黄骅市紫花苜蓿土壤有效磷丰缺指标初步研究

邵光武，刘治波，孙洪仁，沈 月，曹 影，刘 琳，吴雅娜

（1.中国农业大学草地研究所，北京100193；2.四川农业大学动物科技学院草业科学系，四川 雅安625014）

土壤养分丰缺指标法理论完备、简便易行，是世界各国最为广泛应用的测土施肥方法［1-4］。德国的LUFA系统、英国的ADAS系统都已有数十年的历史，美国各州都有自己的土壤养分丰缺指标及推荐施肥系统［2-4］。我国于20世纪80年代开始进行土壤养分丰缺指标研究，主要作物土壤有效养分丰缺指标已经陆续建立起来［5-6］。但紫花苜蓿（Medicagosativa）土壤有效养分丰缺指标的研究才刚刚起步。蔺蕊等［7］采用盆栽试验法初步研究了新疆昌吉市紫花苜蓿土壤速效氮、磷和钾的丰缺指标，对应于缺磷处理相对产量＜55%、55%～75%、75%～85%、85%～95%和＞95%的昌吉市紫花苜蓿土壤有效磷含量指标为＜3.3、3.3～7.7、7.7～11.3、11.3～17.8和＞17.8mg·kg-1。谢勇等［8-9］采用盆栽试验法初步探讨了河北省坝上地区紫花苜蓿土壤速效磷、钾、铁、锰和锌的丰缺指标，对应于缺磷处理相对产量＜55%、55%～75%、75%～90%、90%～95%和＞95%的坝上地区紫花苜蓿土壤有效磷含量指标为＜3.5、3.5～9.8、9.8～21.4、21.4～27.7和＞27.7mg·kg-1。河北省黄骅市紫花苜蓿种植面积达7 000hm2，但施肥缺乏科学依据。本研究旨在初步确定黄骅市紫花苜蓿土壤有效磷丰缺指标，为该市紫花苜蓿施肥提供科学依据，同时也为全国紫花苜蓿土壤养分丰缺指标体系的建立提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区自然概况 试验于2010年4月至2011年11月在河北省黄骅市（38°09′～38°39′N，117°05′～117°49′E）进行。试验区海拔2.5～3.0m；年均温12.5℃最冷月份（1月）平均气温-3℃，极端最低气温-19℃，最热月份（7月）平均气温26.5℃，极端最高气温40℃，＞0℃年积温4 950℃·d；初霜期为11月下旬，终霜期为3月中旬，无霜期约200d；年均降水量600mm左右，集中于7、8月，占全年的70%～80%。

1.2 试验材料

1.2.1 供试土壤 2010年5月和2011年4月分别在贾象、云庄、崔庄等地采集土壤样品（0～20cm），带回实验室进行常规养分测试。依据养分测试结果，选取有效磷含量差异较大地块的土壤进行盆栽试验。供试土壤有效磷和速效钾含量见表1。

1.2.2 供试肥料 磷肥为过磷酸钙，其P2O5含量12%；钾肥为硫酸钾，K2O含量50%；硼肥为硼砂（Na2B4O7·10H2O），B含量11%；锌肥为硫酸锌（ZnSO4·7H2O），Zn 含量 22%；钼肥为钼酸铵［（NH4）6Mo7O24·4H2O］，Mo含量54%。

表1 供试土壤有效磷、速效钾含量Table 1 Available P and K contents in tested soils mg·kg-1

1.2.3 供试牧草 盆栽供试牧草为中苜1号紫花苜蓿。试验用盆规格为盆口直径23cm，盆底直径18 cm，盆深20cm。播种期为2010年5月23日和2011年5月20日。每盆播种35粒，定苗保留15株。

1.3 试验设计 每个地块土壤设缺磷和全肥2个处理，各处理均设4个重复，11个地块土壤共计88盆。所有肥料均作基肥一次施入。充足供水，及时拔除杂草。全肥和缺磷处理的施肥方案见表2。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 土壤养分含量 土壤有效磷采用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法（Olsen法）测定，速效钾采用乙酸铵提取-火焰光度法［10］测定。

表2 全肥和缺磷处理施肥方案Table 2 Fertilizing scheme of complete fertilizer and P deficiency treatment kg·hm-2

1.4.2 鲜草产量 2010年8月20日、9月28日和2011年8月18日、9月24日，在苜蓿初花期时全盆刈割，留茬2cm。用电子秤（精度0.05）当场称量鲜质量。

1.4.3 干草产量 将鲜草装进纸袋，置于烘箱中，于105℃条件下烘8h，称干质量。

1.5 养分丰缺指标确定方法

1.5.1 计算相对产量 分别计算11个不同有效磷含量土壤的缺磷处理产草量占全肥处理产草量的百分率，即为缺磷处理相对产量。

1.5.2 建立回归方程 制作土壤有效磷含量与对应缺磷处理相对产量的散点图，绘制趋势线，进行回归分析并建立回归方程［4，8-9］。

1.5.3 选取分级标准 依据缺素处理相对产量，农业部《测土配方施肥技术规范（2011年修订版）》将土壤有效磷、速效钾丰缺状况划分为极低（＜60%）、低（60%～75%）、中（75%～90%）、高（90%～95%）和极高（＞95%）5级［11］。由于中级及以下各级级差偏大，存在推荐施肥量精准度偏低的问题。因此，本研究将增加分级数量至10级，平均级差为10%（第1和第10级除外），即10至1级的缺素处理相对产量依次为＜15%、15%～25%、25%～35%、35%～45%、45%～55%、55%～65%、65%～75%、75%～85%、85%～95%和＞95%。

1.5.4 确定丰缺指标 将分级标准中相对产量的起讫点的数值作为y值代入回归方程，计算出相应土壤有效磷含量，即得到土壤有效磷丰缺分级指标的起讫点［4，7-9］。

1.6 数据处理方法 采用Microsoft Excel进行数据处理分析，用SPSS 15.0for Windows软件［12］对数据进行统计回归分析。

2 结果与分析

2.1 紫花苜蓿产草量 各土壤、不同茬次、不同施肥处理紫花苜蓿的干草产量见表3。有效磷含量很高的F土壤（35.1mg·kg-1）和K土壤（5 1.3mg·kg-1），缺磷处理与全肥处理产草量差异不显著（P＞0.05）；有效磷含量较高的G土壤（16.1 mg·kg-1），缺磷处理与全肥处理第1茬产草量差异不显著，但第2茬及全年产草量差异显著（P＜0.05）；其他各地点土壤缺磷处理与全肥处理产草量皆差异显著或极显著（P＜0.01），且均为全肥处理高于缺磷处理。有效磷含量较低的A、B、C和I土壤（＜9mg·kg-1），全肥处理产草量极显著高于缺磷处理；有效磷含量较高的 H 土壤（19.6 mg·kg-1）和J土壤（19.5mg·kg-1）全肥处理产草量显著高于缺磷处理；有效磷含量中等的D土壤（13.6mg·kg-1）和E土壤（18.3mg·kg-1）全肥处理第1茬产草量显著高于缺磷处理，而第2茬及全年产草量极显著高于缺磷处理。全肥处理中全年最高产草量（6 957.1kg·hm-2）来自J土壤，最低产草量（4 605.4kg·hm-2）出自H土壤，但有效磷含量皆较高且十分接近，其原因可能是两者土壤类型不同或其他元素的差异。

表3 紫花苜蓿干草产量Table 3 Dry matter yields of alfalfa kg·hm-2

2.2 缺磷处理相对产量 各土壤和缺磷处理的相对产量见表4。有效磷含量很高的F土壤和K土壤，缺磷处理相对产量超过95%；有效磷含量较高的H土壤缺磷处理相对产量在85%～95%；有效磷含量较高的 D、E、G 和J土壤 （13.6～19.5 mg·kg-1）缺磷处理相对产量在65%～75%；有效磷含量较低的A、B、C和I土壤缺磷处理相对产量在45%～65%。

表4 各土壤不同茬次缺磷处理紫花苜蓿的相对产量Table 4 Relative yield of P deficiency treatment compared to complete fertilizer in different soils and cuts%

2.3 缺磷处理相对产量与土壤有效磷含量回归方程 利用表1中不同土壤有效磷含量和表4中相对应的土壤缺磷处理相对产量数据建立最优回归方程。

第1茬：

第2茬：

全年：

式中，y为缺磷处理相对产量，x为土壤有效磷含量。

2.4 建立土壤有效磷丰缺指标 利用式（3）和缺磷处理相对产量分级标准计算土壤有效磷丰缺指标（表5）。紫花苜蓿缺磷处理相对产量＞95%的1级土壤有效磷含量下限指标接近50mg·kg-1，85%、75%、65%、55%、45%、35%、25% 和 15% 以上的2、3、4、5、6、7、8和9级下限指标分别接近30、16、9、5、3、2、1和0.5mg·kg-1。

表5 黄骅市紫花苜蓿土壤有效磷丰缺指标Table 5 The rich-lack index of available P of alfalfa soil in Huanghua city

3 讨论与结论

20世纪80年代中华人民共和国农业部组织开展的14省（市、自治区）三大作物土壤养分丰缺指标研究结果表明，土壤有效磷极高级别（缺磷处理相对产量大于95%）指标为7～25mg·kg-1［13-14］。21世纪初，张福锁等［6］将全国三大作物土壤有效磷的极高级别指标调整为20～45mg·kg-1。美国部分州的主要作物土壤有效磷极高级别指标为15～25 mg·kg-1，紫花苜蓿为15～20mg·kg-1［15-17］。蔺蕊等［7］和谢勇等［9］的研究表明，新疆昌吉市和河北坝上地区紫花苜蓿土壤有效磷极高级别指标分别大于17.8mg·kg-1（Olsen-P）和27.7mg·kg-1（Mehlich3-P）。本研究结果的极高级别指标为47.5 mg·kg-1，有些偏高。可能原因有二，一是栽培盆内紫花苜蓿留苗15株·盆-1有些偏多［7，9］，苗多则消耗养分数量大，可能引起缺磷处理相对产量降低，进而导致养分丰缺指标提高；二是试验土壤样本数量偏少（11个），且缺乏有效磷含量介于20～35mg·kg-1的土壤样本。

黄骅市有效磷含量低于2.9mg·kg-1的土壤极少，本研究中亦未出现缺磷处理的相对产量低于45%的情况，因此紫花苜蓿土壤有效磷丰缺级别的7～10级指标属于外推数据，并未得到验证，只能作为参考。

综上所述，可初步认定，与缺磷处理相对产量＞95%、85%～95%、75%～85%、65%～75%、55%～65%和45%～55%相对应的黄骅市紫花苜蓿的第1至第6级土壤有效磷含量指标分别为＞47.5、27.2～47.5、15.6～27.2、8.9～15.6、5.1～8.9和2.9～5.1mg·kg-1。

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