長期施用有機(jī)肥對(duì)糧食生產(chǎn)的影響

長期施用有機(jī)肥對(duì)糧食生產(chǎn)的影響

長期土壤定位試驗(yàn)可以系統(tǒng)地研究土壤肥力的發(fā)展和肥效規(guī)律，科學(xué)評(píng)價(jià)土壤養(yǎng)分的平衡、植物肥料的反應(yīng)、施肥對(duì)土壤肥力的影響以及輪作施肥制度的建立。這在傳統(tǒng)的短期測(cè)試中是不可替代的。世界上最早布置的長期田間試驗(yàn)—英國洛桑試驗(yàn)已經(jīng)持續(xù)了160多年。我國70年代末至80年代初布置了一批肥料長期定位試驗(yàn),沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)棕壤肥料長期定位試驗(yàn)就是其中之一,到現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)行了20多年。棕壤為遼寧省的主要土壤,面積約七千多萬畝,占全省總面積的36.32%。目前就長期連續(xù)施肥對(duì)棕壤的影響的研究進(jìn)行的較多,但關(guān)于肥料殘留養(yǎng)分作用的報(bào)道還很少。本文將就棕壤連續(xù)施肥15年后殘留養(yǎng)分對(duì)作物產(chǎn)量和土壤化學(xué)性質(zhì)的影響進(jìn)行探討。1材料和方法1.1設(shè)立感染間—供試土壤土壤樣品采自沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)棕壤肥料長期定位試驗(yàn)地,采樣深度0~20cm,采樣時(shí)間為每年秋收后。原始土壤的基本農(nóng)業(yè)化學(xué)特征是:有機(jī)質(zhì)15.9gkg-1,全氮800mgkg-1,堿解氮105.5mgkg-1,全磷371.9mgkg-1,速效磷(P2O5)7.90mgkg-1,pH值(H2O)6.50。1.2試驗(yàn)用肥料試驗(yàn)為裂區(qū)區(qū)組設(shè)計(jì),共18個(gè)處理,3次重復(fù),小區(qū)面積160m2,輪作方式為玉米—玉米—大豆。本研究從中選9個(gè)處理:(1)CK(不施肥);(2)P(施磷肥);(3)PK(施磷鉀肥);(4)M1(施低量有機(jī)肥);(5)M1P(施低量有機(jī)肥+磷肥);(6)M1PK(施低量有機(jī)肥+磷鉀肥);(7)M2(施高量有機(jī)肥);(8)M2P(施高量有機(jī)肥+磷肥);(9)M2PK(施高量有機(jī)肥+磷鉀肥)。1979~1993年采用上述施肥方案,1994年休耕,1995~1997年停止施肥。試驗(yàn)用肥料:有機(jī)肥為豬廄糞,歷年的有機(jī)肥平均含有機(jī)質(zhì)11.96%,N0.58%,P2O50.83%,K2O1.09%;磷肥為過磷酸鈣和三料磷肥;鉀肥為硫酸鉀。施肥量分別為:低量有機(jī)肥18750kghm-2,高量有機(jī)肥37500kghm-2;磷鉀肥因作物而異,玉米年施P2O560kghm-2,K2O60kghm-2;大豆年施P2O590kghm-2,K2O90kghm-2。磷鉀肥與豬廄糞均在播種前一次施入。1.3分析設(shè)計(jì)和測(cè)試土壤有機(jī)質(zhì)、全磷、速效磷測(cè)定采用常規(guī)方法。2結(jié)果與討論2.1不同施肥處理對(duì)作物產(chǎn)量的影響2.1.1不同施肥處理對(duì)作物產(chǎn)量的影響棕壤不同施肥處理連續(xù)五個(gè)輪作周期(1979~1993年)作物籽實(shí)結(jié)果見表1。由表1可知,不同施肥處理可使作物籽實(shí)產(chǎn)量比對(duì)照平均增加22.07%~138.2%。其中M2P處理產(chǎn)量最高,M2PK,M2,M1P,M1,M1PK處理的產(chǎn)量依次遞減,單施化肥的P,PK處理,作物平均產(chǎn)量也較對(duì)照分別提高23.2%和22.1%。棕壤連續(xù)施肥期間,相同施肥處理不同年份作物產(chǎn)量變異系數(shù)在16.2%~38.4%之間,平均為22.37%;*通訊作者不同施肥處理同一年份作物產(chǎn)量變異系數(shù)在8.9%~46.7%之間,平均為28.4%。施肥效應(yīng)大于氣候等其它因素的綜合影響效應(yīng)。方差分析的結(jié)果顯示,處理間差異極顯著,F=28.08**(F0.01=3.11)。2.1.2不同肥料對(duì)總增產(chǎn)率的影響為了研究長期不同施肥處理殘留養(yǎng)分的作用,從1995年起進(jìn)行后效試驗(yàn)。3年的后效試驗(yàn)結(jié)果顯示,各施肥處理作物產(chǎn)量均高于對(duì)照,但增產(chǎn)幅度各不相同(表2)。低量有機(jī)肥與磷鉀肥配施處理增產(chǎn)率最高,比對(duì)照增加了119.5%,施化學(xué)磷肥的增產(chǎn)效果較低,只有2.1%和3.7%。各處理后效期間一個(gè)輪作周期的籽實(shí)平均產(chǎn)量與連續(xù)施肥條件下5個(gè)輪作周期的平均產(chǎn)量持平或略高?？梢?肥料的累積施用具有明顯而持久的后效。棕壤在連續(xù)培肥15年后,有機(jī)肥、磷肥殘留養(yǎng)分的作用至少在3年以上。2.2不同處理的殘余養(yǎng)分對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響2.2.1調(diào)節(jié)節(jié)能作用土壤中有機(jī)質(zhì)含量雖少,但在土壤肥力上的作用很大。它不僅含有各種營養(yǎng)元素,而且還是土壤微生物生命活動(dòng)的能源,并對(duì)土壤的水、氣、熱等物理性質(zhì)起著重要的調(diào)節(jié)作用。土壤有機(jī)質(zhì)是評(píng)價(jià)土壤潛在肥力的一個(gè)重要指標(biāo)。圖1是不同施肥處理后效期間土壤有機(jī)質(zhì)的變化情況。從圖1可以看出,單施化肥處理土壤有機(jī)質(zhì)含量比對(duì)照低,同時(shí)CK,P,PK處理有機(jī)質(zhì)含量較原始土壤(15.9gkg-1)下降了,說明不施肥或長期施用化肥促進(jìn)了土壤有機(jī)質(zhì)的分解。施用有機(jī)肥可大幅度提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。雖經(jīng)3年的消耗,所有施有機(jī)肥的處理其有機(jī)質(zhì)含量仍明顯高于遼寧省高肥力棕壤耕層有機(jī)質(zhì)含量的平均值(15.9gkg-1)。2.2.2對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析圖2是不同施肥處理后效期間土壤全磷含量及作物吸磷量的變化情況。由圖2可知,3年后效試驗(yàn)結(jié)束時(shí),各施肥處理土壤全磷含量仍高于對(duì)照處理,較原始土壤也有不同程度的提高。但不同施肥處理土壤全磷含量的變化卻與作物產(chǎn)量的變化并不一致。磷素對(duì)作物有效性的大小與磷在土壤中的存在形態(tài)有關(guān),土壤全磷含量受施磷量和作物生物學(xué)產(chǎn)量帶走磷量的雙重制約。在本試驗(yàn)條件下,土壤全磷含量與速效磷含量間呈明顯的正相關(guān)關(guān)系,r=0.9259(n=9,α=0.01),這與已有的試驗(yàn)結(jié)果相一致。這是由于在同一類型土壤上,影響磷有效性的一系列因素大體上是一致的,近似常數(shù)。所以土壤全磷含量與作物產(chǎn)量變化不一致的原因主要是由作物帶走磷量造成的。從圖中還可以看出,在長期投入磷素相等的情況下,M2PK,M1PK分別比M2P和M1P帶走的磷多,故土壤全磷含量低。土壤速效磷是評(píng)價(jià)土壤供磷水平的重要指標(biāo)。圖3是后效期間不同施肥處理土壤的速效磷含量。經(jīng)過3年后效試驗(yàn),各處理間土壤中速效磷含量仍有很大差別,最高的是M2P處理。相關(guān)分析結(jié)果表明,土壤速效磷含量與作物產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系,r=0.689*(n=9)。在各施肥處理中,M2處理速效磷含量是M1處理的2.38倍,是P處理的4.22倍;M2PK處理土壤速效磷含量是P處理的5.23倍。長期施入有機(jī)肥,使土壤中有機(jī)質(zhì)有一定的積累,有機(jī)質(zhì)所含的磷可以隨著礦化作用的進(jìn)行而轉(zhuǎn)變?yōu)橛行B(tài)的礦質(zhì)磷。同時(shí),有機(jī)質(zhì)在分解過程中可產(chǎn)生有機(jī)絡(luò)合劑,對(duì)無機(jī)磷組分中的Al-P、Fe-P、Ca-P類化合物中的Al、Fe、Ca等金屬成分有絡(luò)合作用,能把磷從這些不溶性磷酸鹽中釋放出來而成為有效態(tài)的磷。在本研究中,有機(jī)質(zhì)(x)與土壤速效磷(y)含量之間存在著明顯的相關(guān)關(guān)系,相關(guān)方程為yolsen-P=-225.664+16.035xr=0.841**(n=36)已有研究認(rèn)為,有機(jī)肥單施或配合無機(jī)磷肥比之無機(jī)磷肥施用可降低朗格繆爾公式中磷的最大吸附量,這可能也是有機(jī)肥施用能維持土壤較高的有效磷水平的原因。3施肥與土壤有機(jī)質(zhì)含量的關(guān)系(1)棕壤連續(xù)施肥15年后,有機(jī)肥、磷肥的后效作用至少在3年以上。低量有機(jī)肥與磷鉀肥配施增產(chǎn)率最大。(2)不施肥或單施化肥可促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的