長期施肥對粘質(zhì)紅壤性質(zhì)和玉米水分關(guān)系的影響.pdf

1、中國南方的紅壤理化性質(zhì)差，養(yǎng)分貧瘠，加上干濕季節(jié)明顯，因而紅壤作物經(jīng)常遭遇季節(jié)性干旱。較差的土壤性質(zhì)和季節(jié)性干旱是限制紅壤作物產(chǎn)量的主要因素。施肥制度對于提高土壤特性和作物生長非常重要，而且土壤和作物的水分關(guān)系可以通過長期施肥得以改善。了解長期施肥制度如何影響南方紅壤作物的水分關(guān)系很有必要。
　　湖北咸寧的紅壤實(shí)驗(yàn)站從1998年開始，進(jìn)行了長期施肥制度的大田試驗(yàn)，用于比較不同的施肥種類對該地區(qū)一種粘質(zhì)紅壤理化性質(zhì)、水力性質(zhì)、玉米作

2、物水分狀況和干旱脅迫狀況、生長狀況和產(chǎn)量的影響。施肥方式包括不施肥對照(CK)、單施氮磷鉀化肥(NPK)、單施有機(jī)糞肥(豬糞和雞糞，OM)、氮磷鉀化肥配合秸稈還田(NPK+S)，已經(jīng)持續(xù)了16年。大田設(shè)計(jì)采用隨機(jī)化完全區(qū)組設(shè)計(jì)，包括4個(gè)重復(fù)，總共16個(gè)實(shí)驗(yàn)小區(qū)。玉米和冬小麥進(jìn)行輪作，通過鐵鍬翻土進(jìn)行施肥和播種，其余時(shí)間大田采取免耕措施。2014年試驗(yàn)觀測開始之前，采集土壤樣品并分析土壤的基本物理化學(xué)性質(zhì)，玉米（鄭單958）于2014年7

3、月播種，出苗之后開始田間觀測研究。
　　在玉米生長過程中，分別測量土壤0-10 cm，10-20 cm，20-30 cm，and30-40 cm深度的水分含量。同時(shí)測定土壤的穿透阻力，穿透阻力的測定深度在40 cm，每2.5 cm間隔測定數(shù)值。定水頭法測量土壤飽和導(dǎo)水率。通過測量土壤水分特征曲線和并擬合VG方程，測量土壤水勢。玉米葉子和根系的水勢通過壓力室測定。在玉米生長過程中，葉片溫度，玉米形態(tài)特征，玉米產(chǎn)量和天氣情況定期測量。

4、2014年10月玉米收獲后，田間原位測定了土壤非包和導(dǎo)水率。同時(shí)測量地上和地下干物質(zhì)產(chǎn)量和養(yǎng)分含量。主要結(jié)果如下:
　　與對照相比，長期施用含有豬糞和雞糞的有機(jī)肥處理(OM)在各種水勢范圍內(nèi)都顯著提高了土壤的持水能力，但是提高程度最顯著的位于0-10 cm和10-20 cm深度的低水勢范圍內(nèi)。反之，氮磷鉀化肥(NPK)、氮磷鉀化肥和秸稈還田(NPK+S)降低了土壤持水能力。OM處理的土壤非飽和導(dǎo)水率都明顯低于其他處理，這使得在干旱

5、時(shí)間段，OM處理的土壤水分含量顯著高于無機(jī)施肥(NPK和NPK+S)。反之，OM處理的土壤近飽和導(dǎo)水率高于其他處理，這有利于土壤水分運(yùn)動(dòng)和作物吸收水分。OM處理的土壤在4種施肥處理中具有最低的土壤容重和穿透阻力，以及較高的孔隙度。研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥處理(OM)顯著增加了0-20 cm耕層土壤的含碳量，而無機(jī)肥料(NPK)僅提高10 cm土壤的含碳量。統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)碳、容重和穿透阻力之間存在非常高的顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。各施肥處理都增加了土壤

6、養(yǎng)分含量，尤其是有機(jī)肥(OM)和氮磷鉀和秸稈還田的混合肥(NPK+S)最明顯。結(jié)果表明，有機(jī)肥和無機(jī)肥都有益于提高土壤養(yǎng)分積累，達(dá)到了相近的水平，但對土壤物理性質(zhì)和水力性質(zhì)的影響差異巨大。
　　施肥顯著改善了玉米作物株高、莖直徑、葉片面積、葉面積指數(shù)，但處理之間存在差異。NPK+S處理玉米籽粒產(chǎn)量最高，其次是OM，而NPK處理產(chǎn)量提高(相對于CK)最少。但是對于玉米生物量的增產(chǎn)效果，OM處理大于NPK+S和單施化肥NPK。研究發(fā)現(xiàn)

7、施肥使玉米葉面積增大，同時(shí)提高了根系重量和根系深度。NPK+S對根系干重影響大于OM，NPK和CK處理。研究還顯示，OM處理的玉米植物的N、P吸收量顯著高于NPK+S、NPK和CK處理。
　　土壤水分和穿透阻力受施肥制度顯著影響。土壤水分缺乏的時(shí)期，在0-10 cm表層，OM和NPK+S可以提高土壤水分，但是NPK卻降低土壤水分含量;在10-20 cm土層，3種施肥處理都提高了土壤水分含量;而20-40 cm土壤水分的變化趨勢受施

8、肥影響并不明顯。在土壤水分相對較高的降雨集中的雨季，施肥處理對土壤水分并無顯著影響，但是卻顯著影響土壤穿透阻力。NPK+S處理的土壤穿透阻力最低，其次是OM處理。3種施肥處理均降低了土壤0-10和20-40 cm深度穿透阻力的變化幅度，而提高了10-20 cm穿透阻力變化幅度，NPK+S引起的變幅最高，其次是OM和NPK。由于穿透阻力隨土壤水分的降低而急劇升高，紅壤因水分降低引起的較高穿透阻力的改變，這個(gè)問題在施肥時(shí)應(yīng)該予以考慮。

9、>　　作物水分脅迫指數(shù)(CWSI)常用于檢測作物水分狀態(tài)。在陰天多云狀態(tài)下，本地區(qū)難以確定該指標(biāo)的下基線，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)期的空氣飽和水汽壓差(VPD)常常低至1到1.25 KPa。晴天狀態(tài)下，飽和水汽壓差(VPD)可以達(dá)到1至3 KPa，因而CWSI可有效地反映作物水分狀況。結(jié)果表明施肥顯著影響作物水分脅迫指數(shù)CWSI，NPK+S降低了玉米CWSI中的下基線。雖然作物生長期間CWSI值每天存在變化，但CWSI值隨著水分脅迫增長而增長，對作物

10、水分脅迫指示作用明顯。從低到中等水分脅迫下，三種施肥處理均對CWSI有顯著影響，降低了CWSI平均值。另一方面，作物水分脅迫指數(shù)CWSI和玉米產(chǎn)量存在顯著負(fù)相關(guān)性。因而施肥可以改善土壤作物水分關(guān)系，提高作物對季節(jié)性干旱的抵抗能力。
　　施肥改善了供試紅壤水力性質(zhì)，也進(jìn)一步影響了作物根葉水勢。各種施肥處理的玉米根系水勢大小次序如下，OM＞ NPK+S＞ NPK＞ CK。其作用與施肥增加了土壤含水量，降低了土壤穿透阻力，促進(jìn)了根系生長