长期定位施肥对土壤磷、钾素动态变化的影响

1、长期定位施肥对土壤磷、钾素动态变化的影响刘树堂1, 2，姚源喜2，隋方功2，孟祥霞2，王秀珍21. 沈阳农业大学土地与环境学院，辽宁 沈阳 110161；2. 莱阳农学院农学系，山东 莱阳 265200摘要：23年定位施肥试验的结果表明，不施肥和单施氮肥的土壤，其有效磷质量分数迅速下降，前3年比播前降低约50%，自第7年开始比播前降低2/3左右，降至45 mg/g之后处于稳定状态。土壤全磷质量分数始终保持在0.400.50 g/kg的水平，有机磷略有增加。施有机肥以及有机肥与氮肥配施的土壤，其有效磷和有机磷质量分数增加显著。单施氮肥的土壤，其速效钾、缓效钾质量分数均降低，全钾质量分数变化不明显

2、。在每年每公顷单施含钾150.0 kg、300.0 kg的有机肥或与138 kg、276 kg氮素配施的土壤中，以单施含钾300.0 kg的有机肥的土壤的钾素盈余量最多，并随配施氮量的增加而盈余量减少。试验23年后的土壤，其钾素盈余量与土壤速效钾、缓效钾质量分数均有极显著的相关性，而与全钾质量分数的相关性不大。关键词：长期定位施肥；土壤磷素；土壤钾素；动态变化；有机肥料；无机肥料中图分类号：S147.2；S158 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2003）04-0452-04当前我国有近6×107 hm2的耕地缺磷，2×107 hm2的耕地缺钾；氮肥已基本满足

3、，而磷肥将缺三分之一，钾肥缺四分之三。有机肥供给的钾素占钾素总供给量的90%以上，至上世纪末仍有84%左右的钾肥靠有机肥供给。关于长期定位试验研究有机肥与无机肥配合施用对调节土壤中营养元素的动态平衡的影响，国内外已有相关的研究报道，但长期定位系统研究在国内还是首例。本课题利用长达23年的长期定位施肥试验，研究土壤中磷、钾素的动态变化的影响，旨在有效地利用肥料资源，为保持土壤的合理肥力结构提供依据。1 材料与方法1.1 试验设置与材料表1 试验设计处理有机肥无机肥处理有机肥无机肥处理有机肥无机肥1. CK2. N13. N20000低量高量4. M15. M1N16. M1N2低量低量低量0低量

4、高量7. M28. M2N19. M2N2高量高量高量0低量高量试验设在山东莱阳农学院试验站，土壤系无石灰性潮土，发育于冲积母质，表土质地为轻壤。试验始于1978年，1979年试验的土壤pH 6.8，020 cm土层的有机质质量分数为4.10 g/kg，全氮质量分数0.50 g/kg，全磷0.46 g/kg，速效磷15 mg/g，速效钾38 mg/g，阳离子代换量11.8 mol/kg。1年2季作物，即冬小麦-夏玉米，冬小麦品种为9214，夏玉米品种为鲁玉16号。山东省莱阳地区年平均气温11.2 ，年平均降雨量为779.1 mm，大多集中于79月份。试验共设9个处理（表1），每处理设3次重复。

5、小区面积33.33 m2。试验用的无机肥为尿素；低氮肥处理为每667 m2 施氮素9.2 kg，高氮肥处理为每667 m2施氮素18.4 kg。有机肥用猪粪，含氮质量分数为23 g/kg，全磷质量分数为0.52 g/kg，有机质质量分数为2050 g/kg；高量有机肥处理每年每667 m2施磷5 kg，低量有机肥处理每年每667 m2施磷2.5 kg。有机肥全部作冬小麦基肥；无机肥作冬小麦的基肥及返青、拔节期追肥，作夏玉米拔节期和大喇叭口期的追肥。每年冬小麦收获后（6月20日）取各处理耕层（020 cm）土壤进行土壤全磷、有机磷、有效磷、全钾、缓效钾、速效钾分析测定。对每隔4年即1981、19

6、85、1993、1997、2001年的数据进行分析比较，研究磷、钾元素的动态变化。 土壤有效磷用Olsen法测定；土壤全磷量用酸溶磷钼蓝比色法测定；土壤有机磷用灼烧法测定；土壤全钾用NaOH熔融，火焰光度法测定；土壤速效钾的测定用NH4OAC浸提，火焰光度法；缓放钾用1 mol/L热HNO3浸提，火焰光度法测定。2 结果与讨论2.1 长期定位施肥对土壤磷素动态变化的影响对照（CK）、N1、N2等3个处理的土壤有效磷质量分数，1981年比1978年分别下降了5.77 mg/g、6.03 mg/g、6.71 mg/g；1985年比1981年又分别减少了3.53 mg/g、4.87 mg/g、4.3

7、3 mg/g。1985年之后一直到2001年这3个处理的土壤有效磷质量分数变化不大，保持在3.905.50 mg/g之间。施用有机肥处理M1、M1N1、M1N2、M2、M2N1、M2N2的土壤速效磷质量分数变化明显，尤其是施用高有机肥的处理，这种变化更明显。1978年到1981年土壤有效磷质量分数呈下降趋势，到1985年恢复到1978年的水平，1989年开始增加，到2001年各处理分别增加了105.03 mg/g、97.94 mg/g、68.59 mg/g、151.14 mg/g、140.73 mg/g、140.85 mg/g，如图1所示。而且单施有机肥的处理比有机-无机肥配施增加的要多，这充

8、分体现了氮、磷的交互效应。图2 土壤全磷质量分数的动态变化 CK、N1、N2等3个处理，23年中土壤全磷质量分数变化不大，始终维持在0.400.50 g/kg。M1、M1N2处理的土壤全磷质量分数自1993年开始呈上升趋势，到2001年分别增加了0.08 g/kg、0.16 g/kg。M2、M2N1处理的土壤全磷质量分数1989年到2001年分别增加了0.15 g/kg、0.05 g/kg。而M1N2、M2N2处理由于受高量氮肥的影响，土壤全磷质量分数年份间变化不明显。在同一年份中，CK、N1、N2、M、M1N1、M1N2、M2、M2N1、M2N2等9个处理中除CK外，土壤全磷质量分数均有不同

9、程度的增加，如图2所示。 处理图1 土壤有效磷质量分数的动态变化 1981、1985、1989、1993、1997、2001年的土壤分析测定表明，同一处理不同年份间CK、N1、N2等3个处理的土壤有机磷质量分数变化不明显，自1985年后稍有增加；M1、M1N1、M1N2、M2、M2N1、M2N2处理，由于有机肥的施用，土壤有机磷质量分数有明显增加的趋势。2001、1997、1993、1989、1985年各处理土壤有机磷质量分数与1981年比较，其增加量如表2所示。表2 不同年份土壤有机磷质量分数比1981年的增加量 w/(µg·g-1)年份处 理CKN1N2M1M1N1M1

10、N2M2M2N1M2N22001199719931989198519813.924.732.834.151.9013.738.604.387.1221.9819.6820.3521.758.4993.0684.2636.4723.678.9396.4079.1144.5435.4318.9080.1370.1848.8843.4817.52100.9394.7043.8843.1618.92126.16121.0866.3456.8824.63122.29104.3661.1752.8219.09而且在同一年中，CK、N1、N2、M1、M1N1、M1N2、M2、M2N1、M2N2各处理的土壤有

11、机磷质量分数均有不同程度的增加，如图3所示。图3 土壤有机磷质量分数的动态变化2.2 长期定位施肥对土壤钾素动态变化的影响 从图4可以看出，土壤速效钾质量分数的总趋势是有所增加，其中以不施肥的对照和单施氮肥的N1、N2处理，土壤速效钾质量分数平均下降4.56 mg/g左右，每年平均下降0.23 mg/g左右。施低有机肥的M1、M1N1、M1N2处理土壤速效钾质量分数平均增加14.4 mg/g，每年平均增加0.72 mg/g左右。施高有机肥的M2、M2N1、M2N2处理，土壤速效钾质量分数平均增加19.9 mg/g，每年平均增加0.99 mg/g左右。施肥的各处理，土壤速效钾质量分数，23年平均

12、值与对照相比，单施氮肥的N1、N2处理几乎没有差别，M1、M1N1、M1N2处理的土壤速效钾质量分数比对照增加5.0810.9 mg/g。M2、M2N1、M2N2处理比对照增加6.7212.13 mg/g，由于以氮促钾的原因，即作物对钾的吸收随施氮量的增加而增加，故以单施高有机肥的M2处理的土壤速效钾质量分数增加最为明显，其它处理随施氮量的增加而土壤中速效钾质量分数相对降低。图4 土壤速效钾质量分数的动态变化图5 土壤缓效钾质量分数的动态变化 各处理从1981年到2001年按一定规律每隔4 a取土样进行分析测定缓效钾质量分数。不施有机肥的CK、N1、N2处理，土壤缓效钾质量分数平均每年分别降低

13、0.32 mg/g、0.14 mg/g、0.05 mg/g；M1、M1N1、M1N2处理，其土壤缓效钾质量分数平均每年分别增加0.52 mg/g、0.45 mg/g、0.48 mg/g；M2、M2N1、M2N2处理则分别增加0.57 mg/g、0.53 mg/g、0.27 mg/g。各处理的土壤缓效钾质量分数与对照比较，单施氮肥的N1、N2处理没有差异，施低量有机肥的M1、M1N1、M1N2处理分别增加6.75 mg/g、0.50 mg/g、4.62 mg/g，施高量有机肥的M2、M2N1、M2N2处理分别增加3.35 mg/g、3.36 mg/g、6.75 mg/g，如图5所示。各年的总发展

14、趋势是，土壤缓效钾质量分数均增加，以单施高量有机肥的处理（M2）土壤缓效钾质量分数增加量最高，其它各处理的土壤缓效钾质量分数随施氮量的增加而相对降低。图6 土壤全钾质量分数的动态变化 从图6可以看出，各处理在1981、1985、1989、1993、1997、2001年土壤全钾质量分数总趋势均增加。与对照相比较，1981、1985、1989年各处理间的变化不明显。1993、1997、2001年变化较大，其中，不施有机肥的处理CK、N1、N2土壤全钾质量分数降低，施有机肥的其它各处理土壤全钾质量分数均增加，后者以施高量有机肥（M2）处理的土壤全钾质量分数的变化最大，其它处理的全钾质量分数的变化与施

15、氮量呈反比。总体来说，有机肥中的钾由于作物的高产而被大量消耗，所以残留在土壤中的全钾质量分数波动不大。3 结论 （1）23年的肥料长期定位试验表明，单施氮肥的处理，土壤有效磷质量分数前7年下降显著，降到45 mg/g，以后处于稳定状态；全磷质量分数始终保持在0.400.50 g/kg的水平，有机磷质量分数略有增加。施低量有机肥与高量有机肥的处理，土壤全磷质量分数有增加的趋势，但不明显；土壤有效磷和有机磷质量分数的增加则十分显著，自1985年以后，M1、M1N1、M1N2、M2、M2N1、M2N2处理的土壤，其有效磷和有机磷质量分数均呈一定规律的增加。 （2）本研究发现，在本试验的条件下，23年

16、来土壤速效钾、缓效钾、全钾质量分数均呈上升的趋势；与对照相比，以单施氮肥的N1、N2处理随施氮量的增加土壤中各形态钾素的质量分数相对降低。M1、M1N1、M1N2、M2、M2N1、M2N2各处理的土壤，其钾素质量分数上升。以高有机肥（M2）处理的钾素质量分数上升最高。总体来说，土壤中速效钾的总消长量与钾素总盈亏量之间的关系，每年土壤速效钾消长量与每年钾素盈亏量之间的关系，土壤全钾总消长量与钾素总盈亏量之间的关系，都达极显著水平。参考文献：1 周鸣铮. 土壤肥力测定与测土施肥M. 北京: 农业出版社, 1988: 183-210.2 南京农业大学. 土壤农化分析M. 北京: 农业出版社, 198

17、1: 62-93.3 WOLLENHAUPT N C, WOLKOWSKI R P, CLAYTON M K. Mapping soil phosphorus and potassium for variable-rate fertilizer applicationJ. J prod Agric, 1994, 7: 441-448.4 张渤敬，闫华，周景明. 钾肥、麦秸、马粪在土壤钾平衡中的作用A. 见: 北方土壤钾素肥力及其管理C. 北京：中国农业科技出版社, 1995: 351-354.5 戴茨华，王劲松. 从长期定位试验论土壤施磷的效应J. 土壤肥料，2002（2）：29-32.6 姚

18、源喜，杨延蕃，刘树堂, 等. 施肥对土壤磷素状况的影响J. 莱阳农学院学报，1991，8（2）：85-90.Effects of long-term fertilization on dynamics of phosphorus and potassium in soilLIU Shu-tang1, 2, YAO Yuan-xi2, SUI Fang-gong2, MENG Xiang-xia2, WANG Xiu-zhen21. College of land and Environmental sciences, Shenyang Agricultural University, Shen

19、yang 110161, China;2. Department of Agronomy, Laiyang Agriculture College, Laiyang, Shandong 265200, ChinaAbstract: A fertilizer experiment was conducted at a fined location for 23 years. The results showed that the content of soil active phosphorus was decreased more rapidly in the treatment of app

20、lying no fertilizer than that of applying nitrogen fertilizer only. The content of soil active phosphorous was decreased by 50% in the first three years and about two-thirds from the seven year on wards, compared with that in the previous year. Finally, it was stabilized after being decreased to 45

21、mg/g. The total phosphorous was maintained 0.400.50 g/kg from the beginning to the end, and the content of soil organic phosphorous increased slightly. In the treatments of applying manure and manure mixed with nitrogen fertilizer, the increase in soil active phosphorus and organic phosphorous was v

22、ery notable. The content of active phosphorous in the treatments of applying manure (lower and higher) and mixed with nitrogen fertilizer (lower and higher) were increased by 107.09 mg/g, 104.01 mg/g, 76.50 mg/g, 162.54 mg/g, 152.40 mg/g, and 155.01 mg/g respectively, organic phosphorous were increa

23、sed by 93.06 mg/g, 96.40 mg/g, 80.13 mg/g, 100.93 mg/g, 126.16 mg/g, and 122.29 mg/g from 1980 to 2001. As for the treatment of applying nitrogen fertilizer only, the available potassium and slow-release potassium in soil were decreased, the dynamics of total potassium was not notable. The surplus of potassium