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土壤物理性质对玉米的生态生理效应及其关键调控技术研究
获奖名称:
科学技术进步奖
获奖区域:
河南省
获奖等级:
二等奖
主要完成人:
李潮海; 罗梅浩; 王群; 付国占; 李胜利; 王同朝; 周苏玫; 荆棘; 杨青华; 刘松涛; 吴长城; 侯松; 晁建立
关键词:
物理性物理土壤物理技术效应生理物理性质技术研究土壤关键性质调控生态土壤物理性质玉米生态生理效应生态生理研究调控技术生理效应理性
第一完成单位:
河南农业大学
获奖时间:
2003
项目名称:
联系人:
李潮海
联系电话:
0371-63558116;63558999
电子邮件:
chaohai@371.net
邮编:
地址:
河南省郑州市金水区文化路95号
合作完成单位:
单位电话:
0371-63558999
传真:
0371-63558998
网址:
推荐单位(专家):
河南农业大学
摘要:
几年来,课题组成员按照项目要求,针对黄淮海平原地区土壤物理性质的差异,从解决适宜于高产玉米生长的土壤物理条件(适宜土壤质地、容重)及不同土壤条件下的调控措施入手,深入系统地研究了不同土壤物理性质条件下玉米生长发育特征及综合调控技术措施。 一、揭示了土壤物理性质、玉米生长发育及玉米的根际生物活性之间的内在联系。 当土壤物理性质如质地或容重等发生变化时,表征土壤生物肥力和生物活性指标的微生物数量和土壤酶活性也发生相应的变化。质地和容重适宜于玉米生长时,微生物数量和酶活性表现较高。综合看来,土壤物理性质对玉米生长发育的直接效应远大于对生物活性的直接效应,而根际土壤生物活性直接受玉米生长发育的影响又远大于土壤物理性质本身的影响。 二、研究阐明了土壤质地对玉米的生物学和生理学效应。 研究表明,不同质地玉米的根系分布深浅、根径的粗细及根活力的大小不同,表现为砂壤土上玉米根系早发早衰,根系分布广,支根少,根径小;叶片功能期短,叶片的光合速率和叶绿素荧光参数Fv/Fm、φPSⅡ较低,NPQ升高,且后期叶片清除超氧离子自由基的能力降低;植株吸收N、P、K营养元素减少,产量下降。粘壤玉米根系晚发晚衰,根系分布浅而密集,支根少,根径大;叶片功能期相对较长,玉米生育后期叶片的光合速率和叶绿素荧光参数Fv/Fm、φPSⅡ也较低;植株吸收N、P、K营养元素较少。中壤最有利于玉米根系生长,无论是叶片光合性能,还是吸收营养元素的能力均远好于粘壤和砂壤,产量与二者存在着显著差异。 三、明确了土壤容重对玉米生长发育和生理功能的效应。 土壤耕层容重和下层容重对玉米根际微生物区系和酶活性、叶片的光合效率、营养元素的吸收与分配等均有显著影响。转化酶和磷酸酶活性与耕层容重呈负相关,脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶与耕层容重呈曲线相关,在容重1.0~1.3g.cm^(-3)时酶活性最高。随着下层土壤容重的增加微生物数量、酶活性、营养元素(N、P、K)的吸收和向玉米生长中心分配的比例均显著下降,玉米根系分布变浅,根量减少,吸收活力下降,衰老速度加快;下层土壤容重的增加使玉米叶片的光化学效率降低,表现为光能利用率的下降。从而严重影响玉米地上部的生长和器官的建成,造成玉米叶片功能期缩短和叶片光合能力显著下降,产量显著降低。 四、研究提出了玉米生长发育适宜的土壤物理性状指标及关键调控技术。 1.中攘是玉米生长发育最适宜的土壤类型。不同质地土壤玉米产量依次为中壤>砂壤>粘壤,中壤玉米产量比砂壤、粘壤玉米产量分别高5.89%、10.73%。不同质地土壤采用不同的施肥技术是提高土壤生产力的重要途径,特别对N肥的施用,在砂壤地上采用种肥、拔节肥、大喇叭口肥和粒肥四次施肥,粘壤采用种肥和拔节肥二次施肥,中壤采用拔节、大喇叭口肥和粒肥三次施肥均可获得最高的产量。 2.玉米生长发育适宜的土壤耕层容重范围是1.0~1.3 g.cm^(-3),其中1.15 g.cm^(-3)的耕层容重最有利于玉米产量的提高。对于耕层容重大的土壤可通过平播垄作以改善耕层土壤的物理性状。在苗期进行中耕培土,变平作为垄作,0~15cm、15~30cm垄面的土壤容重分别比平作降低0.18 g.cm^(-3)和0.09 g.cm^(-3),垄作玉米比平作增产11.72%。 3.最适宜玉米生长发育的下层土壤容重分布为20~40cm,1.2 g.cm^(-3),40~60cm,1.4 g.cm^(-3)。对于下层容重偏大的土壤,采用间隔深松可改善下层的土壤结构,降低下层土壤容重。间隔深松后20~30cm、30~40cm土层的容重可分别降低0.13 g.cm^(-3)和0.05 g.cm^(-3),间隔深松加麦秸覆盖的玉米产量比不盖免耕提高15.9%。 黄淮海平原是我国重要的夏玉米产区,种植面积达一亿亩,占全国玉米种植面积的三分之一。该区土壤类型多种,土壤物理性状差异很大,为了使生长在不同土壤上的玉米都能够获得最大的生产力,就必须对不同的土壤类型采用相应的栽培管理措施,而以往玉米的栽培管理却忽略了这一关键问题,因此玉米生产力的降低和资源的浪费也是必然的,本项目正是从解决上述问题出发开展其研究的。因此项目的研究有很强的针对性和应用性,研究结果也必然有很广泛的推广价值和应用前景。针对黄淮海平原地区玉米生产特点,通过十多年的系统研究总结出的土壤物理性状调控理论和技术措施,在生产中应用后表现出了显著的增产效果。从1990到2002年,采用边研究、边总结、边推广的方法,目前已在豫东南的西平、长葛、西华、商水和豫西的宜阳、孟津等基点示范县累计推广132.5万亩,平均亩增产玉米38.2kg,共计增产玉米5061.5万kg,玉米价格按0.8元?kg^(-1)计,共增加经济效益4049.2万元。
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