長(zhǎng)期減量施肥對(duì)設(shè)施耕地土壤養(yǎng)分含量的影響

譚海燕 馬芳 楊從林 楊順安 張少敏 童江云

摘要：為了研究不同種植制度下長(zhǎng)期減量施肥對(duì)設(shè)施耕地土壤養(yǎng)分含量的影響，對(duì)昆明市晉寧區(qū)5個(gè)土壤養(yǎng)分監(jiān)測(cè)點(diǎn)施肥和土壤養(yǎng)分檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，比較不同施肥處理對(duì)土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明：不同觀測(cè)點(diǎn)長(zhǎng)期常規(guī)施肥、推薦施肥（減量）下土壤有機(jī)質(zhì)沒(méi)有發(fā)生明顯差異，空白不施肥下土壤有機(jī)質(zhì)明顯下降。不施肥與施肥處理相比土壤堿解氮、有效磷明顯降低，不同觀測(cè)點(diǎn)方差分析顯示達(dá)顯著水平，推薦施肥（減量）與常規(guī)施肥土壤堿解氮、有效磷養(yǎng)分含量之間沒(méi)有明顯差異，但堿解氮有隨著減肥幅度增加，土壤養(yǎng)分含量減少的趨勢(shì)。長(zhǎng)期施磷造成設(shè)施土壤有效磷有明顯累積，不同觀測(cè)點(diǎn)方差分析顯示達(dá)顯著水平。結(jié)果說(shuō)明長(zhǎng)期減量施用氮、磷肥在一定范圍內(nèi)并不會(huì)造成設(shè)施耕地土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷養(yǎng)分的減少，減量施肥是減少設(shè)施耕地土壤有效養(yǎng)分累積、保持土壤養(yǎng)分穩(wěn)定的重要措施。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)期；減量施肥；設(shè)施耕地土壤；養(yǎng)分含量；昆明

中圖分類號(hào)：S158.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號(hào)：cjas20191100284

Effects of Long-term Reducing Fertilization on Soil Nutrient Content in Protected Cultivated Land

Tan Haiyan1， Ma Fang2， Yang Conglin2， Yang Shun’an2， Zhang Shaomin3， Tong Jiangyun1

（1Resources and Environment Research Institute， Kunming Academy of Agricultural Sciences， Kunming 650118， Yunnan， China； 2Jinning County Agricultural Technology Promotion Center， Kunming 650600， Yunnan， China； 3Yunnan Flower Technique Training and Extension Center， Kunming 650000， Yunnan， China）

Abstract： To study the effect of long-term reducing fertilization on soil nutrient content in protected cultivated land under different cropping systems， the soil nutrients and fertilization rate of five long-term soil nutrient monitoring points in Jinning County of Kunming City were statistically analyzed， and the effect of different fertilization treatments on soil nutrient was compared. The results showed that there was no significant difference in soil organic matter between long-term reducing fertilizer treatment and conventional fertilizer treatment， but the organic matter in long-term non-fertilization decreased significantly. Compared with those of the fertilization treatment， soil available N and available P of non-fertilization treatment decreased obviously. There was no significant difference in soil available N and available P between reducing fertilizer treatment and conventional fertilizer treatment， but available N decreased as nitrogen fertilizer decreased. Due to the long-term phosphorus fertilizer application， enrichment effect of phosphorus was significant in protected soil. Long-term reducing nitrogen application will not result in the decrease of soil organic matter， available N and available P in protected cultivated land.

Keywords： Long Term； Reducing Fertilization； Protected Cultivated Land Soil； Soil Nutrient Content； Kunming

0引言

耕地土壤在長(zhǎng)期耕作條件下，受耕作制度、施肥管理等條件影響，土壤養(yǎng)分會(huì)發(fā)生不同變化。近年來(lái)，由于長(zhǎng)期不合理施用化肥造成的耕地土壤養(yǎng)分不平衡、土壤退化、植物生長(zhǎng)不良、水環(huán)境污染嚴(yán)重的問(wèn)題日益突出[1-5]，研究長(zhǎng)期減量施肥下，耕地土壤養(yǎng)分的變化，對(duì)指導(dǎo)當(dāng)前化肥減量增效工作、提高耕地土壤保護(hù)和肥料高效利用有較大的指導(dǎo)意義。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于減量施肥對(duì)作物產(chǎn)量、品質(zhì)、肥料利用效果及生態(tài)環(huán)境影響的報(bào)道有很多，如趙亞南等[6-9]研究小麥、芒果、甘藍(lán)、荷蘭豆在合理減肥下作物沒(méi)有減產(chǎn)，肥料利用率提高；趙偉、郭江等[10-13]研究番茄、玉米、小麥、包菜在減肥情況下，產(chǎn)量沒(méi)有明顯差異，但作物中硝酸鹽含量下降，土壤中養(yǎng)分的累積減少；劉兆輝[14]認(rèn)為適當(dāng)減施氮肥，既能保證作物產(chǎn)量，提高肥料利用率，又能減少對(duì)環(huán)境的危害。這些研究主要是基于當(dāng)季或兩季作物減量施肥的結(jié)果。在長(zhǎng)期定位施肥的研究上，針對(duì)不同施肥模式、不同耕作制度下土壤養(yǎng)分含量的變化、土壤供肥能力、以及肥料的使用效果方面作了大量詳盡的研究[15-18]，但在設(shè)施土壤長(zhǎng)期減量施肥情況下帶來(lái)的減量施肥與不減量施肥之間土壤養(yǎng)分的差異方面的情況報(bào)道不多。筆者結(jié)合昆明市測(cè)土配方施肥項(xiàng)目實(shí)施以來(lái)，在設(shè)施土壤不同耕作制度下農(nóng)戶長(zhǎng)期施肥定位監(jiān)測(cè)結(jié)果，研究在長(zhǎng)期氮肥等減量情況下，土壤有機(jī)質(zhì)、有效氮、磷、鉀的變化，以期為昆明市化肥減量增效工作提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

試驗(yàn)時(shí)間為2007—2015年。試驗(yàn)地點(diǎn)位于昆明市晉寧區(qū)，處于云南省中部滇池南岸，東經(jīng)120°13′—120°52′，北緯24°24′—24°28′，屬低緯高原亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，當(dāng)?shù)囟嗄昶骄鶜鉁貫?4.8℃，是云南省傳統(tǒng)花卉和蔬菜生產(chǎn)區(qū)，設(shè)施栽培技術(shù)較為發(fā)達(dá)。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按照農(nóng)業(yè)部《測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范》農(nóng)戶長(zhǎng)期施肥觀測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)建設(shè)要求，選擇5個(gè)具有代表性的設(shè)施栽培土壤進(jìn)行不同施肥處理的肥料監(jiān)測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)，通過(guò)比較多年來(lái)不同施肥情況下耕地土壤有機(jī)質(zhì)、速效氮、磷、鉀等養(yǎng)分的變化和差異，分析減肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分的影響。試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)處理，分別為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥、推薦施肥及不施肥處理，小區(qū)面積200 m2，不設(shè)重復(fù)，種植作物和種植方式采用當(dāng)?shù)氐湫头N植制度，供試土壤為當(dāng)?shù)氐湫痛硇酝寥?。所施肥料氮肥采用尿素，磷肥采用過(guò)磷酸鈣，鉀肥使用硫酸鉀，生產(chǎn)管理措施同當(dāng)?shù)赝扑]的管理措施。

1.3土壤養(yǎng)分測(cè)試項(xiàng)目和方法

第一年采集基礎(chǔ)土樣進(jìn)行有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀分析，每年秋季收獲后，采集土樣進(jìn)行同樣養(yǎng)分分析，其中，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化-容量法，土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法，有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀采用乙酸銨浸提-原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定[19]。

2結(jié)果與分析

2.1各觀測(cè)點(diǎn)基礎(chǔ)肥力、試驗(yàn)結(jié)束土壤養(yǎng)分含量情況及不同處理化肥施用情況

各觀測(cè)點(diǎn)基礎(chǔ)肥力、試驗(yàn)結(jié)束后不同處理土壤養(yǎng)分情況，以及常規(guī)施肥、推薦施肥化肥用量情況見(jiàn)表1～3。

從表1中看出，5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)前土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷都處于豐富水平，速效鉀處于中等偏上水平，總體肥力水平較高。

表2所示為通過(guò)9年試驗(yàn)后，不同觀測(cè)點(diǎn)不同施肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量的變化狀況。

表3所示為5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)9年來(lái)不同施肥處理的平均施肥量對(duì)比，其中，不同觀測(cè)點(diǎn)常規(guī)年均氮肥施用量為495～1200 kg/hm2，推薦施肥較常規(guī)施肥量減幅為12%～51%，平均減幅為26%，常規(guī)年均磷肥、鉀肥施用量分別為180～690 kg/hm2和345～1230 kg/hm2，推薦施肥較常規(guī)施肥量因觀測(cè)點(diǎn)不同增減幅度不同。

2.2不同施肥處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分含量的影響

通過(guò)比較5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)在常規(guī)施肥、推薦施肥及不施肥情況下，土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量年平均差異的情況（表4），比較9年來(lái)不同施肥處理對(duì)耕地土壤養(yǎng)分含量的影響。

從表5看出，5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)9年不同施肥處理情況下有機(jī)質(zhì)年均值的方差分析顯示，常規(guī)施肥、推薦施肥及空白不施肥下，土壤年均有機(jī)質(zhì)含量沒(méi)有顯著差異。對(duì)不同觀測(cè)點(diǎn)土壤堿解氮和有效磷年均值的分析顯示，常規(guī)施肥和推薦施肥之間的差異沒(méi)有達(dá)到顯著水平，而空白區(qū)與施肥處理相比差異達(dá)顯著。說(shuō)明，在不施肥情況下，大棚土壤年均堿解氮、有效磷含量會(huì)有明顯降低，但合理減量施肥對(duì)土壤堿解氮養(yǎng)分含量并沒(méi)有造成明顯的減少。對(duì)不同觀測(cè)點(diǎn)土壤速效鉀年均值的方差分析表明，無(wú)論增加、減少鉀肥或不施肥，其對(duì)土壤速效鉀含量的影響都沒(méi)有達(dá)到顯著水平，說(shuō)明在本研究中，鉀肥的施用與否對(duì)土壤速效鉀的含量沒(méi)有造成明顯的影響。

2.3氮、磷、鉀肥不同減幅對(duì)土壤速效養(yǎng)分含量的影響

對(duì)照不同觀測(cè)點(diǎn)常規(guī)施肥與推薦施肥和土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量的關(guān)系（圖1～3）可看出不同點(diǎn)施肥量差異對(duì)養(yǎng)分含量差異的影響。不同觀測(cè)點(diǎn)在減施氮肥情況下，表現(xiàn)出堿解氮有增有減，但隨著減施氮肥幅度增大，堿解氮減幅變大，說(shuō)明氮肥的增減，在一定范圍內(nèi)，并不會(huì)造成土壤堿解氮的明顯減少。從磷肥增減與有效磷含量差異的關(guān)系來(lái)看，磷肥的增減與有效磷的含量增減沒(méi)有明顯的相關(guān)性，減施磷肥幅度的大小，也沒(méi)有帶來(lái)有效磷含量明顯的減少，說(shuō)明在減施磷肥情況下，兩個(gè)處理土壤速效磷含量之間的差異并不明顯，這可能與磷肥利用率低，易在土壤中累積有關(guān)。從鉀肥增減與速效鉀的關(guān)系來(lái)看，隨著鉀肥增減幅度加大，速效鉀的增減幅度也變大，說(shuō)明鉀肥的施用的大小，與速效鉀含量的增減有一定的正相關(guān)關(guān)系，但速效鉀的增減幅度變化很小。

2.4試驗(yàn)前后不同施肥處理土壤養(yǎng)分含量情況對(duì)比

通過(guò)對(duì)不同觀測(cè)點(diǎn)不同施肥處理試驗(yàn)前和試驗(yàn)后土壤有效養(yǎng)分進(jìn)行方差分析（表6）可看出，有機(jī)質(zhì)在長(zhǎng)期不同施肥處理下，不施肥處理較施肥處理有明顯降低，施肥處理下有機(jī)質(zhì)較試驗(yàn)前有下降的趨勢(shì)。堿解氮在長(zhǎng)期不同施肥處理下，空白區(qū)堿解氮比施肥區(qū)降低明顯，施肥區(qū)處理之間堿解氮試驗(yàn)前后并沒(méi)有明顯差異，說(shuō)明長(zhǎng)期施用氮肥有利于提高土壤有效氮的供應(yīng)水平，較不施氮肥有顯著提高，但氮肥的減量施用在一定范圍內(nèi)并不會(huì)帶來(lái)堿解氮含量的顯著差異。

對(duì)比前后不同處理的土壤有效磷含量，起始值、空白值明顯低于推薦區(qū)和常規(guī)區(qū)的土壤有效磷，說(shuō)明長(zhǎng)期不施磷肥情況下，土壤有效磷會(huì)明顯下降，而長(zhǎng)期施肥會(huì)帶來(lái)土壤中磷的累積，但施肥量的大小在一定范圍內(nèi)并沒(méi)有造成有效磷含量的明顯差異。

比較不同觀測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)前后速效鉀含量平均值，空白區(qū)最小，常規(guī)施肥區(qū)最大，但試驗(yàn)前后及各施肥處理之間沒(méi)有明顯差異，說(shuō)明長(zhǎng)期施鉀或不施鉀，對(duì)土壤速效鉀含量都沒(méi)有造成明顯的影響，這說(shuō)明土壤中有效鉀的含量受作物吸收及土壤本身潛在供應(yīng)量的影響，存在著動(dòng)態(tài)的平衡關(guān)系。

3結(jié)論

在設(shè)施土壤中，合理施用化肥是保持土壤供肥能力的一個(gè)重要手段，長(zhǎng)期不施肥會(huì)造成耕地土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷含量的下降，而長(zhǎng)期減量施用氮、磷肥在一定范圍內(nèi)并不會(huì)造成設(shè)施耕地土壤有機(jī)質(zhì)和有效氮、磷養(yǎng)分的明顯減少，但隨著氮肥的減幅增大，堿解氮有下降的趨勢(shì)，磷肥在設(shè)施土壤中有明顯的累積現(xiàn)象，在設(shè)施耕地土壤中實(shí)施合理減量施肥是減少養(yǎng)分累積、維持土壤養(yǎng)分穩(wěn)定的重要措施。

4討論

劉兆輝等[20]對(duì)山東不同地區(qū)日光溫室土壤堿解氮、有效磷、速效鉀的研究表明，長(zhǎng)期施肥下土壤速效鉀、有效磷較露地均高，且與棚齡有顯著的關(guān)系，堿解氮也有不同程度的積累。徐云連等[21]對(duì)水稻長(zhǎng)期減量施肥研究得出，減量施肥加秸稈還田土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀、堿解氮含量增加，而有效磷含量呈減少的趨勢(shì)；蔡炳祥等[22]連續(xù)4年在水稻上實(shí)施化肥減量施肥得出基本可以維持土壤有機(jī)質(zhì)、全氮含量和土壤pH的穩(wěn)定，土壤有效磷含量有提高的趨勢(shì)。程秀洲等[23]研究稻麥輪作下，減氮施肥土壤有機(jī)質(zhì)較常規(guī)施肥有提高的趨勢(shì)。本研究顯示，設(shè)施土壤在長(zhǎng)期施肥下，與不施肥相比，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷都有明顯提高，但減量施用氮、磷肥下，減肥處理土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷與常規(guī)施肥之間沒(méi)有顯著的差異，試驗(yàn)后有機(jī)質(zhì)、堿解氮都維持在穩(wěn)定水平，而有效磷有不同程度的累積，說(shuō)明長(zhǎng)期合理減量施肥不會(huì)造成耕地土壤供肥水平的下降，這與前人的研究基本相似。另外，土壤速效鉀在試驗(yàn)前后和各施肥處理之間的差異都不顯著，說(shuō)明土壤速效鉀的含量，不僅受施肥影響，更與作物吸收及土壤內(nèi)部的鉀素儲(chǔ)備有關(guān)，土壤有效鉀處在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)。

減肥對(duì)當(dāng)季設(shè)施耕地土壤的影響上，趙偉等[9]研究認(rèn)為，減量施肥可顯著降低設(shè)施土壤當(dāng)季表層土壤有效磷和0～60 cm土層速效鉀的累積。茅國(guó)芳等[24]對(duì)設(shè)施西瓜栽培研究表明，氮、磷過(guò)度施用會(huì)造成土壤氮素盈余量增加，減施氮肥可以減少土壤NO3--N的表層積累。何傳龍[25]在設(shè)施番茄上研究得出減施氮、磷肥減少了表層硝態(tài)氮的淋失，降低了土體20～80 cm NH4+-N的含量，同時(shí)降低了0～20 cm耕作層的有效磷的累積。本研究中，不同觀測(cè)點(diǎn)減量施肥和常規(guī)施肥處理之間，養(yǎng)分年變化差異沒(méi)有達(dá)顯著水平，但隨著氮肥減幅增大，堿解氮減幅也變大，說(shuō)明減施氮肥可以減少表層堿解氮的累積。但磷肥的增減與當(dāng)季土壤有效磷含量的增減沒(méi)有明顯的相關(guān)性，這可能與磷易在土壤中累積或固定，當(dāng)季利用率低有關(guān)。

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