作物杂志,2018, 第1期: 126–132 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2018.01.020

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

化肥减施对小麦-高粱系统土壤团聚体分布及其稳定性的影响

崔江辉,崔福柱,薛建福,郝建平,杜天庆,孙隆祥   

  1. 山西农业大学农学院,030801,山西太谷
  • 收稿日期:2017-10-20 修回日期:2017-12-27 出版日期:2018-02-20 发布日期:2018-08-24
  • 作者简介:崔江辉,在读硕士,研究方向为种子生产原理与技术
  • 基金资助:
    国家公益性行业(农业科研专项201503121-07);山西省农业科技成果转化和推广示范工程项目(SXNKTG07)

Effects of Fertilizer Reduction on Distribution and Stability of Soil Aggregates Based on Wheat-Sorghum System

Cui Jianghui,Cui Fuzhu,Xue Jianfu,Hao Jianping,Du Tianqing,Sun Longxiang   

  1. College of Agriculture,Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, Shanxi, China
  • Received:2017-10-20 Revised:2017-12-27 Online:2018-02-20 Published:2018-08-24

摘要:

当前我国农户的肥料施用量已远超全球平均水平,所造成的土壤退化问题十分严重,因此控制我国肥料施用量已经迫在眉睫。研究肥料减施对土壤团聚体分布及其稳定性的影响,设置农户常规用量(CK)、常规用量的75%(UA75%)、常规用量的50%(UA50%)、常规用量的25%(UA25%)4个处理,通过对土壤团聚体分布及其稳定性分析得出:短期化肥减施对机械稳定性团聚体分布几乎无影响,但显著增加了水稳性大团聚体(粒径>0.25mm)的数量。短期化肥减施对机械稳定性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数(D)均无显著影响。UA25%和 UA50%处理增加了水稳性团聚体的MWD和GMD,降低了D值和团聚体破坏率(PAD),提高了稳定率(WSAR)。肥料减施显著降低了冬小麦产量,而UA50%和UA75%处理对夏高粱产量的影响并不明显。综上所述,UA50%处理能提高小麦-高粱系统的土壤团聚体稳定性、保证夏高粱产量,但肥料减施显著降低了冬小麦产量。

关键词: 化肥减施, 小麦-高粱, 土壤团聚体, 分布, 稳定性

Abstract:

The current amount of fertilizer application in China are far more than global average level, which causes serious soil degradation problem. Thus controlling the amount of fertilizer is imminent. In this experiment, the soil aggregates distribution and stability were studied by fertilizer reduction. Four treatments including conventional dosage (CK), 75% of conventional dosage (UA75%), 50% of conventional dosage (UA50%), and 25% of conventional dosage (UA25%)were set up in the experiment. The results showed that the effect of fertilizer reduction on the mechanical stability aggregates distribution was not obviously different, but the number of water stability large aggregates was significantly increased based on analysis the distribution and stability of soil aggregates. Fertilizer reduction had no significant effects on the mean weight diameter (MWD), geometric mean diameter (GMD) and fractal dimension (D) values of the mechanical stability aggregates. UA25% and UA50% increased the MWD and GMD values of the water stability aggregates, decreased the D value, declined the percentage of aggregate destruction (PAD), and improved the water stable aggregates stability rate (WSAR) value. Fertilizer reduction significantly reduced winter wheat yield, while UA50% and UA75% treatments had no significant effects on summer sorghum production. In summary, UA50% treatment can improve the soil aggregates stability on two seasons crops and ensure the yield of summer sorghum, however, fertilizer reduction significantly reduced winter wheat yield.

Key words: Fertilizer reduction, Wheat-sorghum, Soil aggregates, Distribution, Stability

表1

供试土壤基础理化性质"

土层(cm)
Soil depth
pH 碱解氮(mg/kg)
Available N
速效钾(mg/kg)
Available K
速效磷(mg/kg)
Available P
全氮(g/kg)
Total N
全钾(g/kg)
Total K
全磷(g/kg)
Total P
0~10 7.95 66.25 229.99 9.27 1.56 16.87 0.89
10~20 7.99 28.25 175.88 1.18 1.31 16.87 0.81
20~30 8.16 22.91 130.29 0.55 1.04 29.76 1.84

表2

不同化肥施用量条件下土壤机械稳定性团聚体的分布"

土层(cm)
Soil depth
处理
Treatment
d≥10mm 10mm>d≥7mm 7mm>d≥5mm 5mm>d≥3mm 3mm>d≥2mm 2mm>d≥1mm 1mm>d≥0.5mm 0.5mm>d≥0.25mm d<0.25mm
0~10 UA25% 17.63±1.63a 7.88±1.75b 7.07±0.89a 9.20±0.73ab 9.49±0.48a 17.20±0.54ab 15.76±1.63a 8.20±1.21a 7.56±1.41a
UA50% 16.66±0.94a 16.74±4.30a 9.19±1.23a 10.32±0.83a 9.83±0.41a 15.13±1.09b 11.95±1.87a 5.49±1.42a 4.69±1.09b
UA75% 13.53±0.98b 10.95±0.58ab 7.52±0.31a 9.83±0.38ab 10.44±0.19a 17.55±0.15a 15.15±0.54a 8.18±0.50a 6.86±0.19a
CK 14.38±1.19b 14.55±1.30ab 8.09±0.43a 8.09±0.45b 9.18±0.46a 16.32±0.48ab 14.77±1.01a 8.43±1.01a 6.19±0.68a
10~20 UA25% 17.31±0.51a 13.21±0.61a 7.69±0.91ab 9.41±0.40a 9.59±0.16a 16.21±0.60a 13.49±0.92a 7.59±0.94a 5.48±0.89a
UA50% 13.71±0.46b 16.24±2.30a 8.75±0.62ab 10.41±0.72a 10.85±0.57a 16.55±0.87a 12.26±0.83a 6.50±0.73a 4.74±0.36a
UA75% 16.14±0.66a 15.79±1.23a 6.93±0.69b 9.65±0.49a 10.26±0.70a 16.58±0.85a 13.88±0.77a 6.37±0.61a 4.40±0.54a
CK 14.85±0.20ab 15.12±1.04a 9.50±0.69a 9.36±0.41a 9.43±0.75a 15.29±0.70a 13.08±0.38a 7.59±1.01a 5.77±1.52a
20~30 UA25% 18.17±0.18a 12.23±1.81a 6.36±0.21a 7.99±0.24a 8.59±0.30b 15.48±0.06a 15.50±0.73a 9.33±0.91a 6.35±0.98ab
UA50% 14.94±0.70b 14.40±1.18a 8.46±0.98a 9.02±0.36a 8.81±0.26ab 15.36±0.82a 14.03±1.30a 8.47±1.12a 6.51±0.65ab
UA75% 13.28±1.25b 13.29±0.86a 8.05±0.81a 8.38±0.61a 9.74±0.31a 17.43±1.35a 16.63±0.75a 8.31±0.72a 4.89±0.63b
CK 15.01±0.32b 13.58±0.97a 8.62±0.63a 8.72±0.86a 9.08±0.38ab 15.21±0.13a 13.99±0.65a 8.41±0.46a 7.38±0.52a

表3

不同化肥施用量条件下水稳性团聚体的分布"

土层(cm)
Soil depth
处理
Treatment
d≥5mm 5mm>
d≥3mm
3mm>
d≥2mm
2mm>
d≥1mm
1mm>d≥0.5mm 0.5mm>d≥0.25mm d<0.25mm
0~10 UA25% 0.02±0.01b 0.13±0.07a 0.31±0.02a 0.28±0.01ab 3.74±0.57a 13.38±2.40a 82.90±2.30c
UA50% 0.18±0.07a 0.03±0.01a 0.20±0.01a 0.36±0.02ab 2.57±0.15ab 9.50±0.55b 87.15±0.58b
UA75% 0.06±0.01ab 0.06±0.01a 0.22±0.02a 0.51±0.02a 1.93±0.31b 6.97±0.76c 90.26±1.23a
CK 0.07±0.01ab 0.22±0.02a 0.18±0.03a 0.12±0.01b 2.45±0.17ab 8.83±0.76bc 88.14±0.78ab
10~20 UA25% 0.01±0.00c 0.01±0.00c 0.12±0.01b 0.20±0.02b 3.41±0.69b 10.91±1.60a 85.35±2.31ab
UA50% 0.83±0.06a 0.63±0.04a 0.69±0.02a 0.90±0.03a 8.71±0.30a 13.01±1.82a 75.23±1.80b
UA75% 0.14±0.02b 0.74±0.04a 0.44±0.02ab 0.58±0.03ab 2.67±0.38b 8.03±1.69a 87.39±4.67ab
CK 0.11±0.01b 0.17±0.03b 0.30±0.02ab 0.35±0.01b 1.92±0.42b 7.95±1.40a 89.21±3.03a
20~30 UA25% 0.00±0.00b 0.00±0.00a 0.07±0.01a 0.28±0.02ab 1.19±0.05a 7.05±0.52a 91.41±0.49b
UA50% 0.18±0.01a 0.02±0.00a 0.25±0.02a 0.13±0.07b 0.85±0.03a 4.81±0.52b 93.77±1.26a
UA75% 0.23±0.02a 0.09±0.01a 0.14±0.01a 0.06±0.01bc 1.22±0.06a 4.93±0.57b 93.33±0.78ab
CK 0.01±0.00b 0.00±0.00a 0.13±0.04a 0.40±0.02a 1.14±0.02a 6.85±0.23a 91.46±1.48b

表4

不同化肥施用量对不同土层土壤平均重量直径、几何平均直径和分形维数的影响"

指标
Index
处理
Treatment
机械稳定性团聚体Mechanical stability aggregates 水稳性团聚体Water-stable aggregates
0~10cm 10~20cm 20~30cm 0~10cm 10~20cm 20~30cm
MWD UA25% 3.88±0.46ab 4.31±0.28a 4.16±0.29a 0.20±0.01a 0.18±0.01b 0.16±0.00a
UA50% 4.65±0.64a 4.33±0.28a 4.18±0.28a 0.19±0.01ab 0.33±0.02a 0.16±0.01a
UA75% 3.81±0.07b 4.40±0.10a 3.94±0.10a 0.17±0.01bc 0.22±0.02ab 0.17±0.01a
CK 4.11±0.30ab 4.32±0.24a 4.12±0.24a 0.18±0.01b 0.18±0.02b 0.16±0.01a
GMD UA25% 1.36±0.02b 1.46±0.08a 1.40±0.08a 0.45±0.00a 0.44±0.01ab 0.42±0.00a
UA50% 1.56±0.02a 1.50±0.07a 1.43±0.09a 0.44±0.00b 0.48±0.04a 0.42±0.00a
UA75% 1.37±0.01ab 1.50±0.03a 1.40±0.04a 0.43±0.00c 0.44±0.01ab 0.42±0.00a
CK 1.41±0.07ab 1.47±0.09a 1.40±0.04a 0.43±0.00bc 0.43±0.01b 0.43±0.00a
D UA25% 2.29±0.15a 2.21±0.05a 2.27±0.05a 2.89±0.01c 2.91±0.02ab 2.95±0.00b
UA50% 2.13±0.19a 2.16±0.04a 2.27±0.07a 2.92±0.00b 2.83±0.09b 2.96±0.01a
UA75% 2.26±0.07a 2.14±0.09a 2.18±0.10a 2.94±0.01a 2.91±0.03ab 2.96±0.01ab
CK 2.25±0.09a 2.21±0.06a 2.30±0.06a 2.93±0.00ab 2.93±0.02a 2.95±0.01b

表5

不同化肥施用量对土壤团聚体破坏率、稳定率和作物产量的影响"

处理
Treatment
团聚体破坏率(%)
Percentage of aggregates destruction
团聚体稳定率(%)
Water-stable aggregates stability rate
产量(kg/hm2)
Yield
0~10cm 10~20cm 20~30cm 0~10cm 10~20cm 20~30cm 小麦Wheat 高粱Sorghum
UA25% 80.79±2.01c 84.5±1.96ab 90.82±0.56b 4.45±0.42a 3.60±0.46b 2.12±0.12a 7 925.03±31.48c 5 567.33±14.51b
UA50% 86.55±0.44b 74.03±1.05b 93.32±1.14a 3.20±0.14b 4.50±0.35a 1.51±0.26b 8 568.28±19.06b 6 086.33±32.36a
UA75% 89.54±1.09a 86.80±2.01ab 92.99±0.62ab 2.36±0.26c 2.68±0.27c 1.67±0.16ab 8 783.02±22.88b 6 104.61±52.93a
CK 87.36±0.77ab 88.48±2.93a 90.78±1.36b 2.95±0.20b 2.36±0.27c 2.11±0.31a 9 452.63±65.75a 6 118.81±41.64a
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