土壤容重变化对作物产量的影响

董起广 何靖

摘 要：土壤容重是生产过程中十分重要的一个土壤物理指标，其大小影响着土壤内部结构及土壤对水分、养分等的保持程度。本项目以陕西境内某土地综合整治项目为依托，进行覆土土壤容重试验，研究土壤容重变化对作物产量的影响。试验结果表明：上层20 cm，容重1.1～1.2 g/cm3，中层20 cm，容重1.3 g/cm3，下层10 cm，容重1.4～1.5 g/cm3的容重结构最优，其理论产量比对照试验高出11%左右，可作为区最优覆土土壤容重方案。本文研究为整治初步研究，旨在构建经济合理的耕作层土壤容重，为整治提供理论依据和技术支撑。

关键词：土壤容重；作物产量；河滩沟道地；覆土

土壤容重是生产过程中十分重要的一个土壤物理指标，其大小影响着土壤的透气性、持水性、保肥能力、溶质迁移特征以及土壤的抗侵蚀能力。一般情况下同一质地土壤其容重越大，入渗能力越低[2-5]。土壤容重通过影响土壤水分、透气性等，来影响作物的生长状况及其产量。河滩沟道地作为一种难利用的土地资源，对其进行整治之后，又可作为一种新的耕地后备资源[6-7]。本项目以陕西一河滩沟道地土地综合整治项目为依托，以河滩沟道地耕层土体重构为研究核心，旨在构建经济合理的耕作层土壤容重结构，为该类土地整治提供理论依据和技术支撑。

一、 材料与方法

1.试验区概况

试验设置于渭南市富平县杜村镇褚塬村的富平中试基地。该区属半干旱大陆性气候，年内降雨分布极不均匀，多集中在7～9月，占全年降雨量的49%，其他季节较干旱。干湿季节分明，干季长于湿季。尤其春季多风少雨，蒸发量大。全年蒸发量1000～1300mm，是降雨量的2.0～2.3倍。6月蒸发量最大，为189.5mm，12月最小，为44.9mm。无霜期225d，年平均气温13.4℃，夏季最高气温41.8℃，冬季最低气温在零下22.0～10.0℃。该区域条件基本上满足小麦、玉米、棉花等作物的生长需要。

2.试验设计

小区布设6块试验田，每块试验田面积为2m×4m，共占地48m2。根据立地条件，考虑光照、微地形等因素的均一性，6块田采取自东向西“一”字型布设。按照容重水平设置6个处理，最下层50cm为砾石层，其上覆土50cm，试验设计见表1所示，1号田块为对照处理。

当播种春玉米时，按小区规划撒施肥料用量，通过人工整地、深松使地表平整，肥料充分混合。试验田全部采用人工播种。供试玉米品种为金诚508，千粒重282.9g，玉米发芽率89.9%，播种采用人工穴播，种植密度为52500 株/hm2。按小区人工撒施基肥，在玉米大喇叭口期再追肥1次、灌溉1次。

二、结果与分析

1.结果分析

（1）土壤容重对作物株高的影响。图1给出了玉米不同生长阶段的株高，每个小区选5株测定并计算株高的平均值。由图可看出，由于不同土壤容重条件下，土壤的水分含量、养分差异，玉米的株高存在明显差异。在设置土壤容重的不同处理中，上层（20cm）和中层（20cm）的容重是相同的，仅下层（10cm）的容重不同。图1（A）中，3号小区玉米株高最高为45.4cm，6块小区玉米株高排序为：3>4>5>6>1>2；图1（B）中，4号小区的玉米株高最高为104cm；玉米株高由高到低为：4>5>3>6>2>1；图1（C）中，4号小区玉米株高最高为204cm，株高排序为4>3>5>6>2>1；图1（D）中，4号小区玉米株高为204cm，玉米株高依次为：4>1>6>5>3>2。有以上分析可以看出，4号小区的容重配比效果最好。土壤容重对玉米株高存在一定程度的影响，而当下层土壤容重为1.5g/cm3时，玉米的株高相较而言最高，表明当下层土壤容重在1.5g/cm3时，玉米的营养生长状况相对而言是最好的，在河滩沟道地整治过程中，可以适当的调整土壤容重，使其处于1.5g/cm3左右。

（2）土壤容重对作物产量的影响。表2给出了玉米收获后，不同容重小区的玉米产量值。由表2可知：3号小区玉米的穗粒数最大，4号小区次之；3、4号小区的玉米千粒重均居于6个小区的中间位置，对单位面积玉米穗数而言：1>2>3=6>4>5；在玉米的理论产量值中3号小区最高，4号小区的理论产量居中，排序为3>2>1>4>6>5。综合上述分析，3号小区玉米穗粒数最多、千粒重和穗数居中、玉米产量值最高；4号小区玉米穗数居第二位、千粒重和穗数居中、玉米产量居第4位。综上所述：3号小区的容重配比效果最优，产量最高且穗粒数最大；表明当覆土整治时，上层（20cm）容重1.1g/cm3～1.2g/cm3、中层（20cm）容重1.3g/cm3、下层（10cm）容重1.4g/cm3為此配比时，玉米产量值最高。

三、 讨论与结论

土壤容重越大，土壤内部的毛管孔隙量减少，作物根毛和微生物可以活动空间减少，可被植物吸收利用的水分减少，会降低作物生长和微生物对土壤中有机质等养分的降解速率。覆土整治时，土壤容重调控不能过小，虽然这样会使土壤中的孔隙度增大，作物根系和微生物可活动的空间增大；但容易导致整个土壤层不稳定，降雨或者灌水时容易发生水分冲刷、渗漏，形成大型的裂缝且不易储存水分。同时。土壤容重也不能过大，易导致土壤孔隙度减小，阻滞水分下渗，形成地表径流，不利于土壤储存水分。

土壤容重变化对玉米生长产生影响，是由于不同土壤容重中孔隙度不同，持水性不同。土壤容重越大，其持水性越小，作物根系和微生物活动区域越小，不利于作物水分吸收利用和微生物对土壤中有机质等养分的分解；土壤容重越小，其持水性也较差，孔隙度虽然变大，作物根区和微生物活动区域增大，但是水分含量过少，作物吸收水分和养分时耗能增大，不利于作物生长发育。

壤土的保水性、持水性、土壤通气性、保肥性均优于其它质地的土壤，是由于其土壤容重介于各类土壤质地中间，其土壤孔隙不是很大，在满足水分下渗、作物根系和微生物有足够活动区域的同时，能够最大程度的涵养水分和养分。而壤土的容重一般介于1.3～1.5g/cm3之间，本研究结果中给出的最佳土壤容重方案与其一致，表明在河滩沟道地覆土整治时，其最佳覆土容重方案为：上层（20cm）容重1.1g/cm3～1.2g/cm3、中层（20cm）容重1.3g/cm3、下层（10cm）容重1.4g/cm3～1.5g/cm3，在该容重结构下，玉米的株高和产量均最大。

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