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松嫩平原土壤有机质和氮磷钾肥对玉米产量及土壤速效养分的影响

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  • 日期:2022-08-23
  • 来源:上海论文网

农学论文哪里有?笔者经过研究,得出以下结论:较高的有机质水平、氮磷钾肥组合施用显著提高收获期玉米植株各部分的氮磷钾含量;收获期玉米植株各部分氮含量表现为:籽粒>茎叶>根部>穗轴;收获期玉米植株各部分磷含量为:籽粒>根部>茎叶>穗轴;收获期玉米植株各部分钾含量为:穗轴>茎叶>根部>籽粒。

1 前言

1.2 国内外研究进展

1.2.1 土壤有机质与作物产量的关系

土壤是作物生长的重要源泉[36],土壤肥力则是土壤所特有的性质[37]。土壤肥力的高低与土壤的性状等有着十分密切的关系,因此在农业生产的过程中也具有十分重要的作用[38]。土壤有机质与土壤肥力密切相关[8],土壤的类型不同,施肥处理不同,土壤有机质的含量是不同的,土壤肥力也就不同。土壤肥力可以提高土壤养分供应的能力,促进作物产量的提高[39],因此研究土壤有机质水平对提升土壤肥力,改善农田管理条件,增加粮食产量、品质和建设现代化农业都具有十分重要的意义[40]。

在农田生态系统中,土壤有机质的积累及其稳定性是衡量土壤质量的核心[41]。张庆等[42]认为耕地的过度利用、肥料利用方式不适宜等因素会导致耕地质量不断退化,土壤肥力降低,进而使产量明显下降;合理的耕作方式则能在一定程度上改善土壤物理性质,提高土壤有机质水平,同时提高作物产量。马筱建等[43]认为土壤有机质状况直接影响着苹果的品质与产量,土壤有机质水平低,土壤肥力水平偏低是导致苹果产量过低的重要因素。雷娟玮等[44]研究表明土壤肥力水平提升,明显降低了茎秆倒伏率,增加了茎粗、茎秆的穿刺强度和折断强度,种植密度增大,效果更加明显,且随着土壤肥力提升,玉米籽粒产量得到显著提高,肥力水平越高,增产越为明显。彭卫福等[45]研究表明提升土壤肥力能够在显著提高水稻产量的同时,提高氮的回收率和残留率,从而降低氮肥的损失率。王安等[46]研究表明施用有机肥可以提高土壤有机质含量,进而提高土壤的肥力水平,较高的肥力水平有利于芋头获得更好的品质与更高的产量。毛伟等[47]研究得出,在不同肥力土壤中,小麦产量均受到土壤养分含量的影响,在高、中、低各肥力水平土壤中小麦产量均与有效穗数、穗粒数和千粒质量呈显著正相关,说明较高的肥力水平对提高小麦产量至关重要。王德鹏[48]认为土壤肥力对双季稻产量存在显著的影响,随着土壤肥力的降低,双季稻产量显著降低,较高的土壤肥力水平是实现双季稻高产的重要保障。李伟海[49]认为高、中肥力田地上施氮、磷、钾肥对小麦产量变化均表现为随施肥量上升,产量逐渐提高,因此土壤肥力水平的提升对于小麦产量的提高至关重要。

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3 结果与分析

3.1 土壤有机质和施肥对收获期玉米氮磷钾含量的影响

3.1.1 土壤有机质和施氮肥对收获期玉米氮含量的影响

由图 3-1 可知,不同有机质水平下各处理玉米茎叶的氮含量表现为:NPK>PK,在 SOMH、SOMM、SOML 水平下各处理间差异显著。在各有机质水平下,NPK 处理与 PK 处理的玉米茎叶氮含量均表现为:SOMH>SOMM>SOML,且相同处理各水平间差异显著,SOMH 水平下 NPK 处理的玉米茎叶氮含量较 SOMM、SOML 水平下相同处理分别高出 15.03%、19.73%,在 SOMH 水平下 PK 处理较 SOMM、SOML 水平下相同处理分别高出 21.52%、95.92%,说明在相同处理下,较高的有机质水平有利于提高玉米茎叶氮含量。NPK 处理较 PK 处理对玉米茎叶氮含量的提高幅度在各水平下表现为:SOML>SOMM>SOMH,在 SOMH 水平下,NPK处理比 PK 处理高出 82.92%;在 SOMM 水平下,NPK 处理比 PK 处理高出 93.90%;在 SOML水平下,NPK 处理比 PK 处理高出 198.18%。由此可知,氮磷钾肥料共同施用,可显著提高玉米茎叶氮含量,低有机质水平下氮肥的施用对于玉米茎叶氮含量的提升幅度大于中、高有机质水平。

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4 讨论

4.1 不同有机质土壤施氮磷钾肥对收获期玉米养分含量的影响

玉米养分含量的高低受到多种因素的影响,其中施肥的影响最为显著[138]。不同有机质土壤施用氮磷钾肥对玉米养分含量的影响是不同的。本试验结果表明,高有机质土壤(SOMH)一定程度上可以提高收获期玉米植株的氮磷钾含量,收获期玉米籽粒与茎叶的氮含量最高,玉米轴部的氮含量最低,这与谢婷婷等[139]研究结果基本一致,本研究虽设置三种有机质水平,但整体有机质水平偏高,较高有机质水平可能一定程度上促进了氮素向籽粒与茎叶的分配,此外本研究得出,在高有机质水平(SOMH)下,施用氮磷钾(NPK)处理根部氮含量比不施氮(PK)处理高出 179.01%,中有机质水平(SOMM)下高出 143.57%,低有机质水平(SOML)下高出 147.75%,说明有机质水平显著影响玉米根部的氮含量,且高有机质水平下,不施氮肥对玉米根部氮含量影响最显著,较高的有机质水平代表着较高的土壤肥力,土壤肥力越高越利于玉米生长,使玉米根部氮含量的增加,但不施氮肥影响玉米对氮的吸收利用,同时也影响对其他养分的吸收利用,例如玉米对磷素的吸收,即使土壤有机质水平较高,肥力较高,根系从土壤中获取的磷素养分也会因氮肥的缺失受到一定程度的影响,此外本研究得出高有机质水平下磷肥的施用对玉米根部磷含量的影响大于中、低有机质水平,这可能是因磷肥的缺失使土壤中较多的营养物质不能被很好的吸收利用,有机质水平越高,由磷素缺失导致作物无法吸收利用的养分越多。

4.2 不同有机质土壤施氮磷钾肥对玉米养分积累及产量的影响

Fahad Khan 等[144]研究得出,当施用氮磷分别为 150、100 kg/hm2 时,Jalal 品种玉米最高产量为 5356 kg/hm2,在影响玉米产量的相关因素中,玉米品种和氮肥处理占主导地位。近年来,有大量研究[144,145]探讨了施氮磷钾肥对玉米养分积累及产量的影响,但将土壤有机质水平与氮磷钾肥的施用相结合的研究较少。本试验得出不同有机质水平土壤收获期各处理玉米各部分的氮素积累量均表现为:NPK>NP>NK>PK>F0,玉米各部分的磷素积累量均表现为NPK>NP>PK>NK>F0,钾素积累均表现为 NPK>PK>NK>NP>F0,在相同施肥处理下,玉米各部分氮磷钾积累量均表现为 SOMH>SOMM>SOML。此外,本研究得出氮磷钾肥料共同施用,可显著提高收获期玉米氮素、磷素、钾素积累量,不施用肥料会严重影响玉米对氮、磷、钾的吸收与利用,这与侯云鹏等[146]研究结果一致;低有机质水平下氮磷钾肥的施用对于收获期玉米氮、磷、钾积累量的影响大于中、高有机质水平;高有机质水平一定程度上提高收获期玉米的氮、磷、钾素积累量。马阳等[147]研究表明玉米在成熟期,籽粒、茎、叶中全氮积累量分别占整株的 64.4%、16.0%、17.4%,说明在玉米成熟期,籽粒对氮素的积累量最高,对氮素吸收效果最好,因此氮肥的施用是玉米生长过程中重要步骤;李小炜等[148]研究表明玉米籽粒和叶片对氮的需求最高,茎部对钾的吸收能力最强,根部吸收积累磷的能力最强;纪德志等[149]研究表明,玉米植株吸收养分特性为吸氮量>吸钾量>吸磷量,玉米籽粒的氮磷积累量最高,玉米茎叶的钾积累量最高。本研究得出玉米植株吸收养分特性为吸钾量>吸氮量>吸磷量,这与纪德志等[149]研究不一致,可能由于本试验地土壤基础速效钾含量较高导致,本研究得出的玉米各部分氮磷钾积累量特点与纪德志等[149]研究一致,与马阳等[147]研究结果部分一致,与李小炜等[148]的研究结果存在一定差异。张新星等[150]研究表明氮、磷、钾的缺施会导致萝卜的产量和养分累积量显著降低,造成此现象最主要的因素是氮,磷对萝卜植株氮、磷养分积累量的增加效果大于钾,而钾对植株钾养分累积量的增加效果大于磷。

5 结论

(1)玉米产量与土壤有机质呈显著的正相关,在供试土壤有机质和氮磷钾(NPK)肥条件下,玉米产量与土壤有机质水平呈直线回归:y=70.58x+8550.70(R2=0.9193),土壤有机质每增加 1g/kg,玉米产量增加 70.58kg/hm2。

(2)在高(SOMH)、中(SOMM)、低(SOML)3 种土壤有机质条件下,试验两年中氮肥平均产量贡献分别为 3072.3kg/hm2、5595.9kg/hm2、6087.2kg/hm2,磷肥平均产量贡献为2444.3kg/hm2、3923.2kg/hm2、4388.9kg/hm2,钾肥平均产量贡献为 2287.2kg/hm2,2696.3kg/hm2、3752.4kg/hm2,氮磷钾肥综合产量贡献平均为 4697.4kg/hm2、5995.0kg/hm2、7141.4kg/hm2。氮磷钾肥产量贡献作用表现为:N>P>K,且有机质水平低化肥产量贡献高。

(3)较高的有机质水平、氮磷钾肥组合施用显著提高收获期玉米植株各部分的氮磷钾含量;收获期玉米植株各部分氮含量表现为:籽粒>茎叶>根部>穗轴;收获期玉米植株各部分磷含量为:籽粒>根部>茎叶>穗轴;收获期玉米植株各部分钾含量为:穗轴>茎叶>根部>籽粒。

(4)供试的高、中、低 3 种水平有机质土壤条件下,氮、磷、钾肥的农学效率均表现为:SOML>SOMM>SOMH,供试的施氮磷钾肥水平下肥料的农学效率表现为 K>P>N。

(5)玉米收获后土壤速效氮磷钾表现为 SOMH>SOMM>SOML,同时不施用氮肥、磷肥或钾肥土壤中速效氮、速效磷、速效钾的含量明显降低;氮磷钾组合施用增加土壤中速效氮、磷、钾的含量;磷肥对土壤中速效氮含量的增加幅度大于钾肥;钾肥对土壤中速效磷含量的增加幅度大于氮肥;磷肥对土壤中速效钾含量的增加幅度大于氮肥。

参考文献(略)

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