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(超)高产玉米土壤肥力特性研究

王楠  
【摘要】: 良好的土壤条件是玉米生长发育的基础,玉米所需养分绝大多数来源于土壤,超高产玉米田土壤到底要具备什么样的肥力特征,一直是玉米高产栽培研究中亟待阐明的问题,也是现阶段松辽平原玉米带土壤肥力培育研究的重要课题。本文通过开展(超)高产、普通生产田土壤理化性质的对比分析,明确了土壤理化特性以及对玉米产量的影响特征;通过对(超)高产田玉米生育过程中土壤养分变化方面的详细研究,初步探讨了在玉米不同生育期(超)高产条件下土壤无机氮、速效磷、速效钾的动态变化。另外,本文探讨了(超)高产、普通生产田玉米土壤对外源酸碱环境变化的缓冲性能,并结合土壤理化性质对缓冲性的影响因素进行分析,以期为减少土壤酸化、保护土壤耕作环境提供重要依据。最后,通过对(超)高产玉米土壤吸附NH_4~+的规律及其影响因素的研究,进一步明确土壤对氮素的保持和调节能力,从而为农业生产中合理的施用氮肥和提高氮肥有效性提供理论依据。 通过上述研究,本文得出以下结论: (1)(超)高产田的土壤剖面构型均为“平面型”剖面构型,耕层厚度一般都在25cm以上,而相邻的对照田(普通生产田)的土壤剖面构型均为“波浪型”,耕层厚度仅为13-16cm,这说明“平面型”剖面构型和深厚的耕层是高产土壤必备条件。高产田土壤耕层的容重较低,物理性粘粒含量及土壤侵蚀率均高于普通生产田。普通生产田土壤结构破坏率高于(超)高产田土壤,其水稳性较好。相关性分析表明,土壤容重、耕层厚度与玉米产量之间存在极显著的关系,前者呈负相关而后者呈正相关。 (2)实验证明,吉林省的黑土、淡黑钙土及冲积土等土类的有机质含量均可满足高产栽培要求;pH值、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾和CEC并不是决定高产的必要因素,有效态养分含量的高低不能作为高产土壤的肥力特征指标。 (3)经对土壤无机氮、速效磷和速效钾的动态研究,结果表明,0-30cm土层中,(超)高产施肥处理在玉米完整生育期和收获后土壤NH_4~+-N和NO_3~--N含量均高于高产施肥处理。(超)高产条件下,从玉米大喇叭口期到乳熟期土壤速效磷含量变化平稳,收获后土壤速效磷含量明显低于播种前速效磷含量,由此可见,作物获得高产需从土壤中吸收较多磷养分。玉米整个生育期,土壤中速效钾含量变化平稳,三个处理收获后土壤速效钾含量差异不显著。 (4)缓冲曲线均呈反S形,有两个拐点,表现出敏感性不同的区段。相关性分析结果表明,土壤有机质含量、阳离子交换量分别与酸缓冲容量呈正相关,相关性极显著,而土壤初始pH值与酸缓冲容量呈负相关,相关性显著。 (5)随NH_4~+浓度的提高,土壤对NH_4~+的吸附量增加,温度的升高有利于增加土壤对NH_4~+的吸附量。经计算,土壤对NH_4~+吸附的表观热力学参数ΔG<0、ΔH>0、ΔS>0,表明土壤对NH_4~+的吸附是自发、吸热和混乱度增加的过程。有机质含量的增加有利于提高土壤对NH_4~+的吸附量,二者相关性极显著。土壤吸附NH_4~+的动力学过程可简单划分为两个阶段,即吸附开始的快速反应阶段和经过一段时间后的慢速反应阶段。应用过渡态理论进一步计算出吸附反应的活化热力学参数,ΔG~≠>0,说明反应是需要能量的过程。ΔH~≠>0,说明反应是吸热的即耗能的过程。ΔS~≠<0,说明吸附后体系的有序度提高。随离子强度的增加,土壤对两种NH_4~+浓度的吸附量均表现为先降低后升高。土壤对NH_4~+的解吸量随加入NH_4~+浓度的增大而增加,而其解吸率随加入NH_4~+浓度的增大而减小。


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