長期玉米連作下不同產(chǎn)量水平0—100 cm土層黑土與淡黑鈣土理化性狀差異

袁靜超，劉劍釗，程 松，張水梅，張洪喜，劉松濤，任 軍，梁 堯，蔡紅光

（吉林省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部東北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，吉林長春 130033）

吉林省玉米種植區(qū)主要分布于中部和西部，其玉米播種面積和產(chǎn)量貢獻占全省玉米總產(chǎn)量的88%以上[1]，對保障區(qū)域農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和國家糧食安全具有重要作用。東北黑土區(qū)未來實現(xiàn)增產(chǎn)潛力的主要途徑之一是提高土壤肥力、改善土壤質(zhì)量[2-3]。然而，本區(qū)域種植模式主要采用玉米連作，隨著種植年限的增加，以土壤有機質(zhì)下降、耕層結構劣化、養(yǎng)分供應失衡及土壤酸化等為主要特征的土壤質(zhì)量和功能退化日益凸顯[4-6]，極大地限制了玉米產(chǎn)量潛力的進一步提高。耕層土壤理化性狀是影響作物生長發(fā)育的重要因素[7-8]，前人對土壤肥力的研究多側重于耕層[9-11]。然而，深層土壤理化性質(zhì)的變化對作物產(chǎn)量的影響也是不容忽視的。任軍等[12]提出玉米高產(chǎn)土壤與一般土壤肥力在體型、體質(zhì)方面均有一定的差別，尤其表現(xiàn)在20—60 cm土層；梁斌等[13]針對北京山區(qū)大田0—60 cm土壤養(yǎng)分空間變化進行了分析，發(fā)現(xiàn)隨土層深度增加，土壤養(yǎng)分含量逐漸降低；李衛(wèi)東等[14]研究表明，耕地表層受施肥、灌溉、耕作等影響較大，40 cm以上土層的土壤有機碳含量顯著高于下層土壤。目前，關于深層土壤肥力的探討多集中于對土壤養(yǎng)分、物理結構等空間變化的描述，而關于不同產(chǎn)量水平深層土壤理化性狀差異及其與作物產(chǎn)量間關系的研究仍鮮有報道。本研究以吉林省中部黑土區(qū)和西部淡黑鈣土區(qū)不同產(chǎn)量水平下0—100 cm土壤為研究對象，解析玉米不同產(chǎn)量水平深層土壤理化性狀的差異，明確影響產(chǎn)量的關鍵土層及其核心指標，以期為黑土地保護與利用提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

黑土樣點分布在吉林省中部的公主嶺、榆樹、農(nóng)安市，玉米高、中、低3個產(chǎn)量水平依次為＞12000 kg/hm2、9000～9750 kg/hm2、＜7500 kg/hm2。淡黑鈣土樣點分布在西部的乾安、長嶺、前郭市，高、中、低 3個玉米籽粒產(chǎn)量水平依次為＞10500 kg/hm2、7500～8250 kg/hm2、＜6000 kg/hm2。共選取36塊玉米連作期超過15年的代表性地塊，黑土區(qū)和淡黑鈣土區(qū)各18個 (圖1)。每個采樣點當年玉米生長季降水量見圖2。

圖 1 取樣區(qū)域在吉林省的分布Fig.1 Distribution of sampling area in Jilin Province

圖 2 采樣區(qū)玉米生育期降水量分布Fig.2 Precipitation in the experiment field during maize growth season in 2011

1.2 樣品采集與測定方法

樣品采集于2011年秋季玉米收獲后進行，每個采樣區(qū)域隨機選取3點，將0—100 cm土體劃分為0—10、10—20、20—30、30—50、50—70和70—100 cm進行樣品采集。在采集土樣的同時，用容積為100 cm3的環(huán)刀分層采集原狀土樣品，用于土壤容重與三相比的測定。土壤容重、含水量、有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、有效磷、速效鉀含量和pH等指標的測定參照常規(guī)方法[15]，土壤固、液、氣三相比例采用土壤三相測量儀 (DIK-1130，日本) 測定。土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量采用0.01 mol/L CaCl2浸提—連續(xù)流動分析儀 (TRACCS2000，美國)測定。

1.3 相關指標計算方法

1.3.1 廣義土壤結構指數(shù) (generalized soil structure index，GSSI)[16]通常情況下，旱作土壤理想三相比為2∶1∶1，將土壤結構最優(yōu)時的函數(shù)可取最大值設為100，廣義土壤結構指數(shù)為：

GSSI=[(XS?25)XLXG]0.4769

式中：GSSI為廣義土壤結構指數(shù)，XS、XL和XG分別為固相、液相和氣相體積所占百分比 (%)。

1.3.2 土壤養(yǎng)分儲量 采用等深度法計算土壤養(yǎng)分儲量。

Mi=ρb,i×Ti×Ci×0.001×100

式中：Mi為第i土層的土壤養(yǎng)分儲量 (t/hm2)；Ti為第i層土壤厚度 (m)；ρb,i為第i層土壤容重 (g/cm3)；Ci為第i層土壤養(yǎng)分含量 (g/kg)；0.001與100均為單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

所有數(shù)據(jù)用 Microsoft Excel 2010 軟件處理后，用SAS 8.0統(tǒng)計軟件進行方差分析和多重比較，采用 Origin 9.0 作圖。

2 結果與分析

2.1 土壤結構特征

2.1.1 土壤三相比與廣義結構指數(shù) (GSSI) 旱作土壤理想的三相比是固相50%，液相和氣相各占25%[16]。由圖3可以看出，黑土0—10 cm土層土壤三相比最接近理想值，而10—20和20—30 cm土層三相比遠離理想值，30—70 cm各土層的三相比又優(yōu)于10—30 cm各土層。淡黑鈣土30—50 cm土層的三相比優(yōu)于10—30 cm各土層。從不同玉米產(chǎn)量水平來看，黑土高產(chǎn)田0—100 cm各土層土壤三相分布均接近理想值；中產(chǎn)田0—100 cm各土層的土壤三相比分布與理想值距離較遠，高于高產(chǎn)田，但明顯低于低產(chǎn)田。黑土低產(chǎn)田及淡黑鈣土高、中、低產(chǎn)量水平的各土層土壤三相比均相對偏離理想值。

圖 3 不同玉米產(chǎn)量水平0—100 cm土層土壤三相比的二維三系圖Fig.3 Two-dimensional three-system diagram of soil three phases in 0–100 cm soil depth at different yield levels of maize

中部黑土各產(chǎn)量水平土壤GSSI值隨著土層加深呈先降低后升高的變化趨勢 (圖4a)，高產(chǎn)田與中產(chǎn)田0—100 cm各土層土壤GSSI值間差異不顯著，對低產(chǎn)田而言，10—20、20—30和70—100 cm土層土壤GSSI值顯著低于0—10和30—50 cm土層；從同一土層來看，高產(chǎn)田與中產(chǎn)田0—100 cm各土層GSSI間無顯著差異，但均高于低產(chǎn)田，且二者50—70和70—100 cm土層土壤GSSI值與低產(chǎn)田相應土層的GSSI值間差異顯著。西部淡黑鈣土高產(chǎn)田與中產(chǎn)田0—100 cm各土層土壤GSSI值間差異不顯著，低產(chǎn)田70—100 cm土層土壤GSSI值顯著低于其他土層；高產(chǎn)田與中產(chǎn)田0—100 cm各土層GSSI值間無顯著差異，但二者均顯著高于低產(chǎn)田(圖 4b)。

圖 4 不同玉米產(chǎn)量水平0—100 cm土層廣義土壤結構指數(shù)Fig.4 Generalized soil structure index (GSSI) in 0–100 cm soil depth at different yield levels of maize

2.1.2 土壤容重和含水量 在吉林省中部黑土區(qū)和西部淡黑鈣土區(qū)，土壤容重均隨著土層加深呈先增加后降低的趨勢 (表1)。高產(chǎn)和中產(chǎn)田黑土土壤容重最大值出現(xiàn)在10—20和20—30 cm，低產(chǎn)田出現(xiàn)在70—100 cm土層。淡黑鈣土各產(chǎn)量水平10—100 cm各土層土壤容重間無顯著差異。從同一土層的土壤容重來看，黑土各產(chǎn)量水平0—10 cm土層土壤容重間無顯著差異，高產(chǎn)田10—100 cm各土層土壤容重低于甚至顯著低于低產(chǎn)田，而與中產(chǎn)田多數(shù)土層無顯著差異。各產(chǎn)量水平下淡黑鈣土0—100 cm各土層土壤容重間均未表現(xiàn)出顯著差異。

中部黑土和西部淡黑鈣土高產(chǎn)田和中產(chǎn)田土壤含水量隨著土層加深未表現(xiàn)出明顯的變化趨勢 (表1)，而低產(chǎn)田土壤含水量表現(xiàn)出明顯的層次性變化，黑土以20—30和30—50 cm土層土壤含水量最高，以0—10和70—100 cm土層土壤含水量最低；淡黑鈣土以 10—30、30—50 cm 土層最高，70—100 cm 土層最低。黑土區(qū)不同產(chǎn)量水平同一土層土壤含水量的變化整體表現(xiàn)為高產(chǎn)田 ≥ 中產(chǎn)田＞低產(chǎn)田，且部分土層高產(chǎn)田與低產(chǎn)田土壤含水量間差異顯著。在西部淡黑鈣土區(qū)，除10—20、20—30和70—100 cm土層外，其他土層土壤含水量的高低均表現(xiàn)為高產(chǎn)田＞中產(chǎn)田＞低產(chǎn)田，且高產(chǎn)田與低產(chǎn)田土壤含水量間差異顯著，高產(chǎn)田和中產(chǎn)田各土層土壤含水量間無顯著差異。

表 1 不同玉米產(chǎn)量水平0—100 cm土層土壤容重和含水量Table 1 Soil bulk density and water content in 0–100 cm soil depth at different yield levels of maize

2.2 土壤養(yǎng)分的空間分布

2.2.1 土壤有機質(zhì)和全量養(yǎng)分含量 表2表明，吉林省中部黑土區(qū)0—100 cm土層的土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量較西部淡黑鈣土區(qū)分別高13.5%、11.1%、33.3%和15.7%。黑土區(qū)土壤全鉀含量在0—70 cm土層內(nèi)沒有顯著變化。高產(chǎn)黑土0—30 cm土層全氮和全磷含量高于30 cm以下層次，中產(chǎn)和低產(chǎn)黑土0—20 cm土層全氮含量高于或顯著高于20 cm以下層次，全磷含量在0—10 cm土層顯著高于10 cm以下層次，高產(chǎn)土壤在0—30 cm土層的氮、磷養(yǎng)分含量多高于中、低產(chǎn)田。西部淡黑鈣土高產(chǎn)土壤0—30 cm土層的全氮含量高于或顯著高于30 cm以下土層，而全磷含量在0—20 cm土層高于20 cm以下層次，中、低產(chǎn)田全鉀含量在10 cm以下土層顯著降低。表明黑土和淡黑鈣土高產(chǎn)田的肥沃土壤層較中、低產(chǎn)田厚。

表2 不同玉米產(chǎn)量水平0—100 cm土層土壤全量養(yǎng)分含量與pH的變化Table 2 Soil organic matter, total N, P and K contents and pH in 0–100 cm soil depth at different yield levels of maize

高、中和低產(chǎn)黑土0—20 cm土層土壤有機質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量多無顯著差異；高產(chǎn)田30 cm以下土層的全氮含量多顯著高于中、低產(chǎn)田；20—30 cm土層全磷含量顯著高于低產(chǎn)田。黑土高、中產(chǎn)田與低產(chǎn)田10 cm以下土層土壤有機質(zhì)含量間多差異顯著，高、中、低產(chǎn)量水平淡黑鈣土0—10和10—20 cm土層有機質(zhì)含量無顯著差異，但明顯高于其他土層。在20 cm以下土層中，高產(chǎn)淡黑鈣土土壤有機質(zhì)及氮磷等全量養(yǎng)分仍保持較高水平，較中產(chǎn)田高7.59%～34.11%，較低產(chǎn)田高13.76%～62.23%。

從同一土層不同產(chǎn)量水平來看，黑土20—100 cm各土層土壤有機質(zhì)含量均表現(xiàn)為高產(chǎn)田＞中產(chǎn)田＞低產(chǎn)田，除0—20 cm土層外，高產(chǎn)田與低產(chǎn)田20—100 cm各土層土壤有機質(zhì)含量差異顯著，而高產(chǎn)田與中產(chǎn)田、中產(chǎn)田與低產(chǎn)田間僅有部分土層有機質(zhì)含量差異顯著；各產(chǎn)量水平0—20 cm土層土壤全氮和全磷含量間無顯著差異，20—100 cm各土層全氮和全磷含量的高低表現(xiàn)為高產(chǎn)田 ≥ 中產(chǎn)田＞低產(chǎn)田；各土層土壤全鉀含量間無顯著差異；高產(chǎn)田與中產(chǎn)田0—10 cm土層土壤pH顯著高于低產(chǎn)田，其他土層均以中產(chǎn)田和低產(chǎn)田較高。淡黑鈣土不同產(chǎn)量水平0—100 cm各土層土壤有機質(zhì)和全氮含量間均無顯著差異；高產(chǎn)田0—30 cm土層土壤全磷含量明顯高于中產(chǎn)田與低產(chǎn)田，不同產(chǎn)量水平其他各土層土壤全磷含量間差異不顯著。

2.2.2 土壤速效養(yǎng)分含量 吉林省中部黑土區(qū)0—100 cm土層有效磷和硝態(tài)氮含量與西部淡黑鈣土區(qū)大體持平，而速效鉀含量則較西部地區(qū)高21.4%(表3)。黑土土壤有效磷、速效鉀和硝態(tài)氮等速效養(yǎng)分含量總體上表現(xiàn)為0—20 cm較高，而下層逐漸下降；淡黑鈣土有效磷含量也表現(xiàn)出同樣的趨勢，速效鉀含量除表層外，其余層次間無顯著差異，硝態(tài)氮含量則在50 cm以下土層出現(xiàn)明顯升高趨勢，這主要是因為西部地區(qū)缺水而長期采用坐水種及生育期灌溉所造成。

表 3 玉米不同產(chǎn)量水平0—100 cm土層土壤速效養(yǎng)分含量的變化 (mg/kg)Table 3 Soil available nutrient content in 0–100 cm soil depth at different yield levels of maize

吉林省中部黑土區(qū)不同產(chǎn)量水平0—100 cm各土層土壤有效磷含量均隨著土層加深呈逐漸下降至平穩(wěn)的趨勢，西部淡黑鈣土區(qū)亦呈現(xiàn)相同趨勢；中部黑土區(qū)高產(chǎn)田與中產(chǎn)田0—20 cm土層中速效鉀含量明顯高于低產(chǎn)田，而隨著土層的加深其差異逐漸縮小，這表明不同產(chǎn)量水平土壤間速效鉀含量的差異主要表現(xiàn)在表層；中部黑土區(qū)0—100 cm各土層土壤硝態(tài)氮含量也以高產(chǎn)田和中產(chǎn)田較高，且各土層三者間的差異較為明顯；西部淡黑鈣土區(qū)土壤硝態(tài)氮含量在50 cm以下土層出現(xiàn)明顯升高趨勢，高產(chǎn)田70—100 cm土層硝態(tài)氮累積量占0—100 cm土體總量的5.2%，而中、低產(chǎn)田該比例分別為22.3%和22.7%，這可能與西部地區(qū)長期灌水有關。

2.2.3 土壤養(yǎng)分儲量特征 圖5顯示，黑土區(qū)0—100 cm土層土壤氮和磷素儲量分別為12.3和4.8 t/hm2，與淡黑鈣土氮、磷儲量差異不明顯，黑土區(qū)0—100 cm土層土壤鉀素儲量為175.1 t/hm2，明顯高于淡黑鈣土地區(qū)，黑土區(qū)氮、磷、鉀儲量比淡黑鈣土區(qū)分別高2.4%、13.3%、43.5%，這可能是由于兩地成土母質(zhì)的差異。從不同產(chǎn)量水平來看，黑土區(qū)高產(chǎn)田土壤氮儲量顯著高于低產(chǎn)田，中產(chǎn)田介于二者間，并與二者間差異均未達到顯著水平；高產(chǎn)田和中產(chǎn)田磷素儲量間無顯著差異，但均顯著高于低產(chǎn)田；3個產(chǎn)量水平鉀素儲量沒有顯著差異。淡黑鈣土區(qū)3個產(chǎn)量水平土壤的氮、磷、鉀素儲量間差異均不顯著。

圖 5 不同玉米產(chǎn)量水平下0—100 cm土層土壤養(yǎng)分儲量Fig.5 Soil nutrient storage in 0–100 cm soil depth at different yield levels of maize

2.2.4 不同層次土壤理化性狀與產(chǎn)量間相關性分析 Pearson相關性分析結果 (圖6)表明，在黑土區(qū)，玉米產(chǎn)量與0—20 cm土層土壤有機質(zhì)、全氮、全鉀及硝態(tài)氮含量間相關性均不顯著，而與20 cm以下土層各指標呈現(xiàn)正相關關系；與10—70 cm土層土壤有效磷含量關系密切；與10 cm以下土層pH呈現(xiàn)顯著的負相關關系；與0—70 cm乃至100 cm土層土壤的GSSI、容重、含水量、速效鉀含量顯著正相關；除10—20 cm土層GSSI與其他土壤理化指標間相關不顯著外，其他土層各土壤理化指標間均呈現(xiàn)顯著的相關關系。表明影響黑土產(chǎn)量水平的因素主要為20 cm 以下土層的理化性狀。

圖 6 土壤理化性狀與產(chǎn)量相關性 (n=18)Fig.6 Pearson correlation of soil physicochemical properties and maize yield

在西部淡黑鈣土區(qū)，0—100 cm土層土壤GSSI與玉米產(chǎn)量間呈現(xiàn)顯著正相關關系，而土壤容重對玉米產(chǎn)量的積極影響主要表現(xiàn)在20—30 cm土層；土壤有機質(zhì)、有效磷、速效鉀等養(yǎng)分含量與玉米產(chǎn)量間的密切關系主要集中于20—30 cm土層，其他土層未表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。表明淡黑鈣土產(chǎn)量差異主要由20—30 cm 土層理化性狀造成。

3 討論

3.1 不同生態(tài)區(qū)土壤質(zhì)量特征

吉林省農(nóng)田土壤具有明顯的地域性[17]，其形成主要由氣候、地形、成土母質(zhì)、植被等自然因素控制，黑土主要集中分布在中部半濕潤區(qū)，成土母質(zhì)主要為黃土狀堆積物，表層多屬粘壤土和壤質(zhì)黏土，以細砂粒占比較大，其次為粉砂粒及粘粒，粗砂粒含量最少；而淡黑鈣土則主要分布在西部半干旱區(qū)，顏色較淺，母質(zhì)為黃土狀亞砂土，表層多屬砂質(zhì)粘壤土和砂質(zhì)土壤，腐殖質(zhì)層較薄，土壤質(zhì)地較輕，通層有石灰性反應[8,18]。本研究中，中部黑土區(qū)高產(chǎn)田0—100 cm土層土壤固、液、氣三相的比例更為理想，西部淡黑鈣土區(qū)各產(chǎn)量水平土壤三相的比值均相對偏離理想值，這也是兩地區(qū)玉米產(chǎn)量差異較大的主要原因。此外，中部黑土區(qū)0—100 cm土壤容重平均值較西部淡黑鈣土區(qū)低1.6%～6.2%；且兩地均呈現(xiàn)表層0—10 cm容重較低，而下層容重較高的特征，這主要是由于東北多年采用小型動力作業(yè)造成，調(diào)查表明，東北地區(qū)有效耕層平均深度僅為15.1 cm[19]；玉米連作區(qū)耕層土壤容重在1.2 g/cm3左右時最佳，隨著土壤容重的增加，土壤緊實對作物生長的限制作用受土壤水分影響較大[20]。中部黑土區(qū)0—100 cm土壤含水量顯著高于西部淡黑鈣土區(qū)，這主要是由于兩地土壤質(zhì)地及氣候條件所致。兩地區(qū)0—100 cm各土層廣義土壤結構指數(shù) (GSSI)和土壤含水量均表現(xiàn)為高產(chǎn)田＞中產(chǎn)田＞低產(chǎn)田，表明高產(chǎn)田土壤具有良好的保水與儲水能力，土壤固、液、氣三相的比例更趨于合理。兩種土壤類型土壤各理化性質(zhì)與玉米產(chǎn)量間的相關分析，也進一步說明兩區(qū)域土壤肥力對玉米產(chǎn)量形成的不同影響過程與機制。陳延玲等[21]在梨樹超高產(chǎn)田創(chuàng)建中也增加了滴灌技術來實現(xiàn)產(chǎn)量的進一步提升。

在土壤養(yǎng)分指標中，除土壤有效磷外，土壤硝態(tài)氮、速效鉀含量等速效養(yǎng)分以及土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀等均為中部地區(qū)高于西部，但從儲量上看，氮、磷素差異不明顯，僅鉀素儲量明顯高于西部。這主要是因為西部淡黑鈣土區(qū)原有速效鉀含量較低[22]，加之近年來吉林省中西部農(nóng)戶在磷鉀肥投入量上無較大差異，均在70 kg/hm2左右[23]。此外，在中部黑土區(qū)，0—20 cm表層土壤均出現(xiàn)不同程度的酸化現(xiàn)象，尤其是低產(chǎn)田0—10 cm降至5.0以下，這與長期單施化肥及化肥品種單一有較大關系。賈立輝等[24]研究表明，長期單施化肥導致黑土pH 23年間下降約1.8個單位，未來實施有機培肥或優(yōu)化肥料品種是阻控土壤酸化的重要技術措施[25-27]。

3.2 不同產(chǎn)量水平土壤質(zhì)量特征

本研究中，相較于中產(chǎn)田和低產(chǎn)田，高產(chǎn)田土壤固相、液相和氣相比例較為理想，具有良好的保水與儲水能力，利于作物生長發(fā)育。低產(chǎn)田土壤較高產(chǎn)田和中產(chǎn)田相對更加緊實，不利于土壤水氣交換和作物根系的生長下扎，影響土壤物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分有效性，不同產(chǎn)量水平在0—30 cm土壤隨著土層的不斷加深容重逐漸增大，這與王寅等[23]研究結果一致。之后30—50 cm容重減小，最后又隨土層深度的增加容重逐漸增大直至平緩。高產(chǎn)田與中產(chǎn)田土壤之間在土壤有機質(zhì)、全量氮磷鉀與速效氮磷鉀含量上的差異并不明顯，但低產(chǎn)田土壤的養(yǎng)分含量與儲量要遠低于前兩者。表明土壤肥力退化造成的供肥能力和作物需求不匹配是低產(chǎn)田的一個重要限制因子，嚴重制約了玉米產(chǎn)量潛力的發(fā)揮[28-29]。

在中部黑土區(qū)，30—50 cm土層中幾乎所有土壤理化性狀均與產(chǎn)量顯著相關，而20—30和50—70 cm土層次之，這說明深層土壤質(zhì)量可能對于產(chǎn)量的貢獻更大，20—100 cm土層高產(chǎn)田土壤有機質(zhì)及全量養(yǎng)分比中產(chǎn)田高7.59%～34.11%，比低產(chǎn)田高13.76%～62.23%。在諸多指標中，土壤物理結構仍是主要貢獻者；在西部淡黑鈣土區(qū)，則以20—30 cm土層中與產(chǎn)量相關的土壤理化指標較多，這表明高產(chǎn)田土壤肥力基礎主要表現(xiàn)為20 cm以下的深層全量養(yǎng)分，其土壤肥力的持續(xù)供應能力可能是實現(xiàn)高產(chǎn)的主要條件。

4 結論

中部黑土0—100 cm土壤有機質(zhì)和氮磷鉀儲量高于西部淡黑鈣土，黑土高產(chǎn)田0—10 cm土壤三相比更趨近于理想值，黑土和淡黑鈣土高產(chǎn)田和中產(chǎn)田0—100 cm土層土壤含水量未表現(xiàn)出明顯的層次間差異，而低產(chǎn)田土壤含水量具有明顯的層次性變化。中部黑土區(qū)在20—30 cm有一個保水保肥層，30 cm以下土壤的理化性狀導致黑土的產(chǎn)量差異，其中30—50 cm對產(chǎn)量的影響最大。淡黑鈣土沒有明顯的保水保肥層，產(chǎn)量差異受20—30 cm土層理化指標的影響較大，因此，培育肥沃深厚的土層是黑土區(qū)和淡黑鈣土區(qū)提高玉米產(chǎn)量與維持土壤肥力的核心技術途徑。