长期减量施肥对设施耕地土壤养分含量的影响

2021-02-03谭海燕马芳杨从林杨顺安张少敏童江云

农学学报 2021年2期

关键词：昆明

谭海燕马芳杨从林杨顺安张少敏童江云

摘要：为了研究不同种植制度下长期减量施肥对设施耕地土壤养分含量的影响，对昆明市晋宁区5个土壤养分监测点施肥和土壤养分检测数据进行统计分析，比较不同施肥处理对土壤养分的影响。结果表明：不同观测点长期常规施肥、推荐施肥（减量）下土壤有机质没有发生明显差异，空白不施肥下土壤有机质明显下降。不施肥与施肥处理相比土壤碱解氮、有效磷明显降低，不同观测点方差分析显示达显著水平，推荐施肥（减量）与常规施肥土壤碱解氮、有效磷养分含量之间没有明显差异，但碱解氮有随着减肥幅度增加，土壤养分含量减少的趋势。长期施磷造成设施土壤有效磷有明显累积，不同观测点方差分析显示达显著水平。结果说明长期减量施用氮、磷肥在一定范围内并不会造成设施耕地土壤有机质、碱解氮、有效磷养分的减少，减量施肥是减少设施耕地土壤有效养分累积、保持土壤养分稳定的重要措施。

关键词：长期；减量施肥；设施耕地土壤；养分含量；昆明

中图分类号：S158.3文献标志码：A论文编号：cjas20191100284

Effects of Long-term Reducing Fertilization on Soil Nutrient Content in Protected Cultivated Land

Tan Haiyan1， Ma Fang2， Yang Conglin2， Yang Shun’an2， Zhang Shaomin3， Tong Jiangyun1

（1Resources and Environment Research Institute， Kunming Academy of Agricultural Sciences， Kunming 650118， Yunnan， China； 2Jinning County Agricultural Technology Promotion Center， Kunming 650600， Yunnan， China； 3Yunnan Flower Technique Training and Extension Center， Kunming 650000， Yunnan， China）

Abstract： To study the effect of long-term reducing fertilization on soil nutrient content in protected cultivated land under different cropping systems， the soil nutrients and fertilization rate of five long-term soil nutrient monitoring points in Jinning County of Kunming City were statistically analyzed， and the effect of different fertilization treatments on soil nutrient was compared. The results showed that there was no significant difference in soil organic matter between long-term reducing fertilizer treatment and conventional fertilizer treatment， but the organic matter in long-term non-fertilization decreased significantly. Compared with those of the fertilization treatment， soil available N and available P of non-fertilization treatment decreased obviously. There was no significant difference in soil available N and available P between reducing fertilizer treatment and conventional fertilizer treatment， but available N decreased as nitrogen fertilizer decreased. Due to the long-term phosphorus fertilizer application， enrichment effect of phosphorus was significant in protected soil. Long-term reducing nitrogen application will not result in the decrease of soil organic matter， available N and available P in protected cultivated land.

Keywords： Long Term； Reducing Fertilization； Protected Cultivated Land Soil； Soil Nutrient Content； Kunming

0引言

耕地土壤在長期耕作条件下，受耕作制度、施肥管理等条件影响，土壤养分会发生不同变化。近年来，由于长期不合理施用化肥造成的耕地土壤养分不平衡、土壤退化、植物生长不良、水环境污染严重的问题日益突出[1-5]，研究长期减量施肥下，耕地土壤养分的变化，对指导当前化肥减量增效工作、提高耕地土壤保护和肥料高效利用有较大的指导意义。目前国内关于减量施肥对作物产量、品质、肥料利用效果及生态环境影响的报道有很多，如赵亚南等[6-9]研究小麦、芒果、甘蓝、荷兰豆在合理减肥下作物没有减产，肥料利用率提高；赵伟、郭江等[10-13]研究番茄、玉米、小麦、包菜在减肥情况下，产量没有明显差异，但作物中硝酸盐含量下降，土壤中养分的累积减少；刘兆辉[14]认为适当减施氮肥，既能保证作物产量，提高肥料利用率，又能减少对环境的危害。这些研究主要是基于当季或两季作物减量施肥的结果。在长期定位施肥的研究上，针对不同施肥模式、不同耕作制度下土壤养分含量的变化、土壤供肥能力、以及肥料的使用效果方面作了大量详尽的研究[15-18]，但在设施土壤长期减量施肥情况下带来的减量施肥与不减量施肥之间土壤养分的差异方面的情况报道不多。笔者结合昆明市测土配方施肥项目实施以来，在设施土壤不同耕作制度下农户长期施肥定位监测结果，研究在长期氮肥等减量情况下，土壤有机质、有效氮、磷、钾的变化，以期为昆明市化肥减量增效工作提供参考。

1材料与方法

1.1试验时间、地点

试验时间为2007—2015年。试验地点位于昆明市晋宁区，处于云南省中部滇池南岸，东经120°13′—120°52′，北纬24°24′—24°28′，属低纬高原亚热带季风气候区，当地多年平均气温为14.8℃，是云南省传统花卉和蔬菜生产区，设施栽培技术较为发达。

1.2试验设计

按照农业部《测土配方施肥技术规范》农户长期施肥观测点试验建设要求，选择5个具有代表性的设施栽培土壤进行不同施肥处理的肥料监测点试验，通过比较多年来不同施肥情况下耕地土壤有机质、速效氮、磷、钾等养分的变化和差异，分析减肥对土壤有机质及速效养分的影响。试验设置3个处理，分别为当地常规施肥、推荐施肥及不施肥处理，小区面积200 m2，不设重复，种植作物和种植方式采用当地典型种植制度，供试土壤为当地典型代表性土壤。所施肥料氮肥采用尿素，磷肥采用过磷酸钙，钾肥使用硫酸钾，生产管理措施同当地推荐的管理措施。

1.3土壤养分测试项目和方法

第一年采集基础土样进行有机质、碱解氮、有效磷、速效钾分析，每年秋季收获后，采集土样进行同样养分分析，其中，有机质采用重铬酸钾氧化-容量法，土壤碱解氮采用碱解扩散法，有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾采用乙酸铵浸提-原子吸收分光光度计法测定[19]。

2結果与分析

2.1各观测点基础肥力、试验结束土壤养分含量情况及不同处理化肥施用情况

各观测点基础肥力、试验结束后不同处理土壤养分情况，以及常规施肥、推荐施肥化肥用量情况见表1～3。

从表1中看出，5个观测点试验前土壤有机质、碱解氮、有效磷都处于丰富水平，速效钾处于中等偏上水平，总体肥力水平较高。

表2所示为通过9年试验后，不同观测点不同施肥处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量的变化状况。

表3所示为5个观测点9年来不同施肥处理的平均施肥量对比，其中，不同观测点常规年均氮肥施用量为495～1200 kg/hm2，推荐施肥较常规施肥量减幅为12%～51%，平均减幅为26%，常规年均磷肥、钾肥施用量分别为180～690 kg/hm2和345～1230 kg/hm2，推荐施肥较常规施肥量因观测点不同增减幅度不同。

2.2不同施肥处理对土壤有机质及速效养分含量的影响

通过比较5个观测点在常规施肥、推荐施肥及不施肥情况下，土壤有机质和速效养分含量年平均差异的情况（表4），比较9年来不同施肥处理对耕地土壤养分含量的影响。

从表5看出，5个观测点9年不同施肥处理情况下有机质年均值的方差分析显示，常规施肥、推荐施肥及空白不施肥下，土壤年均有机质含量没有显著差异。对不同观测点土壤碱解氮和有效磷年均值的分析显示，常规施肥和推荐施肥之间的差异没有达到显著水平，而空白区与施肥处理相比差异达显著。说明，在不施肥情况下，大棚土壤年均碱解氮、有效磷含量会有明显降低，但合理减量施肥对土壤碱解氮养分含量并没有造成明显的减少。对不同观测点土壤速效钾年均值的方差分析表明，无论增加、减少钾肥或不施肥，其对土壤速效钾含量的影响都没有达到显著水平，说明在本研究中，钾肥的施用与否对土壤速效钾的含量没有造成明显的影响。

2.3氮、磷、钾肥不同减幅对土壤速效养分含量的影响

对照不同观测点常规施肥与推荐施肥和土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量的关系（图1～3）可看出不同点施肥量差异对养分含量差异的影响。不同观测点在减施氮肥情况下，表现出碱解氮有增有减，但随着减施氮肥幅度增大，碱解氮减幅变大，说明氮肥的增减，在一定范围内，并不会造成土壤碱解氮的明显减少。从磷肥增减与有效磷含量差异的关系来看，磷肥的增减与有效磷的含量增减没有明显的相关性，减施磷肥幅度的大小，也没有带来有效磷含量明显的减少，说明在减施磷肥情况下，两个处理土壤速效磷含量之间的差异并不明显，这可能与磷肥利用率低，易在土壤中累积有关。从钾肥增减与速效钾的关系来看，随着钾肥增减幅度加大，速效钾的增减幅度也变大，说明钾肥的施用的大小，与速效钾含量的增减有一定的正相关关系，但速效钾的增减幅度变化很小。

2.4试验前后不同施肥处理土壤养分含量情况对比

通过对不同观测点不同施肥处理试验前和试验后土壤有效养分进行方差分析（表6）可看出，有机质在长期不同施肥处理下，不施肥处理较施肥处理有明显降低，施肥处理下有机质较试验前有下降的趋势。碱解氮在长期不同施肥处理下，空白区碱解氮比施肥区降低明显，施肥区处理之间碱解氮试验前后并没有明显差异，说明长期施用氮肥有利于提高土壤有效氮的供应水平，较不施氮肥有显著提高，但氮肥的减量施用在一定范围内并不会带来碱解氮含量的显著差异。

对比前后不同处理的土壤有效磷含量，起始值、空白值明显低于推荐区和常规区的土壤有效磷，说明长期不施磷肥情况下，土壤有效磷会明显下降，而长期施肥会带来土壤中磷的累积，但施肥量的大小在一定范围内并没有造成有效磷含量的明显差异。

比较不同观测点试验前后速效钾含量平均值，空白区最小，常规施肥区最大，但试验前后及各施肥处理之间没有明显差异，说明长期施钾或不施钾，对土壤速效钾含量都没有造成明显的影响，这说明土壤中有效钾的含量受作物吸收及土壤本身潜在供应量的影响，存在着动态的平衡关系。

3结论

在设施土壤中，合理施用化肥是保持土壤供肥能力的一个重要手段，长期不施肥会造成耕地土壤有机质、碱解氮和有效磷含量的下降，而长期减量施用氮、磷肥在一定范围内并不会造成设施耕地土壤有机质和有效氮、磷养分的明显减少，但随着氮肥的减幅增大，碱解氮有下降的趋势，磷肥在设施土壤中有明显的累积现象，在设施耕地土壤中实施合理减量施肥是减少养分累积、维持土壤养分稳定的重要措施。

4讨论

刘兆辉等[20]对山东不同地区日光温室土壤碱解氮、有效磷、速效钾的研究表明，长期施肥下土壤速效钾、有效磷较露地均高，且与棚龄有显著的关系，碱解氮也有不同程度的积累。徐云连等[21]对水稻长期减量施肥研究得出，减量施肥加秸秆还田土壤有机质、速效钾、碱解氮含量增加，而有效磷含量呈减少的趋势；蔡炳祥等[22]连续4年在水稻上实施化肥减量施肥得出基本可以维持土壤有机质、全氮含量和土壤pH的稳定，土壤有效磷含量有提高的趋势。程秀洲等[23]研究稻麦轮作下，减氮施肥土壤有机质较常规施肥有提高的趋势。本研究显示，设施土壤在长期施肥下，与不施肥相比，土壤有机质、碱解氮、有效磷都有明显提高，但减量施用氮、磷肥下，减肥处理土壤有机质、碱解氮和有效磷与常规施肥之间没有显著的差异，试验后有机质、碱解氮都维持在稳定水平，而有效磷有不同程度的累积，说明长期合理减量施肥不会造成耕地土壤供肥水平的下降，这与前人的研究基本相似。另外，土壤速效钾在试验前后和各施肥处理之间的差异都不显著，说明土壤速效钾的含量，不仅受施肥影响，更与作物吸收及土壤内部的钾素储备有关，土壤有效钾处在一個动态平衡的状态。

减肥对当季设施耕地土壤的影响上，赵伟等[9]研究认为，减量施肥可显著降低设施土壤当季表层土壤有效磷和0～60 cm土层速效钾的累积。茅国芳等[24]对设施西瓜栽培研究表明，氮、磷过度施用会造成土壤氮素盈余量增加，减施氮肥可以减少土壤NO3--N的表层积累。何传龙[25]在设施番茄上研究得出减施氮、磷肥减少了表层硝态氮的淋失，降低了土体20～80 cm NH4+-N的含量，同时降低了0～20 cm耕作层的有效磷的累积。本研究中，不同观测点减量施肥和常规施肥处理之间，养分年变化差异没有达显著水平，但随着氮肥减幅增大，碱解氮减幅也变大，说明减施氮肥可以减少表层碱解氮的累积。但磷肥的增减与当季土壤有效磷含量的增减没有明显的相关性，这可能与磷易在土壤中累积或固定，当季利用率低有关。

参考文献

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