不同施肥方式下红壤性质的变化规律

李倩楠　张冬梅　许冠君　冯冬霞　马运通

摘 要： 【目的】为改良红壤肥力，提高作物产量，探寻最利于作物生长的施肥方式。【方法】本文以湖南祁阳农田生态系统国家野外科学观测研究站为试验站点，采用数据统计的方法研究了20年不同施肥方式（不施肥、施用化学氮磷钾肥、施用化学氮磷钾+有机肥、施用有机肥）下红壤pH、有机碳含量的变化规律。【结果】与不施肥相比，长期单施化学氮磷钾肥可导致红壤明显酸化，长期单施有机肥和有机无机配施肥则可减缓红壤酸化速度，其中单施有机肥的效果最好，可改善已酸化的红壤。与不施肥相比，各施肥处理均提高了红壤中有机碳含量，其中长期单施有机肥处理增幅最大，有机无机配施肥处理次之。【结论】减少化学氮磷钾肥的施用，增施有机肥可减缓红壤酸化，提高红壤中有机碳含量。

关键词： 红壤；不同施肥；pH；有机碳

1 引言

红壤是世界上分布最广的土壤类型之一，占国土面积的22.7%，是我国粮食和经济作物的重要基地。但目前红壤地区养分贫瘠化和酸化面积较多。这和降雨集中、高温高湿等自然条件及多熟集约种植、过度开发、特别是化肥的不合理施用等人为因素的影响密切相关[1-9]。

过量施用化肥不仅造成了能源和资源的浪费，还会产生土壤板结、酸化等一系列问题。因此，研究不同施肥方式对提高红壤有机质含量及减缓酸性的影响，为改良红壤性质及提高作物产量提供依据，具有重要意义。

蔡泽江[10]等通过研究发现，施用尿素氮能促进红壤（pH5.7）的硝化作用，加速土壤pH降低，施氮是影响红壤酸化的主要因素之一。宋震震等研究表明，有机肥的有机质含量高、养分全面、肥效长，能改善土壤的理化性质和微生物群落结构，提高土壤酶活性，改良农产品的品质和提高产量[11]。前人的研究主要集中在施用化肥及有机肥配施对土壤酶活性、理化性质等的影响上，而关于不同施肥模式红壤pH、有机碳的变化特征的研究还较少，本研究通过对比探讨不同施肥模式下红壤pH、有机质含量的变化，为寻求红壤酸性减缓、有机质增加、作物增产提供理论依据。

2.数据与方法

1991-2010年连续20年进行定位试验，设耕作不施肥（CK）、施用化学氮磷钾肥（NPK）、施用化学氮磷钾+有机肥（NPKM）、施用有机肥（M）4种模式，其中不施肥（CK）为对照组。肥料用量为年施用纯N 300kg/hm2、P2O5 120kg/hm2 、K2O 120 kg/hm2。氮肥为尿素，含N46%，磷肥为过磷酸钙，含P2O512.5%，钾肥为氯化钾，含K2O 60%，有机肥料为猪粪，含N 16.7g/kg。试验区随机排列，二次重复，小区面积200m2。各小区之间用100cm深水泥埂隔开，无灌溉设施，不灌水。

有机肥料不考虑P、K养分，NPKM处理中，有机N施用量占全N 70%；采用冬小麦-夏玉米一年两熟轮作制，玉米期肥料施用量占全年施肥量的70%，小麦占施肥量30%，肥料在小麦、玉米播种前作基肥一次施用。

在每年的小麦收获后，采用多点混合法对监测农田小区0—20cm的耕层土壤进行采集。实验室内风干土样，过2mm筛孔的部分用作土壤物理和化学性质分析。

土壤pH的测定方法是采用1：2.5（土：水）浸提1 min，后用玻璃电极。有机碳（SOC）采用 K2Cr2O7容量法（180℃油浴）。

3 结果与分析

3.1长期不同施肥方式红壤pH变化特征分析

长期不同方式施肥，红壤pH存在显著差异。经过20年施肥与耕作，对照组的土壤pH保持稳定水平；NPK 施肥条件下土壤的pH下降幅度最大，从5.7下降到4.38，年均下降0.066个单位，不仅与试验前相比呈显著差异，而且与其他处理相比亦有显著差异。这表明长期施用化肥可导致红壤显著酸化；NPKM处理下土壤pH先升后降，与试验前相比下降了0.3个单位，下降幅度明显低于NPK处理，而M处理的红壤的pH则呈上升趋势，与试验前相比上升了0.8个单位。这表明单施有机肥和有机无机配施条件下可减缓土壤酸化速度，其中单施有机肥的效果更好，甚至可使已酸化的紅壤改善。

3.2长期不同施肥方式红壤SOC变化特征分析

长期不同方式施肥红壤SOC含量存在显著差异。施肥20年后，各施肥处理SOC含量较对照组均显著增加，其中M处理条件下最高，达14.74g/kg，比对照组的含量提高了71 %；其次是NPKM的处理，有机碳含量达到13.29g/kg，比对照组的含量提高了54%。NPK施肥条件下红壤SOC较对照组增幅不明显，提高了21%。与起始年份（1991年）SOC的含量（7.89 g/kg）相比，M、NPKM和NPK处理条件下SOC含量分别提高了87%、68%和32%，不施肥处理条件下则提高了9%。由此说明长期单施有机肥肥和无机有机配施肥均可显著地提高红壤SOC含量，其中长期单施有机肥效果更好。

4 结论

（1） 对20年施肥与耕作实验数据的分析得知，长期施用化肥可导致红壤明显酸化，而单施有机肥和有机无机配施肥可减缓土壤酸化，其中单施有机肥效果最好，甚至可改善已酸化土壤至适宜状态。

（2） 各施肥处理样地有机碳的含量较对照组均显著增加，其中单施有机肥处理效果最好，有机无机配施肥次之。

5 讨论

以往研究证明，长期化肥配施有机肥有助于减缓土壤pH下降，提高土壤肥力，长期单一施用化肥加剧了土壤肥力下降与质量劣化，化肥配施有机肥是减缓红壤酸性提升土壤肥力和保持土壤健康的有效措施。这与本研究结果相一致，长期施用有机肥能使土壤的pH稳定在一个适合作物生长的范围内。一般认为施用有机肥为土壤提供了有机碳源增加了微生物活性，促进了土壤有机碳和养分的转化，从而提高了土壤有机碳的固定量。另外，有机质对速效养分的吸附可减少速效养分的流失，因此有机-无机肥配施既可保证足量的速效养分，又减少了养分流失，提高了肥料利用率。

参考文献

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[2] 胡月明，欧阳村香等.我国红壤资源农业利用研究进展[J].土壤与环境，1999，8（1）：53-57.

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[10] 蔡泽江.几种施肥模式对土壤氮素形态转化和pH的影响.中国农业科学[J].2012，45（14）：2881-2883.

[11] 宋震震，李絮花，李娟等.有机肥和化肥长期施用对土壤活性有机氮组分及酶活性的影响[J].植物营养与肥料学报2014，20（3）：525-533.