長期定位施肥對土壤磷、鉀素動態(tài)變化的影響

1、長期定位施肥對土壤磷、鉀素動態(tài)變化的影響劉樹堂1, 2，姚源喜2，隋方功2，孟祥霞2，王秀珍21. 沈陽農(nóng)業(yè)大學土地與環(huán)境學院，遼寧 沈陽 110161；2. 萊陽農(nóng)學院農(nóng)學系，山東 萊陽 265200摘要：23年定位施肥試驗的結(jié)果表明，不施肥和單施氮肥的土壤，其有效磷質(zhì)量分數(shù)迅速下降，前3年比播前降低約50%，自第7年開始比播前降低2/3左右，降至45 mg/g之后處于穩(wěn)定狀態(tài)。土壤全磷質(zhì)量分數(shù)始終保持在0.400.50 g/kg的水平，有機磷略有增加。施有機肥以及有機肥與氮肥配施的土壤，其有效磷和有機磷質(zhì)量分數(shù)增加顯著。單施氮肥的土壤，其速效鉀、緩效鉀質(zhì)量分數(shù)均降低，全鉀質(zhì)量分數(shù)變化不明顯

2、。在每年每公頃單施含鉀150.0 kg、300.0 kg的有機肥或與138 kg、276 kg氮素配施的土壤中，以單施含鉀300.0 kg的有機肥的土壤的鉀素盈余量最多，并隨配施氮量的增加而盈余量減少。試驗23年后的土壤，其鉀素盈余量與土壤速效鉀、緩效鉀質(zhì)量分數(shù)均有極顯著的相關(guān)性，而與全鉀質(zhì)量分數(shù)的相關(guān)性不大。關(guān)鍵詞：長期定位施肥；土壤磷素；土壤鉀素；動態(tài)變化；有機肥料；無機肥料中圖分類號：S147.2；S158 文獻標識碼：A 文章編號：1672-2175（2003）04-0452-04當前我國有近6×107 hm2的耕地缺磷，2×107 hm2的耕地缺鉀；氮肥已基本滿足

3、，而磷肥將缺三分之一，鉀肥缺四分之三。有機肥供給的鉀素占鉀素總供給量的90%以上，至上世紀末仍有84%左右的鉀肥靠有機肥供給。關(guān)于長期定位試驗研究有機肥與無機肥配合施用對調(diào)節(jié)土壤中營養(yǎng)元素的動態(tài)平衡的影響，國內(nèi)外已有相關(guān)的研究報道，但長期定位系統(tǒng)研究在國內(nèi)還是首例。本課題利用長達23年的長期定位施肥試驗，研究土壤中磷、鉀素的動態(tài)變化的影響，旨在有效地利用肥料資源，為保持土壤的合理肥力結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。1 材料與方法1.1 試驗設(shè)置與材料表1 試驗設(shè)計處理有機肥無機肥處理有機肥無機肥處理有機肥無機肥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低量高量試驗設(shè)在山東萊陽農(nóng)學院試驗站，土壤系無石灰性潮土，發(fā)育于沖積母質(zhì)，表土質(zhì)地為輕壤。試驗始于1978年，1979年試驗的土壤pH 6.8，020 cm土層的有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為4.10 g/kg，全氮質(zhì)量分數(shù)0.50 g/kg，全磷0.46 g/kg，速效磷15 mg/g，速效鉀38 mg/g，陽離子代換量11.8 mol/kg。1年2季作物，即冬小麥-夏玉米，冬小麥品種為9214，夏玉米品種為魯玉16號。山東省萊陽地區(qū)年平均氣溫11.2 ，年平均降雨量為779.1 mm，大多集中于79月份。試驗共設(shè)9個處理（表1），每處理設(shè)3次重復。

5、小區(qū)面積33.33 m2。試驗用的無機肥為尿素；低氮肥處理為每667 m2 施氮素9.2 kg，高氮肥處理為每667 m2施氮素18.4 kg。有機肥用豬糞，含氮質(zhì)量分數(shù)為23 g/kg，全磷質(zhì)量分數(shù)為0.52 g/kg，有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為2050 g/kg；高量有機肥處理每年每667 m2施磷5 kg，低量有機肥處理每年每667 m2施磷2.5 kg。有機肥全部作冬小麥基肥；無機肥作冬小麥的基肥及返青、拔節(jié)期追肥，作夏玉米拔節(jié)期和大喇叭口期的追肥。每年冬小麥收獲后（6月20日）取各處理耕層（020 cm）土壤進行土壤全磷、有機磷、有效磷、全鉀、緩效鉀、速效鉀分析測定。對每隔4年即1981、19

6、85、1993、1997、2001年的數(shù)據(jù)進行分析比較，研究磷、鉀元素的動態(tài)變化。 土壤有效磷用Olsen法測定；土壤全磷量用酸溶磷鉬藍比色法測定；土壤有機磷用灼燒法測定；土壤全鉀用NaOH熔融，火焰光度法測定；土壤速效鉀的測定用NH4OAC浸提，火焰光度法；緩放鉀用1 mol/L熱HNO3浸提，火焰光度法測定。2 結(jié)果與討論2.1 長期定位施肥對土壤磷素動態(tài)變化的影響對照（CK）、N1、N2等3個處理的土壤有效磷質(zhì)量分數(shù)，1981年比1978年分別下降了5.77 mg/g、6.03 mg/g、6.71 mg/g；1985年比1981年又分別減少了3.53 mg/g、4.87 mg/g、4.3

7、3 mg/g。1985年之后一直到2001年這3個處理的土壤有效磷質(zhì)量分數(shù)變化不大，保持在3.905.50 mg/g之間。施用有機肥處理M1、M1N1、M1N2、M2、M2N1、M2N2的土壤速效磷質(zhì)量分數(shù)變化明顯，尤其是施用高有機肥的處理，這種變化更明顯。1978年到1981年土壤有效磷質(zhì)量分數(shù)呈下降趨勢，到1985年恢復到1978年的水平，1989年開始增加，到2001年各處理分別增加了105.03 mg/g、97.94 mg/g、68.59 mg/g、151.14 mg/g、140.73 mg/g、140.85 mg/g，如圖1所示。而且單施有機肥的處理比有機-無機肥配施增加的要多，這充

8、分體現(xiàn)了氮、磷的交互效應(yīng)。圖2 土壤全磷質(zhì)量分數(shù)的動態(tài)變化 CK、N1、N2等3個處理，23年中土壤全磷質(zhì)量分數(shù)變化不大，始終維持在0.400.50 g/kg。M1、M1N2處理的土壤全磷質(zhì)量分數(shù)自1993年開始呈上升趨勢，到2001年分別增加了0.08 g/kg、0.16 g/kg。M2、M2N1處理的土壤全磷質(zhì)量分數(shù)1989年到2001年分別增加了0.15 g/kg、0.05 g/kg。而M1N2、M2N2處理由于受高量氮肥的影響，土壤全磷質(zhì)量分數(shù)年份間變化不明顯。在同一年份中，CK、N1、N2、M、M1N1、M1N2、M2、M2N1、M2N2等9個處理中除CK外，土壤全磷質(zhì)量分數(shù)均有不同

9、程度的增加，如圖2所示。 處理圖1 土壤有效磷質(zhì)量分數(shù)的動態(tài)變化 1981、1985、1989、1993、1997、2001年的土壤分析測定表明，同一處理不同年份間CK、N1、N2等3個處理的土壤有機磷質(zhì)量分數(shù)變化不明顯，自1985年后稍有增加；M1、M1N1、M1N2、M2、M2N1、M2N2處理，由于有機肥的施用，土壤有機磷質(zhì)量分數(shù)有明顯增加的趨勢。2001、1997、1993、1989、1985年各處理土壤有機磷質(zhì)量分數(shù)與1981年比較，其增加量如表2所示。表2 不同年份土壤有機磷質(zhì)量分數(shù)比1981年的增加量 w/(µg·g-1)年份處 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各處理的土壤有

11、機磷質(zhì)量分數(shù)均有不同程度的增加，如圖3所示。圖3 土壤有機磷質(zhì)量分數(shù)的動態(tài)變化2.2 長期定位施肥對土壤鉀素動態(tài)變化的影響 從圖4可以看出，土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)的總趨勢是有所增加，其中以不施肥的對照和單施氮肥的N1、N2處理，土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)平均下降4.56 mg/g左右，每年平均下降0.23 mg/g左右。施低有機肥的M1、M1N1、M1N2處理土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)平均增加14.4 mg/g，每年平均增加0.72 mg/g左右。施高有機肥的M2、M2N1、M2N2處理，土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)平均增加19.9 mg/g，每年平均增加0.99 mg/g左右。施肥的各處理，土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)，23年平均

12、值與對照相比，單施氮肥的N1、N2處理幾乎沒有差別，M1、M1N1、M1N2處理的土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)比對照增加5.0810.9 mg/g。M2、M2N1、M2N2處理比對照增加6.7212.13 mg/g，由于以氮促鉀的原因，即作物對鉀的吸收隨施氮量的增加而增加，故以單施高有機肥的M2處理的土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)增加最為明顯，其它處理隨施氮量的增加而土壤中速效鉀質(zhì)量分數(shù)相對降低。圖4 土壤速效鉀質(zhì)量分數(shù)的動態(tài)變化圖5 土壤緩效鉀質(zhì)量分數(shù)的動態(tài)變化 各處理從1981年到2001年按一定規(guī)律每隔4 a取土樣進行分析測定緩效鉀質(zhì)量分數(shù)。不施有機肥的CK、N1、N2處理，土壤緩效鉀質(zhì)量分數(shù)平均每年分別降低

13、0.32 mg/g、0.14 mg/g、0.05 mg/g；M1、M1N1、M1N2處理，其土壤緩效鉀質(zhì)量分數(shù)平均每年分別增加0.52 mg/g、0.45 mg/g、0.48 mg/g；M2、M2N1、M2N2處理則分別增加0.57 mg/g、0.53 mg/g、0.27 mg/g。各處理的土壤緩效鉀質(zhì)量分數(shù)與對照比較，單施氮肥的N1、N2處理沒有差異，施低量有機肥的M1、M1N1、M1N2處理分別增加6.75 mg/g、0.50 mg/g、4.62 mg/g，施高量有機肥的M2、M2N1、M2N2處理分別增加3.35 mg/g、3.36 mg/g、6.75 mg/g，如圖5所示。各年的總發(fā)展

14、趨勢是，土壤緩效鉀質(zhì)量分數(shù)均增加，以單施高量有機肥的處理（M2）土壤緩效鉀質(zhì)量分數(shù)增加量最高，其它各處理的土壤緩效鉀質(zhì)量分數(shù)隨施氮量的增加而相對降低。圖6 土壤全鉀質(zhì)量分數(shù)的動態(tài)變化 從圖6可以看出，各處理在1981、1985、1989、1993、1997、2001年土壤全鉀質(zhì)量分數(shù)總趨勢均增加。與對照相比較，1981、1985、1989年各處理間的變化不明顯。1993、1997、2001年變化較大，其中，不施有機肥的處理CK、N1、N2土壤全鉀質(zhì)量分數(shù)降低，施有機肥的其它各處理土壤全鉀質(zhì)量分數(shù)均增加，后者以施高量有機肥（M2）處理的土壤全鉀質(zhì)量分數(shù)的變化最大，其它處理的全鉀質(zhì)量分數(shù)的變化與施

15、氮量呈反比。總體來說，有機肥中的鉀由于作物的高產(chǎn)而被大量消耗，所以殘留在土壤中的全鉀質(zhì)量分數(shù)波動不大。3 結(jié)論 （1）23年的肥料長期定位試驗表明，單施氮肥的處理，土壤有效磷質(zhì)量分數(shù)前7年下降顯著，降到45 mg/g，以后處于穩(wěn)定狀態(tài)；全磷質(zhì)量分數(shù)始終保持在0.400.50 g/kg的水平，有機磷質(zhì)量分數(shù)略有增加。施低量有機肥與高量有機肥的處理，土壤全磷質(zhì)量分數(shù)有增加的趨勢，但不明顯；土壤有效磷和有機磷質(zhì)量分數(shù)的增加則十分顯著，自1985年以后，M1、M1N1、M1N2、M2、M2N1、M2N2處理的土壤，其有效磷和有機磷質(zhì)量分數(shù)均呈一定規(guī)律的增加。 （2）本研究發(fā)現(xiàn)，在本試驗的條件下，23年

16、來土壤速效鉀、緩效鉀、全鉀質(zhì)量分數(shù)均呈上升的趨勢；與對照相比，以單施氮肥的N1、N2處理隨施氮量的增加土壤中各形態(tài)鉀素的質(zhì)量分數(shù)相對降低。M1、M1N1、M1N2、M2、M2N1、M2N2各處理的土壤，其鉀素質(zhì)量分數(shù)上升。以高有機肥（M2）處理的鉀素質(zhì)量分數(shù)上升最高?？傮w來說，土壤中速效鉀的總消長量與鉀素總盈虧量之間的關(guān)系，每年土壤速效鉀消長量與每年鉀素盈虧量之間的關(guān)系，土壤全鉀總消長量與鉀素總盈虧量之間的關(guān)系，都達極顯著水平。參考文獻：1 周鳴錚. 土壤肥力測定與測土施肥M. 北京: 農(nóng)業(yè)出版社, 1988: 183-210.2 南京農(nóng)業(yè)大學. 土壤農(nóng)化分析M. 北京: 農(nóng)業(yè)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 張渤敬，閆華，周景明. 鉀肥、麥秸、馬糞在土壤鉀平衡中的作用A. 見: 北方土壤鉀素肥力及其管理C. 北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社, 1995: 351-354.5 戴茨華，王勁松. 從長期定位試驗論土壤施磷的效應(yīng)J. 土壤肥料，2002（2）：29-32.6 姚

18、源喜，楊延蕃，劉樹堂, 等. 施肥對土壤磷素狀況的影響J. 萊陽農(nóng)學院學報，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