深松结合不同施肥方式对春玉米根系时空分布特征的影响

【目的】阐明深松结合不同施肥方式对东北春玉米根系时空分布特征的影响。【方法】2011-2012年,采用2年田间定位试验,设置常规模式(农民习惯栽培模式,对照,T1)、深松模式(T2)、深松+氮肥深追模式(T3)、深松+氮肥深追+增施有机肥模式(综合培肥模式,T4)4个处理,在玉米主要生育期采集0～10,10～20,20～30,30～40,40～60cm土层根系样品,利用WinRhizo根系分析系统获取根长、根表面积与根系平均直径,同时测定各生育期玉米根系干质量及成熟期籽粒产量与地上干物质量。【结果】2011-2012年,随着生育进程的推进,玉米的根系干质量、根长、根表面积均呈先增加后降低的单峰曲线变化,并在吐丝期达到最大值;根系平均直径总体呈现缓慢增加或保持平稳的变化趋势。不同处理对各生育期玉米的根系干质量、根表面积和根长有着不同程度的影响,以吐丝后期各指标的变幅较为明显,但各指标年际间的差异并不显著。与常规处理相比,深松处理对根系干质量、根长及根表面积的影响并不显著;深松+氮肥深追处理对根系生长的促进作用主要集中于吐丝期之后,而综合培肥处理从6展叶期起对根系生长就有显著的促进作用,总根系干质量、总根长及总根表面积显著增加,根系平均直径大幅度降低。在各生育期,根系干质量、根长、根表面积和根系平均直径随着土层深度的增加呈现逐渐降低并趋于平缓的变化趋势,其中深层(30～40和40～60cm)土壤中的根系生长对深松+氮肥深追与综合培肥处理的响应较为敏感,特别是综合培肥处理各指标的变化更为显著,在成熟期,与常规处理相比,综合培肥处理30～40和40～60cm土层根系干质量的增幅分别为91%和72%,根长的增幅分别为68%和130%,根表面积的增幅分别为128%和87%。2011-2012年,与常规处理相比,深松处理对玉米籽粒产量和地上干物质量的影响不显著,深松+氮肥深追处理和综合培肥处理玉米籽粒产量及地上干物质量显著增加,增幅分别为8.92%,16.1%和9.21%,17.7%。【结论】深松配合氮肥深追有利于根系干质量的增加,促进了根系纵深分布,并获得了较高的玉米产量。在此基础上增施有机肥对玉米根系生长的促进作用更为显著,更有利于根系干物质的积累与"纵向延伸"根系构型的形成,从而保证了其更高的玉米产量。     

不同施氮水平对春玉米高产群体产量及氮素利用的影响

通过两年氮水平田间定位试验,以先玉335(XY335)和利民33(LM33)为供试品种,系统监测群体产量构成、氮素吸收、分配和转运特征。结果表明,玉米子粒产量随着氮肥用量的增加呈先增后降的趋势,其中,N3(N300 kg/hm²)处理下产量最高,达14 354 kg/hm²。植株花后养分累积量和对子粒养分累积贡献率均随着施氮量的增加而增加,品种间比较,XY335和LM33氮素累积量的差异主要表现在开花以后,XY335比LM33具有更好的产量表现,且植株养分向子粒的转运效率更高。通过对两年两个品种不同氮水平下子粒产量进行拟合,获得一元二次方程y=-0.013x²+9.915 1x+12 186,R²=0.888 9,得出最佳经济施肥量为277.3 kg/hm²,其对应产量为13 936 kg/hm²。综合考虑土壤肥力和气候条件,东北中部黑土区氮肥用量280 kg/hm²时,可以实现春玉米14 000 kg/hm²产...     

基于最小数据集的吉林省黑土耕层土壤质量评价

黑土作为吉林中部平原粮食主产区主要土壤类型,其质量的优劣直接影响区域生态安全和农业可持续发展。该研究以吉林省典型黑土耕层土壤作为研究对象,采集1 401个土壤样本,测定8项土壤理化指标及玉米产量。采用最小数据集法筛选评价指标,对于黑土耕层土壤进行质量评价,并综合土壤质量指数和产量提出评价指标的适宜范围。结果表明:吉林省黑土耕层土壤质量评价最小数据集由耕层容重、有机质、速效磷、pH构成,由全量数据集(Total Data Set,TDS)、重要数据集(ImportantDataSet,IDS)和最小数据集(MinimumDataSet,MDS)分别计算的土壤质量指数之间存在显著正相关关系,R~2分别为0.716、0.771,表明MDS可以替代TDS对黑土耕层土壤质量进行评价。黑土玉米种植区耕层土壤质量指数分布在0.22～0.75之间,均值为0.53,呈现东部高西部低的趋势。土壤质量指数随产量先增加后降低。黑土耕层保持较高土壤质量及产量的评价指标适宜范围分别为:容重为1.23～1.43 g/cm3,酸碱度(pH值)为4.74～6.96,有机质为33.14～35.81 g/kg,有效磷为122.46～136.06 mg/kg。该研究结果可为吉林省黑土耕层土壤质量诊断、提高黑土肥力及选择适合农田管理措施提供理论及参数支撑。     

‘吉单’玉米品种对种植密度的响应

因吉林省品种层出不穷,却鲜有能够实现大面积推广,本研究以吉林省不同熟期玉米品种‘吉单441’、‘吉单631’和‘吉单558’为试验材料,研究‘吉单’品种在不同种植密度条件下的产量表现,及其在吉林省东部、中部和西部的适宜种植密度。结果表明,‘吉单558’和‘吉单631’在种植密度为7.5×10^4株/hm2时干物质累积量达到最大值,开花期不同种植密度条件下叶面积指数大小顺序均为种植密度(×10^4株/hm^2) 9.0跃7.5跃6.0跃4.5跃3.0。根据实际种植情况、品种特性及方程模拟情况,在吉林省东部适宜种植密度为6.7伊104株/hm^2左右,中部适宜种植密度为6.5伊104株/hm2左右且可根据当地条件适当增加种植密度,在吉林省西部适宜种植密度为6.0伊104株/hm^2左右。随种植密度增加,未见‘吉单’品种倒伏显著相关,6展叶期和乳熟期,干物质累积量与叶面积指数显著相关;开花期(R1)叶绿素相对含量(SPAD值)与叶面积指数均极显著相关,‘吉单558’干物质累积量与产量显著相关,‘吉单631’干物质累积量与叶绿素值显著相关;成熟期仅‘吉单558’表现为干物质累积量与产量显著相关。应根据品种的特性进行合理密植,才能充分发挥品种光合特性,进而提高作物产量。‘吉单’品种为吉林省自主研发玉米品种,本研究可为提高吉林省玉米品种综合竞争力提供理论支持,为吉林省玉米持续丰产提供参考。     

玉米秸秆全量深翻还田地力提升技术模式实证及效益分析

以秸秆全量深翻还田技术为核心,集成精播保苗、病虫害防控、养分高效管理和机械收获等关键技术,构建了基于整个玉米种植链条的秸秆全量深翻还田地力提升技术模式,并于2018-2019年将此模式在吉林省公主岭和伊通两地18个规模经营主体进行实证。结果表明,与农民习惯操作相比,所有规模经营主体实证区应用该技术模式均表现为增产趋势,产量增幅为4.5%~11.9%,平均增产7.8%;化肥和水分生产效率平均增幅均为7.8%。由于采用规模化作业,大幅度降低了生产成本,仅秸秆深翻还田部分成本略有增加;与农民习惯操作相比,净利润增加13.0%~16.2%。表明该技术模式通过对全种植链的优化,实现了培肥、增产和增收等多重效益,可以在吉林省中南部地区大面积推广应用。     

调整播期提高春玉米对养分和气候资源的利用效率

  【目的】  温度、光照和降水是影响玉米生长发育的关键气象因子。探讨关键气象因子与氮素吸收运转及产量形成的关系,以期最大限度地提高春玉米对气候资源及氮素的利用效率。  【方法】  以先玉335 (XY335)和郑单958 (ZD958)为供试品种,进行了两年田间定位试验。设早(4月24日)、中(5月4日)、晚(5月14日) 3个播期处理,测定了营养生长期和生殖生长期玉米干物质和氮素累积量及籽粒的运转率,在成熟期测产。利用Hybrid-Maize模型,结合当地气象数据对不同播期处理的产量差及光温资源匹配进行综合模拟与评价。  【结果】  XY335在早、中、晚播期的干物质积累量分别为21233、21249、20311 kg/hm2;氮素积累量分别为184.2、192.5、171.1 kg/hm2;氮素转运率分别为35.1%、45.7%、35.8%;氮素对籽粒氮的贡献率分别为19.4%、29.6%、23.9%;ZD958在早、中、晚播期的干物质积累量分别为21031、20637、20405 kg/hm2;氮素积累量分别为173.7、163.4、154.9 kg/hm2;氮素转运率分别为39.2%、36.4%、25.6%;氮素对籽粒氮的贡献率分别为32.7%、25.4%、13.7%。XY335在中播处理下产量最高,较早播处理和晚播处理分别增加9.9%和17.4%;ZD958在两个试验年份均为晚播处理产量最低,两年平均较早播、中播处理分别减少8.6%、5.4%;品种间比较,XY335产量受生殖生长阶段日均温影响较大,ZD958产量增加与全生育期太阳总辐射量、营养生长期天数关系较为密切。播期和品种不同造成的产量差异主要与VT—R6期干物质累积量与氮素累积量有关,XY335在花后氮素转运效率优势明显,其产量增加受生殖生长阶段日均温影响较大,ZD958产量增加与营养生长期天数、全生育期总辐射量有关。  【结论】  播期和品种不同造成的产量差异主要与开花后的干物质累积量与氮素累积量有关,提升氮素转运量可有效促进增产。XY335在花后氮素转运效率优势明显,其产量增加受生殖生长阶段日均温影响较大,ZD958产量增加与营养生长期天数、全生育期总辐射量有关。在本试验条件下,XY335适宜在5月4日左右播种,ZD958适宜早播。     

不同栽培方式及氮肥施用水平下春玉米养分累积特征

对不同栽培方式及氮肥施用水平下春玉米植株氮、磷、钾的累积特征及差异比较分析,结果表明,氮肥增产效果显著,高产栽培方式下产量增加主要来自收获穗数的增加。高产栽培方式下玉米秸秆和子粒中氮、磷、钾含量均显著提高,但各自所占百分比变幅较小。与习惯栽培方式相比,高产栽培方式玉米植株体内氮素利用效率提高15.0%～30.5%,促进了植株对氮素的吸收。     

玉米秸秆不同还田方式对黑土肥力特征的影响

通过4年田间定位试验,研究均匀垄与宽窄行种植模式下玉米秸秆不同还田方式对黑土肥力特征与玉米产量的影响。结果表明,在均匀垄与宽窄行种植模式下,玉米秸秆深翻还田能明显降低耕层(0~20 cm)的土壤容重,增加相应的土壤含水量,提高土壤有机质与速效氮、速效钾含量。对亚耕层(21~40 cm)土壤的培育作用更为突出,与无秸秆还田处理相比,秸秆深翻还田使亚耕层土壤容重分别下降6.8%和10.2%,土壤有机质含量分别增加20.1%和14.2%,速效氮含量分别增加12.2%和12.3%,速效钾含量分别增加20.0%和22.0%。秸秆覆盖还田显著增加耕层的土壤有机质与速效氮含量,对亚耕层土壤肥力特征的影响不明显。在两种植模式下,秸秆不同还田方式玉米产量均表现为秸秆深翻无秸秆还田秸秆覆盖。在东北黑土区,玉米秸秆深翻还田措施能够有效提升土壤肥力,实现玉米的稳产与增产。     

春玉米连作体系高产栽培模式优化研究

【目的】 通过探讨春玉米土壤物理性状、根系动态变化、产量等对不同农学管理模式的响应,为优化玉米高产高效栽培技术提供理论依据。 【方法】 以先玉335为供试品种,进行了三年大田定位试验,对种植密度、肥料施用、土壤耕作三项关键技术进行优化组合。设计了4种模式:1) 按照当地农户习惯,种植密度5.0万株/hm2,一次性施用化肥N 225、P₂O₅ 82.5、K₂O 67.5 kg/hm2,灭茬旋耕 (CK);2) 种植增密至6.0万株/hm2,化肥用量为N 195、P₂O₅ 75、K₂O 82.5 kg/hm2,氮肥分两次施用,播前和拔节期分别施78和117 kg/hm2,基施有机肥15000 kg/hm2及中微肥60 kg/hm2,灭茬旋耕 (Opt-1);3) 种植密度7.0万株/hm2,施化肥量为N 300、P₂O₅ 120、K₂O 120 kg/hm2,氮肥分三次施用,播前、拔节和抽雄期分别施用120、120、60 kg/hm2,磷肥和钾肥分两次施用,播前和拔节分别施用96和24 kg/hm2,基施有机肥15000 kg/hm2及中微肥150 kg/hm2,拔节期深松 (Opt-2);4) 施化肥N225、P₂O₅ 90、K₂O 90 kg/hm2,氮肥分三次施用,播前、拔节和抽雄期分别施用90、90、45 kg/hm2,磷肥和钾肥分两次施用,播前和拔节分别施用72和18 kg/hm2,有机肥、中微肥和种植密度同Opt-2(Opt-3)。调查了产量构成、氮素吸收、0—60 cm土壤物理性状和根系动态变化。 【结果】 产量主要是依靠收获穗数的增加来实现,Opt-1、Opt-2、Opt-3处理下的产量分别较CK高12.1%、15.3%和13.9%。与Opt-3处理相比,Opt-2处理氮肥用量增加33.3%,吸氮量仅增加6.9%,且多集中于茎叶,产量未增加。Opt-2、Opt-3处理在拔节期深松后,吐丝期和乳熟期固相比例有所下降,尤以乳熟期较为显著,平均各土层分别降低了8.8%和7.4%,进而增加了0—40 cm耕层土壤的通透性。Opt-1、Opt-2、Opt-3处理在0—10 cm土层根长、根重和根表面积均显著高于CK,在30—40 cm土层Opt-2、Opt-3处理的根长和根表面积比CK分别增加36.6%、44.6%和34.9%、37.1%;与CK相比,Opt-1、Opt-2、Opt-3处理在玉米吐丝期0—60 cm土壤硝态氮残留量分别减少45.7%、31.0%、23.2%,且处理间差异显著。Opt-2和Opt-3处理在12展叶期进行深松追肥后促进了硝态氮的下移。 【结论】 通过增密、调肥、深松三项技术措施的集成优化,提高了0—40 cm耕层土壤的通气性,促进了玉米根系下扎且充分生长,吸收利用了0—60 cm土层中的硝态氮,进而显著增加了产量和肥料利用率。通过调整施肥量,补充有机肥和中微量元素,氮磷钾肥分两次施用并结合拔节期深松,其产量和吸氮量较目前常规栽培模式增幅分别为13.9%和9.5%,是较优的栽培技术模式。      

耕层构建方式对土壤理化性状、玉米养分累积及根系形态的影响

以郑单958为试验材料,大田条件下设置T1（浅灭茬后直接播种）、T2（苗带深松后镇压）、T3（行间深松且苗带镇压）、T4（苗带行间全部深松）4种耕作方式,探明不同耕作方式对土壤理化性状、玉米根系空间分布、养分累积及产量的影响。结果表明,T2和T3处理的土壤三相比及土壤含水量均优于T1处理。与T1处理相比,T2和T3处理的根系总干重、总根长和总根表面积增幅分别为10.6%~55.7%、32.6%~43.6%、23.1%~38.9%,各土层间的根系分布更加合理化,提高了根系对土壤养分的吸收利用能力。T2和T3处理显著增加了子粒干重和子粒养分含量,增幅均在15.0%以上（P<0.05）。综上,苗带深松后镇压和行间深松且苗带镇压两种耕作方式均有利于玉米地上部生物量和养分的积累,可改善土壤结构,提高土壤含水量,增加土壤的液相和气相比例,进而促进玉米根系的生长发育及其对更深层次土壤养分的吸收。