玉米種植過(guò)程中土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)變化

玉米種植過(guò)程中土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)變化

1玉米養(yǎng)分吸收作用分析在同一地區(qū)，在類似的土壤肥力條件下，土壤肥力的差異不可避免地導(dǎo)致各種玉米養(yǎng)分的吸收。玉米養(yǎng)分和生物學(xué)的差異應(yīng)首先反映在生物活動(dòng)影響最大的區(qū)域，即根際區(qū)域。因此，在不同的肥力條件下，玉米根系際效應(yīng)的研究十分重要，也是當(dāng)前土壤化學(xué)和植物營(yíng)養(yǎng)研究的熱點(diǎn)之一。2材料和方法2.1玉米土壤性狀測(cè)定1998年在吉林省農(nóng)安縣選擇新農(nóng)鄉(xiāng)高、低肥力玉米地各一處,另外,在農(nóng)安縣柴崗鎮(zhèn)選擇鹽土玉米地一塊,采集不同時(shí)期玉米根際、非根際土壤樣品,并同時(shí)采集玉米植株,測(cè)定其養(yǎng)分含量,以比較不同類型土壤根際養(yǎng)分狀況及其與玉米養(yǎng)分吸收、積累的相關(guān)關(guān)系.采集植株和土壤樣品的時(shí)期為苗期-拔節(jié)期、孕穗-揚(yáng)花期、灌漿期及成熟期.采樣地及玉米品種列于表1,土壤基本性狀見(jiàn)表2.2.2樣地施肥量各地塊基肥與追肥用量與時(shí)間見(jiàn)表3.除1、2號(hào)樣地施用鋅肥15kg·hm-2,多元微肥15kg·hm-2外,3號(hào)和4號(hào)樣地均未施用鋅肥或微肥.2.3樣地的采集和研磨試驗(yàn)共取樣4次,分別是6月29日、7月30日、9月1日和9月27日,其中第1、2次樣植株區(qū)分為根和莖葉,第3、4次增加了籽粒樣品.4號(hào)樣地第4次因已收獲而未取樣.所取樣品當(dāng)天帶回實(shí)驗(yàn)室,植株樣洗凈后經(jīng)殺青、烘干,磨細(xì),備用;取根系所粘樣為根際土壤,取田間兩植株間略偏外側(cè)土壤為非根際土,取樣深度0～15cm.土壤、植株樣品每次均為3次重復(fù).土壤速效、全量養(yǎng)分及植株全量養(yǎng)分測(cè)定參照文獻(xiàn)進(jìn)行.3結(jié)果與討論3.1no-3-n的根際分配特征3.1.1NH+4-N土壤NH+4-N(圖1)以根際土壤為高,這與前人的水稻、小麥盆栽試驗(yàn)結(jié)果有所不同,可能與作物種類不同有關(guān);再者,也可能與剛施過(guò)追肥,土壤N素供應(yīng)較為充足有關(guān).隨著時(shí)間的延長(zhǎng),追施的尿素逐漸轉(zhuǎn)化、釋放,無(wú)論根際或非根際,土壤NH+4-N濃度均呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì).張育4號(hào)和四密21根際/非根際(R/B)比由6月29日的1.94逐漸降低,到9月27日已轉(zhuǎn)變成根際虧缺,表明NH+4-N向NO-3-N的轉(zhuǎn)化速率較大,或是它們向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)速率較高,對(duì)土壤NH+4-N的吸收速率也一直相當(dāng)高,易造成根際虧缺.而吉單159和本育9號(hào)則可能是NH+4向NO-3的轉(zhuǎn)化速率及根系對(duì)NH+4-N的吸收速率始終不是很高,整個(gè)時(shí)期根際富集的趨勢(shì)不變.本育9號(hào)由于追肥量相當(dāng)大,NH+4-N的根際富集程度一直很高,從其非根際土壤NH+4-N濃度由6月29日的16.3mg·kg-1到7月30日的8.83mg·kg-1,即一個(gè)月內(nèi)下降近1/2,可見(jiàn),較高的土壤pH及生長(zhǎng)季節(jié)較高的氣溫條件下土壤NH+4-N極易損失,因此,鹽漬土上一次大量N肥是不適宜的,將造成N素大量浪費(fèi).3.1.2NO-3-N與NH+4-N相似,土壤NO-3-N也以根際土壤含量為高(圖2),且有如下兩個(gè)特點(diǎn):一是根際土壤除6月29日外,其余3次均為土壤NO-3-N濃度高于NH+4-N,而非根際土壤始終是NH+4-N濃度高于NO-3-N.究其原因,6月29日是由于追肥后不久,尿素水解產(chǎn)生NH+4,以后由于根際土壤微生物包括硝化細(xì)菌的作用生成NO-3.二是整個(gè)生育期NO-3-N的R/B比值非常高,維持在4左右,即玉米根際強(qiáng)烈富集NO-3-N.而不同類型和不同肥力的土壤之間根際、非根際NO-3-N變化沒(méi)有明顯差異,這與外源氮肥用量較大,土壤有效N濃度主要受所施尿素的分解、轉(zhuǎn)化所控制有關(guān).張育4號(hào)可能由于種植密度大且喜高肥力,土壤NH+4或NO-3均低于同一時(shí)期四密21.3.2玉米有效p的分配及分配特性無(wú)論根際或非根際,高肥力土壤有效P均高于低肥力土壤(圖3).高肥力土壤根際P素呈現(xiàn)明顯虧缺,虧缺率在2.0%～44.0%,這與P主要以擴(kuò)散作用運(yùn)輸,轉(zhuǎn)運(yùn)速率低有關(guān).低肥力土壤P素則甚至出現(xiàn)大量富集.1號(hào)樣地6月份P素富集率高達(dá)134%,以后隨著時(shí)間的延長(zhǎng),富集率逐漸下降,9月27日收獲前根際P略虧缺.這可能與玉米品種特性有關(guān).吉單159播種密度為42000株·hm-2,較大的株距使玉米的養(yǎng)分供應(yīng)區(qū)域增大,可能是其P素根際富集的另一原因.同一地塊,相同的肥料用量,四密21地塊非根際土壤有效P高于張育4號(hào),這與四密21密度低于張育4號(hào),單株?duì)I養(yǎng)面積較后者大一些相一致.但四密21有效P根際虧缺狀況與張育4號(hào)不同,各個(gè)時(shí)期虧缺率變幅較小,在6.0%～25.0%之間,而張育4號(hào)則主要在孕穗-灌漿期即生殖生長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量累積期出現(xiàn)虧缺高峰,拔節(jié)期前和成熟期虧缺程度非常低,僅2.0%～9.0%,表明同一地塊、不同播種密度和不同品種間土壤有效P的濃度及虧缺狀況不同.3.3土壤有效k-k固沙林.施肥量對(duì)玉米生長(zhǎng)和土壤保肥作用的影響土壤K也主要以擴(kuò)散方式運(yùn)移,因此一般存在根際虧缺現(xiàn)象,但在土壤K素非常豐富、大量施用K肥以及土壤含水量較高時(shí)將出現(xiàn)K的根際富集.供試土壤含K較高,且前3次采樣時(shí)正值雨季,土壤近于飽和含水量,因此均表現(xiàn)為K素的根際富集(圖4).尤其1、2號(hào)樣地6月22日追施氯化K120kg·hm-2,非根際土壤有效K明顯高于3號(hào)和4號(hào)樣地.黑鈣土9月兩次根際土壤有效K均高于6、7月,是此時(shí)玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)結(jié)束,對(duì)K的需量銳減之故.鹽漬土一是根際K富集率較低,再者其根際內(nèi)外不同時(shí)期K的變化不大,這是它與黑鈣土明顯不同之處,可能與玉米K吸收量較大以抵御Na毒害有關(guān).3號(hào)樣地由于多年不施有機(jī)肥,其非根際土壤有效K明顯低于1、2號(hào)樣地,盡管相對(duì)于其播種密度來(lái)說(shuō)氯化K用量并不是很低.隨玉米籽實(shí)和秸稈帶走是土壤K素下降的主要原因,而土壤物理性質(zhì)不良所導(dǎo)致的土壤K流失是難于估算的.因此,增施有機(jī)肥,培肥地力,提高土壤保肥性能和供K能力,是取得玉米高產(chǎn)的有力保證.3.4不同品種、立地條件下玉米生長(zhǎng)狀況及其養(yǎng)分供應(yīng)及養(yǎng)分需求3.4.1植株生物量、養(yǎng)分含量動(dòng)態(tài)變化無(wú)論莖葉、根系或籽實(shí),玉米單株生物量主要與品種有關(guān),張育4號(hào)<四密21<吉單159和本育9號(hào),本育9號(hào)因后期鹽分影響,單株生物量小于吉單159(表4).玉米莖葉N素含量以幼苗期為最高,以后逐漸降低,根系則相反,可能是前期玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛,N吸收較大,含量也較高,由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)向生殖生長(zhǎng)為主后,植株吸N量降低,莖葉含N量下降.根系和籽實(shí)中N含量也呈相似的遞減趨勢(shì).張育4號(hào)和四密21,6、7月植株無(wú)論莖葉、根其N素含量低于吉單159或本育9號(hào),而9月時(shí)它們的養(yǎng)分濃度已高于后兩者,表明1、2號(hào)樣地土壤供N能力較強(qiáng),而3號(hào)和4號(hào)樣地則土壤供應(yīng)強(qiáng)度稍弱.與N不同,鹽土因大量施用富P的優(yōu)質(zhì)雞糞,雖然土壤pH值較高,但其土壤P素供應(yīng)強(qiáng)度仍非常高,所以植株P(guān)素含量始終很高,籽實(shí)中P含量也均最高.1、2號(hào)和3號(hào)樣地植株P(guān)素變化規(guī)律與N相似.6月植株K含量最高,以后逐漸下降,但不同品種、地塊差異很大.同為1、2號(hào)樣地,四密21除9月27日外含K高于張育4號(hào),這可能正是四密21抗倒伏能力強(qiáng)的機(jī)理所在.3.4.2植株養(yǎng)分總量動(dòng)態(tài)變化玉米單株養(yǎng)分吸收量,除與植株各部分養(yǎng)分濃度有關(guān)外,還受品種特性影響的玉米單株生物量影響,高肥力地塊(1、2號(hào)樣地)種植的均為耐密型品種,單株生物量小于大穗型的吉單159和本育9號(hào),兩者相乘,單株玉米對(duì)大量養(yǎng)分的吸收總量差異不大,規(guī)律也不明顯.從每公頃養(yǎng)分吸收量看,莖葉、根對(duì)養(yǎng)分的吸收量順序?yàn)镹≈K>P,籽實(shí)的吸收量大小為N>K>P(表5).莖葉、根和籽實(shí)吸收量之和的順序與莖葉和根相似.不同肥力土壤,以高肥力土壤為高.3號(hào)樣地吉單159養(yǎng)分總吸收量是1、2號(hào)樣地四密21的53.9%(N),71.8%(P),58.7%(K).同一地塊,張育4號(hào)與四密21相比,均以張育4號(hào)為高,這與其種植密度和植株總生物量最高相一致.由此可見(jiàn),喜肥、耐密型玉米N、P、K養(yǎng)分需量約為平展、大穗型玉米的2倍左右.按1、2號(hào)和3號(hào)樣地所施用的大量元素肥料量,如其利用率為30%計(jì)算,植株吸收量在61.5～109.5(N)、6.0～21.0(P)、6.0～181.5kg·hm-2(K),那么,化學(xué)N、P、K肥料約占玉米植株吸收量的21.1%～22.2%(N),26.