贺兰山东麓土壤有机碳对玉米生长发育及水分利用的影响

摘要

土壤有机碳是作物生长发育的根基,也是陆地重要的碳汇,在全球碳平衡中起着关键的作用。2017—2020年选择宁夏贺兰山东麓生态试验研究区玉米(Zea mays L.)农田生态系统,采用棋盘式区域布点,GPS定点标记并采集样品,开展土壤有机碳对玉米生长发育及水分利用的影响研究。研究表明玉米净光合速率随土壤有机碳的增加而升高,蒸腾速率随土壤有机碳的增加表现为先减后增;气孔导度与土壤有机碳呈正相关关系,胞间CO_(2)浓度与土壤有机碳呈负相关关系;叶片水分利用效率在拔节期、大喇叭口期和成熟期,随土壤有机碳的增加而波动增加;叶绿素在拔节期与大喇叭口期,随土壤有机碳的增加而波动升高。玉米穗长、穗粗,穗粒数、穗质量,根、茎、叶、穗干质量,分别随土壤有机碳的增加而增加。土壤有机碳从2.45 g·kg^(−1)增加到13.52 g·kg^(−1),玉米穗长与穗粗分别增加44.3%与21.0%,穗粒数与穗质量分别增加49.3%与70.5%,根、茎、叶、穗干质量分别增加61.8%、30.2%、27.1%、19.0%。土壤有机碳为10.5—12.0 g·kg^(−1)时,玉米产量达到较高的范围15.5—15.7 t·hm−2;土壤有机碳超过12.0 g·kg^(−1),产量呈现下降趋势。土壤有机碳超过11.5 g·kg^(−1),玉米水分利用效率呈现下降。贺兰山东麓黄河灌溉生态试验示范区,农田土壤有机碳保持10.0—12.0 g·kg^(−1),能够有效促进玉米生长发育,提高产量及水分利用,是较为合理的阈值范围。