论文部分内容阅读
为了探究不同施肥处理对土壤结构以及玉米根系生长的影响,本试验对不同施肥处理下土壤物理性质、团聚体和玉米根系分布的差异进行研究,旨在解释不同施肥处理土壤质量和作物生长发育不同导致产量差异的原因。本试验选取2014-2015年棕壤长期肥料定位微区试验的八个处理,分别为:对照(CK)化肥区:氮肥处理(N)、氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)有机肥区:有机肥(M1)、氮肥有机肥配施(M1N)、氮磷有机肥配施(M1NP)和氮磷钾有机肥配施(M1NPK)。通过容重环法、团粒结构分析仪以及元素分析仪,对土壤容重、孔隙度、水稳性团聚体的粒径分级、团聚体稳定性、团聚体各粒级碳氮含量以及团聚体各粒级的碳氮分配比例进行测定和计算,结果表明:0-20 cm 土层土壤容重小于20-40 cm 土层,有机肥在一定程度上减小了土壤容重,增加了孔隙度,增加了田间持水量,为根系的穿插提供良好的环境。在0-20 cm 土层,团聚体主要以粘粉粒形式存在,占团聚体数量的40%以上,其次是大团聚体,微团聚体的含量最少。与CK相比,施有机肥显著提高>1 mm团聚体的含量,大幅度提高了团聚体的稳定性;有机碳和全氮的含量随团聚体粒级的减小而减小,碳氮在大团聚体中的含量最高,各处理中M1和M1NP的碳氮含量最高,有机肥处理显著增加了大团聚体的有机碳、全氮分配比例;在20-40 cm 土层,有机肥显著提高了＞1 mm团聚体含量,M1和M1NP处理团聚体有机碳、全氮含量最高且有机肥增加了>1 mm团聚体的有机碳、全氮分配比例。通过CI-600根系监测系统即微根管技术获取玉米根系的六个主要生育时期(苗期,拔节期,抽雄期,吐丝期,乳熟期和成熟期)及四个不同的土层深度(0-10 cm,10-30 cm,30-50 cm和50-70 cm)的根系图像,图像经过WinRhizotron 2013c软件处理,结果如下:1、随着土层深度的增加玉米根系总根长呈先增加后减小的趋势,总根长集中分布在50cm以上的土层,约占70%。在0-10 cm 土层各处理总根长随生育时期递进没有明显变化,但同一生育时期与CK相比,NP处理显著增加了总根长,其次是M1NP和M1NPK;10-30 cm 土层,随生育时期的推进总根长呈先增加后减小的趋势,同一时期NP的作用较明显,M1NPK处理的总根长在抽雄期达到最大;30-50 cm 土层,M1NP处理的总根长在拔节期、抽雄期和吐丝期显著高于其他处理;50-70 cm各处理总根长随生育时期先增加后减小,但处理间没有明显规律。2、随土层深度的增加及生育时期的推进,根系平均直径呈缓慢减小的趋势,最终趋于稳定,而同一土层同一时期平均直径在处理间无显著差异。3、随土层深度的增加,根系总体积呈先增加后减小的趋势,根系总体积主要集中在50 cm以上的土层,约占所测总体积的80%;随生育时期的推进总体积呈先增加后减小的趋势,抽雄期总体积达最大,随之缓慢减小并趋于稳定。在0-10 cm 土层,NP,MiNPK处理在吐丝期前,根系总体积显著高于其他处理;10-30 cm 土层,NP处理显著高于其他处理,M1NPK次之;30-50 cm 土层MiNP和M1NPK处理显著高于其他处理;50-70 cm土层处理间没有明显变化。不同施肥处理地上部养分吸收量及产量结果表明,长期施肥显著增加地上部养分吸收量进而增加产量,不同施肥处理以M1NPK的养分吸收量和产量最高。综上所述,NP处理虽有助于根系总根长以及根体积的增加,但对土壤质量的改善无明显作用,而M1NPK处理通过减小容重、增加孔隙度、提高土壤持水性能、增加大团聚体含量、团聚体的稳定性及团聚体中碳氮含量等改善了土壤结构,提高了土壤质量,并显著增加了玉米根系根长和总体积,使地上部养分积累量及玉米产量得到大幅度增加,获得最高产,所以有机无机配施是改善土壤质量并获得持续高产的有效施肥措施。