旱地玉米干物質(zhì)積累及鎂素利用的研究

旱地玉米干物質(zhì)積累及鎂素利用的研究

近年來，對土壤鎂（mg）素和mg肥的利用進(jìn)行了重大觀量的研究。大田施用Mg肥,以紅壤旱地上大豆、花生增產(chǎn)幅度最大達(dá)25%~40%,其次是茶葉、烤煙,增產(chǎn)幅度20%~25%,水稻增產(chǎn)幅度較少僅有6%左右。不同土壤上施用Mg肥對作物的效應(yīng)不同,沖積物水稻土的交換性Mg低,花生施用Mg肥比對照增產(chǎn)26%~47%,而交換性Mg量較高的土壤,花生施用Mg肥增產(chǎn)效果不明顯;盆栽試驗(yàn)也得到,交換性Mg低的土壤,施用Mg肥后,玉米干物質(zhì)質(zhì)量比對照增加7.2%~11.4%,而交換性Mg量高的土壤,玉米增產(chǎn)效果不明顯。胡承孝等也指出,施用石灰和硫酸鎂肥都能提高供試土壤上油菜的產(chǎn)量。影響作物對Mg吸收的因素已有較多報(bào)道,如K肥施用后,K對Mg吸收產(chǎn)生拮抗作用造成玉米對Mg的吸收降低。目前有關(guān)石灰施用對Mg肥和土壤Mg素有效性的影響做了一定的工作,李伏生研究認(rèn)為種植玉米后,石灰加Mg肥的處理較單施Mg肥處理土壤交換性Mg含量低,單施石灰后處理土壤交換Mg含量也比對照低。但灌水水平及其與Mg肥、石灰交互作用對土壤Mg素利用的影響少見報(bào)道。本研究目的是通過盆栽試驗(yàn)和室內(nèi)模擬試驗(yàn),探討灌水、石灰和Mg肥水平對玉米干物質(zhì)積累及Mg素利用的影響,以期為Mg肥的施用提供依據(jù)。1材料和方法1.1動態(tài)n法盆栽試驗(yàn)在廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境教學(xué)實(shí)習(xí)基地網(wǎng)室大棚中進(jìn)行,供試土壤采自廣西大學(xué)農(nóng)科教學(xué)基地的赤紅土,土壤pH值為6.6,堿解氮(N)60.4mg/kg(1mol/LNaOH堿解擴(kuò)散法),速效磷(P)18.2mg/kg(0.5mol/LNaHCO3法),速效鉀(K)41.1mg/kg(1mol/L中性NH4Ac法),交換性鎂(Mg)68.9mg/kg(1mol/L中性NH4Ac法),田間持水量為28%(占干土質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。供試作物為玉米(豫玉30)。1.2不同鎂肥的土壤水分變化盆栽試驗(yàn)設(shè)2種灌水水平,3種石灰水平和3種Mg肥水平,完全方案設(shè)計(jì),共18個(gè)處理,每個(gè)處理重復(fù)3次,共54盆。2種灌水水平分別為W1(苗期-拔節(jié)期、拔節(jié)期-抽雄期土壤含水量分別保持在50%~60%、75%~85%的土壤田間持水量)和W2(苗期-拔節(jié)期、拔節(jié)期-抽雄期土壤含水量分別保持在60%~70%、85%~95%的土壤田間持水量)。3種石灰水平Ca0、Ca1和Ca2,分別施用CaO0、1.0和1.5g/kg土(施用碳酸鈣,分析純),3種鎂肥水平Mg0、Mg1和Mg2,分別施用Mg0、0.05和0.10g/kg土(施用硫酸鎂,分析純)。每盆裝(盆高16.5cm、直徑17.5cm)通過3mm篩孔的風(fēng)干土3.3kg,均施等量N、P和K肥(N0.15g/kg土,P2O50.075g/kg土和K2O0.15g/kg土)作底肥,裝盆前與土壤充分拌勻。N肥用尿素(分析純,含N460g/kg)、P肥用磷酸二氫鉀(分析純)、K肥用磷酸二氫鉀和氯化鉀(分析純)。在播種前保持土壤水分至田間持水量的80%。2008年9月26日每盆各播種5粒已催芽種子,9月30日出苗,10月5日間苗,每盆留長勢均勻植株各2株,10月9日玉米長至3~4葉時(shí)開始進(jìn)行灌水處理。苗期土壤含水量保持在60%~80%土壤田間持水量,其他時(shí)期按試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行。試驗(yàn)期間用磅秤稱量盆重,稱重間隔時(shí)間為2天,用水量平衡法確定灌水量,并記下每次各處理的灌水量。各處理其他農(nóng)業(yè)技術(shù)措施相同。試驗(yàn)于2008年11月22日即播種后58天結(jié)束。室內(nèi)模擬試驗(yàn)與盆栽試驗(yàn)處理相同,不種植玉米,試驗(yàn)時(shí)間與盆栽試驗(yàn)同步(2008年9月26至11月22日)。每塑料瓶(高12cm、直徑7cm)裝通過3mm篩孔的風(fēng)干土50g。灌水處理前保持土壤水分至田間持水量的80%,灌水處理后按試驗(yàn)要求進(jìn)行。試驗(yàn)各處理施肥水平同盆栽試驗(yàn)。1.3土壤交換性mg含量的測定玉米收獲后分別采集各處理根系及地上部分,105℃殺青30min,65℃烘干至恒重后磨碎。土壤交換性Mg用1.0mol/L中性NH4Ac浸提,植株根系及地上部分用HNO3-HClO4消煮,所有提取液和消煮液中加SrCl2消除干擾并用原子吸收分光光度法分別測定土壤交換性Mg和植株全Mg含量。地上部或根系Mg吸收量是用地上部或根系Mg含量與其干物質(zhì)重相乘所得,Mg吸收總量為地上部與根系Mg吸收量之和,本研究吸收量單位以玉米從每千克土吸收Mg的毫克數(shù)表示(mg/kg土)。Mg肥表觀有效率和Mg肥利用率(有作物時(shí))與Mg肥表觀固定率(無作物時(shí))用下述公式計(jì)算:1.4正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方差分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS程序中通用線性模型單因素變量法進(jìn)行方差分析,方差分析包括灌水水平、石灰、鎂肥的主效應(yīng)以及它們兩因素和三因素之間的交互效應(yīng)。多重比較用Duncan法,用SPSS程序中平均值比較中單因素方差分析進(jìn)行分析。2結(jié)果與分析2.1影響玉米干物質(zhì)積累的因素統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,灌水水平對玉米總干質(zhì)量、地上部干質(zhì)量及根系干質(zhì)量的影響均顯著(p<0.01或0.05),說明灌水能提高玉米干物質(zhì)的積累,與W1處理相比,W2處理玉米總干質(zhì)量、地上部干質(zhì)量及根系干質(zhì)量分別提高31.3%、33.3%和20.8%(圖1)。而石灰水平和Mg肥水平的影響均不顯著(p>0.05),僅在一定程度上提高玉米干物質(zhì)的積累。2.2玉米上黨組織部位及其分配與mg含量的關(guān)系灌水、石灰和Mg肥水平對玉米地上部和根系Mg含量的影響顯著(p<0.01或0.05)。灌水和施用Mg肥提高玉米Mg含量,與Mg0處理相比,Mg1處理地上部及根系Mg含量分別增加7.6%和15.0%,Mg2處理則分別增加15.8%和22.3%(圖2)。而施用石灰則降低玉米Mg含量,與Ca0處理相比,Ca1處理地上部及根系Mg含量分別減少7.3%和10.7%,Ca2處理則分別減少5.3%和11.8%。灌水、石灰和Mg肥水平對玉米地上部Mg吸收量和Mg吸收總量的影響顯著(p<0.01或0.05),灌水水平和Mg肥水平也對根系Mg吸收量的影響顯著(p<0.01或0.05)。灌水和施用Mg肥明顯提高玉米對Mg的吸收,W2處理比W1處理玉米總Mg、地上部Mg及根系Mg吸收量分別提高40.1%、39.1%和47.2%(圖3)。與Mg0處理相比,Mg1處理玉米總Mg、地上部Mg及根系Mg吸收量分別增加10.8%、9.5%和19.8%,而Mg2處理分別增加19.4%、18.5%和26.1%。而施用石灰則明顯降低玉米對Mg的吸收,與Ca0處理相比,Ca1處理玉米總Mg、地上部Mg及根系Mg吸收量分別減少10.4%、10.5%和9.6%,而Ca2處理分別減少6.5%、6.6%和6.4%。2.3土壤交換性mg含量在盆栽試驗(yàn)中,灌水、石灰和Mg肥水平對植后土壤交換性Mg含量的影響顯著(p<0.01或0.05)。除Ca1處理外,灌水降低植后土壤交換性Mg含量,施用石灰一般降低植后土壤交換性Mg含量,而施用Mg肥明顯提高植后土壤交換性Mg含量(圖4A)。與Mg0處理相比,Mg1處理和Mg2處理交換性Mg含量分別增加24.0%和55.8%。在室內(nèi)模擬試驗(yàn)中,石灰水平和Mg肥水平對交換性Mg含量的影響顯著(p<0.01或0.05)。灌水量增加會使土壤交換性Mg含量有所減少,施用石灰明顯降低交換性Mg含量,與Ca0處理相比,Ca1處理和Ca2處理交換性Mg含量平均分別降低9.9%和10.7%(圖4B)。而施用Mg肥明顯提高交換性Mg含量,與Mg0處理相比,Mg1處理和Mg2處理交換性Mg含量分別增加28.0%和51.4%。此外,與原始土壤相比,培養(yǎng)后不施Mg肥和石灰處理的土壤交換性Mg含量會增加7.4%,說明土壤交換性Mg低時(shí),非交換性Mg有所釋放。2.4pcr與ca2.2.3mg肥表觀效果在盆栽試驗(yàn)中,除Ca1Mg1處理灌水使Mg肥表觀有效率下降明顯外,其他處理灌水對Mg肥表觀有效率降低不明顯(圖5A)。不同石灰水平對Mg肥表觀有效率的影響有所不同,與Ca0處理相比,Ca1處理Mg肥表觀有效率減少25.1%,而Ca2處理Mg肥表觀有效率則增加8.0%。施用Mg肥后Mg肥表觀有效率略有提高。除Ca2Mg1處理灌水對玉米Mg肥利用率下降明顯外,其他處理灌水對Mg肥利用率下降不明顯(圖5B)。施用石灰玉米對Mg肥利用率有所增加,施用Mg肥玉米對Mg利用率有所降低。在室內(nèi)模擬試驗(yàn)中,灌水和施用Mg肥對Mg肥表觀固定率的影響不明顯,施用石灰明顯增加Mg肥表觀固定率(p<0.01),與Ca0處理相比,Ca1和Ca2處理Mg肥表觀固定率分別增加26.8%~42.1%和17.0%~19.7%(圖5C)。3土壤交換性mg含量的變化本研究結(jié)果表明,灌水能提高玉米干物質(zhì)積累和Mg的吸收,但降低植后土壤交換性Mg含量。有人發(fā)現(xiàn),一般含水量較高的植煙土壤有利于煙草對Mg的吸收,這與本研究結(jié)果相同。除Ca1處理外,植后土壤交換性Mg含量降低主要是灌水促進(jìn)玉米對Mg的吸收的結(jié)果,也可能部分Mg肥被土壤固定,還有可能是土壤采集和Mg肥施用時(shí)與土壤沒有充分混勻引起的誤差。有研究表明,干濕交替可以增強(qiáng)土壤對Mg的固定。但灌水導(dǎo)致Mg肥表觀有效率和Mg利用率有所下降,有關(guān)這方面的研究報(bào)導(dǎo)不多,因此原因不清楚,有待進(jìn)一步研究。本研究表明,施用石灰在一定程度上降低玉米對Mg的吸收和植后土壤交換性Mg含量,增加土壤對Mg的固定,且不同石灰水平對Mg肥表觀有效率的影響有所不同。據(jù)研究,施用石灰后,土壤Mg的有效性就明顯降低,當(dāng)土壤pH為5.5時(shí),土壤中Mg開始被固定;接近中性時(shí),土壤交換性Mg減少36%~93%。老成土施石灰后,pH上升到6.0以上時(shí),加入的Mg轉(zhuǎn)變成非交換態(tài)Mg。當(dāng)土壤pH>6.5以后,土壤Mg開始轉(zhuǎn)變成非交換態(tài),至pH9.5時(shí),62%的交換態(tài)Mg(pH4.0時(shí))轉(zhuǎn)化為非交換態(tài)。土壤pH中性時(shí),交換性Mg顯著降低。土壤pH上升后,Mg素被固定可能是由于新形成的無定形羥基聚合物的表面負(fù)電荷增加,因而對Mg吸附增強(qiáng)所致。Sumner等認(rèn)為,系Mg與水溶性硅反應(yīng)形成硅酸鎂沉淀或與氫氧化物共沉淀所致。Chan等提出,鎂(MgOH+)被Stern