封丘县土壤剖面质地构型与粮食产量的关系分析-中国科学院南京土壤.doc

华北平原土壤剖面质地构型对小麦产量的影响研究 李开丽1，檀满枝2，密术晓3，陈杰4( （1江苏第二师范学院，南京，210013；2 中国科学院南京土壤研究所，南京，210008； 3苏州市国土资源局，江苏苏州，215004； 4 郑州大学水利与环境学院，郑州，450001） 摘 要：华北平原是一个河流冲积而成的平原，土壤剖面层次质地分异明显，土壤剖面在垂直方向上的质地层次不同排列影响作物产量，目前在这方面的研究甚少。本文基于河南省封丘县152个土壤剖面层次的颗粒组成和121个田块的连续两年小麦测产结果，应用模糊c-均值算法模型和地统计学模型，研究了土壤剖面质地构型与小麦产量间的定量关系。结果表明：研究区主要分布了8种土壤剖面质地构型，它们对应的小麦生产力水平差异较大。8种类型中，砂-砂-砂型小麦生产力水平最低，对应的分布区是小麦的主要低产区，土壤剖面全砂性质地是导致小麦低产的一个关键因素，原因是砂性土壤不利于保水保肥，而且砂性土壤本身所含土壤养分很低。壤-黏-壤，壤-黏-黏构型是肥力条件较好的土壤，传统上称这种土壤为“蒙金地”，小麦单产较高且稳定，是建设高产田的基础。砂-壤-壤，壤-壤-壤，壤-壤-黏构型是肥力条件最好的土壤，其小麦生产力水平最高。将小麦单产进行分级后研究发现，土壤剖面质地构型对7050kg/hm2的中低小麦产量会产生影响，但对7050kg/hm2的小麦高产影响不大。 ：华北平原；潮湿雏形土：TP3; S159 华北平原是我国最重要的粮食生产区，土壤类型以潮湿雏形土为主，其最突出的发生学特征之一是对成土母质的强烈继承性。土体中不同深度土壤层次冲积物质的颗粒组成的层理结构，决定了土壤剖面垂直方向上的质地层次排列，亦称为土壤剖面质地构型，它会影响作物产量[1,2]。 由于华北平原成土母质为黄河多次泛滥冲积产物，在空间上均表现出高度变性0.02mm）比值能解释小麦产量51%的变异，这表明后者比前者能更好地表征小麦产量；有机质和黏粉粒含量的比值越大，相应的小麦产量越高。比值≤4.4时，被视为某种程度上有退化风险的土壤。此结果跟Pieri等[4]在非洲半干旱区的法语居民区的研究结果基本相同，后者确定的比值为5。其次，全剖面土壤质地均质型对作物产量的影响，Seyed Hamid Ahmadi等[5]于2007年4月～8月，在丹麦的奥尔胡斯市农业科学系foulum研究中心基于田间试验，研究3种不同土壤剖面（0-70cm）质地和三种不同灌溉措施对土豆产量的影响。三种土壤质地类型分别为粗砂土，壤砂，砂壤。三种灌溉措施分别为充分灌溉（FI-full）、不充分灌溉(DI-deficit)、根部区域干旱(PRD-partial root-zone drying)。结果表明，不同灌溉措施对应不同土壤质地类型对土豆产量没有显著影响，但是不同土壤质地类型在不同灌溉条件下对应土豆产量有差异，壤砂土对应的土豆产量显著高于其他两种土壤质地类型。灌溉措施和土壤质地之间有显著交叉效应，在充分灌溉条件下壤砂土对应土豆产量最高。Jalota等[6]在印度的Punjab的Ballowal Saunkri地区，应用田间试验和作物系统模型模拟两种方法，设计不同播种日期，灌溉方式和土壤质地剖面（0-180cm，分别为壤砂土、砂壤土和粉砂壤土）对玉米-小麦产量的影响。结果表明，砂壤土和粉砂壤土对应的玉米产量分别比壤砂土高3%和14%；小麦产量分别比壤砂土高8%和22%。粉砂壤土对应的玉米和小麦的模拟产量比砂壤和壤砂土高，原因是与砂壤土和壤砂土相比，粉砂壤土有较高的水份保持力。第三，不同剖面层次土壤质地类型组合对作物产量的影响，这更接近土壤实际情况，赵风岩[7]和翟玉柱等[8]在河北省东南部平原的潮湿雏形土区，根据群众经验，总结出4种类型土体构型（系指土体内不同质地土层的排列组合），即均质型（剖面通体无质地等级差别）、蒙金型（即上虚下实，上轻下黏）、腰砂型（两头黏，中间砂）和叠夹型（即土体内层次多而薄，砂、壤、黏交替叠夹），每种类型各选择一试验田块，采用当地典型的轮作制(冬小麦/夏玉米)，所有田块的施肥和田间管理措施保持一致，1991-1994年连续3年对试验田块测定作物单产。赵风岩研究表明，均质型和蒙金型土壤平均作物单产分别为15.0 t/hm2和14.6 t/hm2，而夹沙型和叠夹型土壤平均单产为9.1 t/hm2和8.3 t/hm2，不同土体构型土壤其生产力水平差异很大，均质型和蒙金型作物单产高，而腰砂型和叠夹型作物单产低。翟玉柱等[8]与赵风岩[7]研究结果一致，从另外一个角度表明均质型和蒙金型是高产农田，而腰砂型和叠夹型则是中低产类型。 综上所述，前人研究是基于表层质地和全剖面土壤质地均质型，针对更接近土壤实际情况的土壤剖面层次质地类型组合，也只是根据群众