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摘 要： 提 要: 通過田間小區試驗的方法，研究了粘土施加量( 0、150、300、600t hm - 2 ) 及施用方式( 表施、底施) 對風沙土保水性及玉米生長狀況的影響。結果表明，與對照組相比，在施用方式一致時，粘土施加量在 C3 ( 600t hm - 2 ) 水平時可以明顯提高沙土保水性及玉米的產
提 要: 通過田間小區試驗的方法，研究了粘土施加量( 0、150、300、600t hm - 2 ) 及施用方式( 表施、底施) 對風沙土保水性及玉米生長狀況的影響。結果表明，與對照組相比，在施用方式一致時，粘土施加量在 C3 ( 600t hm - 2 ) 水平時可以明顯提高沙土保水性及玉米的產量，并且施加量在 C1( 150t hm - 2 ) 水平時可以顯著地提高玉米葉片的 SPAD 值以及促進葉枕株高的生長; 在粘土施用量( < 150t hm - 2 ) 較少時，底施的效果更好。
關鍵詞: 土壤改良; 風沙土; 保水性; SPAD 值; 玉米生長
我國土壤荒漠化問題十分嚴重，是世界上沙漠化分布最多的國家之一。沙漠、戈壁、沙漠化土壤相互交錯在一起，面積達 149 萬 hm2 ，占國土面積的 15. 5%[1]。為了穩定糧食產量，在防治土壤沙化面積擴大的同時，我們也應該積極改良宜耕沙地。科爾沁沙區具有豐富的水熱等資源，且面積廣闊，因此有著巨大的農業生產潛力[2]。
粘土、淤泥等天然有機物料可用于改良風沙土，能促進土壤團粒結構形成，增強土壤保水保肥能力，為作物高產創造有利條件[2 - 5]。但是在農業生產過程中，改良材料的用量以及施用方式很少報道。文中針對內蒙古科爾沁左翼后期的風沙土，利用粘土作為改良劑進行田間小區試驗研究，旨在闡明改良風沙土的適宜粘土施用量以及施用方式; 為指導該地區農業生產提供理論依據。
1 材料與研究方法
1. 1 研究區域概況
試驗于 2014 年在內蒙古自治區通遼市科爾沁左翼后旗巴胡塔鎮烏旦塔拉的新開墾農田上進行，試驗田中心位置地處北緯 43°3'59″，東經 122°17'50″。試驗所在地區屬于溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫 6. 1℃ ; 年均降雨量為 384mm，降雨主要集中在 7 - 8 月份，兩個月的降雨量占全年降雨量的 51% ; 年均蒸發量為 1563. 2mm，是降雨量的 4 倍多，海拔高度為 160 - 180m[6] ; 土壤類型主要為風沙土，還有少量的褐土、黑鈣土等。
1. 2 試驗材料
供試土壤為新開墾的風沙土，粘土來源于當地池塘底部淤泥，供試玉米品種為宏育 415( 通遼市農業局提供) 。沙土的粒徑分析及沙土、粘土的基本理化性質( 表 1、表 2) 。
1. 3 試驗設計與實施
采用田間小區試驗的研究方法。粘土用量設置四個水平( CK、C1、C2、C3，下同) : 0、150、300、600t hm - 2 ; 粘土施用方式設置兩個水平: 0 - 10cm 表層混施( 表施，下同) ，0 - 25cm 耕層混施( 底施，下同) 。根據粘土施用方式將試驗田裂區，各試驗區內，根據粘土施用水平劃分小區，每個水平重復三次。即粘土施用量、施用方式兩個因素，其中施用量設置 4 個水平，施用方式 2 個水平，共計 8 個處理，每個處理重復 3 次，小區總數為 24 個，每個小區面積為 12m2 ( 3 × 4m) ，小區布置上采用隨機排列的方式。所有小區施肥量、灌溉量以及田間管理均按當地最優化模式操作。
1. 4 測定項目與方法
分別在玉米苗期、拔節期、吐絲期測定葉片 SPAD 值、葉枕株高; 玉米拔節期，試驗田灌溉之后連續 4 天測定每個小區的土壤表層( 0 - 20cm) 容積含水量，文中選用第 3 天的數據; 測產。每個小區內隨機選取 5 株具有代表性的玉米，采用手持式葉綠素測量儀器( SPAD - 502，Soil and Plant Analyzer Development) ，分別測定葉片的 SPAD 值，并求其平均值; 玉米葉枕株高采用普通卷尺測量; 土壤表層容積含水量采用時域反射儀( TDR) 測定; 玉米成熟收獲后，晾曬、拷種、測產。
1. 5 數據處理
采用 Microsoft EXCEL2010 和 SPSS20. 0 處理數據并進行方差分析，多重比較采用 Duncan 新復極差法進行。
2 結果與分析
2. 1 粘土施加量及施用方式對風沙土保水性的影響
在風沙土中施入粘土，可以改善風沙土的氣孔結構，使內部孔隙增多，因而土壤容重降低，土壤保水性增強[7]。試驗測得，不同處理下土壤水分含量的變化( 表 3) 。
由圖 1 可知，粘土分別在表施、底施處理下，隨著粘土施用量的增加，土壤含水量也隨著升高，但是在施加粘土量少時，保水效果不顯著; 施加高量粘土時，土壤含水量顯著提高。與對照組相比，C1、C2 處理組中土壤水含量增加的效果不顯著，而 C3 處理組與對照組比較，土壤含水量顯著增加; 由此說明，采用施加粘土的方法改良風沙土，在施用量( > 600t hm - 2 ) 高時，可以顯著地提高風沙土的保水、持水性。土壤粘粒比表面積大，具有較強的吸附作用，與沙土混合，其可以填充在沙土的大孔隙之間，改善沙土的理化性質，提高沙土的保水性。同時，風沙土具有排斥低含量水分的性質，在其表層混施粘土可以降低其斥水性，提高土壤保水性[8]。
分析粘土施用方式對土壤含水量的影響: 整體上，在粘土施用量相同的條件下，底施可顯著地提高土壤含水量; 其中 C1 處理組底施對土壤含水量的提高達到了極顯著水平( P = 0. 007 < 0. 01) ，在 C3 處理組中，底施與表施對土壤含水量的影響之間沒有顯著差異。因此，在粘土施用量( < 150t hm - 2 ) 少時，底施的效果相對更佳; 說明粘土底施有助于風沙土形成隔水層，可有效阻止水分向下漏失。
2. 2 粘土施加量及施用方式對玉米葉片 SPAD 值的影響
粘土表施與底施，對玉米葉綠素測定值的影響差異不明顯; 與對照組相比，不同粘土施加量均能顯著提高玉米葉綠素的含量( 圖 2 - 3) 。從 6 月 17 日玉米發芽到 8 月 13 日吐絲，施加粘土對玉米葉綠素的影響大致分為 3 個階段: 苗期( 6 月 17 - 29 日，下同) ，玉米葉綠素測定值均在 40 左右，各個處理組之間差異不明顯。
拔節期( 6 月 29 日 - 7 月 30 日，下同) ，與對照組相比，各處理組葉綠素測定值有顯著的差異，但是各個處理組之間的差異不明顯; 其中粘土表施，C3 處理組葉綠素測定值比對照組葉綠素測定值增長了 77. 5% ; 底施中，C3 處理組葉綠素測定值比對照組葉綠素測定值增長了 56. 8% 。
吐絲期( 7 月 30 日 - 8 月 16 日，下同) ，與對照組相比，各處理組葉綠素測定值有更加顯著的差異，同時各處理組之間葉綠素的測定值也有顯著差異，從高到低的順序為: C3 > C2 > C1 > CK。對照組葉綠素測定值較拔節期時變化不大; 處理組中，隨著粘土施用量的增加，葉綠素測定值也隨著增高; 其中粘土表施， C3 處理組葉綠素測定值比對照組葉綠素測定值增長了 108. 7% ; 底施中，C3 處理組葉綠素測定值比對照組葉綠素測定值增長了 87. 5% 。
玉米生長期葉綠素含量變化的現象說明，在玉米生長的苗期，不論粘土表施還是底施，對照組風沙土可以滿足玉米對養分與水分的需求; 而到了拔節、吐絲期，由于玉米的快速生長，特別是葉片數量的增多與莖稈的長高，使得玉米對養分與水分條件的要求更高，需求量也劇增，于是由粘土施入量的不同造成的養分與水分供應能力的差異就逐漸呈現出來了，玉米葉片葉綠素含量也有了顯著的變化。
2. 3 粘土施加量及施用方式對玉米葉枕株高的影響
粘土施加量及施加方式不同，風沙土的改良效果各異，因此，玉米的長勢也不一致。玉米葉枕株高變化( 表 4) 。
粘土在相同施用方式( 表施、底施) 下，不同施加量可以明顯地促進玉米的生長，總的趨勢為 C3 > C2 > C1 > CK( 圖 4 - 5) 。苗期，玉米株高均在 15cm 附近，處理組與對照組之間沒有明顯的差異。拔節期，玉米株高表現出顯著的差異: 表施，粘土施加量在 C2 水平以上，可以顯著( P≤0. 05) 地促進玉米株高的生長; 底施，粘土施加量在 C1 水平以上，可以極顯著( P≤0. 01) 地促進玉米株高的生長。拔節中期至吐絲期，不論是表施還是底施，與對照組比較，只有在粘土施加量高時，才表現出明顯地差異性。
分析粘土施用方式對玉米株高的影響，在施加量相同時，苗期玉米株高相一致，底施與表施差異不明顯。拔節期，在粘土施加水平為 C1、C2 時，與表施相比，底施處理的小區，玉米株高顯著地增高。拔節中期 - 吐絲期，底施玉米株高普遍要高于底施，但是只有在粘土施加水平為 C1 時，底施與表施之間玉米株高才表現出差異性。
玉米生長期株高變化與葉片 SPAD 值的變化相一致，在玉米生長的苗期，不論粘土表施還是底施，對照組風沙土可以滿足玉米對養分與水分的需求; 而到了拔節、吐絲期，由于玉米的快速生長，對水分和養分的需要量大增，于是由粘土施入量以及施用方式的不同造成的養分與水分供應能力的差異就逐漸呈現出來，玉米株高也有了顯著的變化。拔節期是玉米水分敏感期，該階段水分虧缺會對作物的株高等營養生長造成顯著影響[9]。
2. 4 粘土施加量及施用方式對玉米產量的影響
對圖 6 分析可知，粘土在相同施用方式( 表施、底施) 下，玉米產量總的趨勢為 C3 > C2 > C1 > CK。表施，與對照組比較，粘土施用量在 C3 水平時，玉米產量表現出明顯的差異; 底施，與對照組比較，粘土施用量在 C1 水平以上時，玉米產量表現出顯著的差異; 說明隨著粘土施用量的增加，玉米產量也隨之增加，但底施的效果更加明顯。
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施用量相同時，由粘土施用方式對產量的影響分析: 粘土施用量在 C3 水平時，表施與底施之間差異不顯著，其他水平下，兩種施用方式對玉米產量均有顯著的差異，特別是在 CK 處理下達到極顯著水平( P≤0. 01) ，說明底施時，更有利于風沙土對水分和養分的保持，促進玉米產量的提高。從結果分析，試驗處理對玉米產量的影響與對株高的變化規律相一致，株高在很大程度上決定了玉米群體冠層對光的截獲能力和光能利用率[10] ; 因此，玉米株高與產量有較大的關聯性[11]。
3 討論
有研究表明，采用室內盆栽的方法，以粘土作為風沙土改良劑，可以增強風沙土的保水保肥性，促進植物的生長、提高作物的光合作用及產量等。文中通過田間試驗對改良劑粘土的研究結果與以往的結論一致，同時本試驗還設置了不同粘土施用方式對風沙土改良的影響; 結果表明: 在施加低量( < 150t hm - 2 ) 粘土時，底施的改良效果更加顯著，尤其在玉米的產量上表現的最為明顯。分析其原因: 一方面，底施加深了改良層的深度，有助于提高耕層的保水保肥能力，促進玉米的生長及產量的提高; 另一方面，粘粒在降雨或灌溉等水分作用下，向下淋溶至一定深度形成隔水層，可以有效地阻止水肥的漏失; 粘土施用量少時，底施，粘粒更容易向下淋溶形成隔水層，這可以從粘土底施時，與對照組比較，施加量在 C1 水平土壤含水量就出現顯著差異，而表施時，在 C3 水平才出現差異的現象中說明。粘土施用量( > 600t hm - 2 ) 高時，施用方式之間無差異，且均能顯著地提高風沙土的保水保肥性，促進玉米光合作用產物的積累; 其可能的原因: 高量的粘土使風沙土的理化性質得到改良，因此，能夠為玉米生長提供所需的各種養分，這可以從粘土施加量在 C3 水平時，表施玉米產量與底施無差異，但分別與對照組比較，均表現出顯著的差異性的現象中說明。
4 結論
( 1) 無論表施還是底施，風沙土的保水性隨著粘土施用量的增加而增強; 與對照組相比較，粘土施用量在 C3 水平( 600t hm - 2 ) 以上時，可以顯著地提高土壤的含水量; 在粘土施用量相同的條件下，與表施相比，粘土底施可顯著地提高土壤含水量; 特別是在粘土施用量( < 150t hm - 2 ) 少時，底施的效果相對更佳。
( 2) 玉米生長的各個時期，粘土表施還是底施對玉米葉片 SPAD 值的差異不明顯。在施用方式相同時，粘土施用量對玉米葉片 SPAD 值有顯著性差異: 苗期，玉米苗長勢一致，不同處理之間差異不顯著; 拔節期與吐絲期，與對照組相比，粘土施加量在 C1 水平( 150t hm - 2 ) 以上時，可以顯著地提高玉米葉片的 SPAD 值。
( 3) 施用方式一致時，不同粘土施加量可以明顯地促進玉米的生長，總的趨勢為 C3 > C2 > C1 > CK。苗期，各個處理之間差異不明顯; 拔節期，表施，與對照組相比，粘土施加量在 C2 水平( 300t hm - 2 ) 以上時，可以顯著地促進玉米株高的生長，底施，與對照組相比，粘土施加量在 C1 水平( 150t hm - 2 ) 以上時，就可以顯著地促進玉米株高的生長; 吐絲期，無論是表施還是底施，粘土用量在 C3 水平以上時，與對照組比較，玉米株高才表現出明顯地增高現象。相同粘土施用量時，底施的效果普遍高于表施。
( 4) 玉米株高與產量之間有較大的關聯性; 施用方式一致時，不同粘土施加量可以顯著地促進玉米產量的提高，總的趨勢為 C3 > C2 > C1 > CK。粘土施用量水平( < 300t hm - 2 ) 低時，底施的效果明顯優于表施。——論文作者：宋明元，呂貽忠
參考文獻
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