红壤丘陵区稻田土壤剖面肥力特征及其与产量的关系

李秀秀; 涂田华; 柳开楼; 陈先茂; 谢江; 邓国强; 梁喜欢; 黄晶; 关贤交; 邱才飞; 钱银飞; 彭春瑞; 陈金; 《植物营养与肥料学报 》 2023 北大核心 CSCD

摘要：[目的]探究不同产量稻田土壤肥力的剖面特征,明确调控作物产量的关键环境因子,以提高低产田、稳定高产田的粮食产量,实现"藏粮于地"的国家战略目标.[方法]试验在江西进贤进行,稻田年产量>15000 kg/hm2、12000~15000 kg/hm2 和<10000 kg/hm2 的地块分别代表高产、中产和低产土壤,选取高、中、低产量稻田样点各 3 个,采集耕作层、犁底层和潴育层土壤样品,测定耕作层厚度、容重、土壤紧实度、pH、阳离子交换量(CEC)、有机质含量、全量和有效氮磷钾含量、微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)等,并对土壤剖面性质和水稻产量进行线性相关分析和随机森林分析.[结果]1)高产田耕作层最厚,在 16 cm左右,而低产田在13 cm左右,高产田耕作层土壤容重最小,为 1.09 g/cm3,而低产田为 1.21 g/cm3,高产田犁底层厚度和紧实度均最高,低产田最低.2)高、中、低产田土壤pH、碳氮磷养分含量和微生物生物量均表现为高产田>中产田>低产田,在土壤剖面上具有明显的"表聚"特征.高产田耕作层土壤有机质、全氮、有效氮、全磷和有效磷含量分别为 38.82 g/kg、2.33 g/kg、198.54 mg/kg、0.81 g/kg和 33.04 mg/kg,而低产田耕作层分别为 29.75 g/kg、1.89 g/kg、158.71 mg/kg、0.62 g/kg和 23.51 mg/kg.高产田耕作层土壤MBC和MBN含量分别为 929.2、42.5 mg/kg,而低产田分别为 533.6、30.8 mg/kg.3)在 3 个产量水平稻田土壤中钾素含量均随土层深度增加而增加,在低产田表现尤其明显,低产田耕作层全钾含量为8.12 g/kg,但母质层为10.77 g/kg.4)相关性分析和随机森林分析结果表明,水稻产量与耕作层土壤pH、有机质、全量和有效氮磷钾含量、微生物生物量碳氮以及微生物生物量碳氮比、耕作层厚度均呈显著正相关,这些变量可以解释水稻产量变化的 53.7%,其中,微生物生物量碳、微生物生物量碳氮比和耕作层厚度是影响作物产量最重要的环境因素,其解释能力分别为 9.2%、8.7%和 7.9%.[结论]耕作层厚度和耕作层微生物生物量是调控水稻产量的关键环境因素.相比低产田,高中产田耕作层厚,耕作层土壤容重低、有机质含量高,供肥保肥能力强.因此,增加耕作层厚度和提高微生物生物量是改良中、低产田的关键.

关键词： 红壤区 水稻土 产量水平 土壤剖面 肥力