松辽平原玉米带高产土壤的肥力特征及形成机理研究

松辽平原玉米带是我国重要的粮食生产基地。提升本区粮食总产的主要途径是提高单产，培育出大面积的高产农田。由于人们对高产农田土壤的肥力特征及其内涵认识尚不一致，对其形成过程和机理的认识也较为肤浅，致使高产农田的定向培育目标和方向不明确，缺乏科学的技术参数，在生产上所采取的措施不同程度地存在着盲目性和不科学性，效果也不尽人意。本项目以阐明松辽平原玉米带高产土壤的肥力特征及形成机理为目标，采取野外调查、田间试验、模拟试验及实验室分析测试相结合的技术路线，重点研究高产田土壤的剖面构型特征及其形成过程和机理，不同剖面构型土壤的水分保持性能及根系的空间分布特征，高产土壤的结构性对冻结的响应及其机理，高产土壤的固碳性能及养分吸收性能；高产土壤的生物多样性特征及其对秸秆还田的响应。为本区高产农田的定向培育及相关技术模式的构建提供理论依据、技术参数及途径，丰富和发展土壤培肥理论。

本研究从土壤剖面构型、物理性状、固碳能力及生物多样性等方面揭示了松辽平原玉米带高产土壤的肥力特征及形成机理。结果表明：高产土壤的耕层与犁底层交界面为“平面型”，而常规耕作下耕层与犁底层的交界面为“波浪型”；两种剖面构型土壤性质和玉米根系生长的差异主要表现在耕作层，下层差异较小；在玉米生育期内，根量的80%以上分布在0-40cm土层中，“平面型”剖面根系长势优于“波浪型”；“平面型”剖面土壤耕作层深厚，容重下降，孔隙度增加，有效水范围增大，持水能力增强，土壤对酸的缓冲性能提高，酸化趋势减弱；“平面型”剖面土壤有机碳从黏粒复合体向大粒级复合体中转移和积累，土壤养分表层富集深度加深，养分含量增加，在一定浓度范围内，土壤固磷固钾能力减弱，供磷供钾能力增强；“平面型”剖面土壤动物以蜱螨目和弹尾目为优势类群，土壤微生物群落总量下降，但细菌量增加，微生物种群丰富度和碳源利用率提高；秸秆焚烧使0~5cm土层中的酶活性和微生物活性显著降低，对下层则无影响。