土壤有机质和容重制约淮北平原砂姜黑土区小麦产量提升

Soil organic matter and bulk density constrain wheat yield in the lime concretion Shajiang black soil of Huaibei plain

摘要

【目的】探明当前淮北平原砂姜黑土区农田土壤质量垂直分布及其对小麦产量的影响，为该区域土壤改良与小麦持续增产提供理论依据。 【方法】采用野外调查采样与室内分析相结合的方法，研究了典型砂姜黑土区（0，10] cm、（10，20] cm 和（20，30] cm 土层的土壤质量及对应样点的小麦产量。【结果】土壤 pH 和容重随土层加深而升高，有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾随土层加深而降低。不同土层间土壤化学质量指数差异显著，且均与小麦产量呈显著正相关，对小麦产量变化的贡献大小依次为（10，20] cm ＞（0，10] cm ＞（20，30] cm。小麦产量与各土层土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾均呈正相关，与土壤容重呈负相关；各土层中有机质对小麦产量变化的贡献存在差异，其中（10，20] cm 土层有机质的贡献最高，达33.27%。【结论】10～20 cm 土层的农田土壤质量是影响砂姜黑土区小麦产量变化的关键，其中有机质是该层最重要的环境因子；此外，改善0～30 cm 砂姜黑土的容重有利于作物产量提升。

Abstract

[Objective] This study aimed to investigate the vertical distribution characteristics of farmland soil quality in the Shajiang black soil region of the Huaibei Plain and its influence on wheat yield, so as to provide a theoretical basis for soil improvement and sustainable wheat yield increases in this region. [Method] This study used a combination of field investigation, sampling, and laboratory analysis to examine soil quality in the (0,10] cm, (10,20] cm, and (20,30] cm soil layers and wheat yield at the corresponding sampling sites in a typical Shajiang black soil area. [Result] Soil pH and bulk density increased with soil depth, whereas soil organic matter, total nitrogen, alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus, and available potassium decreased with soil depth. The soil chemical quality index differed significantly across soil layers and was significantly positively correlated with wheat yield. Its contribution to wheat yield variation followed the order of (10,20]cm > (0,10] cm > (20,30] cm. Wheat yield correlated positively with soil organic matter, alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus, and available potassium in each soil layer, and negatively with soil bulk density. The contribution of soil organic matter to wheat yield variation differed among soil layers; the (10,20] cm layer showed the highest contribution of 33.27%. [Conclusion] The (10,20] cm soil layer is the key layer influencing wheat yield variation in the Shajiang black soil region, with soil organic matter being the most critical environmental factor in this layer. In addition, ameliorating the bulk density of Shajiang black soil in the 0–30 cm profile is conducive to improving crop yield.

关键词

淮北平原 / 土壤质量指数 / 土壤养分 / 理化性质 / 土壤容重

Key words

Huaibei plain / soil quality index / soil nutrients / physical and chemical properties / soil bulk density

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基金资助

国家重点研发计划(2023YFD1900201-3)

安徽省农业科学院项目(QNYC-202513)