辽宁地区玉米超高产土壤物理性质研究

杂粮作物2 0 1 0 。3 0 ( 3 )： 2 4 42 4 7 Ra i n F e d Cr o p s 。 文章编 号 ： 1 0 0 3 4 8 0 3 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 2 4 4 0 4 辽 宁地 区玉米超高产 土壤物理性质研究 马 宾 ， 韩 晓 日， 杨劲峰 ， 蒋 增 ， 高晓 宁 ， 姜琳琳 ( 沈阳农业 大学土地 与环境学院， 农业 部东北土壤 与环境重点开放实验室 ， 辽宁 沈阳1 1 0 8 6 6 ) 摘 要 ： 为探 讨 玉米超 高产 的土壤肥 力特性 ， 改 良土壤 的理化 性 状 ， 对 辽 宁省 内 已达 到超 高产地 块 的土壤 物理性 质进行 了调 查分 析 。结果表 明 ： 玉米 的产 量 与 土壤 容 重和 土壤 总空 隙度 有极 显著 的相 关性 。超 高产土壤 的耕层 厚度 都 大于 2 5 C I Y I ，土壤 容重一 般在 1 1 01 3 1 g c m 范 围内 ，田间持 水量都 大 于 2 2 ， 孔 隙度 达到 5 0 9 4 以上 ， 粉 粒 、 黏 粒所 占比例超 过 了 8 0 ， 土 壤 的 p H值 在 5 5 6 7 9 1范围 内。 关键词 ： 玉米 超 高产 ； 容 重 ； 田间持 水量 ； 孔 隙度 ； 机械组 成 ；p H值 中图分 类号 ： S 5 1 3 0 6 1 文 献标识 码 ： B 玉米 是我 国 主要 的粮食 作 物 之 一 ， 玉米 的高 产稳 产关 系到 国家 的粮 食 安全 。随着 高产品种 选 育 和栽培技 术 的改进 ， 玉米 的产量 不断 提高 ， 小 面 积高 产和超 高产 地块不 断 出现 。要 创造 玉米超 高 产 ， 除了受 品种和 气候 等因素 限制外 ， 还必 须 营造 良好 的土壤肥 力 。关于 高产 土壤 的肥力特 征不 同 地 区可 能有 不 同 的表 现 。王 忠孝 研 究认 为 ， 在施 肥 水平较 高 的条 件 下 ， 决 定 玉 米生 长 发 育 和产 量 的主要 因素是 土壤 通 气 状况 的好 坏 ， 而 不 是 土壤 养分 的 多少 。由此 可见 ， 对 于施 肥 水平 较 高 的 超 高产土壤来 说 ， 物理 性状尤 为重要 。 目前 ， 关 于 辽 宁地 区玉 米超 高产土 壤肥力 特征 的研究 国内外 研究较 少 ， 且 考 虑 的 因素 和 条 件也 不 尽 一致 。本 文对 已达到超 高产水 平 的玉米 田土壤 物理性 状进 行 研究 ， 找 出辽 宁 地 区 玉米 超 高 产 的土 壤 物理 性 质特征 ， 为培肥地力及玉米超高产提供科学依据。 35 3 O 2 5 2O l 5 l O 5 O 1材 料 与 方 法 1 1供试 材料 本研 究对辽 宁省 范 围 内 ， 近 几 年 已经 通 过 国 家验 收或熟 悉 当地农地 情况 的土肥 站工作 人员 推 荐的超 高产地 块 ( 吨粮 田) 进 行取 样 ， 地 点包 括建 平 、 海 城 、 阜新 等 7个 县市 的 1 1个 地 块 。土壤 按 0 2 0 c m， 2 0 4 0 c m， 4 0 6 0 c m 3个层 次进 行采 集 ， 风 干备用 。 1 2测定 指标 与方 法 测定 指标 ： 测量 土壤 的犁底层 深度 ， 土壤颗 粒 组成 、 土壤 容重 、 田间持 水量 、 总孑 L 隙度 、 毛管孔 隙 度 、 非 毛管 孔隙 度 、 p H 值 。测定 方法 采 用 常规 方 法 和激 光粒 度分 析仪测 定 。 2结果 与分析 2 1 玉米 超 高产 土壤 犁底层 深 度 f_ _ _ _ _ - 。_ _ _ _ 。_ _ 萋 蓁 羹 茎 -W - 奏 幕 薹 薹 蓁 蓁 宾 萋 -孝W- 霎 垂 H一 倏 司 j醛 收藕 日期 ： 2 0 1 00 51 9 基金项目 ： 国家粮食丰产科技工程 ( 2 0 0 6 B A D O 2 AI 2 ) 、国家科技支撑计划项 目( 2 0 0 8 B AD A 4 B 0 6 ) 资助。 作者简介： 马宾( 1 9 8 4一) ， 男， 汉族 ， 辽宁鞍山 ， 硕士研究生 ， 从事植物营养与土壤肥 力研究 ， E ma i l ： t y m m b q q 12 0 1 1 。 通讯作者 ： 韩晓 日( 1 9 6 0一)， 男 ， 教授 ， 博士 ， 从事植物营养与新型肥料研 究。E m a i l ： h a n x i a o r i 1 6 3 c o m。 第 3期 马 宾等 ： 辽 宁地 区玉米超高产土壤物理性 质研 究 2 4 5 对 玉米 超高 产地 块 犁底层 深 度进 行测 量 。 由 图 1可 以看 出 ， 玉 米 超 高 产 地 块 的 犁 底 层 都 在 2 5 c m 以下 。建平 地 块最 深 达 到 3 2 C IT I ， 而最 浅 的 阜新 地块 也 达到 2 5 c m。 肖参 明等 研 究 证 明犁 底层 不仅 对 水分 下 渗 有 影 响 ， 而 且 还 对 耕 层 土 攘 还 原物质 及 根 系活力 有影 响 。这 说 明耕作 前都 要 对土 壤进 行深 翻 、 深松 。犁底层 深 度适 当 ， 松 紧适 宜 ， 可兼 有 保 水 、 透 水 效 能 ， 使 土 壤 的通 气 透 水 性 能加 强 ， 有利 于 作 物 根 系对 水 分 和 养 分 的全 面 吸 收 ， 有利 于作 物生 长 ； 如果 位置 过 高 ， 过 于 紧实 ， 则 对作 物生 长 不 利 。 犁 底 层 的 深 度 适 当是 高 产 土壤 的基 本 特点 。 2 2玉米 超 高产 土壤 容重 、 水 分 、 孔隙 度 土壤 容 重是 反 映 土 壤 松 紧程 度 、 孔 隙 状 况 等 特性 的综 合 指 标 。容 重 不 同 ， 直 接 或 间 接 地 影 响 土壤 水 、 肥 、 气 、 热 状况 ， 从 而影 响 肥力 的发 挥 和作 物 的生 长 ， 有 可 能 成 为作 物 高产 的一 个 重 要 限制 因 子 。而适 宜 的 通 透 性 和 充 足 的 含 水 量 可 使 土体 中养 分 的转 化 、 微 生 物 活动 及 根 系 生 长 处 于 最 佳状 态 ， 也 是 高产 土壤 肥力 的重 要 指标 。 。 。 由表 1可 以看 出 ， 玉 米 高 产 地 块 表层 土 壤 的 容 重在 1 1 0 g c m 到 1 3 1 g c m 之 间 ， 平 均值 为 1 2 0 g c m ， 这 比辽 宁 地 区 普 通 土壤 容 重 1 2 2 1 4 5 g c m 明显 要 低 。 田间 持 水 量 都 在 2 2 以 上 ， 最 大 的 建 昌 县 头 道 营 子 乡 水 泉 子 勾 村 达 到 3 6 。 土壤 总孔 隙 度 都 在 5 0 9 4 到 5 8 4 9 之 间 。这 与陈 恩 凤 等 人 研 究 的高 产 土 壤 的 孔 隙 度一 般 应 大 于 5 0 的结 果 一 致 。 同 时还 可 以 看 出 ， 玉米超高产地块的表层土壤容重 明显低于下 层土 壤 ， 表层 田间持水 量 略高 于下 层 ， 而表层 土 壤 总孔 隙 度和 非毛 管 孔 隙度 明显 高 于 下 层 ， 毛 管 孑 L 隙度 则 下层 略高 于 上 层 ， 并 且 毛 管 孔 隙 度要 大 于 非毛 管孔 隙 。说 明超 高产 玉米 土壤 从 表层 到下层 土体结构变紧实 ， 形成一种上松下紧的土体构造 。 非毛管孔隙向毛管孔隙的转化 ， 使土壤的孔 隙分 布更 趋 于合 理 。土壤 非 毛管孔 隙 的减 少使 养分 不 易 向深 层淋 溶扩 善 ， 进 而使 根 系层 的养 分 数 量 增 加 。这种 土体 结 构 渗 水 快 ， 心 土 层 保 水 保 肥 性 能 好 ， 抗 涝 抗旱 能力 强 ， 这种 土体 构造 对 维持 土壤 的 肥力 有 着重要 意 义 。是超 高 产土壤 的明显 特点 。 表 1 超 高 产 玉 米 高 产 地 块 土 壤 物 理 性 状 采样地 层次 田 量土壤 隙度毛 度非 毛 隙度 黑山断家乡断家村 建昌县头道营子乡水泉子勾村 建 昌县忙牛营子乡章京营子村 建平 昌龙镇章京营子村 阜新县阜新 乡桃李村 阜新县阜新 乡马蹄营子屯 阜新县它本扎兰 昌图县老城镇安家村 建平黑水 乡后 山村 建平太平庄 乡太平庄村 阜新县大固本镇平安地村 海 城 耿庄 02 O c m 2 04 0 c m 02 0 e n l 2 04 0 c m 02 O c m 2 04 0 c m O一2 0 c m 2 04 0 c m 02 O c m 2 0 4 0 C i n O一2 O c l 1 2 0 4 0 c m 0 2 0 c m 2 0 4 0 c m O一2 0 c m 2 0 4 0 c m 0 2 O C m 2 0 4 0 C 1 0 20 e m 2 0 4 0 e m 0 2 O c m 2 0 4 0 c m O 一2 0 c m 2 0 4 0 c m 2 3 2 1 l 8 9 5 3 6 O 7 3 0 5 3 2 6 6 9 2 3 9 3 2 2 3 7 2 0 4 7 2 6 8 3 2 4 3 8 2 9 3 8 2 5 9 4 2 6 2 5 2 4 7 3 3 5 2 4 3 2 9 8 2 7 8 6 25 74 26 28 2 4 5 4 2 4 5 8 l 9 8 7 2 3 4 7 2 0 1 7 5 3 21 41 1 3 5 6 6 0 4 7 9 2 5 5 4 7 49 O6 5 2 O 8 4 5 6 6 5 5 4 7 471 7 5 5 8 5 4 7 9 2 5 0 5 7 4 3 O 2 5 8 4 9 5 4 3 4 5 7 7 4 5 0 9 4 5 0 9 4 4 4 1 5 5 3 2 l 4 0 3 8 5 2 8 3 42 2 6 2 8 7 8 2 9 5 6 41 4 8 4 2 1 3 31 4 9 3 2 3l 2 8 4l 2 9 4 8 31 6 6 3 4 1 3 34 37 3 5 8 O 3 4 3 9 3 7 3 4 3 8 7 6 3 9 91 3 1 2 O 3 3 4 6 3 4 1 6 3 6 3 2 3 0 48 3 1 3 9 2 9 3 4 3 0 8 6 2 4 4 3 l 1 5 7 l 5 1 2 5 7 9 2 3 9 8 l 6 75 2 3 6 7 1 6 1 8 2 3 81 l 3 0 4 21 47 1 2 1 3 l 6 1 8 5 6 8 1 9 7 3 1 4 4 3 2 6 5 3 l 7 48 1 6 7 8 7 8 3 2 2 73 8 9 8 2 3 4 9 1 1 4 0 2 3 玉米 超 高产 土壤 的颗 粒组 成 土壤 机械 组成 又称 土 壤 质 地 ， 是 指 土 壤 中矿 埽 掩 m 他 如 如 船 ；!i；i 杂 粮 作 物 第 3 O卷 物颗粒的大小及其组成比例。它不仅影响土壤的 理 化性质 和生 物学 特 性 ， 并且 与植 物 生 长所 需 的 环境 条件 及 养 分 供 给 关 系 十 分 密 切 。 只 有 土 壤 中各级 颗粒组 成 比例适 当 ， 才 能 使 土壤 具 有 良 好 的结构性 和通透 性 、 较 强 的保 水保 肥性 ， 适于 根 系生 长 。 由表 2可以看 出 ， 玉 米超 高产 土 壤 3个层 次 之间 的颗 粒 组 成 差 异 并 不 明 显 。其 中粉 ( 砂 ) 粒 ( 0 0 5 0 0 0 2 m m) 粒 级 含 量最 大 ， 都 在 4 2 8 3 到 6 8 2 8 0 之 间。粘 粒 ( 小 于 0 0 0 2 m m) 粒 级 含 量次 之 ， 在 2 1 2 1 到 3 4 5 8 之 间 。砂 粒 ( 2 0 0 0 5 m m) 粒级含 量最 小 ， 最少 的 只有 6 4 8 。并 且每个地点 ， 每个层次都是粉( 砂) 粒粒级含量大 于粘粒 粒级 的含量 大于砂 粒粒 级含量 。根 据 国际 制土壤 质地分 类 我们 可 以 得 出 ， 本 实 验 玉米 超 高产土壤 大 部 分 都 是 黏壤 土类 中 的 粉 砂 质 黏 土 壤。这种土壤质地 ， 上松下紧的土体结构， 既利于 保肥 保水 ， 又有 一定 的渗透性 ， 为 玉米 的高产 提供 了良好 的生 长环境 条件 。从表 2中我们还 可 以看 出粉粒 和黏粒 占 到 了 8 0 左 右 。 隋跃 宇 等 研 究出粉粒、 黏粒所 占比例越大 ， 土壤有机质含量越 高 ， 土壤 保肥 、 蓄水 和供水 能力就 越强 。这种 土壤 颗 粒组成 也是 超产土 壤 的特点之 一 。 2 4玉米 高产土壤 的 酸碱反应 由图 2可见 ， 玉米高产地块土壤的 p H随土 层加 深而呈 现 出上 升 的趋 势 。表层 土 壤 的 p H 的 变化 范 围 幅 度 较 大 ， 从 酸性 到 微 碱 ( p H 4 7 3 7 9 1 ) ， 平 均 值 为6 6 5 。 有 关 研 究 报 道 表 明 ， 玉米 高 产 田最 适 的 p H值 为 6 07 5 。 土壤 的 p H值直 接影 响植 物对 营 养成 分 的 吸收 与 吸附。如果土壤 中的 p H值过低 ， 造成 了耕层土 壤 中淋溶作用 增 强 ， 致 使 土壤 中营 养组 分 及 有 机 质 的 流失 与 迁 移 ， 而使 玉米 达 不 到 高产 的水 平 。 另外土 壤的 酸碱 度直 接 影 响着 养 分 的有效 性 ， 大 多 数植 1 O 8 6 4 2 0 物所必需 的营养元素在中性的环境有中有效性最 高。本试验结果与此极为接近。在这范围内各种 常规 元素 和微量 元 素及一 些有益 微生物 均有较 强 活性 ， 使 得土壤 养分有 效性 高 ， 各个 生育期 不 易发 生养分亏缺， 可以均衡供应玉米生长。 蠢兰 蕉直 垂 直亡地基土攮题拉组盛 粘粒 粉( 砂 ) 粒 砂粒 ( 小于 ( 0 0 5 ( 2 0一 采 样地 点 层 次0 0 0 2 In la 1 ) 0 0 0 2 in l l1 )0 0 5 D l ln ) 粒级含量 含量 粒缀含量 ( ) ( ) ( ) ： 1 0 2 0 土壤p H口2 0 4 0 土壤D H4 0 6 0 土壤p H G K L M N 0 P Q R S 图 2玉米高产地块土壤 p H值 第 3期 马宾等 ： 辽宁地区玉米超 高产 土壤 物理性质研究 2 4 7 3 结 论 3 1 辽 宁 地 区玉 米 超 高 产 土壤 的犁 底 层 比普 通 耕作 土壤 要 深 。犁底 层深 度适 当 ， 松 紧适 宜 ， 可兼 有保 水 、 透水 效 能 ， 提 高 土壤 的通气 透 水性 能 。这 是玉 米超 高产 土 壤 的特征 之一 。 3 2辽宁地区玉米超高产土壤的容重较低 ， 田间 持水 量较 高 ， 土 壤 孔 隙 较 大 。这 就 形 成 了一 种 渗 水快 ， 心 土层 保水 保肥 性 能好 ， 抗涝 抗 旱 能力强 的 土地 结构 ， 这 种 土体 构 造 对 维 持 土 壤 的肥 力 有 着 重要 意 义 。这是 玉米 超高 产 土壤 的特 征之 一 。 3 3辽 宁地 区玉米 超 高产 土壤 都属 于 上松 下 紧 ， 保肥 保水 的黏壤 土类 中的粉砂 质 黏土 壤 。并且 粉 粒和 黏粒 粒 级 占总粒 级 的 8 0 左 右 。这 种 土 壤 颗粒组成也是超高产土壤的特点之一 。 3 4辽 宁地 区玉 米 超 高 产 土 壤 的 p H 随 土 层 加 深而 呈 现 出上 升 的趋 势 。并且 在 玉米 高产 田最 适 的 p H值 6 0 7 5之 间 。 参考文献 ： 1 王忠孝 玉米栽培关键技术问答 M 北京 ： 中国农 业 出版 社 1 9 9 8 7 71 0 5 9 1 0 1 2 1 3 鲍士旦 土壤农化分析 M 中国农业 出版社 ， 2 0 0 0 肖参 明 ， 柯 玉 诗 ， 黄 继 茂 ， 等 犁 底 层 容 重 对 水 稻 生 长 的 影 响研 究 J 广东农业科学 ， 1 9 9 6， ( 2 ) ： 2 5 2 8 张凤荣 土壤地理学 M 中国农业出版社 ， 2 0 0 2 郭俊伟 土壤容重对玉 米生长 的影响 J 陕西农业 科学 ， 1 9 9 6，( 4) ： 2 5 2 6 曹 国军 ， 任军 ， 王宇 ， 等 吉林省玉米高产土壤肥力特性研究 J 吉林 农业大学学报 ， 2 0 0 3， 2 5 ( 3 ) ： 3 0 7 3 1 0， 3 1 4 陈恩风 土壤肥 力物质 基础及 其调控 M 北 京科学 技术 出版 社 ， 1 9 9 0： 4 5 8 6 邹诚 ， 徐福利 ， 闫亚丹 中国农学通 报 ， 2 0 0 8， 2 4 ( 1 2) ： 4 2 4 4 2 7 黄 昌勇 土壤学 M 中国农业 出版社 ， 2 0 0 0 隋跃宇 ，王振波 ， 焦晓光 ， 等 双城市农田黑土机 械组成与 土壤全碳和全氮磷钾养分含量 的相关性分析 J 农业系 统科学与综合研究 ， 2 0 0 7， 2 3 ( 1 ) ， 4 2 4 4 王雅琴 ， 冯君 ， 尹秀英 ， 等吉林省大豆种植 区土壤 的机械 组成 、 p H值 及营养元 素与产量 的关系 j 吉林农 业大学 学报 2 0 0 4， 2 6 ( 6 ) ： 6 5 3 6 5 8 浙江农业大学 作 物 营养 与施肥 M 中 国农 业 出版社 ， 2 0 0 0 郭景伦 ， 张智猛 ， 李伯航 不 同高产夏玉米 品种养分吸收特 性的研究 J 玉米科学 ， 1 9 9 7， 5 ( 4 ) ： 5 0 5 2， 5 9 S t u d y o n t h e S o i l Ph y s i c a l Pr o p e r t i e s o f S u p e r Hi g h Yi e l d o f M a i z e i n L i a o n i n g Ar e a MA Bi n ， HAN Xi a o r i ，YANG J i n f e ng，J I ANG Ze n g ， GAO Xi a o n i n g， J I ANG Li n l i n ( C o l l e g e o f L a n d a n d E n v i r o n me n t ，S h e n y a n g A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y ，K e y l a b o r a t o r y of S o i l a n d E n v i r o n me n t i n A g r i c u l t u r e De p a r t me n t of P R C， S h e n y a n g， L i a o n i n g 1 1 0 8 6 6， C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n o r de r t o u n d e r s t a n d t he s o i l f e r t i l i t y c h a r a c t e r i s t i c s o n s u p e r h i g h y i e l d o f ma i z e a n d i mp r o v e d t h e s o i l c o nd i t i o n s，we i n v e s t i g a t e d a n d a n a l y s i s e d t h e s o i l p h y s i c a l r e a c h s u pe r hi g h y i e l d i n v e s t i g a t i o n a n d a na l y s i s o f t h e s o i l p h y s i c a l p r o pe rti e s o