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长期施肥下我国典型红壤性水稻土肥力演变特征与持续利用

王姗娜  
【摘要】:红壤性水稻土是我国南方中部地区,尤其是江西省主要的农业土壤之一。近年来,由于土地过度利用,为了追求高产,不合理地大量施用化学肥料,引起一系列生产及环境生态问题。因此,阐明红壤性水稻土土壤肥力的动态变化及养分资源的作物吸收利用特点是该区域农业科学中的一个重要问题,对于生态环境保护和农业可持续发展,均具有重要的理论意义和实践价值。本论文以位于江西省进贤县的红壤性水稻土长期定位试验(1981-2007)为基础,分析了不施肥(CK)、单施肥(N、P、K)、化肥配施(NP、NK、PK、NPK)、倍量施肥(2NPK)和有机-无机肥配施(NPKM)下红壤性水稻土的肥力演变及生产力可持续性,主要结果和结论如下: 1、长期施用有机肥可提高红壤性水稻土耕层的有机质含量。施肥以来,红壤性水稻土有机质含量在化肥有机肥配施处理下显著增加,2002年土壤有机质含量与1981年试验前比较增幅达到32%,耕层土壤有机质多年平均含量为20.55g/kg。长期施用化肥,红壤性水稻土耕层有机质含量保持稳定,多年平均含量维持在16-18g/kg范围内。 2、长期施用有机肥可显著提高土壤全氮与有效氮的含量,土壤氮含量在化肥有机肥配施处理下有显著增高,其中全氮含量增长12%,有效氮含量增长25%。而在其他处理下土壤氮素增加不显著。施氮对土壤全氮含量的影响不显著,对土壤有效氮含量的影响显著。长期施用含磷肥料可不同程度上提高耕层土壤全磷和有效磷含量,其中有机肥和过量施磷对土壤磷素的提升作用最为显著。NPKM和2NPK两处理,土壤全磷含量与试验初相比分别提高了83.9%和79.6%;土壤有效磷含量与试验初相比分别提高了672.3%和409.9%。施磷对土壤全磷含量的影响显著,对土壤有效磷含量的影响不显著。长期施用施钾与不施钾肥对土壤全钾含量的影响不显著,说明施用钾肥与否在至少在本试验时间内对耕层土壤全钾无明显影响。含钾配合的各处理土壤有效钾含量明显高于不施钾肥的各处理,说明长期施用含钾配合的肥料对耕层土壤速效钾含量具有累积作用。 3、不同施肥下的化肥氮回收率差异显著,26年的平均氮肥回收率N处理为9.4%-11.6%、NP为13.0%-18.5%、NPK为19.8%-26.1%,NPKM为29.9%-40.1%。磷肥、钾肥和有机肥可显著提高水稻氮肥回收率,且对早稻的贡献大于晚稻;NPK和NPKM的早稻氮肥回收率比晚稻平均高6.3和10.2个百分点。N和NK处理的氮肥回收率随年度显著降低,平均每年下降约0.6个百分点,而NPK、NPKM的氮肥回收率基本保持稳定。不同施磷处理对早、晚稻磷肥回收率影响较大。早稻年均磷肥回收率在NPK处理下最高,为33.02%;晚稻年均磷肥回收率在高量NPK处理下最高,为20.22%。相同处理下,晚稻的磷肥回收率低于早稻。早稻和晚稻在不同施钾处理下差异较大。不同施肥下的化肥钾回收率差异显著。有机肥对钾肥回收率的作用不显著,磷肥可显著提高水稻钾肥回收率,且在晚稻上效果明显。 4、在早、晚稻连作体系中,土壤基础肥力对水稻产量的地力贡献分别为65%和69%,氮磷钾肥料对早稻和晚稻的增产贡献分别为35%和31%;在26年定位试验中,红壤性水稻土对早稻的地力贡献率多年呈下降趋势,红壤性水稻土对晚稻的地力贡献率多年总体呈上升趋势,早稻对肥料的依赖性高于晚稻。氮磷钾化肥配施及化肥有机肥配施处理下早稻籽粒产量显著高于其他处理,且多年间保持稳定。早稻籽粒产量在N、K和NK处理下分别以每年73.2kg ha-1、61.7和90.6kg ha-1的速率下降。晚稻籽粒产量在施用有机肥处理下显著高于其他不平衡施肥处理下,且在N和NK处理下以每年29.8kg ha-1和44.3kg ha-1的速率显著下降。对于早稻,平衡施肥及有机肥配施处理下产量可持续指数最高;对于晚稻,不同处理间产量可持续指数差异较小,且施用钾肥后对晚稻产量可持续没有影响。 综上所述,不平衡施肥既不利于高产,也不利于作物吸收及养分积累,培肥效果差;平衡施用化肥,能够维持作物较高的产量,土壤养分含量与试验初差异不大;化肥配施有机肥,土壤肥力水平、作物对养分的吸收利用及籽粒产量均最高,说明无论是从提高养分利用率还是高产稳产方面,化肥有机肥配施都是红壤水稻土上可持续的施肥模式。另外,本研究结果阐明了早稻对肥料的依赖性高于晚稻,且对磷肥需求高于钾肥,为生产中因作物施肥,提高粮食产量和保持红壤性水稻土地区农业可持续发展提供了理论依据。


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