稳定性液体氮肥在保护性耕作黑土中施用效果

氮肥利用率低是制约我国东北黑土区玉米产业高效稳定发展的重要因素,以尿素硝铵溶液(UAN)为原料,硝化抑制剂2-氯-6(三氯甲基)吡啶微胶囊(CPCS)为材料,制备稳定性液体氮肥,研究其对黑土区玉米氮素吸收与利用和生长发育的影响。以2-氯-6(三氯甲基)吡啶传统乳油剂型(CPEC)为对照,制备了0.5%CPCS-UAN、1%CPCS-UAN、2%CPCS-UAN 3种稳定性液体氮肥。田间试验设置6个处理:不施氮肥(N0)、UAN(N180)、1%CPEC-UAN(N180)、0.5%CPCS-UAN(N180)、1%CPCS-UAN(N180)和2%CPCS-UAN(N180)。在春玉米生育期内测定土壤无机氮动态变化及植株氮素吸收量,并在成熟期测定产量及其构成因素。2020和2021年田间试验结果显示,与UAN处理相比,CPCS-UAN处理能显著提高玉米产量和植株吸氮量,其中1%CPCS-UAN处理表现最优,玉米产量增加6.38%～8.35%,吸氮量增加24.12～31.70 kg/hm²;与传统乳油剂型1%CPEC-UAN处理相比,1%CPCS-UAN处理玉米产量增加5.39%～6.30%,吸氮量增加17.51～18.98 kg/hm²,CPCS-UAN处理增产的主要原因是单穗粒数和百粒重的增加。在玉米整个生育期CPCS-UAN处理0～20 cm土层土壤的铵态氮和硝态氮整体呈现逐渐降低的趋势,其土壤铵态氮含量在各个生育时期均高于其他处理。CPCS-UAN处理能显著降低氮肥表观损失率,增加氮肥表观利用率,其中1%CPCS-UAN处理的土壤氮肥表观损失率最低,为33.2%～34.0%,氮素表观利用率最高,为40.9%～49.6%。在黑土中,CPCS配合UAN制成的稳定性液体氮肥可以有效抑制玉米生育期内铵态氮向硝态氮转化,减少氮素损失,增加植株吸氮量,提高氮肥利用率和玉米产量。     

容重、含水量和播期对苗期玉米根际土壤酶活性及微生物量碳和氮的影响

通过盆栽试验方法,研究不同容重、含水量及分期播种对玉米苗期根际土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)和微生物量碳、氮的变化规律。结果表明:容重、含水量、分期播种及三者交互对玉米苗期根际土壤微生物酶活性及微生物量碳、氮含量作用显著。晚播、高含水量能显著提高玉米苗期根际土壤酶活性、微生物量碳和氮含量。对于根际土壤微生物活性,最适容重为1.3 g/cm~3,最佳处理为B_(1.3)M_(70)T_2。     

添加玉米秸秆和硫酸铝对淡黑钙土化学性质的影响

基于吉林省淡黑钙土地区玉米秸秆还田低效率的状况,采用恒温培养方法,研究玉米秸秆还田配施硫酸铝改良剂对土壤培肥改良效果。结果表明,玉米秸秆和硫酸铝改良剂的添加对土壤固定有机碳具有促进作用,玉米秸秆和硫酸铝改良剂的添加对土壤p H值和碳酸盐含量具有降低作用,其中,硫酸铝改良剂添加对两者的影响起到了主导作用,而秸秆次之;秸秆和硫酸铝改良剂的添加对土壤阳离子交换量也有一定的提升作用,且土壤中有机碳含量与阳离子交换量呈显著正相关。     

环丙沙星在盐碱土中吸附特性的研究

采用OECD guideline 106批平衡吸附法研究环丙沙星在碱土中的等温吸附特性、吸附动力学、吸附热力学以及pH值和Ca~(2+)浓度对其吸附的影响。结果表明环丙沙星在盐碱土中的吸附较好地符合Freundlich方程(拟合系数R~2=0.981),不同初始浓度的环丙沙星在盐碱土中的吸附过程符合准二级动力学方程,吸附常数为1.17×10~(-3)~5.67×10~(-3)kg·min~(-1)·m L~(-1)。吸附过程可分为快速吸附和慢速平衡两个阶段,初始浓度分别为80、100、120 mg·L~(-1)的环丙沙星吸附平衡时间为24 h,平衡吸附比例分别为89.9%、92.2%、92.7%。吸附热力学参数ΔG0且ΔH=-3.58 5 k J·mol~(-1),表明环丙沙星在盐碱土上的吸附为自发的放热反应。随着溶液pH值的升高,盐碱土对环丙沙星的吸附能力不断减弱,当pH9后吸附能力快速减少。以不同浓度CaCl_2作为背景液,环丙沙星在盐碱土中的等温吸附曲线用Freundlich方程拟合效果较好,lgKf值随着CaCl_2背景溶液浓度的增加而减小,且环丙沙星初始浓度较小时其所受离子强度的影响相对较小。     

控释氮肥与尿素混施对连作春玉米产量、氮素吸收和氮素平衡的影响

【目的】控释氮肥与普通尿素进行掺混施用是行之有效的一次性施肥替代技术。明确控释氮肥与尿素掺混施用对春玉米产量、氮素吸收利用以及土壤-作物系统氮素平衡的影响,为春玉米氮素养分的科学管理技术提供参考。【方法】2010和2011年在吉林省中部玉米主产区连续2年设置大田定点试验,施肥处理包括：不施氮（N0）、100%尿素（CRN0%）、15%控释氮肥+85%尿素（CRN15%）、30%控释氮肥+70%尿素（CRN30%）和45%控释氮肥+55%尿素（CRN45%）,研究控释氮肥与尿素掺混施用对春玉米连作条件下籽粒产量、氮素吸收与利用、土壤无机氮累积与矿化以及系统氮素平衡的影响,确定适宜的控释氮肥掺混比例。【结果】与尿素一次性全施相比,控释氮肥与尿素掺混施用显著提高了春玉米地上部干重和产量,不同掺混比例之间差异不显著。两季平均结果显示,玉米产量在CRN30%处理达最高（9.39 t·hm^-2）,较CRN0%处理增产9.0%（0.77 t·hm^-2）。施肥是土壤-作物系统主要的氮素输入方式,占总输入量的63.5%,播前土壤无机氮和氮素矿化分别占19.2%和17.3%。2010和2011年玉米生育期内土壤氮素的表观净矿化量分别为34.4和66.1 kg·hm^-2,两季之间越冬期各施肥处理土壤氮素矿化量为15.2-26.4 kg·hm^-2,处理间差异不显著。系统的氮素输出以植株吸收带走氮素为主要方式,平均占总输出的80.7%（68.1%-99.5%）。随控释氮肥掺混比例的增加,植株氮素吸收量和土壤无机氮残留量均呈持续上升趋势,分别在CRN30%和CRN45%处理达最高,为234.2和108.1 kg·hm^-2,较CRN0%处理分别增加18.0%和45.1%。但是,氮素表观损失随控释比例增加而大幅降低,最终导致氮素表观盈余也呈下降趋势,CRN30%处理降至最低的114.4 kg·hm^-2,较CRN0%处理减少38.4%。控释氮肥与尿素掺混处理表层土壤（0-30 cm）的无机氮含量明显高于CRN0%处理,而深层土壤（30-90 cm）则较低,表明其氮素下移趋势较小。两季平均结果表明,氮肥的表观利用率由CRN0%处理的50.1%显著提高至CRN30%处理的69.4%,表观残留率在控释氮肥掺混施用后均显著提高,而表观损失率从CRN0%处理的37.3%显著下降至CRN45%处理的6.0%。【结论】控释氮肥与尿素掺混施用可促进春玉米获得高产,增加植株氮素吸收,而且维持了较高的土壤氮素水平并减少损失,从而提高氮肥利用率。当前生产条件下,东北春玉米施氮185 kgN·hm^-2条件下适宜的控释氮肥掺混比例在30%左右。     

外源有机物对淡黑钙土碳酸盐的干扰效应

由于淡黑钙土有机质含量低,碳酸盐含量较高,土壤肥力相对较差,因此为保证粮食的稳定增产,需对土壤进行改良,提升土壤肥力的主要措施是向土壤中添加有机物料,而有机物料的添加会影响碳酸盐的平衡。试验以淡黑钙土为研究对象,探讨添加有机物料对碳酸盐的影响。结果表明：有机物料的添加使土壤pH、HCO₃^-均有不同程度的提高;随着培养时间的增加,有机无机肥配施土壤碳酸盐含量升高,添加玉米秸秆处理的土壤碳酸盐含量下降;施用秸秆能有效提高交换性Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺含量,施用有机无机肥降低了交换性盐基中交换性Ca²⁺、Mg²⁺含量,提高了K⁺、Na⁺的含量。     

玉米秸秆配施菌剂还田对土壤养分及腐殖质组成的影响

实验室模拟低温条件下,研究玉米秸秆配施不同菌剂(低温菌剂、常温菌剂)还田处理,对玉米秸秆失重率、土壤养分以及腐殖质组成的影响,为低温地区秸秆还田提供科学依据。本试验共设置4个处理,分别为CK:玉米秸秆;L:玉米秸秆+低温菌剂;M:玉米秸秆+常温菌剂;LM:玉米秸秆+低温菌剂+常温菌剂,每个处理3次重复,放置在培养箱中12℃黑暗条件下分别培养15 d、30 d、40 d、50 d和60 d。结果表明:与CK相比,配施菌剂有利于玉米秸秆的降解以及土壤速效养分的增加,改善土壤腐殖质品质,除失重率、pH和胡敏酸指标外,处理LM效果最好。随着培养时间的延长,土壤pH和有机碳呈先下降后逐渐上升的变化趋势,秸秆失重率和土壤速效磷含量逐渐增加,而土壤速效钾无明显的变化。与其他处理相比,处理LM腐殖质品质有所提高。低温条件下,秸秆配施菌剂还田可以促进秸秆降解,改善土壤理化性质,尤其是低温菌剂+常温菌剂处理。本研究为寒冷地区秸秆还田提供理论依据。     

吉林省玉米施钾增产效应及区域差异

【目的】本研究利用测土配方施肥项目田间试验的大样本数据,分析吉林省玉米施钾增产效应在生态区及县域尺度上的差异,为促进玉米高产稳产和钾肥资源高效利用提供参考。【方法】基于2005-2013年吉林省玉米"3414"田间试验中推荐施钾(N2P2K2)和不施钾(N2P2K0)处理,分析生态区及县域尺度上玉米施钾的产量反应、农学利用率和肥料贡献率,建立玉米施钾产量、钾肥贡献率与基础产量之间的关系,从而评估吉林省玉米施钾的增产效应及区域差异。【结果】不施钾条件下,吉林东部湿润山区、中部半湿润平原区和西部半干旱平原区玉米的基础产量平均分别为8.44 t/hm^2 (3.29~14.5 t/hm^2)、9.45 t/hm^2 (3.77~15.3 t/hm^2)和8.11 t/hm^2(3.89~12.84 t/hm^2)。施用钾肥显著提高三大区域玉米产量,东、中、西部平均分别增产1.31 t/hm^2 (18.1%)、1.06t/hm^2 (12.2%)和1.30 t/hm^2 (17.4%)。推荐施钾条件下,东、中、西部玉米施钾的平均农学利用率分别为19.7、14.6和20.2 kg/kg,平均肥料贡献率分别为13.9%、10.2%和13.6%。统计分析显示,三大区域之间玉米施钾的增产量无显著差异,东部增幅显著高于中部,农学利用率和肥料贡献率东部也显著高于中、西部。回归分析发现,各区域玉米的施钾产量均与基础产量呈极显著正相关关系,符合线性模型,东部为y=0.769 x+3261 (R^2=0.616^**),中部为y=0.883 x+2158 (R^2=0.757^**),西部为y=0.873 x+2328 (R^2=0.637^**);而钾肥贡献率均与基础产量呈极显著负相关关系,符合对数模型,东部为y=–28.4 ln(x)+270.1 (R^2=0.348^**),中部为y=–15.9 ln(x)+156.1 (R2=0.172^**),西部为y=–16.3 ln(x)+160.6 (R2=0.123^**)。随土壤基础供钾能力的提高,东部玉米施钾产量的增幅和钾肥贡献率的降幅明显高于中、西部。【结论】吉林省玉米的钾肥管理应根据区域土壤钾素状况、自然气候条件和钾肥效应进行合理配置,现阶段应适当增加东部湿润山区玉米生产的钾肥资源配置,提高土壤供钾能力,促进玉米高产稳产。     

秸秆和硫酸铝改良剂对苏打盐碱土吸附腐殖酸性能的影响

为了揭示硫酸铝改良剂对苏打盐碱土在秸秆还田条件下固碳性能的影响,研究了添加秸秆和硫酸铝并于恒温条件下培养300天后的盐碱土对腐殖酸的吸附性能。结果表明:在腐殖酸吸附动力学中,秸秆和硫酸铝不同添加量条件下,盐碱土对腐殖酸的吸附均在120min时达到平衡,准二级动力学方程拟合效果最好,R2值最高(0.936)。Langmuir方程和Freundlich方程均可较好地拟合盐碱土对腐殖酸的等温吸附。添加相同比例的玉米秸秆条件下,Langmuir方程拟合获得的最大吸附量分别表现为69.335,42.830,40.498,42.593mg/g。而添加同等比例的硫酸铝改良剂条件下,最大吸附量分别表现为21.358,32.647,69.335,49.232,62.375,42.830mg/g。     

吉林玉米带不同玉米//小麦间作模式对作物产量及水分利用率的影响

采用田间试验,设置4∶2(四垄玉米两垄小麦)、3∶2(三垄玉米两垄小麦)、2∶2(两垄玉米两垄小麦)3种不同的玉米//小麦间作模式及玉米、小麦单作共5个处理,探讨不同玉米//小麦间作模式对作物产量、水分利用率及种间竞争等方面的影响。两年试验表明,玉米//小麦间作模式与单作模式相比具有显著优势,间作处理的土地当量比(LER)均大于1。玉米//小麦间作系统中,小麦相对玉米的竞争力(Awm)均大于0。在小麦收获后,3种不同间作处理的玉米相对生长率(RGR)相比单作玉米提高显著。在作物耗水等方面,玉米//小麦的全生育期耗水量及水分利用率均高于单作。间作模式能显著增加玉米//小麦间作的子粒产量,其中2∶2处理组在产量表现等方面为最优。