长期不均衡施肥对水稻土土壤肥力及水稻生物量的影响

李文昭 颜雄 柳叶红 冯博 赵君

(遵义师范学院，贵州 遵义 563006)

南方红壤稻田是我国水稻主产区之一，但红壤性水稻土土壤肥力水平总体偏低，中低产田面积依然占较大比例[1]。而合理的肥料施入在提高红壤稻田生产能力、肥力水平以及作物产量方面被认为是一项重要的措施。目前，长期不均衡施肥情况下对水稻土土壤肥力及水稻生物量的影响研究并不多见。因此，在长期定位试验的基础上，本研究以江西省进贤县红壤研究所内的红壤性水稻田为试验地，分析了长期不均衡施肥对水稻生物量及水稻土土壤肥力的影响研究，探讨了水稻土土壤肥力与水稻生物量之间的相关性，旨在选择更加合适的施肥方式，为提高耕地质量及作物稳产高产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于江西省进贤县红壤研究所长期定位红壤性双季稻田(E116°20′24″，N28°15′30″)。土壤类型为潴育型水稻土，耕作制度为“稻-稻-冬闲”制，试验始于1981年，小区面积为46.7m2，随机区组排列。耕层土壤初始基本化学性状，pH为5.4，有机质16.3g·kg-1，全氮1.49g·kg-1，全磷0.48g·kg-1，全钾10.4g·kg-1，有效氮144mg·kg-1，有效磷(NaHCO3-P)4.15mg·kg-1，有效钾(NH4OAc-K)80.52mg·kg-1。试验设3个处理，不施肥(CK)；施氮磷肥(NP)；施氮钾肥(NK)。3个处理设3次重复，年均施肥量具体详见表1。

表1 试验地不同施肥处理的年均施肥量

施肥量均为有效成分含量；基肥(有机肥)一次施入，氮肥(尿素)和钾肥(氯化钾)分2次追施，分别施在水稻返青后和分蘖盛期[2]。

1.2 样品采集

1.2.1 土壤样品采集

从3个不同施肥处理的每个小区中随机采取5点，用土铲采集耕层0～20cm的土壤样品，带回实验室风干过2mm筛后储存备用。

1.2.2 植物样品采集

从3个不同施肥处理的每个小区中随机采取籽粒、秸秆样品，水稻根茬采取土深20cm的，每个小区各个样品各采集3份，带回实验室在65°C下烘干后，测定水稻各器官生物量。

1.3 试验方法

1.3.1 土壤基本理化性质测定

用电位法测定土壤pH；用H2SO4-K2Cr2O7外加热法测定土壤有机质(SOC)；用凯氏定氮仪定氮法测定土壤全氮(TN)；用NaOH碱融-钼锑抗比色法测定土壤全磷(TP)；用NaOH碱融-火焰光度计法测定土壤全钾(TK)，用碱解扩散法对有效氮进行测定；用NaHCO3法对有效磷进行测定；用1mol·L-1NH4OAc浸提-火焰光度计法对有效钾进行测定，详细步骤参考《土壤农业化学分析方法》[3]。

1.3.2 水稻生物量的测定

烘干水分后称重得其生物量，并计算不同施肥处理总的生物量。

2 结果与分析

2.1 水稻土土壤肥力在长期不均衡施肥下的变化

如表2所示，长期不均衡施肥后试验地的pH在5.07～5.20，较1981年试验开始时的pH值5.4相比，3个施肥处理的pH值都有所降低，其中以施用氮肥和磷肥的下降最多，下降了0.33。pH的降低说明长期施肥会使土壤酸性呈现增强的趋势，可能是氮肥的长期施入，使其在土壤中转化为硝酸盐，而硝酸盐的淋洗带走了大量钙、镁等碱性离子从而导致土壤的酸化。与CK处理相比，有机质、全氮、全钾、有效氮、有效磷在长期不均衡施肥处理后含量变化范围分别为20.5～21g·kg-1、2.02～2.06g·kg-1、10.68～10.9g·kg-1、182～189mg·kg-1、7.19～11.95mg·kg-1，较试验前的含量相比均有上升；而全磷为0.44～0.60g·kg-1，较试验前的含量(0.48g·kg-1)相比，NP处理增加，NK处理降低；有效钾为58.33～82.5mg·kg-1，较试验前的含量(80.52mg·kg-1)相比，NP处理降低，NK处理增加。CK处理和NK处理的全钾含量存在极显著性差异，NK处理则极显著低于CK处理，降低了0.41g·kg-1。廖育林[4]等研究认为，长期施钾肥导致土壤固钾能力降低，钾肥不易被吸附固定，从而不能及时被作物吸收利用，因此则极易被淋失。CK处理和NP处理的有效磷含量存在极显著性差异，NP处理则极显著高于CK处理，提高了6.4mg·kg-1，说明氮磷肥的施入能极显著提高土壤有效磷含量，这是因为磷肥的施入一定程度上加速了土壤磷素的累积，且磷肥的后效性强，磷在土壤中移动性不强，溶解性又很小，不易随水流失[5]。

表2 长期不均衡施肥处理水稻土土壤养分含量的变化

2.2 水稻生物量在长期不均衡施肥下的变化

如表3所示，长期不均衡施肥处理的籽粒生物量占水稻总生物量的50%以上，而秸秆的生物量为30.9%～33.3%，根茬的生物量只有12.5%～12.9%，这说明籽粒在水稻各器官生物量中占重要位置。与对照处理的籽粒生物量相比，氮肥加磷肥处理增产了1.6%，而氮肥加钾肥处理减产了11.7%。由此可知，磷肥对水稻籽粒产量方面有促进作用，缺磷对水稻产量有影响，缺钾对水稻产量影响不大。与CK处理相比，NK处理的秸秆、根茬的生物量和总生物量分别降低了3.7%、5.8%和8.5%，NP处理则分别增加了15.1%、10.4%和6.9%，说明磷肥在提升秸秆和根茬的生物量方面也有重要作用。这是因为磷在水稻生产中起重要作用，如促进水稻根系生长发育、增加分蘖、增加作物抗逆能力，促进粮食产量的提高等[6]。

表3 长期不均衡施肥处理水稻生物量的变化

3个处理间总生物量及水稻各器官的生物量均无显著差异性，说明仅有2种化肥配施导致作物生长发育所必需的肥料3要素缺乏，养分不平衡供应，使稻田土壤微生物多样性及微生物生态环境受到严重影响从而制约了作物的生长[7]。

2.3 水稻土土壤肥力变化与水稻生物量的相关性

由表4可知，水稻各器官的生物量与pH呈负相关趋势。有效磷养分含量与水稻根茬生物量之间存在显著的正相关性(p<0.05)，有效磷与根茬的相关系数达到0.68，表明有效磷有助于水稻根茬生物量的增加。这与吕真真[6]等研究结果一致，认为磷能促进水稻的根系生长发育，增加作物抗逆能力，进一步促进粮食产量的提高。

表4 水稻生物量与土壤性质的相关系数

3 结论

长期不均衡施肥导致土壤酸性呈增强趋势，且使土壤耕层养分含量提升不明显甚至出现下降的趋势。氮磷肥的施入极显著提高了土壤有效磷含量，而氮钾肥的施入却极显著降低了土壤全钾含量，因此均衡施肥或有机无机配施将是补充土壤养分库的重要措施。

长期不均衡施肥对水稻各器官的生物产量影响不大，各施肥处理的水稻总生物量顺序为NP>CK>NK。

长期不均衡施肥情况下，水稻土土壤肥力与水稻生物量之间无明显相关性，其中，仅土壤有效磷养分含量与水稻根茬生物量之间存在显著的正相关性。因此，建议要均衡施肥及有机无机配施。