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针对调查中发现的问题——玉米连作黑土在不同的耕作制度下所形成两种不同构型剖面(“平面型”剖面和“波浪型”剖面),对玉米产量有显著影响。本文以吉林省中部玉米带黑土为供试土壤,重点研究了玉米连作黑土不同剖面构型的物理肥力特性,讨论了不同耕作制度下土壤物理性质与土壤侵蚀的关系,并结合具体试验明确不同剖面构型的水分特征及其对土壤肥力的影响。结果表明: (1)“平面型”剖面构造比“波浪型”剖面的土壤结构优良,大小团聚体比例适当,具有协调的水气和水肥关系,而且更有利于土壤有机质的保持,土壤物理肥力水平较高。 相关分析表明:>0.25mm水稳性团聚体含量、有效水分、比表面、土壤质地等标志土壤肥力的物理性质与产量和有机质含量之间具有显著的正相关关系。并且分析表明,深层的土壤物理性质在玉米的生长过程中起着重要的作用。通过产量与物理性粘粒、比表面和有效水含量的多元回归分析,回归方程为:复相关系数R=0.8005>R0.01,均达到极显著水平,而且具有很好的单相关性。良好的土壤物理性质有利于提高土壤肥力,促进玉米高产。 (2)不合理的耕作制度是造成土壤侵蚀的重要原因,而坡地土壤侵蚀又是造成土壤质量退化的主要原因。不同的耕作制度下,土壤的抗侵蚀性有较大的差异,“平面型”剖面的侵蚀率平均为2.88,“波浪型”剖面的侵蚀率平均为3.17。不同的剖面构型对土壤的持水性、渗透性等影响较大。“波浪型”剖面由于构造特点,在土壤结构性上较差,在北方春季气候条件下容易发生风蚀,在雨季又易产生水蚀现象。而“平面型”剖面构造具有良好的土壤结构,大小孔隙比例适当,改善了土壤的通透性,增加了土壤水分渗透的速率,减少了雨水径流,提高了土壤蓄水能力,能够接纳更多的雨水,形成较大的“天然土壤水库”。 (3)“平面型”剖面耕层土壤比“波浪型”剖面耕层具有更大的持水和蓄水能力,接纳降雨能力较强;“波浪型”剖面耕层土壤的耗水量比“平面型”剖面的大,特别是后期,易发生水分亏缺现象。从作物生育时期降雨量分析来看,对于“平面型”剖面来说略有盈余,而“波浪型”却出现亏缺。因此,“波浪型’,剖面耕层土壤比“平面型”剖面更容易发生干旱现象,这可能是黑土区土壤易出现干旱现象的主要原因。在这种现象的作用下,使玉米生长过度依靠年度降水,将会出现年际产量的高波动性。 (4)玉米带黑土的比重值较小,建议在以后的应用中,耕层土壤比重值采用2.53,犁底层比重值为2.65比较合适。 (5)通过比较分析,仅就耕层而言,“平面型”剖面耕层与“波浪型”剖面耕层的土壤物理肥力特性如孔隙度、容重等,并没有太大实质性差异,产生肥力差异的主要原因是土壤耕层疏松土壤容积的不同。“平面型”剖面构型耕层深厚,耕层疏松土壤容积大,作物的抗逆性增强。