长期定位施肥土壤有效磷与速效钾的剖面分布及对作物产量的影响.docx

1、长期定位施肥土壤有效磷与速效钾的剖面分布及对作物产量的影响胡诚】，宋家咏李晶，刘春清3,陶小蛾3,陈云峰)乔艳】，刘东海1李双来”1.湖北省农业科学院植保土肥研究所.湖北武汉430064;2.湖北省土壤肥料工作站湖北武汉430070;3.湖北省孝感市孝南区农业局，湖北孝感432000摘要：通过25年的长期定位试验研究不同的施肥方式对土壤有效磷与速效钾质量分数及水稻产量的影响。研究结果表明：有机肥配合施用氮、磷、钾肥能够大大提高土壤耕层有效磷的质量分数，施肥主要影响土壤耕层有效磷的质量分数，对其它土层影响不明显。有机肥配合施用氮、磷、钾肥能够提高土壤耕层速效钾的质量分数，对20-40cm

2、7;层土壤速效钾质量分数也有提高作用。化肥配合有机肥施用稻谷的产量高于单施化肥或单施有机肥，单施化肥或单施有机肥稻谷的产量高于不施肥的对照。因此，为了提高土壤肥力与作物产量，最好的培肥方式是有机肥配施氮磷钾肥。关键词：悦期肥料试验；土壤有效磷；土壤速效钾；剖面分布中图分类号：S153.61文献标志码：A文章编号：1674-5906(2012)04-0673-04基金项目：农业部公益性行业(农业)科研专项经费项目(201203030);湖北省自然科学基金项目(2008CDB042)；湖北省农业创新中心专项资金项目(2007-620-003-03)作者简介：胡城(1972年生)，副研究员.博士，主

3、要从事土壤生态学及农业环境研究°E-mail:huchenghxz通信作者，E-mail:shla山收稿日期：2012-02-28研究磷素循环的生态过程，对于提高磷肥的利用效率，减少磷肥的环境污染具有重要的意义。长期大量的施用化肥一方面肥料的利用率下降，另一方面没有利用的养分大量进入水体中，是重要的农业面源污染源。钾是作物生长所需的重要营养元素之一，对于产量形成及品质改善具有重要作用，施用钾肥是提高作物产量的关键措施。由于钾肥资源缺乏，钾肥施用不足一直是中国肥料施用不平衡中最突出的因素，长期的肥料试验可有效地揭示施钾对土壤营养库的长期效应。长期不同的施肥方式对土壤有效磷与速效钾含量的

4、影响已有较多的报道A%但是这些研究主要集中在土壤耕层。长期不同的施肥方式对土壤有效磷与速效钾含量剖面分布影响的研究较少报道，仅见张玉革等【6】报道了潮棕壤不同土地利用方式土壤有效磷的垂直变化特征。本研究主要比较长期不同的施肥条件下土壤有效磷与速效钾含量的垂直分布状况，为小麦水稻种植模式下土壤磷素与钾素循环与合理利用提供科学依据。1材料与方法试验设在湖北省武汉市湖北省农业科学院南湖试验站内(N30°28E114O259,该区为北亚热带向中亚热带过渡型的地理气候带，光照充足，热量丰富，无霜期长，降水充沛。年平均日照时数为2080h,N10°C总积温为5190C,年降雨量1300

5、mm左右，年蒸发量1500mm,无霜期230300d。土壤类型为黄棕壤发育的黄棕壤性水稻土，属潴育水稻土亚类，黄泥田土属。地形为垄岗平原，海拔高度20mo提水灌溉，排灌方便。长期定位试验始于1981年种植水稻时，属全国化肥试验网布置在长江流域稻麦两熟区的无机与有机肥料长期定位试验。试验开始时的耕层土壤(020cm)有机质质量分数为27.43gkg1,全氮质量分数为1.801gkgLC/N为8.83,全磷质量分数为1.004gkg1,全钾质量分数为30.218gkg，碱解氮质量分数为150.7mgkg1,铉态氮质量分数为9.4mgkg',速效磷质量分数为5.0mg-kg1,速效钾质：ft

6、分数为98.5mgkg'1,pH6.3。试验共设9个处理：(1)不施肥对照(CK),(2)氮肥(N),(3)氮磷肥(NP),(4)氮磷钾肥(NPK),(5)常量有机肥(M),(6)氮肥+常最有机肥(NM),(7)氮磷+常量有机肥(NPM),(8)氮磷钾+常量有机肥(NPKM),(9)氮磷钾+1.67倍有机肥(NPKM)。设3次重复，试验小区随机区组排列，小区面积40m2(8mx5m),小区间用40cm深的水泥境隔开，每个重复间有40cm宽的水泥排水沟。化肥用量为每年施用纯N150kghn/2,P2O575kghm”，K2O150kghnf2,N:P2O5:K2O为2：1：2。有机肥料为

7、鲜猪粪，堆置田头1周后施用，猪粪含碳262.18gkgLN15.1gkg、P2O520.8gkgLK2o13.6gkg'、H2O69%,C/N为17.36o中稻与小麦常规施猪粪均为11250kghm”。中稻化肥施用量占全年施肥量的60%,小麦占40%o水稻和小麦的肥料施用方式均为磷钾肥及有机肥移栽或播种前一次性全层基施；氮肥为水稻基肥40%、分囊肥40%、硬肥20%,小麦基肥50%、腊肥25%、拔节肥25%O氮肥为尿素(尿素N46%)和磷酸一铉(N10%),磷肥为磷酸一铉(P2CM6%),钾肥为氯化钾(6060%)。水稻和小麦收获后地上部分全部带走。采用冬小麦夏水稻种植模式。2006年

8、中稻收获后，翻地种植冬小麦前取样，将0100cm土层分5个层次(020、20-40.4060、6080和80100cm),每个层次取样，每个处理取1个剖面。土壤有效磷采用0.5MNaHCO3浸提-钥镑抗比色法，土壤速效钾采用1M的NH4Ac浸提火焰光度法,水稻产量是每个小区40m2稻谷的实际产量然后折算成每公顷的稻谷产鼠。数据分析用EXCEL软件进行，在P<0.05水平被认为有显著的差异C2结果与分析2.1长期定位施肥土壤有效磷的剖面分布土壤有效磷的剖面分布见表lc从表中可以看出，与对照相比，除了单施氮肥外，其它施肥处理020cm土层土壤有效磷质量分数高于对照；其它土层与对照相比，规律不

9、明显。所有添加有机肥的表1不同施肥处理的土堵有效确质分数(mgkg')Table1SoilavailablePcontentindifferenttreatmentsanddepths(mgkg")cm处理4202(M040-6060-8080-1000-100CK3.906.348.557.30)0.597.33N2.802.604.768.9412.176.25NP5.183.515.18NPKH.7211.953.054.907.647.85M49.828.499.067.7012.1217.44NM86.574.3010.259.627.982

10、3.74NPM128.0323.517.8112.1320.0538.31NPKM79.295.545.889.9410.1922.17NPKM'78.157.474.626.728.8921.17处理A20cm土层土壤有效磷质量分数远高于其它土层，其中最大值是NPM处理，为128.03mg*/,其次为NM处理，为86.57g-kg*.0-100cm±层有效磷的平均质量分数施用有机肥处理高于化肥处理与对照。通过双因素方差分析，可以看出处理之间土壤有效磷质量分数差异不显著，但是不同的深度之间有显著的差异(表2,(PV0.05)。表2不同施肥处理各深度土层有效钾与速效硝含两因素方

11、差分析Table2TwowayANOVAanalysisofsoilavailablePandavailableKcontentbetweentreatmentsanddepths均方差尸值显著性检验处理间深度间处理间深度间处理间深度间有效钾含量609.0773064.421.5507.8010.179<0.001速效磷含址1196.3233156.4631.9625.1760.0840.0022.2长期定位施肥土壤速效钾的剖面分布在020cm土层，除了单施氮肥与氮磷肥之外,其它处理的土壤速效钾质量分数高于对照，其它土层与对照相比，规律不明显(表3)。除了对照、单表3不同施肥处理的土增速

12、效钾质分数(mgkg1)Tabic3Sc:!availableKcontentindifferenttreatmentsanddepths(mgkg1)cm处理4202A4040-6060-8080-100(M00CK103.1389.86127.6965.94111.5899.64N83.2283.22100.8476.6890.1086.81NP87.6569.9584.7382.0576.6880.21NPK154.0094.28114.27108.9087.42ill.77M116.4094.2884.73114.27103.53102.64NM134.0996.4982.05111.

13、5898.16104.47NPM224.78111.98103.1390.10106.21127.24NPKM196.02125.0096.4982.05103.53120.62NPKM'145.15157.22109.7692.7982.05117.39施貌肥及氮磷钾配施过量有机肥处理，其它处理都是0-20cm土层土壤速效钾质量分数高于其它土层。土壤速效钾质量分数最大值是0-20cm土层NPM处理.为224.78mgkg其次为NPKM处理，为196.02gkg1,0100cm土层速效钾的平均质量分数施用有机肥与钾肥处理高于其它化肥处理与对照。通过双因素方差分析可以看出处理之间土壤速效

14、钾质址分数差异不显著，但是不同的深度之间有显著的差异(表2,(P<0.05)o2.3长期定位施肥对水稻产量的影响长期定位施肥2006年中稻籽粒产量顺序为NPKM»NPKM>NPM>M>NP>NPK=NM>N>CK。其中NPKM*处理中稻籽粒产量显著高于NPM、NM、M、NPK、NP处理，NPM、NM、M、NPK、NP处理中稻籽粒产量显著高于N处理，N处理中稻籽粒产量显著高于对照(图1),但是NP、NPK、M、NM、NPM、NPKM处理之间差异不显著(Pv0.05)o3小结与讨论长期定位肥料试验的结果显示，在0-20cm±层，与对照相

15、比，只有单施氮肥没有提高土壤有效磷的质量分数，说明无论是施用化学磷肥还是有机肥，都可以提高土壤有效磷的质虽分数，但是有机图1长期不同施肥处理中粗料粒产(thm2)Fig.lGrainyieldsofriceinlong-termfertilizationexperiments(thm2)肥的效果更加明显一些。胡诚等在华北平原玉米小麦种植模式下的长期定位试验也报道了相似的结果。Yadav等同在印度的水稻小麦种植模式下的长期定位试验也具有类似的结果。虽然所施用的有机肥不同，种植模式各异，但是都有相似的结果，说明施用有机肥完全可以提供作物生长所需要的磷素啊。施用有机肥与施用化肥相比大大提高了土壤有效

16、磷质量分数，主要原因是有机肥既含有有机磷也含有无机磷。在0-20cm±层，与对照相比，只有单施氮肥与氮磷肥没有提高土壤速效钾的质量分数，施用氮磷钾肥与有机肥可以提高土壤速效钾的质量分数B0Jo康文靖在湖南的早稻与晚稻种植模式下通过7年的施肥试验也发现了相似的结果。邢素丽等在小麦玉米种植模式下12年连续施用秸秆和钾肥，发现都能显著或极显著提高耕层土壤速效钾和缓效钾质量分数，但对耕层以下土壤培肥作用不明显。但是本研究发现，施肥提高了20T0cm土层土壤速效钾质量分数，但是对40-60cm土层土壤速效钾的质量分数影响小。长期定位施肥对作物产量影响的研究报道较多，一般的结果是有机肥配施氮磷钾

17、肥处理的作物产量高于单施氮磷钾肥处理，施用氮磷钾肥处理高于单施氮肥处理，单施氮肥处理高于不施肥的对照1，2-151,我们的结果也支持这些结论。综上所述，有机肥配合施用氮、磷、钾肥能够大大提高土壤耕层有效磷的质量分数，施肥主要影响土壤耕层有效磷的质量分数，对其它土层影响不明显。有机肥配合施用氮、磷、钾肥能够提高土壤耕层速效钾的质量分数，对20-40cm土层土壤速效钾质量分数也有提高作用。有机肥配合化肥施用稻谷的产量高于单施化肥或单施有机肥，单施化肥或单施有机肥稻谷的产量高于不施肥的对照。因此，为了提高土壤肥力与作物产量，最好的培肥方式是有机肥配施氮磷钾肥。参考文献：1 姜勇，张玉革，梁文举,等.

18、七地利用方式对潮棕壤确素剖面分布的影响J).农业环境科学学报,2005,24(3):512-516.JIANGY,ZHANGYQLIANGWJ,etal.EffectsoflanduseontheprofiledistributionofphosphorusinaquicbrownsoilJ.JournalofAgro-EnvironmentScience,2005,24(3):512-516.2 康文靖.有机肥基础上的钾肥效益长期定位研究J.中国农学通报,2010,26(4):174-177.KANGWcnjing.Studiesoneffectofpotassiumfertilizerap

19、plicationbasedorganicfertilizerbylong-termexperimentation.ChineseAgricultureScienceBulletin,2010,26(4):174-177.3 谭德水，金继运，黄绍文，等.长期施钾对玉米连作土壤-作物系统御素特征的影响J.土壤通报,2009,40(6):1376-1380.TANDeshui,JINGJiyun,HUANGShaowcn,etal.Effectoflong-termpotassiumapplicationonpotassiumcharacterinmonoculturemaizesoil-crop

20、system。.ChineseJournalofSoilScicnsce,2009,40(6):1376-1380.4 胡诚，曹志平，罗艳蕊，等.长期施用生物有机肥对土壤肥力及微生物生物量碳的影响J.中国生态农业学报,2007,15(3):48-51.HUCheng,CAOZhiping,LUOYanrui,etal.Effectoflong-termapplicationofmicroorganismiccompostorvermicompostonsoilfertilityandmicrobialbiomasscarbon。.ChineseJournalofEco-Agriculture,

21、2007,15(3):48-51.5 王立刚，李维炯，邱建军，等.生物有机肥对作物生长、土填肥力及产M的效应研究JJ.土壤肥料,2004,(5):12-16.WANGLigang,LJWeijiong,QIUJianjun,etal.Eflectofbiologicalorganicfertilizeroncropsgrowth,soilfertilityandyicld(J).SoilandFertilizer,2004,(5):12-16.6 张玉革，姜勇，梁文举，等.潮棕填不同利用方式pH和Olsen-P的垂直变化特征J.水土保持学报,2004,18(4):89-92.ZHANGYuge

22、,JIANGYong.LIANGWJ,etal.VerticalvariationofsoilpHandOlsen-PinaquicbrownsoilasafltedbylanduseJ).JournalofSoilandWaterConservation,2004,18(4):89-92.7 胡诚，曹志平，胡菊，等.悦期施用生物有机肥土壤的氮矿化J.生态学报,2009,29(4):2080-2086.HUCheng,CAOZhiping,HUJu,etal.Soilnitrogenmineralizationinlong-termapplicationofbiological-organic

23、manureJ.ActaEcologiesSinica,2004,18(4):89-92.|8YADAVRL,DWIVEDJBS,PRASADK,etal.Yieldtrends,andchangesinsoilorganic-CandavailableNPKinalong-termrice-wheatsystemunderintegrateduseofmanuresandfenilizersJ,FieldCropsResearch,2000,68:219-246.9 迟继胜，李杰，黄HH芬，等.长期定位施肥对作物产鼠及土壤理化性质的影响J.辽宁农业科学,2006(2):20-24.CHIJi

24、shcng,LIJic,HUANGLifeng,etal.Eflectoflong-termfertilizationoncropyieldsandsoilphysical-chemicalproperties。.LiaoningAgriculturalSciences,2006(2):20-24.10 孙瑞莲，赵素强，朱鲁生，等.长期定位施肥对土壤酶活性的影响及其调控土壤肥力的作用J.植物苜养与肥料学报，2003,9(4):406-410.SUNRuilian,ZHAOBingqiang,ZHULusheng,etal.Effectsoflong-termfertilizationonsoi

25、lenzymeactivitesanditsroleinadjusting-controllingsoilfertilityJ.PlantNutritionandFertilizerScienc,2003,9(4):406-410.H邢素丽，刘矗朝，韩保文.12年连续施用秸秆和钾肥对土壤钾素含最和分布的影响JJ.土填通报,2007,38(3):486-490.XINGSuli,LIUMengchao,HANBaowen.Effectsof12-yearcontinuousapplicationofstrawandKfertilizeronsoilPotassiumconcentrationan

26、ddistributioninfluvo-aquicsoilJ.ChineseJournalofSoilSciensce.2007.38(3):486-490.12 MANDALA,PATRAAK,SINGHD,etal.Effectoflong-termapplicationofmanureand(wtilizeronbiologicalandbiochemicalactivitiesinsoilduringcropdevelopmentstagesJ.BioresourceTechnology,2007,98:3585-3592.(13) ZHANGHM,WANGBR,XUMQctal.C

27、ropyieldandsoilresponsestolong-termfertilizationonaredsoilinSouthernChinaJ.Pedosphere,2009,19(2):199-207.14GAM1SK,LADHAJK,PATHAKH,etal.Long-termchangesinyieldandsoilfertilityinatwenty-yearricc-wheatexperimentinNepalfJj.BiologyandFertilityofSoils,2001,34:73-78.15ZHANGH,XUM,ZHANGF.Long-termeffectsofma

28、nureapplicationongrainyieldunderdifferentcroppingsystemsandecologicalconditionsinChinaJJ.JournalofAgriculturalScience,2009,147:31-42.Profiledistributionofsoilavailablephosphorusandavailablepotassiumconcentrationsandcropgrainyieldsinlong-termfertilizationexperimentHUCheng1,SONGJiayong2,LIJing2,LIUChu

29、nqing3,TAOXiao'e：CHENYunfeng1,QIAOYan1,LIShuanglai1*,LIUDonghai11. InstituteofPlantProtectionandSoilSciences,HubeiAcademyofAgriculturalSciences,Wuhan430064,China;2. SoilandFertilizerStationofHubeiProvince.Wuhan430070,China;3. AgricultureBureauofXinanDistrictinXiaogan,Xiaogan432000,ChinaAbstract:Inordertostudytoeffectofdifferentfertilizationmethodonsoilavailablephosphorusandavailablepotassiumconcentrationsandcropyields,twenty-fiveyearslong-termfertilizationexperimentwascarri