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半干旱区地表覆盖方式对土壤水温效应及玉米产量的影响

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干旱地区农业研究 2023年第2期41卷 179-192页

作者：张丽华徐晨闫伟平孙宁谭国波于江赵洪祥李斐孟祥盟边少锋吉林省农业科学院农业资源与环境研究所吉林长春130033

为探索吉林省半干旱区水分高效利用、玉米增产的栽培技术模式,采用不同覆盖材料进行为期4 a(2018—2021年)的大田试验,设置无覆盖(CK)、普通地膜覆盖(CM)、降解地膜覆盖(DM)和秸秆覆盖(SM)4个处理,研究不同覆盖方式对土壤水分、土壤温... 详细信息

为探索吉林省半干旱区水分高效利用、玉米增产的栽培技术模式,采用不同覆盖材料进行为期4 a(2018—2021年)的大田试验,设置无覆盖(CK)、普通地膜覆盖(CM)、降解地膜覆盖(DM)和秸秆覆盖(SM)4个处理,研究不同覆盖方式对土壤水分、土壤温度、玉米生长发育及产量和水分利用效率的影响。结果表明:玉米生育期内土壤贮水量时空变化与当年的降雨时空分配有关,垂直空间上20~60 cm土层土壤贮水量显著高于0~20 cm,处理间土壤贮水量SM>CM>DM>CK;耕层0~20 cm土壤温度随玉米生育时期推进呈先升后降的变化趋势,随土层深度的增加逐渐降低,降低幅度呈CM>SM>DM>CK的变化趋势。地表覆盖具有调节土壤温度的作用,与CK相比,CM和DM使5、6月土壤温度分别提升2.12、1.71℃和2.07、1.52℃,SM下降了1.72、1.01℃;与5、6月气温相比,地膜覆盖每日土壤温度较气温提升2.2~3.2℃,秸秆覆盖降低0.3~0.6℃,8、9月覆盖土壤温度下降幅度低于气温;与无覆盖(CK)相比,CM和DM处理4 a平均增产8.59%和14.10%,SM减产8.96%,水分利用效率CM和DM提高10.3%和15.6%,秸秆覆盖降低8.4%;玉米产量与5、6、8、9月以及5、10、15、20 cm土壤温度呈极显著正相关(P<0.01),与0~20 cm土层、R1期土壤贮水量呈极显著负相关(P<0.01)。降解地膜覆盖具有保墒、升温、增产、水分利用高效且环保等多重作用,可在半干旱区水分高效玉米增产栽培中进行推广。

关键词：玉米地表覆盖方式土壤水分土壤温度产量半干旱区

吉林省玉米生产中水分高效农艺技术途径与模式探索

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玉米科学 2023年第1期31卷 1-8页

作者：王立春隋鹏祥高玉山侯云鹏徐晨刘剑钊邓奥严徐文华吉林省农业科学院农业资源与环境研究所长春130033

近年来,吉林省粮食产量逐步提升,已连续8年总产量稳定在350亿kg以上,对保障国家粮食安全做出了重要贡献。吉林省水资源总量相对贫乏,虽然自然降水相对丰富,但时空分布不均,加之气候暖干化,导致的季节性干旱是吉林省农业发展的主要制约... 详细信息

近年来,吉林省粮食产量逐步提升,已连续8年总产量稳定在350亿kg以上,对保障国家粮食安全做出了重要贡献。吉林省水资源总量相对贫乏,虽然自然降水相对丰富,但时空分布不均,加之气候暖干化,导致的季节性干旱是吉林省农业发展的主要制约因素。此外,长期重用轻养的生产方式造成耕层土壤结构恶化,水分蓄、保、供能力下降,致使粮食增产与水资源紧缺的矛盾十分突出。针对上述生产与技术问题,围绕“以高效利用自然降水为主,节水补充灌溉为辅”的技术原则,开展玉米丰产高效栽培机理和关键技术创新,在半湿润区提出了“蓄水保墒”自然降水高效利用技术,在半干旱区提出了“蓄水保墒+节水补灌”水分高效利用技术,构建了7套适于吉林省半干旱、半湿润区的栽培技术模式,并在生产中示范推广应用。

关键词：玉米丰产高效栽培水分高效利用节水补灌

长期施肥对氮素利用以及土壤剖面氮素分布、积累的影响

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玉米科学 2023年第5期31卷 128-135页

作者：张秀芝李强高洪军彭畅高纪超焦云飞朱平吉林省农业科学院农业资源与环境研究所长春130033

依托28年长期定位试验,采集不同施肥处理土壤剖面样品,测定土壤硝态氮含量,结合产量计算氮素利用效率。结果表明,长期施肥显著增加玉米子粒产量、地上部总吸氮量及氮收获指数。化肥+有机肥(NPKM)处理产量最高,较单施化肥(NPK)处理提高8... 详细信息

依托28年长期定位试验,采集不同施肥处理土壤剖面样品,测定土壤硝态氮含量,结合产量计算氮素利用效率。结果表明,长期施肥显著增加玉米子粒产量、地上部总吸氮量及氮收获指数。化肥+有机肥(NPKM)处理产量最高,较单施化肥(NPK)处理提高8.7%。各处理硝态氮含量随着土层的加深均呈先降低后升高的趋势,硝态氮主要积累在0~100cm土体,NPK、NPKM处理硝态氮积累量占比高于55%。因此,有机肥替代部分化肥可显著提高子粒产量,增加氮素利用效率,减少氮素淋溶。

关键词：玉米长期施肥氮素利用效率硝态氮分布与积累

还田方式对玉米秸秆腐解特征及其节肥潜力的影响

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农业资源与环境学报 2024年

作者：刘熙明袁静超梁尧刘剑钊任军高强冯国忠蔡红光吉林省农业科学院农业资源与环境研究所吉林农业大学资源与环境学院

通过在黑土区设置还田方式和还田量双因素秸秆腐解模拟试验，探讨不同秸秆还田方式影响下秸秆腐解特征与养分释放动态，为秸秆资源的高效利用提供理论依据。试验地点位于吉林省四平市典型黑土区，采用尼龙网袋法模拟覆盖(Straw mulching... 详细信息

通过在黑土区设置还田方式和还田量双因素秸秆腐解模拟试验，探讨不同秸秆还田方式影响下秸秆腐解特征与养分释放动态，为秸秆资源的高效利用提供理论依据。试验地点位于吉林省四平市典型黑土区，采用尼龙网袋法模拟覆盖(Straw mulching)和深翻(Straw burying)2种还田方式和半量还田(50% ，R1)、减量还田(75%，R2)、全量还田(100%，R3)3 种还田量互作处理，2021—2022年间动态采集网袋秸秆样品分析其腐解特征与养分释放动态，估算不同还田模式下秸秆节肥潜力。结果表明，在黑土区深翻还田和减量还田结合下秸秆腐解与养分释放程度最高，腐解率达到87.7%，碳、氮、磷、钾释放率达到67.5%、78.3%、82.4%和97.2%。与覆盖还田相比，深翻还田秸秆腐解率平均增加15%，秸秆碳、氮、磷、钾释放率平均增加16.7%、18.0%、15.4%和1.5%。不同还田量处理中减量还田对秸秆腐解和碳、氮、磷的释放具有明显促进作用，但对秸秆钾的释放影响不显著。深翻还田和全量还田秸秆养分累积释放量最高，秸秆碳、氮、磷、钾累积释放2 500、55、5.7 kg·hm-2和123 kg·hm-2。还田秸秆对氮肥和钾肥的替代潜力较高，对磷肥的替代潜力较低。综合以上研究结果，因地制宜采用不同秸秆还田方式、科学配置秸秆资源、结合作物养分需求合理施肥，是提高资源利用效率和生态效益、实现绿色生产的重要途径。

关键词：还田方式还田量腐解特征养分释放

不同轮作和秸秆还田方式对黑土细菌群落结构的影响

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吉林农业大学学报 2022年第3期44卷 336-344页

作者：高洪军李强彭畅张秀芝焦云飞高纪超朱平吉林省农业科学院农业资源与环境研究所长春130033

轮作和秸秆还田是黑土地保护与利用的有效措施,微生物作为土壤养分循环的驱动者,其群落结构和多样性是衡量农田生态系统稳定性的重要指标之一。采用高通量测序技术明确不同玉米-大豆轮作和秸秆还田方式下0~20 cm耕层土壤细菌群落结构及... 详细信息

轮作和秸秆还田是黑土地保护与利用的有效措施,微生物作为土壤养分循环的驱动者,其群落结构和多样性是衡量农田生态系统稳定性的重要指标之一。采用高通量测序技术明确不同玉米-大豆轮作和秸秆还田方式下0~20 cm耕层土壤细菌群落结构及组成差异。结果表明:与玉米连作相比,玉米-大豆轮作显著提高了土壤细菌群落的多样性。Rhizobiaceae作为根瘤菌的代表科,在轮作处理相对丰度显著高于玉米连作处理,且与土壤碱解氮含量呈显著负相关性。功能基因预测分析表明,轮作处理的氧化亚氮还原酶基因和固氮酶nifB基因的相对丰度均显著高于玉米连作处理,而固氮酶nifH基因的相对丰度显著低于连作处理,表明轮作改变了土壤中与氮周转相关微生物的丰度。在不同秸秆还田方式处理中,玉米秸秆旋耕还田处理土壤养分含量最高,土壤细菌群落结构主要受速效钾、总氮和有机质含量的影响。Streptomycetaceae和Burkholderiaceae相对丰度在秸秆旋耕还田中显著高于秸秆深翻还田和覆盖还田,且与土壤有机质和全氮含量呈显著正相关。结合土壤养分和土壤细菌群落结构研究结果,玉米-大豆2∶1轮作下玉米秸秆旋耕还田对耕层土壤培肥效果最好。

关键词：玉米-大豆轮作秸秆还田耕种方式土壤养分微生物群落结构

秸秆还田量对黑土区土壤及团聚体有机碳变化特征和固碳效率的影响

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中国农业科学 2020年第22期53卷 4613-4622页

作者：高洪军彭畅张秀芝李强朱平王立春吉林省农业科学院农业资源与环境研究所

【目的】探讨不同秸秆还田量下土壤及团聚体有机碳的变化特征,阐明土壤及团聚体有机碳储量变化对外源有机碳累积投入的响应关系,揭示黑钙土土壤及团聚体固碳效应和土壤有机碳定量提升机理。【方法】于2012年4月在吉林省农安县玉米主产... 详细信息

【目的】探讨不同秸秆还田量下土壤及团聚体有机碳的变化特征,阐明土壤及团聚体有机碳储量变化对外源有机碳累积投入的响应关系,揭示黑钙土土壤及团聚体固碳效应和土壤有机碳定量提升机理。【方法】于2012年4月在吉林省农安县玉米主产区设置了玉米秸秆还田量田间定位试验,共设计4个处理:秸秆还田量0(SA0)、秸秆还田量4 500 kg·hm(SA300)、秸秆还田量9 000 kg·hm(SA600)、秸秆还田量13 500 kg·hm(SA900)。利用多年试验土壤有机碳储量与外源有机碳投入的数据分析其量化关系和固碳效率。通过湿筛法筛分>2 mm、2—0.25 mm、0.25—0.053 mm和0.25mm)有机碳含量增加贡献更大。高量秸秆还田(SA900)处理的>2 mm和2—0.25 mm粒级团聚体有机碳储量较秸秆不还田(SA0)处理分别提高了45.5%和47.7%。除2 mm和2—0.25 mm粒级团聚体固碳效率分别为4.9%和13.6%。依据秸秆还田下土壤固碳效率,预测未来10年内土壤有机碳储量要提升10%、20%、30%,每年需额外分别投入风干玉米秸秆约5.99、11.98、17.97 t·hm。【结论】玉米秸秆还田能显著促进黑钙土土壤及团聚体有机碳累积,并且土壤有机碳含量均随秸秆还田量和试验年限的延长而增加,有机碳主要集中固持在大团聚体中。表明秸秆还田是黑土区土壤肥力提升的重要培育措施,大团聚体有机碳可作为评价土壤有机碳变化对不同土壤培肥措施快速响应的重要指标之一。

关键词：秸秆还田量黑土区土壤有机碳团聚体固碳效率

植物氮素利用途径中硝酸盐转运基因的研究进展

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中国土壤与肥料 2022年第7期 238-246页

作者：刘文平梁烜赫张春宵李淑芳曹铁华李晓辉吉林省农业科学院玉米研究所吉林公主岭136100 吉林省农业科学院农业资源与环境研究所吉林长春130033 吉林省农业科学院作物资源研究所吉林公主岭136100

氮素是植物生长发育必不可少的大量元素之一,土壤中的硝酸盐是植物获取氮素的主要来源。植物对硝酸盐的吸收与利用是通过一个精密的信号调控网络来实现的,其中硝酸盐转运蛋白在植物体内硝酸盐的运输和分配过程中发挥着重要的作用。通过... 详细信息

氮素是植物生长发育必不可少的大量元素之一,土壤中的硝酸盐是植物获取氮素的主要来源。植物对硝酸盐的吸收与利用是通过一个精密的信号调控网络来实现的,其中硝酸盐转运蛋白在植物体内硝酸盐的运输和分配过程中发挥着重要的作用。通过对氮素利用途径中不同硝酸盐转运基因在硝酸盐的吸收、转运、同化和再利用进行功能鉴定,可以更好地解析硝酸盐在植物体内的吸收机制,从而找到提高植物氮素利用效率的关键环节。因此,综述了植物硝酸盐转运蛋白对土壤中硝酸盐的响应和信号的传递;硝酸盐转运蛋白在植株体内参与硝酸盐的转运、储存和再利用的功能以及硝酸盐在植物育种中的应用,并从对硝酸盐转运基因的单碱基编辑、关键结构域的改造和基因功能鉴定等方面进行展望。综述了有利于揭示硝酸盐转运基因的功能,拓宽植物吸收转运硝酸盐的分子机制认识,为提高植物氮素利用效率、培育氮高效利用农作物品种提供理论支撑。

关键词：植物氮素硝酸盐转运蛋白硝酸盐产量

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不同滴灌模式对玉米生理特性及产量的影响

南京农业大学学报 2023年

作者：徐晨李前于江赵洪祥闫伟平孙宁张治安张丽华边少锋吉林农业大学农学院吉林省农业科学院农业资源与环境研究所

[目的]本研究旨在探寻玉米对不同滴灌模式的生理响应机制，寻求滴灌方式与滴灌定额之间的优化方案，为半干旱区玉米节水高效生产提供理论依据。[方法]利用可移动式防雨棚进行2年的小区试验，以‘富民985’为试验材料，设置地上滴灌与浅... 详细信息

[目的]本研究旨在探寻玉米对不同滴灌模式的生理响应机制，寻求滴灌方式与滴灌定额之间的优化方案，为半干旱区玉米节水高效生产提供理论依据。[方法]利用可移动式防雨棚进行2年的小区试验，以‘富民985’为试验材料，设置地上滴灌与浅埋滴灌2种滴灌方式，玉米全生育期300、400和500 mm 3个滴灌定额，即地上滴灌–300 mm(T1)、地上滴灌–400 mm(T2)、地上滴灌–500 mm(T3)、浅埋滴灌–300 mm(T4)、浅埋滴灌–400 mm(T5)和浅埋滴灌–500 mm(T6)6个处理，研究不同滴灌模式对玉米光合特性、叶绿素荧光特性、叶片氮代谢酶活性、根系伤流强度及产量的影响。[结果]与T1、T2和T4处理相比，T3、T5和T6处理玉米大喇叭口期(V12)、吐丝期(R1)和灌浆期(R3)叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)、表观叶肉导度(AMC)、光系统Ⅱ最大光合效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ实际光合效率(ΦPSII)、电子传递效率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)增加，气孔限制百分率(Ls)和非光化学猝灭系数(NPQ)下降。不同滴灌模式条件下，T3、T5和T6处理玉米叶片的谷氨酰胺合成酶(GS)活性、根系伤流强度均呈增加趋势，谷氨酸脱氢酶(GDH)活性呈下降趋势，且产量显著高于T1、T2和T4处理，但T3、T5和T6处理间无显著性差异。[结论]采用浅埋滴灌–全生育期400 mm滴灌定额(T5处理)的滴灌模式的玉米在根系伤流强度、叶片氮代谢酶活性、光合特性、叶绿素荧光特性及产量形成等方面均表现较佳，获得了节水与高产的双重目的。

关键词：玉米(Zea mays L. 滴灌光合作用氮代谢酶伤流强度

吉林省西部不同耕作模式下秸秆还田土壤团聚体特征

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植物营养与肥料学报 2020年第4期26卷 603-612页

作者：王俊李强任禾刘春光高洪军张秀芝朱平彭畅吉林省农业科学院农业资源与环境研究所长春130033

【目的】通过研究不同耕作模式下土壤团聚体特征,探明耕作模式对土壤团聚体质量指标的影响,为解决区域长期传统耕作模式所引起的土壤结构质量下降问题及构建土壤合理耕作层提供科学依据。【方法】从2016年10月开始,在吉林省西部松原市... 详细信息

【目的】通过研究不同耕作模式下土壤团聚体特征,探明耕作模式对土壤团聚体质量指标的影响,为解决区域长期传统耕作模式所引起的土壤结构质量下降问题及构建土壤合理耕作层提供科学依据。【方法】从2016年10月开始,在吉林省西部松原市宁江区开展田间试验,采用随机区组设计,将耕作结合秸秆还田设置了4个处理,分别为常规耕作(秸秆清除后进行旋耕,LR)、连续旋耕(秸秆粉碎还田后进行旋耕,SR)、翻耕–旋耕(秸秆粉碎还田后,轮流进行翻耕和旋耕,STR)、翻耕–免耕(秸秆粉碎还田后,轮流进行翻耕和免耕,STN)处理。于2018年10月采集0—20和20—40 cm土层土壤样品,分析了土壤团聚体组成分布、团聚体稳定性及团聚体各粒级有机碳含量。【结果】与LR处理相比,秸秆还田可明显改善土壤团聚体结构及稳定性(P 吉林省西部地区土壤肥力保育的有效措施和耕作模式。

关键词：秸秆还田耕作模式轮耕土壤团聚体有机碳