辽西褐土区高产土壤理化性质及影响玉米产量的主要因子

  【目的】  土壤耕层结构与肥力水平是影响玉米生长及其产量的重要因素。厘清辽西褐土区不同产量玉米田的土壤结构与肥力水平及其与玉米产量之间的关系，进而提出土壤合理耕层构建的评价指标，最终为该地区玉米产量的提高提供理论基础。  【方法】  本研究在辽西褐土区选取不同产量玉米田共56块，将其分为产量 < 6000、6000～9000和 > 9000 kg/hm2 3个水平，分析调查土壤耕层与犁底层厚度、紧实度、容重、孔隙度、有机质、有效磷、速效钾、碱解氮含量和玉米根系生长状况。采用预测变量重要性分析方法明确影响玉米产量的主要因素，提出辽西褐土区玉米高产所需的土壤耕层结构与肥力特征。  【结果】  玉米产量随土壤耕层厚度增加而增加，随犁底层厚度增加而减小。不同产量玉米田的紧实度、容重和孔隙度在0—10 cm土层差异不大，而在10 cm—犁底层和犁底层差异较大，即产量 > 9000 kg/hm2玉米田的各项结构指标均优于产量 < 9000 kg/hm2玉米田。土壤有机质、有效磷、速效钾和碱解氮等肥力状况在产量 > 9000 kg/hm2玉米田同样优于产量 < 9000 kg/hm2玉米田。不同产量地块的玉米根系生长情况出现明显差异。产量> 9000 kg/hm2玉米田的根干重和根长均明显高于产量 < 9000 kg/hm2玉米田。分土层来看，所有玉米田的根系都主要分布在0—20 cm土层，产量 < 6000、6000～9000和 > 9000 kg/hm2玉米田在0—20 cm土层的根干重分别占0—40 cm总量的83.3%、79.8%和81.1%，根长分别占83.0%、74.6%和71.7%。这不但说明根系对水分和养分的吸收主要集中在0—20 cm土层，同时也表明产量 > 9000 kg/hm2玉米田在20—40 cm土层的根系分布仍然比产量 < 9000 kg/hm2玉米田要丰富。所有结构性质与肥力因素中，耕层厚度和有效磷含量是影响辽西玉米高产的最重要因素。  【结论】  辽西褐土区高产玉米田具有以下特征:耕层厚度18～26 cm，平均23 cm；紧实度低于1000 kPa；耕层土壤容重处于1.14～1.39 g/cm3，平均1.27 g/cm3；耕层土壤总孔隙度为47.4%～58.5%，平均52.2%，毛管孔隙度平均33.5%，通气孔隙度平均18.7%；耕层土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾平均含量分别为14.8 g/kg、34.7 mg/kg、21.2 mg/kg、159.9 mg/kg。提高土壤有效磷含量、增加耕层厚度是培肥中低产田最迫切的任务。     

盐碱土壤调理剂对玉米生长及土壤的改良效果

采用盆栽试验研究了以糠醛渣、腐植酸尿素等为主成分研制的盐碱土壤调理剂对玉米生长及土壤的改良效果。结果表明,在氮、磷、钾用量相同的情况下,与速效肥料处理相比,盐碱土壤调理剂处理的玉米生物量增加1.86%~48.56%,叶绿素含量增加2.60%~4.77%,植株的氮、磷、钾吸收量增加3.51%~64.2%,土壤有机质含量增加12.77%~14.28%,土壤氮、磷、钾增加0.70%~9.46%,土壤含水量增加11.29%~11.36%,土壤pH值下降0.03,土壤EC_(25)降低15.8%~20.10%。说明施用盐碱土壤调理剂能促进玉米生长,增强玉米叶片光合能力。     

PAM施用方式对土壤水热及玉米生长的影响

为了探寻PAM在玉米生产中的最佳施用方式,在河套灌区玉米播种时,以不施PAM为对照,研究PAM沟施、混施、撒施、穴施对土壤水分、土壤温度和玉米生长的影响。结果表明:1)在玉米生长的不同时期,PAM都可提高土壤水分,特别是在干旱的玉米抽雄吐丝期、灌浆期具有显著作用;2)PAM可延缓玉米幼苗期、三叶期的土壤温度回升,抑制玉米幼苗生长;3)从玉米拔节期开始,PAM可促进玉米生长,在玉米抽雄吐丝期、灌浆期效果最为显著;4)PAM沟施、混施、撒施、穴施的玉米产量分别较对照提高30.6%、39.3%、40.2%和31.7%,水分利用效率分别提高18.97%、25.43%、29.69%和20.46%,水分产出率分别提高31.36%、40.71%、42.15%和32.32%;5)在河套灌区,PAM撒施是玉米播种时相对适宜的施用方法。     

PAM调控土壤养分元素迁移与流失试验研究

[目的]研究聚丙烯酰胺(PAM)对氮磷钾素在砂土中的迁移和淋溶损失的影响,为探索PAM对控制养分元素的迁移、淋溶损失,提高水肥利用率的作用机制提供理论依据。[方法]采用室内土柱模拟淋溶试验,共设置5个不同质量分数水平(0,0.02%,0.05%,0.1%和0.2%)的阴离子型聚丙烯酰胺处理组,观察PAM对氮磷钾淋溶和迁移的影响。[结果]PAM能降低土壤淋溶液中的氮浓度,各PAM处理组与对照组相比,土壤淋溶液中氮浓度降低了28.8%~45.5%,同时能抑制土壤中的氮向下迁移;PAM促进了土壤对氮的吸附与固定,各处理组土壤中的氮含量与对照组相比增加了135.2%~285.7%;PAM能够降低土壤淋溶液中的钾浓度,各PAM处理组与对照组相比,土壤淋溶液中钾浓度降低了33.2%~51.8%,同时能抑制土壤中的钾向下迁移;PAM促进了土壤对钾的吸附与固定,各处理组土壤中的钾含量与对照组相比增加了42.5%~65.7%;PAM不能减少土壤溶液中磷的淋溶损失,对土壤吸附固定磷没有明显的作用,反而减弱了土壤对磷的吸附固定能力。[结论]土壤中施加PAM能有效减少氮、钾在土壤中的淋溶损失,增加土壤对氮、钾的保持固定作用,但对磷的作用效果并不理想。     

不同秸秆还田方式对土壤酶活性和玉米产量的影响

为了给吉林省玉米田最适秸秆还田方式提供一定的科学依据,试验采用随机区组法,通过与传统耕作相比较,秸秆深翻还田和秸秆覆盖还田,研究在不同生育时期秸秆还田对土壤含水量、过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性及产量变化的影响。结果表明:随着玉米生长,秸秆深翻还田、秸秆覆盖还田、传统耕作在玉米生育期内土壤含水量和各土壤酶活性变化趋势相一致;在玉米抽雄期,深翻还田和覆盖还田较传统耕作土壤含水量分别增加33.57%、16.20%,过氧化氢酶活性分别增加14.91%、9.29%,蔗糖酶活性分别升高32.20%、20.26%,脲酶活性分别增加10.53%、5.84%,酸性磷酸酶活性分别升高19.79%、8.59%;产量分别增加5.59%和2.39%。因此秸秆深翻还田更有利于提高土壤酶活性和产量,可作为吉林省秸秆还田首选方式。     

秸秆覆盖对春玉米农田土壤水分的调控作用

根据山西寿阳试验区年内降水时空分布不均，季节性干旱发生频繁，致使粮食产量低而不稳的现状，于1998～1999年进行了春玉米地秸秆覆盖农田水分调控试验，以减少土壤表层水分蒸发、提高降水利用效率，促进试验区农业的稳定、持续发展。研究结果表明，秸秆覆盖具有明显的抑蒸保墒效应，有效地利用了有限的降水资源，土壤储水量明显增加，促进了农田水分的良性循环，有利于作物的生长和产量形成，因而水分效益显著，不同降水年份，每公顷玉米产量增加582～2235.1kg，作物水分利用效率分别提高0.14～0.50kg/(mm     

聚丙烯酰胺施用对碱土和非碱土水力传导度的影响

聚丙烯酰胺（PAM）可增加土壤结构的稳定性，但它对土壤水力传导能力的影响尚不清楚。通过室内土柱淋洗试验，研究了PAM施用量和施用方式对不同碱度土壤饱和水力传导度的影响。PAM施用量为0、1／5000、1／2000和1／1000（PAM与于土重之比），施用方式为混合施用和表面覆盖施用，土壤为碱土和非碱土两种。试验结果显示，在未施用PAM的条件下，非碱土水力传导度大于碱土。PAM混合施用显著地减小了土壤的稳定水力传导度，但它对碱土的影响程度大于对非碱土的影响。PAM覆盖施用降低了非碱土的稳定水力传导度；但碱土的稳定水力传导度随PAM施用量的增加先减小后增大。为了维持良好的土壤水力传导性能，应尽可能地减小PAM的施用量，或在非碱土地上采用混合施用而在碱土地上采用地表覆盖的施用方式。     

不同改良剂对宁夏地区盐碱土土壤结构的影响

采用玉米室内盆栽试验的方法,研究了宁夏回族自治区石嘴山市平罗县姚伏镇大兴墩村的盐碱土在施用硫磺、有机肥、石膏、PAM等不同土壤改良剂对土壤结构的影响.研究结果表明,4类改良剂均有效降低了土壤容重,土壤空隙度随之增加,土壤物理结构的改善与水分利用相互配合,共同促进了当地盐碱土的改良;硫磺的最佳用量确定为在30.45 g/盆,并需要注意土壤通气性,防止发生反硫化作用,对玉米根系产生毒害;综合而言,PAM改良效果最佳.其次是石膏和S3处理.     

石灰和聚丙烯酰胺处理的酸性土壤对烤烟生长及生理特性的影响

以K326烤烟品种为材料,在土培条件下研究了石灰和聚丙烯酰胺（PAM）处理的酸性土壤对烤烟生长及生理特性的影响。结果表明:石灰和PAM处理的酸性土壤,在PAM含量低时（0.1%）,烤烟生物量显著提高,光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）增高,根系活力增大,相对电导率和丙二醛（MDA）含量下降,但随PAM用量的增大,烤烟生长减缓。在酸性土壤中,烤烟叶片和根系的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性最低;在加入石灰的土壤中,烤烟叶片和根系的三种酶活性升高,同时加入石灰和PAM的土壤,在PAM含量低时,三种酶活性下降,但随着PAM含量增高（0.2%）,酶活性又开始上升。石灰和PAM处理的酸性土壤,土壤交换性H、交换性Al含量的改变是由石灰引起的,PAM的影响不显著;相反,石灰对土壤含水量、水势、比重、孔隙度的影响不显著,而PAM影响显著,低PAM含量时（0.1%）,土壤含水量增加,但随PAM用量加大,土壤比重、孔隙度进一步增大,土壤含水量则逐渐降低,土壤水势显著下降。因此推测,石灰显著降低了酸性土壤交换性H、交换性Al含量,适量PAM提高了土壤孔隙度,增加土壤含水量,从而促进烤烟生长;但是当PAM过量,会导致土壤水势下降,烤烟吸水困难,其生长减缓。     

坡形和PAM对黄土坡地水土养分迁移特征的影响

通过野外径流小区人工降雨试验，研究坡形和聚丙烯酰胺（PAM）对径流量、土壤侵蚀和养分流失的影响。试验设置2个PAM施用量，分别为0，2 mg/L；9种坡形处理，即4个凹形坡，4个凸形坡，1个直形坡。结果表明：（1）与均匀坡面相比，凸形坡的平均土壤流失量、氨氮流失量和磷酸盐流失量分别增加25.12%，24.01%和26.96%，且土壤和养分流失量随着凸形坡面的凸度增加而增加，凹形坡的平均土壤流失量、氨氮流失量和磷酸盐流失量分别减小13.53%，10.85%和19.95%；（2）凹形和凸形坡面的径流量差异很小，且均大于均匀面的径流量；（3）施用PAM后，3种坡形的坡面土壤流失均减少90%以上，养分流失减少28.19%~68.13%，且PAM施用在凸形坡上减少水土养分流失量效果最佳。     

聚丙烯酰胺增加土壤降雨入渗减少侵蚀的模拟试验研究Ⅱ.侵蚀

土壤侵蚀和雨水的流失是干旱、半干旱地区制约农业发展乃至生态环境良性循环的两个主要因素。聚丙烯酰胺 (PAM ,Polyacrylamide)对土壤的性质有着明显的改进作用 ,PAM具有良好的黏结力 ,能有效改良土壤的表层结构 ,提高土壤的稳定性 ,增加土壤的入渗率 ,减少土壤侵蚀。本文试图通过人工降雨模拟实验 ,获得不同的PAM的使用量及覆盖率与土壤侵蚀量在不同的雨强、不同的坡度条件下的关系。实验表明 ,经PAM处理后土壤的入渗性能和抗侵蚀的性能都有所提高 ,PAM能明显地黏结着土壤表面的颗粒 ,形成大的团聚体 ,阻碍土壤结皮的形成 ,减少土壤侵蚀。     

微咸水入渗下施加PAM土壤水盐运移特性研究

土壤改良剂与微咸水灌溉相结合,对于合理开发利用微咸水、改善盐碱土结构及促进作物生长有着重要意义。基于一维垂直土柱积水入渗和水平土柱吸渗试验,研究了微咸水入渗条件下,不同聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)施量(0、0.02%、0.04%和0.06%)对盐碱土水盐运移特性的影响。结果表明:(1)微咸水入渗条件下,施加PAM能够降低土壤入渗速率,增加土壤保水性能。(2)施加PAM对Philip及Kostiakov入渗模型参数有显著影响,在PAM施量0.04%时,吸渗率S和经验系数K最小,而经验指数β最大。(3)在PAM施量为0.04%时,土壤饱和体积含水量最大,BrooksCorey模型进气吸力hd增加了15.30%,土壤持水性能显著提高;土壤水分扩散率最小,水分分布最均匀。(4)施加PAM能够显著提高土层的持水效率和微咸水的淋洗效果,在PAM施量为0.04%时,土层持水效率最高,盐分淋洗量最大。     

利用PAM防治松散扰动沙土风蚀效果的风洞试验研究

翻耕农地和建设工地的扰动松散土是沙尘的重要来源。防止扰动土风蚀是保护生态环境的重要内容。该研究通过室内风洞模拟试验，研究了PAM对于提高松散扰动土起动风速、防止风蚀的效果。试验分别采用0°、10°、20°、30°不同的吹角，地表处理为：喷施PAM（用量分别为0.5，1，2，4 g/m²）、喷施清水和未加处理的自然松散扰动（沙）土。试验结果表明：通过表面喷洒PAM溶液可以显著地提高松散扰动土的起动风速，达到控制风蚀的目的；仅喷洒清水处理也可以在一定程度上提高沙尘的起动风速，但其效果甚微；如果松散(沙)土喷施PAM的表面不被扰动（无裂纹），用于松散土风蚀防治时PAM用量控制在1 g/m²以上就可以有效防止风蚀发生，试样经受风速为14 m/s左右的大风、历时30 min而未产生风蚀。     

秸秆-膨润土-聚丙烯酰胺对砂质土壤吸附氮素的影响

为提高土壤对氮素的吸附能力,减少土壤氮素流失,通过土壤培养试验和等温吸附试验研究了经堆腐的玉米秸秆、膨润土和聚丙烯酰胺(PAM)配制成的复合改良材料对砂质土壤NH4+-N吸附特性的影响。结果表明,复合改良材料对土壤NH4+-N吸附的影响随土培时间的延长呈先增大后减小的趋势,60d时最大。各处理NH4+-N的等温吸附曲线可用Langmuir方程很好地拟合。提高复合改良材料用量使砂质土壤NH4+-N的最大吸附量Qmax提高,吸附常数(k)降低,表明复合改良材料可以提高土壤对NH4+-N的吸附容量,但不能增加其吸附强度。同一用量下,Qmax随改良材料中PAM比例的提高呈先增大后减小的趋势,以PAM比例为0.99%时为最大,k则最低。提高复合改良材料用量使砂质土壤NH4+-N的最大缓冲容量(MBC)减小,改良材料中PAM添加比例对MBC无明显的影响规律。结果说明复合改良材料对土壤NH4+-N的保持量具有明显的促进作用,改良材料中PAM的添加比例以0.99%最佳。     

聚丙烯酰胺（PAM）对黄土坡地降雨产流产沙过程的影响

从防治水土流失和提高降水资源利用率的角度出发，为使PAM能在黄土地区广泛使用，该文通过室内人工模拟降雨和冲刷试验，研究了黄土坡地土壤表层施加PAM对产流产沙过程的影响，分析了产流、径流累计量、泥沙累计量随时间的变化过程，建立了相应的相关关系。比较了不同PAM用量的作用效果及不同土壤对PAM施用效果的影响。试验结果表明，当坡度为15°，雨强1.2 mm/min，降雨历时为30 min时，每平方米土壤表层施加0.8 g PAM后的产流量减少16%，产沙量不到1 kg，减沙率达87.87%；连续冲刷试验结果表明PAM施放在(土娄)土上的效果远优于黄绵土。     

PAM喷施量与施用方式对风沙土风蚀的影响

固定流沙和减少风蚀是一个世界性的难题。PAM(聚丙烯酰胺,polyacrylamide)作为一种线性高分子聚合物,喷洒在土壤表层能形成结皮,能有效抵御风蚀,但喷施PAM溶液的结皮状况及抗风蚀能力与PAM的喷施量及土壤特性等密切相关,且PAM溶液的浓度越大则黏性越强,越不易喷洒。为了探寻PAM防风固沙的适宜喷施量及简便施用方法,该研究以乌兰布和沙漠流动沙丘的风沙土为试验材料,以风沙土的风干土及饱和湿土为对照,首先探讨PAM不同喷施量对风干土(风沙土)表层结皮状况、土壤含水率及土壤风蚀量的影响,以寻求PAM的适宜喷施量,然后再将适量的PAM干撒、干撒后喷水和喷施于风干土表层,探寻PAM的简便施用方法。结果表明:1)PAM不同喷施量的结皮覆盖度、结皮厚度、结皮抗剪强度均随PAM喷施量的增加而增加,均显著高于风干土和饱和湿土;PAM不同喷施量的土壤含水率均高于风干土,且随时间的延续均显著高于饱和湿土;喷施1、2、3和4g/m2的PAM风蚀量分别为风干土的26.83%、14.10%、13.01%和13.00%,为饱和湿土的28.78%、15.12%、14.02%和13.94%,当PAM喷施量达到2 g/m2时,PAM能有效降低风沙土的风蚀量。2)将2g/m2的PAM干撒、干撒后喷水和喷施于风干土表层,干撒PAM后喷水和喷施PAM溶液的土壤结皮覆盖度、结皮厚度、结皮抗剪强度均高于风干土、饱和湿土和干撒PAM,干撒PAM的土壤表层结皮覆盖度低于饱和湿土但高于风干土,结皮厚度和结皮抗剪强度高于风干土及饱和湿土,干撒PAM后喷水及喷施PAM溶液的土壤含水率高于风干土、饱和湿土及干撒PAM,干撒PAM的土壤含水率与风干土基本一致。干撒PAM、干撒PAM后喷水和喷施PAM溶液的风蚀量分别为风干土的53.13%、11.17%和6.35%,为饱和湿土的76.34%、16.05%和9.12%,干撒PAM后喷水的抗风蚀能力接近于风沙土表层喷施PAM溶液。3)由于喷施PAM溶液需消耗大量的水分及人力,建议风沙区可在降雨前将2 g/m2的PAM干撒于土壤表层或干撒后向土壤喷水,可有效减少风蚀量。     

聚丙烯酰胺增加土壤降雨入渗减少侵蚀的模拟试验研究 Ⅰ.入渗

土壤 (特别是黄绵土 )在雨水作用下 ,表面会形成结皮 ,显著地降低降雨入渗率 ,聚丙烯酰胺 (PAM)能有效地抑制降雨过程中土壤结皮的形成 ,提高降雨入渗率。为了获得PAM使用量和覆盖率与入渗率之间的关系 ,进行了一系列的人工降雨模拟试验。试验采用了三个雨强 :5 0、1 0 0和 1 5 0mmh- 1,四个坡度 :8.74%、1 7.63 %、3 6.4%和 46.63 % ,及五种地表处理 :对照、秸秆覆盖和三个PAM覆盖率 (A、B和C) ,试验设三次重复。试验分Ⅰ、Ⅱ两个降雨阶段进行 ,第Ⅱ阶段在第Ⅰ阶段降雨结束土壤放置 2 4h后进行。分析建立了降雨入渗率与PAM的覆盖率间的相关关系 ,确定了PAM的覆盖率对降雨入渗的影响。     

PAM与PG对土壤水分蒸发的影响

干旱地区地表蒸发引起土壤水的散失是造成作物低产的重要原因之一。聚丙烯酰胺(PAM)与磷石膏(PG)是效果良好的土壤结构改良剂,用于改良土壤结构,可能影响土壤水分的运动/输运及蒸发过程。本研究以不同PAM与PG用量的组合,定量研究这两种土壤结构改良剂用量对土壤水分蒸发的作用效果及其作用机理。在实验室人工气候箱内,采用不同的土柱高度(10,20,30cm)、PAM用量(0、1、2、4gm-2)、及PG用量(0、200、400、800gm-2),在温度为恒定(15、25、25℃)、相对湿度为(50±2)%的条件下,用称重法逐日测量各处理的土壤蒸发动态过程。实验结果表明,土壤结构改良剂对蒸发确有抑制作用,且随着PAM用量的增加,累积蒸发量和蒸发失水比均有所降低;而PG的作用效果则不同,表现为随着PG用量的增加,累积蒸发量有所增加,且这种差异随着用量渐趋明显,而蒸发失水比在各PG用量间差异不显著。