長(zhǎng)期定位施肥對(duì)土壤磷、鉀素動(dòng)態(tài)變化的影響

1、長(zhǎng)期定位施肥對(duì)土壤磷、鉀素動(dòng)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(xué)土地與環(huán)境學(xué)院，遼寧 沈陽 110161；2. 萊陽農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)系，山東 萊陽 265200摘要：23年定位施肥試驗(yàn)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?jǐn)?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?jǐn)?shù)始終保持在0.400.50 g/kg的水平，有機(jī)磷略有增加。施有機(jī)肥以及有機(jī)肥與氮肥配施的土壤，其有效磷和有機(jī)磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加顯著。單施氮肥的土壤，其速效鉀、緩效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均降低，全鉀質(zhì)量分?jǐn)?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(jī)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(jī)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(yàn)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?jǐn)?shù)均有極顯著的相關(guān)性，而與全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相關(guān)性不大。關(guān)鍵詞：長(zhǎng)期定位施肥；土壤磷素；土壤鉀素；動(dòng)態(tài)變化；有機(jī)肥料；無機(jī)肥料中圖分類號(hào)：S147.2；S158 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-2175（2003）04-0452-04當(dāng)前我國(guó)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(jī)肥供給的鉀素占鉀素總供給量的90%以上，至上世紀(jì)末仍有84%左右的鉀肥靠有機(jī)肥供給。關(guān)于長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究有機(jī)肥與無機(jī)肥配合施用對(duì)調(diào)節(jié)土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的動(dòng)態(tài)平衡的影響，國(guó)內(nèi)外已有相關(guān)的研究報(bào)道，但長(zhǎng)期定位系統(tǒng)研究在國(guó)內(nèi)還是首例。本課題利用長(zhǎng)達(dá)23年的長(zhǎng)期定位施肥試驗(yàn)，研究土壤中磷、鉀素的動(dòng)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(yàn)設(shè)置與材料表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)處理有機(jī)肥無機(jī)肥處理有機(jī)肥無機(jī)肥處理有機(jī)肥無機(jī)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(yàn)設(shè)在山東萊陽農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)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(yàn)始于1978年，1979年試驗(yàn)的土壤pH 6.8，020 cm土層的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.10 g/kg，全氮質(zhì)量分?jǐn)?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(hào)。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(yàn)共設(shè)9個(gè)處理（表1），每處理設(shè)3次重復(fù)。

5、小區(qū)面積33.33 m2。試驗(yàn)用的無機(jī)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(jī)肥用豬糞，含氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23 g/kg，全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.52 g/kg，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2050 g/kg；高量有機(jī)肥處理每年每667 m2施磷5 kg，低量有機(jī)肥處理每年每667 m2施磷2.5 kg。有機(jī)肥全部作冬小麥基肥；無機(jī)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?zhǔn)斋@后（6月20日）取各處理耕層（020 cm）土壤進(jìn)行土壤全磷、有機(jī)磷、有效磷、全鉀、緩效鉀、速效鉀分析測(cè)定。對(duì)每隔4年即1981、19

6、85、1993、1997、2001年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，研究磷、鉀元素的動(dòng)態(tài)變化。 土壤有效磷用Olsen法測(cè)定；土壤全磷量用酸溶磷鉬藍(lán)比色法測(cè)定；土壤有機(jī)磷用灼燒法測(cè)定；土壤全鉀用NaOH熔融，火焰光度法測(cè)定；土壤速效鉀的測(cè)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(cè)定。2 結(jié)果與討論2.1 長(zhǎng)期定位施肥對(duì)土壤磷素動(dòng)態(tài)變化的影響對(duì)照（CK）、N1、N2等3個(gè)處理的土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?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(gè)處理的土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不大，保持在3.905.50 mg/g之間。施用有機(jī)肥處理M1、M1N1、M1N2、M2、M2N1、M2N2的土壤速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化明顯，尤其是施用高有機(jī)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?jǐn)?shù)呈下降趨勢(shì)，到1985年恢復(fù)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(jī)肥的處理比有機(jī)-無機(jī)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?jǐn)?shù)的動(dòng)態(tài)變化 CK、N1、N2等3個(gè)處理，23年中土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?shù)自1993年開始呈上升趨勢(shì)，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?jǐn)?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?jǐn)?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(gè)處理中除CK外，土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?shù)的動(dòng)態(tài)變化 1981、1985、1989、1993、1997、2001年的土壤分析測(cè)定表明，同一處理不同年份間CK、N1、N2等3個(gè)處理的土壤有機(jī)磷質(zhì)量分?jǐn)?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(jī)肥的施用，土壤有機(jī)磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)有明顯增加的趨勢(shì)。2001、1997、1993、1989、1985年各處理土壤有機(jī)磷質(zhì)量分?jǐn)?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(jī)磷質(zhì)量分?jǐn)?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(jī)磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有不同程度的增加，如圖3所示。圖3 土壤有機(jī)磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的動(dòng)態(tài)變化2.2 長(zhǎng)期定位施肥對(duì)土壤鉀素動(dòng)態(tài)變化的影響 從圖4可以看出，土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的總趨勢(shì)是有所增加，其中以不施肥的對(duì)照和單施氮肥的N1、N2處理，土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?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(jī)肥的M1、M1N1、M1N2處理土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?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(jī)肥的M2、M2N1、M2N2處理，土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?shù)，23年平均

12、值與對(duì)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?jǐn)?shù)比對(duì)照增加5.0810.9 mg/g。M2、M2N1、M2N2處理比對(duì)照增加6.7212.13 mg/g，由于以氮促鉀的原因，即作物對(duì)鉀的吸收隨施氮量的增加而增加，故以單施高有機(jī)肥的M2處理的土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?shù)相對(duì)降低。圖4 土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的動(dòng)態(tài)變化圖5 土壤緩效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的動(dòng)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(jìn)行分析測(cè)定緩效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)。不施有機(jī)肥的CK、N1、N2處理，土壤緩效鉀質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?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?jǐn)?shù)與對(duì)照比較，單施氮肥的N1、N2處理沒有差異，施低量有機(jī)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(jī)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(shì)是，土壤緩效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均增加，以單施高量有機(jī)肥的處理（M2）土壤緩效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加量最高，其它各處理的土壤緩效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨施氮量的增加而相對(duì)降低。圖6 土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的動(dòng)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?jǐn)?shù)總趨勢(shì)均增加。與對(duì)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(jī)肥的處理CK、N1、N2土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，施有機(jī)肥的其它各處理土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均增加，后者以施高量有機(jī)肥（M2）處理的土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化最大，其它處理的全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化與施

15、氮量呈反比?？傮w來說，有機(jī)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?jǐn)?shù)波動(dòng)不大。3 結(jié)論 （1）23年的肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)表明，單施氮肥的處理，土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?shù)始終保持在0.400.50 g/kg的水平，有機(jī)磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)略有增加。施低量有機(jī)肥與高量有機(jī)肥的處理，土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)有增加的趨勢(shì)，但不明顯；土壤有效磷和有機(jī)磷質(zhì)量分?jǐn)?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(jī)磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈一定規(guī)律的增加。 （2）本研究發(fā)現(xiàn)，在本試驗(yàn)的條件下，23年

16、來土壤速效鉀、緩效鉀、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈上升的趨勢(shì)；與對(duì)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?jǐn)?shù)相對(duì)降低。M1、M1N1、M1N2、M2、M2N1、M2N2各處理的土壤，其鉀素質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升。以高有機(jī)肥（M2）處理的鉀素質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升最高?？傮w來說，土壤中速效鉀的總消長(zhǎng)量與鉀素總盈虧量之間的關(guān)系，每年土壤速效鉀消長(zhǎng)量與每年鉀素盈虧量之間的關(guān)系，土壤全鉀總消長(zhǎng)量與鉀素總盈虧量之間的關(guān)系，都達(dá)極顯著水平。參考文獻(xiàn)：1 周鳴錚. 土壤肥力測(cè)定與測(cè)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(xué). 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(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社, 1995: 351-354.5 戴茨華，王勁松. 從長(zhǎng)期定位試驗(yàn)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(duì)土壤磷素狀況的影響J. 萊陽農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，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