施肥對玉米根際土壤特性的影響.pdf

1、根際土壤是植物和土壤環(huán)境之間物質(zhì)和能量交換的區(qū)域，是植物從土壤中攝取營養(yǎng)的直接通道，根際土壤特性變化與植物的生長發(fā)育特別是產(chǎn)量高低有著密切的聯(lián)系。受作物養(yǎng)分吸收、根際微生物活動以及根際土壤微環(huán)境的交互作用,玉米不同生育時期根際土壤特性呈動態(tài)變化。明確不同生育時期根際土壤特性與玉米籽粒產(chǎn)量之間的關(guān)系，能夠為生產(chǎn)上合理施肥、提高氮素利用效率和減輕環(huán)境污染提供理論依據(jù)。2012年大田設置了氮肥梯度（對照CK；180kg·hm-2:N180；2

2、40kg·hm-2:N240；300kg·hm-2:N300和360kg·hm-2:N360）和氮磷鉀配施（CK；N；NP；NK；NPK）兩個固定施肥樣地。并于2012、2013、2014連續(xù)三年在玉米拔節(jié)、吐絲、成熟三個關(guān)鍵生育時期測定玉米根際和非根際土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、脲酶、過氧化氫酶、pH值、微生物種群組成及其多樣性，同時測定玉米根系和地上部生物量及其氮素累積量，采用相關(guān)分析和主成分分析兩種方法分析了玉米不同生育時期根際土壤特性的

3、變化及其與植株氮累積量和籽粒產(chǎn)量之間的關(guān)系。
　　氮肥梯度研究發(fā)現(xiàn)，與CK相比，4個施肥處理（N180，N240，N300，N360）3年產(chǎn)量的平均值分別增加了23.85％，36.40%，39.87%和34.78%，其地上部階段氮素累積量均顯著高于CK，并隨施肥量增加呈先增加后降低趨勢且均在N240達到最大值。玉米生育期根際和非根際土壤無機氮、脲酶過氧化氫酶均呈動態(tài)變化趨勢。與CK相比，4個施肥處理根際土硝態(tài)氮含量分別增加23.3

4、8%，57.13%，57.87%和69.74%，非根際土壤硝態(tài)氮分別增加59.49%，92.01%，132.08%和179.35%。隨施氮量的增加根際土銨態(tài)氮含量顯著增加；與CK相比，四個施肥處理三年的非根際土壤銨態(tài)氮含量分別增加4.27%，3.51%，5.04%和26.26%。根際土壤pH和非根際土壤pH均隨著氮肥施用量的增加而降低，其中根際土壤和非根際土壤pH值的變化范圍分別為4.5-6.7和5.5-7.2。與非根際土pH值相比，根

5、際土壤pH平均降低5%。根際土壤脲酶活性隨氮肥用量的增加呈先增加后降低趨勢。與對照相比，四個施氮處理三年非根際土壤脲酶活性平均值分別增加了4.02%，14.73%，24.55%和19.64%。根際土壤和非根際土過氧化氫酶活性均隨著氮肥用量的增加而降低，與CK相比，四個施氮處理三年的非根際土壤過氧化氫酶活性平均值分別降低了3.03%，5.09%，8.24%和12.67%。不同氮肥處理根際和非根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)差異顯著。
　　根據(jù)

6、前期研究結(jié)果，我們選用CK，N240，N360三個處理，采用相關(guān)分析和主成分分析兩種方法分析了不同生育時期玉米根際土壤特性以及植株氮素累積量與籽粒產(chǎn)量之間的關(guān)系。結(jié)果表明，拔節(jié)期根際土壤硝態(tài)氮含量連續(xù)三年均與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。吐絲期玉米根際和非根際土壤硝態(tài)氮、根際土壤銨態(tài)氮和非根際土pH均與籽粒產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；其中2013和2014年根際脲酶活性和根際土壤pH與產(chǎn)量的相關(guān)性也達到顯著水平。2013和2014年成熟期根際和非根際土硝態(tài)氮

7、含量也與玉米產(chǎn)量呈顯著相關(guān)。主成分分析表明，玉米籽粒產(chǎn)量與拔節(jié)期土壤硝態(tài)氮含量、根際過氧化氫酶、地上部生物量和氮素累積量相關(guān)性較強；與吐絲期根際和非根際土壤硝態(tài)氮含量、根際土壤銨態(tài)氮含量和土壤pH以及地上部生物量及氮素累積量、根系生物量相關(guān)性較強；與成熟期地上部生物量和氮素累積量相關(guān)性較強。
　　氮磷鉀配施試驗結(jié)果表明，在施用氮肥的基礎上，與不施磷肥處理（N，NK）相比，2013和2014兩年施用磷肥處理（NP，NPK）的玉米籽粒

8、產(chǎn)量、RE、AE、PFP分別增加11.3%，23.36%，29.96%和11.22%，其差異均達到顯著水平。與CK相比，2013和2014年氮肥在玉米籽粒產(chǎn)量中平均增加比例為93.63%；在相同氮肥輸入下，施磷肥和鉀肥分別增產(chǎn)14.09%和3.28%。NP、NK、PK、NPK兩年產(chǎn)量平均增加比例分別為122.94%，101.76%，17.85%和128.51%。與CK相比，N、NP、NK、NPK處理成熟期地上部生物量三年平均增加35.8

9、%、48.6%、39.7%和51.9%，根系生物量平均增加41%、76.3%、68.4%和94.8%，且差異均達顯著水平。在施用氮肥的基礎上，與不施磷肥處理（N，NK）相比，施用磷肥（NP和NPK）的處理其吐絲和成熟期的地上部生物量平均分別增加5.7%和9.1%，且在2013-2014年差異達顯著水平。與CK相比，四個施肥處理氮和磷累積量平均增加了84.48%和73.99%，差異達顯著水平。與不施磷肥處理（N，NK）相比，施用磷肥處理（

10、NP，NPK）地上部氮和磷累積量平均分別增加13.16%和15.20%。與不施用鉀肥處理（N，NP）相比，施用鉀肥處理（NK,NPK）地上部氮和磷累積量分別增加0.49%和6.11%。
　　2012-2014年根際土和非根際土硝態(tài)氮含量均呈動態(tài)變化趨勢，根際土壤三年的變化范圍為7.4-30.4、1.1-45.1、5.3-27.7mg kg-1，非根際土變化范圍為3.4-26.1、1.7-24.6、3.4-32.6mg kg-1。與

11、CK相比，N、NP、NK、NPK四個處理根際和非根際土壤硝態(tài)氮含量均顯著增加。在吐絲期，施磷處理（NP和NPK）的根際硝態(tài)氮含量與不施磷處理（N和NK）之間差異達顯著水平，非根際土硝態(tài)氮含量四個處理差異未達顯著水平。玉米生育期根際和非根際土壤銨態(tài)氮含量呈動態(tài)變化，N、NP、NK、NPK非根際土銨態(tài)氮含量差異未達顯著水平。2012-2014根際和非根際pH變化范圍為4.96-6.52、4.98-6.57，根際pH低于非根際pH且二者差異顯

12、著。2013-2014年，與N、NK處理根際土平均pH相比，NP和NPK處理根際土平均pH在拔節(jié)期和吐絲期分別降低了0.1和0.25個單位，且在兩個時期兩組處理差異達顯著水平。
　　施氮肥條件下玉米不同生育時期的根際土壤特性與籽粒產(chǎn)量的高低密切相關(guān)。根際作用主要是通過改善作物可利用性氮素的供應影響產(chǎn)量的變化。根際作用另一方面則是通過改善根系微環(huán)境維持較好的土壤解毒能力，保證土壤氮素轉(zhuǎn)化和供應順利進行，促進根系生長和根系吸收養(yǎng)分吸收