黑龙江省黑土区不同施肥制度对土壤肥力影响分析

李 玲，孙彦坤*，周宝库

（1.东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨 150030；2.黑龙江省农业科学院土壤肥料研究所，哈尔滨 150030）

黑土肥力长期定位监测试验是指监测黑土在长期不施肥、施用有机肥、化肥以及有机肥与化肥配合施用条件下，土壤肥力的演变规律[1-4]。同时也是研究黑土资源的保护、提高黑土土壤肥力、合理施用肥料、提高肥料利用率等研究的平台[5]。对科学培肥黑土、合理开发黑土资源和建立高产、优质、高效益施肥体系，具有重要的深远意义[6]。黑土土质肥沃，但近年来由于重用轻养，土壤肥力呈下降趋势，养分大量耗损，黑土层变薄[7]。针对此情况，本文对国家黑土长期定位监测基地1980～2006年的部分数据进行整理分析，旨在探明不同施肥制度对黑土区土壤肥力的影响，为黑土区可持续农业的发展提供科学依据和技术规范。

1 材料与方法

1.1 试验处理

黑土肥力长期定位监测试验站就建立在哈尔滨典型黑土上（东经 126°35′，北纬 45°40′，海拔151 m），属松花江二级阶地，地势平坦，成土母质为洪积黄土状粘土。气候属中温带大陆性季风气候，年平均气温3.5℃，年降雨533 mm，无霜期135 d。到2006年已经对黑土肥力连续监测了26年，监测试验小区面积大，小区之间没有人为设置隔离设施。试验小区采用黑土地区的典型轮作方式。在耕作上采取浅翻深松、旋耕深松相结合。

试验区土壤基本理化性状为pH 7.22，有机质含量 26.60 g·kg-1，全 N 1.47 g·kg-1，全 P 1.07 g·kg-1，碱解氮 151.1 mg·kg-1，速效 P 51 mg·kg-1，速效 K 200 mg·kg-1。试验面积 8500 m2，小区面积 168 m2，每小区8垄，垄长30 m，垄距70 cm。

1980年设16个常量施肥处理:①不施肥（CK）；② 常量氮化肥（N）；③ 常量磷化肥（P）；④ 常量钾化肥（K）；⑤ 常量氮磷化肥（NP）；⑥ 常量氮钾化肥（NK）；⑦ 常量磷钾化肥（PK）；⑧ 常量氮磷钾化肥（NPK）；⑨ 常量有机肥（D）；⑩ 常量有机肥+常量氮化肥（DN）；常量有机肥+常量磷化肥（DP）；常量有机肥+常量钾化肥（DK）；常量有机肥+常量氮磷化肥（DNP）；常量有机肥+常量氮钾化肥（DNK）；常量有机肥+常量磷钾化肥（DPK）；常量有机肥+常量氮磷钾化肥（DNPK）。

常量施肥处理，在玉米上为N 150 kg·hm-2，P2O575kg·hm-2，K2O75kg·hm-2；在大豆上为 N75kg·hm-2，P2O5150 kg·hm-2，K2O 75 kg·hm-2，记作 N、P、K，氮肥为尿素，磷肥为三料过磷酸钙、磷酸二铵，钾肥为硫酸钾，均秋施肥。有机肥为纯马粪，按氮量75 kg·hm-2（约马粪18600 kg·hm-2），记作D，每轮作周期施一次，于玉米收获后施用。每年秋季收获后取田间土壤样品，在每小区中间位置随机选5点，取0～20 cm土壤混合。

1.2 资料来源

本文所选土壤肥力评价指标为:碱解氮、速效磷、速效钾、有机质。各项评价指标均来自黑土肥力长期定位监测试验站1980～2006年监测数据。

2 结果与分析

2.1 不同施肥制度对黑土有机质影响分析

土壤有机质是土壤肥力的重要指标之一，也是衡量土壤质量的重要指标，不同施肥制度对土壤有机质有不同影响。

各施肥制度与1979年黑土有机质基础肥力26.60 g·kg-1相比，CK处理下土壤有机质含量减少了2.23%；N处理下减少1.29%；P处理下增加了3.92%；K处理下增加了3.70%；NP处理下增加了1.81%；NK处理下增加了2.98%；PK处理下减少了1.73%；NPK处理下减少了0.23%；D处理下增加了7.64%；DN处理下增加了6.96%；DP处理下增加了12.10%；DK处理下增加了7.57%；DNP处理下增加了11.21%；DNK处理下增加了7.01%；DPK处理下含量增加了5.20%；DNPK处理下增加了 3.35%（见图1）。

有机肥配施化肥，有利于提高土壤有机质含量，增强土壤养分供贮能力。其中以DP和DNP处理效果最为明显。显然，这与大量有机肥的投入增加了土壤碳源有关。

由图2可知，不同施肥制度下有机质含量年纪变化总体趋势相近，即1980～2003年波动较大，2003～2006年，相对平稳；随着施肥处理时间的延长，各施肥制度下，有机质年纪变化趋于稳定。DNPK处理下，有机质年纪变化较大（尤其在1982～1985年间）。

2.2 不同施肥制度对黑土速效磷影响分析

各施肥制度与1979年土壤速效P基础肥力51 mg·kg-1相比，CK处理下土壤速效磷含量减少了41.96%；N处理下减少了48.82%；P处理下增加了148.60%；K处理下减少了47.25%；NP处理下增加了75.79%；NK处理下减少了20.00%；PK处理下增加了190.03%；NPK处理下增加了142.64%；D处理下减少了11.37%；DN处理下减少了21.18%；DP处理下增加了145.83%；DK处理下减少了13.53%；DNP处理下增加了132.37%；DNK处理下增加了27.51%；DPK处理下增加了203.95%；DNPK处理下增加了145.71%（见图3）。

施磷肥处理，可使含量有明显提高，其中施DPK及施PK处理组提高土壤速效磷较为明显；而不施P肥的处理组，只减缓了土壤速效磷下降速度。

图1 不同施肥制度下有机质含量与土壤有机质基础肥力比较Fig.1 Comparison of organic manure and its basic fertility under different fertilization systems

图2 不同施肥制度下有机质含量1980～2006年纪变化Fig.2 Comparison of organic manure changes 1980-2006 under different fertilization systems

图3 不同施肥制度下速效磷含量与速效磷基础肥力比较Fig.3 Available phosphorus and its basic fertility under different fertilization systems

由图4可知，不同施肥制度下速效磷含量年纪变化差异较大，PK、DPK、DNPK施肥处理下，速效磷年纪波动较大，其中均以1983～1985年、1992～2000年最为显著；不施用氮肥、钾肥的施肥处理组，速效磷含量年纪变化波动小。

2.3 不同施肥制度对黑土速效钾影响分析

各施肥制度与1979年土壤速效K基础肥力200.0 mg·kg-1相比，CK处理下土壤速效K含量减少了8.60%；N处理下减少了7.45%；P处理下减少了6.30%；P处理下增加了7.79%；NP处理下减少了10.50%；NK处理下增加了8.24%；PK处理下增加了13.10%；NPK处理下增加了8.08%；D处理下减少了2.05%；DN处理下减少了4.10%；D处理下减少了2.25%；DK处理下增加了14.71%；DNP处理下减少了0.95%；DNK处理下增加了19.33%；DPK处理下增加了17.81%；DNPK处理下增加了11.09%（见图5）。

施钾肥处理，可使土壤速效钾含量有所提高，其中以DNK和DPK肥较为明显；而不施K肥的处理组，土壤速效钾均呈下降趋势，其中不含K肥的处理组配施有机肥可减低黑土速效钾下降速度。

图4 不同施肥制度下速效磷1980～2006年纪变化Fig.4 Comparison of available phosphorus changes 1980-2006 under different fertilization systems

图5 不同施肥制度下速效钾含量与速效钾基础肥力比较Fig.5 Comparison of available potassium and its basic fertility under different fertilization systems

由图6可知，在1988～1994年，不同施肥制度下速效钾年纪波动大，其中在P、PK、DNK施肥处理下，速效钾年纪波动显著。

2.4 不同施肥制度下对黑土碱解氮影响分析

各施肥制度与1979年土壤碱解N的基础肥力151.1 mg·kg-1相比，CK处理下土壤碱解氮含量减少了8.27%；N处理下减少了0.99%；P处理下减少了5.03%；P处理下减少了5.43%；NP处理下增加了1.55%；NK处理下增加了1.26%；PK处理下减少了6.88%；NPK处理下减少了3.64%；D处理下减少了4.17%；DN处理下增加了7.44%；DP制度下减少了4.04%；DK处理下减少了7.21%；DNP处理下增加了1.57%；DNK处理下增加了2.78%；DKP处理下减少了4.04%；DNPK处理下增加了5.68%（见图7）。

有机肥与化肥配施对于提高黑土碱解氮效果并不显著，对提高黑土碱解N来说，常量氮化肥与其他的无机肥和有机肥混合施用，要比单施氮化肥效果好，其中以DN、DNPK、DNK处理效果较佳；最差施肥制度为DK处理。

图6 不同施肥制度下速效钾1980～2006年纪变化Fig.6 Comparison of available potassium changes 1980-2006 under different fertilization systems

图7 不同施肥制度下碱解氮含量与碱解氮基础肥力比较Fig.7 Comparison of alkali-hydrolyzable nitrogen and its basic fertility under different fertilization systems

1985～1991年，不同施肥制度下碱解氮含量年纪变化总体趋势相近，结果见图8。

由图8可知，碱解氮含量呈直线递增，2003～2006年，相对平稳；随着施肥处理时间的延长，各施肥制度下，碱解氮年纪变化趋于稳定。DNPK处理下，碱解氮年纪变化较大（尤其在1982～1985年），这与不同施肥处理下，有机质年纪变化相似。

图8 不同施肥制度下碱解氮含量1980～2006年纪变化Fig.8 Comparison of alkali-hydrolyzable nitrogen changes 1980-2006 under different fertilization systems

3 讨论

在田间试验中，土壤肥料长期定位试验一般采取既“长期”，又“定位”的方法。它具有时间的长期性和气候的重复性等特性，并且该方法信息量丰富，准确可靠，解释能力强，能为农业的生产发展提供决策依据，因此它具有常规试验不可比拟的优点。长期施肥对土壤肥力的影响，仍然是我国肥料长期试验主要研究内容[8]。这些数据，仍将在很大程度上为我国土壤增肥与施肥制度的确立、国家粮食安全战略提供重要的决策依据。正由于上述研究的重要意义，国家应十分重视长期定位试验，并在政策与资金等方面予以扶持。但长期定位试验的近期效益并不显著，因此，很容易被人们所忽略。在今后的研究中，应加强有机肥与化肥、营养元素间相互作用研究；长期施肥对有机质组分、中微量元素、微量元素的影响研究。同时还要把长期试验放在一个农业生态系统中进行研究，不断改进试验手段和监测方法。

4 结论

通过与27年各土壤物理指标与基准数据对比后发现，有机肥配施化肥可以较全面提高黑土区土壤肥力，其中以DNK效果最佳；不同施肥制度对黑土速效磷含量影响最大。提高有机质含量最佳施肥制度为DP（有机质含量增加12.10%）；提高黑土速效磷含量最佳施肥制度为DPK（速效磷含量增加203.95%）；提高黑土碱解氮含量最佳施肥制度为DN（碱解氮含量增加7.44%）；提高黑土速效钾含量最佳施肥制度为DNK（速效钾含量增加19.33%）。在DNPK施肥处理下，有机质和碱解氮在1980～2006年年纪波动显著；在PK处理下，速效磷在1980～2006年年纪变化显著；在P处理下，速效钾在1980～2006年年纪变化显著。

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