农田有机质提升对土壤理化性状及玉米产量的影响

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农田有机质提升对土壤理化性状及玉米产量的影响

摘要通过研究化肥与根茬、秸秆和有机肥定量配比施肥对土壤肥力和养分平衡及玉米产量的影响,10年地力监测结果:玉米单施化肥产量下降了7.9%;配施根茬产量持平,再配以秸秆肥,土壤肥力和玉米产量同步上升,玉米增产17.1%;根茬配施有机肥效果增加,土壤肥力指标全部上升,玉米增产达32.1%,这对制定出科学合理的培肥地力施肥措施,保持和提高黑土肥力,建立高产、优质、低耗的培肥制度,实现耕地永续利用和农业可持续发展具有十分重要的意义。

关键词有机肥;培肥地力;施肥措施;玉米产量;影响

地处松嫩平原腹地的黑龙江省肇东市是国家重要的粮食生产基地,现有耕地20万公顷,主产作物玉米,常年播种面积达18万公顷,化肥投入量在12万吨左右。随着化肥用量的逐年增加,玉米单产也随之提高,但土壤肥力却逐年减小。黑土退化已直接威胁到玉米生产和耕地的可持续利用。笔者针对这一问题,结合本地农业生产实际,提出增加有机肥料施入,全面提升土壤有机质,以达到稳定产量、提高土壤肥力的目的,并在技术措施上做了一些探索性研究。

1试验材料和方法

试验点设在黑龙江省肇东市黎明乡,土壤为碳酸盐黑钙土,土壤基本情况见表1。

供试作物玉米,设4个试验处理。各处理区化肥用量相同。

处理1:单施化肥区,当地最佳施肥量(N:120kg/hm2,P2O5:60kg/hm2,K2O:30kg/hm2);处理2:根茬还田区,玉米20cm高茬于春整地时用根茬还田机粉碎还田;处理3:在根茬还田基础上,秸秆粉碎还田2 700kg/hm2;处理4:在根茬还田的基础上,施用发酵好的有机肥7 500kg/hm2(猪粪或牛粪,含水量28%~32%,有机质41%~43g/kg,含氮1.56g/kg,含磷0.86g/kg,含钾2.43g/kg)。

为便于各区定点跟踪土壤养分动态变化,采用大区对比,不设重复,各处理区均为6行区,100行长,每区面积为420m2。试验从1996年开始试验持续到2005年。

2试验结果与讨论

2.1玉米根茬、秸秆残留量及腐殖化系数测定

以试验区品种为主,选择当地主栽作物品种(四单19、四单16、中单2、丹育13、本育9、铁单7、丰禾10、四密21),从1996年到2000年,连续5年田间测定0~30cm玉米根茬、秸秆残留量,每个品种测3点,每点4.5m2。结果见表2。

统计上述8个玉米品种,平均根茬干重为0.14kg/m2,折合1 400.7kg/hm2;玉米秸秆产量为0.77kg/m2,折合产量7 700 kg/hm2。连续5年空白区有机质跟踪测定玉米根茬、秸秆腐殖化系数为0.58,玉米平均根茬、秸秆还田量4 100.7 kg/hm2,每年可增加有机质2 378.4kg/hm2。

2.2不同施肥处理与玉米产量的关系

表3列出了1996~2005年玉米实收产量。单施化肥区玉米产量在前7年无明显变化,第8年以后则开始下降,2005年玉米产量与1996年比下降了7.9%;根茬还田区玉米产量没有明显的增减;而根茬加秸秆同时还田区,玉米产量从第5年就有明显增加,与单施化肥区比增产5.6%,到2005年增产达17.4%;根茬加有机肥处理,当年就表现增产,幅度达7.8%,2005年增幅达32.1%。

由此可以看出,有机肥在提供养分、改善土壤物理性状方面要优于根茬、秸秆还田;但根茬、秸秆还田在维系土壤肥力和土壤养分平衡的作用仍然不可轻视。

2.3不同施肥处理与土壤养分的关系

不同施肥处理与土壤有机质和全氮变化的关系见表4。

通过跟踪化验可以看出:土壤有机质和全氮含量,单施化肥区,均表现下降;根茬还田区也表现下降,但下降程度较缓慢;秸秆还田和有机肥区,普遍表现上升。由此可见,提升土壤有机质是提高土壤肥力的重要措施。

2.4不同施肥处理与土壤速效养分变化的关系

土壤速效养分的变化受施肥的影响很大,表5列出了1996~2005年不同施肥处理与土壤速效养分变化的关系(单年测定)。

试验前后比较,碱解氮含量变化没有规律。土壤速效磷含量普遍提高,说明化肥、有机肥、秸秆都能使土壤速效磷含量增加。土壤速效钾的变化也十分有规律:单施化肥区钾素下降了12.7mg/kg;根茬还田以后基本保持了土壤钾素的平衡;根茬和秸秆同时还田,土壤钾素增加了14.2mg/kg;而增加有机肥投入则上

升了26.7mg/kg,效果更加明显。由此证明,提升土壤有机质对土壤速效养分含量的提高与平衡作用是十分显著的。

2.5不同施肥处理与土壤物理性状的关系

不合理施肥是造成寒地黑土退化的重要原因。土壤主要物理性状10年变化情况见表6。

定位试验10年后,单施化肥,土壤容重增加了0.15 g/cm3,孔隙度下降了10.5%,毛管水下降了2.1%;根茬还田区,基本持平;增施秸秆和有机肥以后,土壤容重分别下降了0.03g/cm3和0.11g/cm3;孔隙度分别增加了4.0%和6.4%;毛管水分别增加了5.4%和7.5%;土壤水稳性团聚体含量也明显增加。这表明提升土壤有机质,采用根茬、秸秆和有机肥配合使用可明显改善土壤的物理性状,使土壤肥力因素更加协调,是现阶段恢复农田土壤肥力的主要措施。

3小结

本研究初步认为:长期施用化肥,耕地土壤肥力会逐年下降;采用化肥和有机肥料配合施用,是维持耕地土壤肥力平衡的有效措施。试验证明,根茬还田能有效地抑制土壤肥力的下降,长期还田还可以保持地力基本平衡,但提升土壤肥力的作用十分有限;根茬和秸秆同时还田,可有效提高土壤肥力,土壤速效养分也逐年提高,是抑制农田土壤退化、提升土壤肥力的有效措施;根茬与优质有机肥料配合施用效果更加显著。本试验所涉及的一些问题还有待于进一步深入研究。

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。

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