著;黑钙土区SNF处理植株干物质量自吐丝期开始显著高于SBF处理,植株氮素累积量在整个生育期内均为最高,且显著高于CSF和SBF处理。黑土区SNF处理的氮肥回收利用率和农学利用率分别为27. 1%和7. 8 kg/kg,高于SBF处理,但差异不显著;黑钙土区分别为38. 9%和12. 2 kg/kg,显著高于CSF和SBF处理。氮素损失方面,黑土和黑钙土区SNF处理的N2O排放量、氮素淋失量分别为1. 21,26. 8 kg/hm2和1. 17,25. 6 kg/hm2,均显著少于SBF处理。这说明,同步营养肥在春玉米上具有良好的增产效果和环境效应,有利于实现轻简化条件下春玉米生产的高产高效和环境友好。     

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。      

基于产量反应的东北一季稻推荐施肥方法的可行性

  【目的】  推荐施肥是提高作物产量和肥料利用率的有效措施。基于产量反应的养分专家系统 (Nutrient Expert for Rice，NE) 易于操作，便于推广。通过大量田间试验，验证了其在东北一季稻上的应用效果。  【方法】  于2013—2018年在东北水稻主产区黑龙江省和吉林省共开展了115个田间试验，每个试验包括6个处理:1) 基于水稻养分专家系统推荐施肥处理 (NE)；2) 农民习惯施肥措施处理 (FP)；3) 基于测土配方施肥或当地农技部门推荐施肥的处理 (ST)；4)～6) 分别为基于NE的不施氮 (N)、不施磷 (P) 和不施钾 (K) 处理，用于计算养分利用率。水稻收获期调查产量，依据肥料成本，计算净效益和肥料利用率。  【结果】  NE、FP和ST处理间的水稻产量无显著差异 (P = 0.185)，但以NE处理的产量较高，平均为9068 kg/hm2，与FP和ST处理相比，分别增加了344和196 kg/hm2，其产量差随着NE系统不断优化趋于稳定。虽然NE处理的肥料成本 (TFC) 最高，但其净效益 (GRF) 比FP和ST处理分别高1043和537元/hm2，这部分效益都来自于产量的增量。养分回收率 (RE) 均以NE处理最高，与FP和ST处理相比，氮素回收率分别提高了3.3和2.3个百分点，磷素回收率分别提高了3.5和3.6个百分点，钾素回收率分别提高了7.3和4.6个百分点。与FP处理相比，NE处理的氮和磷的农学效率 (AE) 分别显著提高2.7 kg/kg (P = 0.022) 和4.1 kg/kg(P = 0.030)，3个处理的钾素农学效率无显著差异。肥料偏生产力 (PFP) 的大小与施肥量呈显著负相关，NE和ST处理N的偏生产力显著高于FP处理 (P = 0.004)，ST处理磷素偏生产力显著高于NE和FP处理 (P = 0.001)，但FP处理钾素偏生产力高于NE和ST处理，并与NE处理差异达到了显著水平 (P = 0.028)。  【结论】  与以常规测土施肥为基础的推荐施肥相比，基于产量反应的养分专家系统 (NE系统) 的推荐施肥量和比例更符合作物对养分的需求，在吉林和黑龙江两个省份的大田试验中均获得了相同或更高的水稻产量。由于NE系统无论是否进行土壤测试都可用来进行推荐施肥，因而是更加方便和可行的一季稻施肥推荐方法。     

海洋食物网结构稳定性及干扰响应研究综述

针对当前全球环境急剧变化的背景,本文归纳了海洋食物网结构复杂性常用的量化指标,梳理了食物网稳定性不同维度的概念并深入探究其与复杂性之间的内在联系。根据海洋生态系统的不同干扰类型,分析了各种类型干扰的发生方式以及食物网在应对干扰时的适应机理,最后总结了海洋生态系统数据获取分析以及食物网构建时有待解决的问题,并指出开展初级生产者与消费者之间的相互作用研究能更利于解析全球变化对海洋食物网结构和功能的影响。     

不同径级红松挥发性碳贡献变化特征及其影响因子分析

目的植物含碳率是研究森林碳储量的关键因素之一，精确测定含碳率及其影响因子有利于提高森林碳储量的预测准确率。方法以吉林蛟河阔叶红松成熟林固定样地内红松为研究对象，获取冷冻干燥、自然干燥和烘干干燥3种处理方式下的红松茎干连年含碳率，对比分析3种处理方式下不同径级红松含碳率年际变化特征。发现自然干燥含碳率波动较大，因此本文的挥发性碳贡献由冷冻干燥含碳率和烘干干燥含碳率来量化。通过比较大小径级红松挥发性碳贡献年际变化特征，分析其在时间尺度上的差异与稳定性，并构建挥发性碳贡献与气候因子和生长量等因子的相关关系，揭示影响挥发性碳贡献的主要因子。结果(1) 不同干燥方式仅对大径级红松的含碳率的测定结果有显著影响(P < 0.05)，而3种干燥方式下小径级红松含碳率不存在显著差异。(2)红松挥发性碳贡献有一定阶段性。小径级红松挥发性碳贡献较大径级波动更大，小径级红松挥发性碳贡献最高和最低值分别为24.46%和0.03%，大径级红松挥发性碳贡献最高和最低值则为9.72%和1.18%，同时大径级红松挥发性碳贡献存在明显的滞后现象。(3)红松挥发性碳贡献主要受到冬季温度的影响，其中小径级红松挥发性碳贡献仅与当年12月的温度呈现显著负相关(P < 0.05)，而大径级红松则与上一年12月的温度呈显著负相关(P < 0.05)。(4)当年1月降水对大径级红松挥发性碳贡献有促进作用(P < 0.05)，而当年6月的干旱指数对小径级红松挥发性碳贡献有促进作用(P < 0.05)。推测挥发性碳可能与树木非生长季的生理活动有关。结论在评价森林碳储量时要考虑挥发性碳贡献，同时不能忽视径级差异的影响及挥发性碳的时间稳定性，从而实现对不同特征林分碳储量的精确估算。