东北黑土区长期不同磷肥施用量对大豆生长及产量的影响

以中国科学院海伦生态实验站的长期定位试验为基础,分析了不同磷肥施用量包括对照(CK)、低磷处理(25.58 P2O5kg·hm~(-2),N1P1K)、中磷处理(51.75 P_2O_5kg·hm~(-2),N1P2K)和高磷处理(77.65 P_2O_5kg·hm~(-2),N1P3K)对大豆生长、结瘤及产量的影响。结果表明:不同处理对大豆株高和生物量的影响表现为N1P3KN1P2KN1P1KCK(鼓粒期株高除外),说明当前黑土磷素水平下,磷肥的施用能够显著促进大豆植株的生长;与CK,N1P1K和N1P2K相比,N1P3K苗期的根瘤数量和根瘤干重分别增加了56.7%～152.8%和87.4%～463.1%;与CK相比,N1P3K和N1P2K处理固氮酶活性分别增加了74.0%和94.0%;大豆的单株荚数和单株粒数均表现为随着磷肥施用量的增加而增加,虽然百粒重和产量表现出了相似的趋势,但是N1P3K和N1P2K处理之间没有显著差异(P0.05),说明过多磷肥的施用在东北黑土区对大豆增产效果不明显。因此,在东北黑土区在考虑生产成本、大豆产量等因素的情况下,建议适宜的磷肥施用量为N1P2K,即磷肥的施用量为51.25 P2O5kg·hm~(-2)。     

红松阔叶混交林林隙0cm地温的地统计学分析

[目的]揭示小兴安岭红松阔叶混交林林隙0 cm地面温度的时空变化规律。[方法]以小兴安岭原始红松阔叶混交林林隙为研究对象,采用网格法布点,通过对生长季内林隙各样点0 cm地面温度的连续观测,利用基本统计学和地统计学的方法研究林隙0 cm地面温度的时空分布格局。[结果]林隙地面温度不同,空间样点之间存在异质性,且异质性的强度、尺度和空间结构组成随时间的延长而改变,各月0 cm平均地面温度斑块形状复杂,林隙0 cm地面温度从大到小依次为6、7、8、9月,月平均0 cm地温的最大值和最小值分布位置不固定,同一月份地面温度从大到小为空旷地、林隙、郁闭林分。[结论]该研究可为红松阔叶混交林的可持续经营提供基础数据和理论参考。     

大豆-玉米轮作区适宜NPK用量试验研究

通过连续多年的小区定位试验,采用NPK三因素多水平的不完全设计,在12个不同NPK用量的配方中筛选出适合本地区大豆-玉米轮作条件下的适宜肥料用量。由于每小区包含有连续多年的肥料效应,理论上可提供更多的养分信息,生产实践上更为实用。初步研究结果表明:大豆施氮不同用量之间,增产效果有明显的不同,大豆对氮的需求量增高,目前黑土区大豆生产需要有更多的氮素供应。大豆适宜施氮量为45 kg hm-2~60 kg hm-2;玉米适宜施氮量为166 kghm-2。施磷不同用量之间,增产效果无明显差别。由于磷素的土壤积累,磷肥增产作用已经明显低于上世纪80年代,大豆、玉米对施磷的需求量降低,但氮素对磷素有显著的协助作用,施氮能显著促进作物对磷的吸收。     

大豆重迎茬减产的原因及农艺对策研究——重迎茬大豆的根际微生物

通过连续8年在黑龙江省6个生态区9个固定轮作场圃综合试验,试验区专项研究,框区、盆栽试验,实验室分析,以及大量的大面积生产调查,发现大豆重迎茬种植,根际土壤中的微生物区系构成发生变化。总的趋势是细菌数量减少,真菌、放线菌增加,在真菌中病原真菌增加。由于根际微生物的这种变化,重迎茬大豆的生长发育和产量受到一定的影响,这也是造成大豆重迎茬减产的一个原因。     

黑土区短期免耕对大豆田土壤水分物理性质的影响

耕作和施肥是影响土壤水分物理性质的2个重要因素,为探讨免耕和长期单施化肥对土壤水分物理性质的影响及它们之间的交互作用,以海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站内的长期定位试验为基础,研究了施用化肥+传统耕作(NP+CT),施用化肥+免耕(NP+NT),无肥+传统耕作(CK+CT),无肥+免耕(CK+NT)对土壤水分物理性质的影响。短期免耕(3 a)后显著地增加黑土水稳性团聚体的稳定性,表现在与传统耕作相比水稳定性大团聚体(>0.25 mm)的含量、平均重量直径和平均几何直径分别提高9.03%,10.90%和20.39%。耕作和施肥对土壤水稳性团聚体稳定性的影响没有显著的交互作用,但是与施肥相比,耕作方式能够解释更多的土壤水稳性团聚体稳定性的变异。免耕显著增加了0～10 cm土层土壤的容重,减少了土壤总孔隙度、饱和含水量、毛管含水量和田间持水量,施肥仅对0～10 cm土层土壤毛管含水量产生了显著的影响。耕作和施肥对0～10 cm土层土壤的容重具有显著的交互作用,同时与施肥相比,耕作能够解释更多的0～10 cm土层土壤的容重、总孔隙度、饱和含水量、毛管含水量和田间持水量的变异。耕作和施肥对10～20 cm土层土壤的水分物理性质影响不显著。因此,在研究区域内耕作是影响土壤水分物理性质的一个重要措施。     

长期不同植被覆盖和施肥管理对黑土活性有机碳的影响

【目的】阐明长期不同植被覆盖与施肥管理后,同一地块的黑土的总有机碳(TOC)、活性有机碳的变化。探讨黑土可持续利用的土地管理模式。【方法】第一个田间试验开始于1985年,研究不同植被覆盖(裸地、草地、耕地)下的黑土活性有机碳的含量和分布变化。第二个田间试验开始于1993年,研究了不同施肥处理(无肥对照(CK)、氮磷(NP)、氮磷配施有机肥(NPOM))对活性有机碳变化的影响。【结果】不同植被凋落物和根系分泌物及长期不同施肥管理均对黑土活性有机碳的形成产生明显的影响。与1985年相比,裸地TOC和全氮(TN)分别下降11.2%和15.3%,草地TOC和TN分别增长13.2%和5.8%,耕地TOC增长1.1%,而TN下降15.5%。与裸地相比,耕地和草地轻组有机氮分别增长13.9%和46.2%,轻组有机碳增长36.48%和62.0%。不同植被下热水浸提有机碳和高锰酸钾氧化碳总量的顺序为草地耕地裸地。在第二个试验中,施加有机肥能使TOC和TN分别增加了25.5%和18.6%。与对照相比,有机肥和氮磷肥的配施,使轻组有机氮分别增加了126.7%和12.17%,轻组有机碳增加了125.14%和17.14%。与对照和施氮磷肥相比,施加有机肥使颗粒有机氮分别增加了49.8%和23.2%,颗粒有机碳增加了6.5%和29.9%。高锰酸钾氧化有机碳和热水浸提有机碳含量的顺序为CKNPNPOM。【结论】草地与氮磷配施有机肥处理均有利于土壤TOC及活性有机碳的积累。     

硝态氮对大豆根瘤性状的影响

选取黑龙江省第三积温带主栽大豆品种黑农35为材料,采用水培方法,在大豆移栽后28、35、42、49 d取样,对根瘤的物理性状(根瘤干重、根瘤数和单个根瘤干重)进行动态分析,研究了硝态氮对大豆根瘤性状的影响.结果表明:从移栽后第28天开始生物固氮处理根瘤数明显增加,而施用硝态氮根瘤数基本不变,硝态氮抑制了大豆根瘤形成,而单个根瘤干重增加较大.从根瘤密度来看,硝态氮降低大豆根瘤在根系上分配密度,在第28天生物固氮处理每个根上结瘤124.84个,而施用硝态氮每个根上结瘤22.84个.     

不同施氮量及供氮方式对大豆根瘤生长及固氮的影响

采用框栽试验方法,研究一次供氮(指在总氮量一定的情况下以基肥的形式一次性施入,设3种总供氮量处理:75 kg/hm2、150 kg/hm2、225 kg/hm2)和分次供氮(指在总氮量一定的情况下,分别于播种前、苗期、花期和鼓粒期分4次平均施入,与一次供氮处理相同,设3种总供氮量处理)对大豆根瘤干重和数量、氮积累量、固氮酶活性及豆血红蛋白含量的影响。结果表明:一次性施氮方式下,各处理地上氮积累量随着施氮量的增加而增加,根系氮积累量则随着施氮量的增加呈先增加后下降的趋势。分次施氮方式下,花期和鼓粒期根瘤干重和数量的变化趋势一致;苗期,各组织氮积累均以一次性施氮方式高于分次施氮和对照,且随着施氮量的增加而增加(地上);随着生育时期的推进,分次施氮对大豆植株氮积累促进作用增大,各组织氮积累表现为分次施氮>一次性施氮>对照。施氮量对固氮酶和豆血红蛋白含量的影响与一次性施氮方式下相似,但整体上较之抑制作用更强。     

“1231”重迎茬大豆种植模式的生态经济效益

针对玉米和大豆的生物学特性设计了大豆重迎茬和玉米轮作制。根据保护性耕作原理集成了以三年为一个生产周期的大豆重迎茬和玉米轮作条件下的土壤耕作制,配以精准施肥技术对大豆生长发育进行动态调控,组建了"1231"重迎茬大豆种植模式。结果表明:与农民传统耕作条件下的重、迎茬大豆产量相比,"1231"重迎茬大豆模式中重、迎茬大豆产量分别增加了16.3%和11.2%;在耕作费用方面可节本三分之二左右;同时采用生态控制方法降低了病虫害的影响程度,改善了大豆产量性状。     

小麦-玉米-大豆轮作下黑土农田土壤呼吸与碳平衡

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,探讨农田生态系统的土壤呼吸与碳平衡对于科学评价陆地生态系统在全球变化下的源汇效应具有重要意义。基于中国科学院海伦农业生态实验站的长期定位试验,对不同施肥处理下黑土小麦-玉米-大豆轮作体系2005—2007年的作物固碳量与土壤CO2排放通量进行了观测,并对该轮作体系下黑土农田生态系统的碳平衡状况进行了估算。结果表明:在小麦-玉米-大豆轮作体系中,作物固碳量的高低表现为:玉米>大豆>小麦,平均值分别为6 513 kg(C).hm-2、4 025 kg(C).hm-2和3 655kg(C).hm-2。从作物生长季土壤CO2排放总量来看,3种作物以大豆农田生态系统的土壤CO2排放总量最高,平均值达4 062 kg(C).hm-2;其次为玉米,为3 813 kg(C).hm-2;而小麦最低,为2 326 kg(C).hm-2。3种作物轮作下NEP(净生态系统生产力)均为正值,表明黑土农田土壤-作物系统为大气CO2的"汇",不同作物系统的碳汇强度表现为玉米>小麦>大豆,三者的平均值分别为3 215 kg(C).hm-2、1 643 kg(C).hm-2和512 kg(C).hm-2。长期均衡施用氮、磷、钾化肥或氮、磷、钾化肥配施有机肥后,小麦、玉米和大豆农田生态系统的固碳量和土壤CO2排放总量均明显增加,并在氮、磷、钾配施有机肥处理下达到最高。不同的施肥管理措施将改变土壤-植物系统作为大气CO2"汇"的程度,总体表现为化肥均衡施用下NEP值较高,而化肥与有机肥配施下农田生态系统的NEP值较低。