作物产量对土壤pH的响应差异及其影响因素

[目的]土壤酸化是耕地质量退化的突出问题,研究主要农作物产量对土壤pH的响应及其影响因素,为土壤酸化防治提供理论依据.[方法]通过"中国知网"、"Web of Science"数据库,分别以玉米(maize)、水稻(rice)、小麦(wheat)、大豆(soybean)、土壤pH(soil pH)、作物产量(yield)为关键词,获取 1980-2020 年已公开发表的文献数据.基于国内外大田试验,分析了玉米、水稻、小麦、大豆产量与土壤pH的关系,运用Sigmoid函数计算作物酸害阈值,结合皮尔逊相关性分析与偏相关分析,明确作物酸害阈值的主要影响因素.[结果]1)4 种作物产量伴随土壤pH降低均呈"S"型降低趋势;玉米、大豆、小麦和水稻产量 95%的酸害阈值分别为pH 5.87、5.34、5.32 和 4.21.2)作物相对产量与交换性铝呈显著负相关,与土壤pH、交换性钙、钙铝比、有机质、有效磷、化学氮肥施用量呈显著正相关.当土壤pH大于酸害阈值时,作物产量与有机质、有效磷呈显著正相关,当土壤pH小于酸害阈值时,作物产量与土壤pH、交换性钙、钙铝比呈显著正相关,与交换性铝呈显著负相关.3)偏相关分析表明,剔除有机质影响后,相对产量与pH的相关系数升高 0.207,交换性铝与相对产量的相关系数升高 0.072;剔除有效磷影响后,相对产量与pH的相关系数升高 0.085,交换性铝与相对产量的相关系数升高 0.147;剔除施氮量影响后,相对产量与pH的相关系数升高 0.026,交换性铝与相对产量的相关系数降低 0.009.有效磷、有机质和化学氮肥施用量是影响作物产量对土壤pH响应的关键因素.[结论]当土壤pH低于酸害阈值时,较高的有效磷和有机质含量可降低土壤pH对作物产量的不利影响,即有效磷和有机质含量越高,作物酸害越轻.