施肥和作物生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分收支的影響

施肥和作物生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分收支的影響

1糧食產(chǎn)量的變化許多研究表明，成熟作物體內(nèi)的養(yǎng)分濃度和養(yǎng)分分配不僅受到不同程度的影響，而且受到施肥、氣候環(huán)境和作物生長(zhǎng)等因素的影響。關(guān)于水稻，一般規(guī)律是年平均氣候好、產(chǎn)量高、養(yǎng)分多分布在種子表面。因此，單位的高產(chǎn)收率很低，反之亦然。然而，在另一種情況下，隨著肥料含量的增加，由于肥料含量過(guò)高，單位的養(yǎng)分消耗受到過(guò)度添加，這會(huì)增加作物對(duì)養(yǎng)分的奢侈吸收。因此，單位的高產(chǎn)收率明顯增加。然而，在本研究中，長(zhǎng)期土壤耕作試驗(yàn)中設(shè)計(jì)的施肥量通常低于正常和低密度地區(qū)。因此，研究的目標(biāo)是觀察肥料和作物生長(zhǎng)對(duì)植物中養(yǎng)分濃度和分配的影響。2學(xué)習(xí)方法2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)和施量自1997年起該項(xiàng)長(zhǎng)期田間試驗(yàn)的設(shè)計(jì)有所改動(dòng),本項(xiàng)研究的時(shí)間跨度為1985～1995年,故為原來(lái)的設(shè)計(jì).有關(guān)該試驗(yàn)設(shè)計(jì)的詳情和試驗(yàn)地點(diǎn)的自然條件等可參考前文,這里僅簡(jiǎn)述試驗(yàn)的8個(gè)處理如下.Ⅰ)不施肥(CK);Ⅱ)循環(huán)豬圈肥,每年80%的收獲產(chǎn)品(籽實(shí)和秸稈)喂豬、墊圈制成豬圈肥,于翌年返回本處理;Ⅲ)化肥N,小麥、玉米施N量107.2kg.hm-2,大豆不施N肥;Ⅳ)化肥N+循環(huán)豬圈肥;Ⅴ)NP1,N用量同Ⅲ,P肥用量18.6kg·hm-2;Ⅵ)NP1+循環(huán)豬圈肥;Ⅶ)NP2,P肥每6年1次117.2kg·hm-2,1985年第1次施P,1991年第2次施P;Ⅷ)NP2+循環(huán)豬圈肥.各處理重復(fù)3次,小區(qū)面積224m2,供試作物小麥-玉米-大豆,每年各占一小區(qū)并依次輪作.2.2植物n、p、k的分離和測(cè)定收獲季節(jié)采集供分析的植株樣品,每個(gè)處理的3個(gè)小區(qū)分別采集小麥、大豆的地上部分各3m2,玉米10株,分別作為1個(gè)植株樣品,故每年有24個(gè)樣品,1985～1995.11年期間共有植株樣品264個(gè),小麥、玉米、大豆各88個(gè).每個(gè)植株樣品分解為籽實(shí)和秸稈,后者包括籽實(shí)以外的其它收獲部分,如莖、葉、夾皮、包葉、穗軸等,但不包括根茬和根.大豆收獲時(shí)大部分葉片已凋落,因此供分析的大豆秸稈中僅包括部分葉片.分解后的籽實(shí)和秸稈經(jīng)風(fēng)干、粗粉碎、混勻后取樣裝瓶保存,分析前再細(xì)粉碎,70℃烘干4～6h.分析方法:植物N、P、K全量用硫酸-高氯酸消解,N-蒸餾法;P-鉬蘭比色法;K-火焰光度法.3結(jié)果與討論3.1收獲和稻草的養(yǎng)分濃度3.1.1間作物養(yǎng)分濃度的相關(guān)性表1列出了不同施肥處理3種作物籽實(shí)和秸稈中N、P、K濃度11年分析結(jié)果的平均值.關(guān)于N,試驗(yàn)中大豆不施N肥,但處理Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ的大豆區(qū)施用循環(huán)回田豬圈肥;可以看出,大豆籽實(shí)及秸稈的N濃度十分穩(wěn)定,不施肥處理區(qū)籽實(shí)及秸稈中的N濃度僅較施肥處理區(qū)略低;小麥、玉米籽實(shí)、秸稈中的N濃度則明顯隨施用N肥而上升,玉米尤為明顯.關(guān)于P,施用P肥無(wú)例外地可提高3種作物籽實(shí)中的P濃度并略可提高秸稈中的P濃度.關(guān)于K,自1997年起該長(zhǎng)期試驗(yàn)方設(shè)置施K處理,但循環(huán)回田豬圈肥的處理可獲得來(lái)自豬圈肥的K供給,可以看出,凡施用豬圈肥者3種作物秸稈和籽實(shí)中的K濃度均無(wú)例外地較對(duì)應(yīng)的無(wú)豬圈肥處理略高.用t檢驗(yàn)N、P和豬圈肥對(duì)作物養(yǎng)分濃度影響的顯著性,結(jié)果表明N肥對(duì)3種作物籽實(shí)N濃度的影響均顯著(t=5.88～19.5>t0.05=1.81),P肥對(duì)3種作物籽實(shí)P濃度的影響均顯著(t=6.41～12.94>t0.05=1.81).豬圈肥對(duì)3種作物籽實(shí)N、P、K濃度的影響分別如下:對(duì)于N(t=4.41～6.39>t0.05=1.81)影響顯著;對(duì)于P除小麥處理Ⅴ與處理Ⅵ影響不顯著外,其余均顯著(t=3.63～16.67>t0.05=1.81);對(duì)于K除小麥、玉米處理Ⅰ與處理Ⅱ影響不顯著外,其余凡施用豬圈肥者3種作物籽實(shí)的K濃度均略有提高,影響顯著(t=4.12～14.3>t0.05=1.81).綜上所述,在本試驗(yàn)正常的施肥量幅度內(nèi),通過(guò)施肥改善N、P、K養(yǎng)分的供給均可提高大豆、玉米、小麥3種作物收獲時(shí)體內(nèi)的養(yǎng)分濃度,尤以N、P對(duì)于籽實(shí)的影響較為明顯,但提高的幅度均不大.3.1.2小麥籽實(shí)和玉米籽實(shí)p濃度的關(guān)系作物生長(zhǎng)狀況是作物生長(zhǎng)期間氣候和土壤水肥環(huán)境等眾多因素的綜合反映,通常可用作物的籽實(shí)產(chǎn)量表征.在本例中,小麥籽實(shí)的N濃度隨小麥產(chǎn)量提高有上升趨勢(shì)(圖1),玉米也有此種趨勢(shì),但不及小麥明顯.玉米、小麥籽實(shí)中的P濃度也有隨產(chǎn)量而上升的趨勢(shì),其余未見(jiàn)明顯的相關(guān).3.2養(yǎng)分分配3.2.1施肥量和施肥量對(duì)分配的影響表2列出了不同施肥處理3種作物籽實(shí)與秸稈中養(yǎng)分含量比.總的來(lái)說(shuō),收獲期養(yǎng)分在3種作物籽實(shí)及秸稈中的分配比十分穩(wěn)定,大抵是:大豆收獲N的87%在籽實(shí)中,P可占88%,K占69%;玉米收獲N的58%在籽實(shí)中,P占79%,K占23%;小麥?zhǔn)斋@N的77%在籽實(shí)中,P占78%,K占23%.K主要集中在秸稈中,大豆秸稈中測(cè)得的K含量較低則與收獲時(shí)大部分大豆葉片已凋落有關(guān),這也使大豆籽實(shí)N、P含量所占的比重偏高.施肥對(duì)養(yǎng)分在籽實(shí)及秸稈中的分配有一定影響,如隨N、P供給改善有較多的養(yǎng)分進(jìn)入玉米、小麥籽實(shí)中.大豆則略有些反常,施肥似乎可使較多養(yǎng)分(N、P、K)分配至秸稈(一種可能的原因是不施肥處理的大豆收獲時(shí)幾乎全部葉片皆已脫落,而施肥處理的大豆尚可保留一定數(shù)量的未凋落葉片,有待進(jìn)一步觀察).用t檢驗(yàn),在本試驗(yàn)正常施肥量條件下,施肥對(duì)養(yǎng)分在籽實(shí)和秸稈中分配比的影響在多數(shù)情況下為不顯著,僅K供給改善(通過(guò)豬圈肥)對(duì)大豆K在籽實(shí)和秸稈中分配比的影響和P肥施用時(shí)玉米P在籽實(shí)、秸稈中分配比的影響達(dá)到了顯著,分別為t=2.13～3.56>t0.05=1.81和t=2.30～4.97>t0.05=1.81.3.2.2大豆屬植物的明顯對(duì)于N,3種作物均顯示隨產(chǎn)量提高有較多的N進(jìn)入籽實(shí),尤以大豆明顯(圖2);對(duì)于P,隨大豆產(chǎn)量提高有較多P分配在籽實(shí)(圖3),但有較多K分配在秸稈(圖4).玉米、小麥產(chǎn)量對(duì)P、K在籽實(shí)和秸稈中分配的影響在本試驗(yàn)中不甚明顯.3.3作物產(chǎn)量的測(cè)量糧食作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量即是籽實(shí)產(chǎn)量.作物單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的收獲養(yǎng)分量是估算農(nóng)田養(yǎng)分移出量的重要參數(shù),農(nóng)業(yè)手冊(cè)中常記載這一類參數(shù),但差異大且定義不明.本文以烘干籽實(shí)產(chǎn)量表示作物產(chǎn)量;產(chǎn)品中養(yǎng)分含量則以收獲養(yǎng)分量表示,因此不包括作物根茬、根和凋落物中的養(yǎng)分在內(nèi).當(dāng)以風(fēng)干產(chǎn)量為基數(shù)估算收獲養(yǎng)分量時(shí)可根據(jù)各地收獲籽實(shí)的含水率折算.3.3.1不同施肥方案對(duì)n、p、k量糧食產(chǎn)出量的影響表3列出了8個(gè)施肥處理11年的平均值.對(duì)于大豆,P肥施用可明顯提高每形成1000kg烘干籽實(shí)的收獲P量,但對(duì)收獲N、K量的影響較小,僅略有增加.對(duì)于玉米、小麥,N、P、K供給的改善均可提高每1000kg的收獲N、P、K量,尤以N之對(duì)于玉米更為明顯.t檢驗(yàn)結(jié)果表明,P肥對(duì)3種作物每形成1000kg籽實(shí)收獲P量的影響均顯著(t=4.03～9.47>t0.05=1.81),N肥影響不顯著.施豬圈肥與不施豬圈肥比較,對(duì)每1000kg籽實(shí)收獲K量的影響大豆達(dá)到了顯著(t=3.88～8.08>t0.05=1.81),對(duì)玉米、小麥有一定影響(t=0.497～5.78和t=0.445～4.32).3.3.2大豆產(chǎn)量對(duì)收獲k量的影響理論上,良好的作物生長(zhǎng)環(huán)境有利養(yǎng)分分配至籽實(shí)從而降低每形成1000kg籽實(shí)的收獲養(yǎng)分量,在本例中,隨3種作物的生長(zhǎng)狀況改善,產(chǎn)量提高,每形成1000kg籽實(shí)的收獲養(yǎng)分量確有下降趨勢(shì),但只有大豆產(chǎn)量對(duì)收獲K量的影響較為明顯,即隨大豆產(chǎn)量提高每1000kg烘干大豆籽實(shí)的收獲K量明顯減少(圖5).4對(duì)農(nóng)田養(yǎng)分收入水