黄土区氮磷钾化肥肥效研究进展彭琳(中国科学院水土保持研究所,水利部水土保持研究所·陕西杨 陵·712100)黄土区氮磷钾化肥肥效研究开始于本世纪30年代,据史进元调查,1933 ~1935年英国博内门肥料公司干事屠启澎将化肥引入黄土区,化肥研究至今63年中,经历了 三起二落,三起是:1933~1941年、1953~1965年与1979~1995“年, 二落是:1942~1952年与1966~1978年。现分三个时期进行论述。1建国前至建 国初期氮磷钾化肥肥效研究进展——肯定氮肥肥效建国前至建国初期1933~1952年为氮磷 钾化肥肥效研究第五时期。其前期1933~1941年为化肥研究发展期,当时正值黄土区特别 是关中地区遭受严重旱灾之后,当地政府和人民十分重视发展农业生产,大力发展水利,引进化肥 ,创办农业学校。1935~1946年何文实屠启海在陕西省任惠灌区连续进行了10年15季 棉作物施肥试验。1936年西北农林专科学校农艺组农场进行了棉花、小麦氮磷钾三要素试验与 棉花氮磷配合方式与施用量试验以及小麦硫酸按施用量及施用时期试验。该校管超于同年在蔬菜园 艺场还进行了茄子肥料三要素试验。1936~1940年前农林部中央农业实验所组织进行了第 一次全国性化肥肥效试验,在全国14个省68个地点的小麦、棉花、玉米、谷子、水稻、油菜等 作物上进行了156个试验,其中:在黄土区山西省的太谷、寿阳2县进行小麦、棉花、谷子化肥 试验7个,在陕西省的武功、径阳、三原、华县等4县进行小麦、棉花、谷子、玉米化肥试验16 个,共计在黄土区6县进行化肥试验23个,试验结果表明,施用氮肥增产显著和极显著试验16 个,则氮肥需要度为69.57%,施用磷肥增产和减产极显著各1个,余皆不显著,施用钾肥增 产或减产各只l~4kg,差异均未达到显著标准。1941年张乃凤在全国化肥试验总结《地力 之测定》一文中认为黄土区土壤“氮素养分相当缺乏,磷素与钾素养分相当丰富。”还认为“玉米 、小米(谷子)需要氮肥较棉花和小麦为多。”在黄土区进行的试验结果与此结论相符,小麦肥料 试验9个,施氮增产极显著6个,则小麦对氮肥的需要度为66.67%,棉花肥料试验8个,施 氮增产极显著4个,则需要度为50.00%,谷子、玉米对氮肥的需要度均达到100%。张乃 风在《地力之测定》一文中对黄土区土壤养分的论述,在当时及其以后相当长时间内对黄土区化肥 肥效研究与施用起着重要作用。稍后,李国帧(1948)在《陕西小麦})一书中也得出相同论 断,他根据金陵大学径阳西北农事试验场(灌溉区)及陕西省农业改进所大荔农场(旱地)进行的 化肥不同用量试验结果指出:“本省土壤栽培小麦以氮肥最缺乏,磷肥次之,钾肥不感缺乏,施用 磷肥适可而止,氮肥在旱地亦不宜施用过多,免致得不偿失,钾肥可不必施用”。在该试验中,灌 区亩施NZ~4kg,亩产小麦120.0~148.skg,较对照110.okg增产9.0 9%~35.0%,旱地分别为81.16~83·66kg、71·67kg,增产13.24 %~16.73%。1939年前农林部中央农业实验所与陕西省合作,在径阳进行的肥料试验结 果表明,亩施N2~4kg可增产棉花ZI.0~44.Ikg,则每公斤N增产棉花10.5~ 11.okg,武功试验每公斤N只增产棉花6.90kg。因此认为“灌溉与氮肥间有显著之反 连应,以施用氮而不灌溉之产量最佳。”对磷肥肥效则认为“施磷与不施磷无显著之差别,可见武 功土壤中磷质并不缺乏,此点与以往实验结果至为符合。”由于当时研究者一致认为黄土区土壤“ 氮素养分相当缺乏,”最需氮肥,因而前农林部中央农业实验所对“我国各省氮磷化学肥料需要量 之估计”中,对黄土区的山西、陕西2省估计了氮肥需要量,未估计磷肥与钾肥的需要量。194 6年径阳开始购进化肥,1947年任阳、三原、高陵在主要棉花产区大田施用硝酸铰化肥799 83kg(合79.98t)。当时有些试验结果证明磷肥与钾肥肥效明显,但未受到研究者重视 ,例如,径阳灌区与大荔旱地的小麦肥料试验,施磷处理较对照增产12.13%~15.22% ,平均为13.93%,每公斤P。O。增产小麦2.74~7.50kg,平均为4.35kg 。与施用氮肥肥效相近,施氮处理较对照平均增产16.13%,每公斤N增产小麦5.02kg 。还有茄子三要素肥料试验的钾肥效果也十分显著,施钾处理的茄子果实重量较不施钾处理高32 .80%~36.13%,单施钾肥较无肥对照增产33.44%,较施氮处理增产16.28% 。作者在结论中指出,“钾质肥料为茄子最感需要之肥料,用之能使株体强壮,果数增加,果实肥 大。氮质肥料对于茄子占三要素中之次要地位,对于株之发育较为重要。”可惜这些重要结论未能 受到当时及其后的一些研究者重视,以致磷肥特别是钾肥研究长期停滞不前,从而阻碍了这两种肥 料在农业生产中广泛应用。这一时期氮磷钾化肥研究的主要成就是肯定了氮肥在黄土区施用的效果 ,指出黄土区土壤普遍缺氮,急需补充氮肥。有些地区农田开始施用氮素化肥。但广大农村仍施用 农家肥而未用化肥。此期的后期(1941~1952年)为氮磷钾化肥肥效研究停滞期,由于战 争连绵不断,社会动荡不安,以致黄土区化肥肥效研究日渐减少,发展停滞。2建国初期至全国科 学大会氮磷钾化肥肥效研究进展——肯定磷肥肥效建国初期至全国科学大会(1953~1978 年)为氮磷钾化肥肥效研究第2时期,此期前13年(1953~1965年)为研究发展期,后 12年(1966~1978年)为研究停滞期。针对以往关于黄土区磷肥肥效试验结果以及对土 壤磷素的论述,从1953年开始,黄土区各地广泛开展了磷肥肥效试验研究。但试验结果“非常 混乱”,除少数试验施用磷肥增产外,大多数不增产,甚至减产,使磷肥研究陷入困境;在此期间 ,笔者与彭祥林在中国科学院土壤研究所黄土试验站进行了以研究磷肥肥效为主的化肥田间试验, 设计54个处理,共216个小区。1953年开始,1958年中止,持续进行了5年定位试验 。根据5年田间试验结果与土壤植物分析资料,对黄土区土壤肥效作了肯定结论。在本试验中,小 麦施用磷肥的增产率每年均随用量增加而增加,而且施用年限愈长,增产率亦愈大。经济效益也很 明显,每亩施P。O。l、2、4、skg,平均增产小麦33.93kg、52.14kg、7 5.50kg、90.31kg,则每公斤P。O。可增产小麦33.93kg、26.07kg 、18.88kg、11.29kg。因而明确指出:在黄土区土壤上“施用过磷酸钙是有效的, 而且是必要的。”还针对当时为防止过磷酸钙被“石灰团结”而作成粒状施用的作法明确指出,“ 作为提高磷肥利用率而把过磷酸钙作成粒状施用是没有必要的。”这与谢建昌用首精及鸡脚草为供 试植物来研究黄土性土壤对磷及钾的供应力所得的结论相一致,他认为,“在黄土性土壤中,磷肥 以粒状施入是不必要的,甚至是不适宜的”。这些研究结果和结论为磷肥推广应用提供了科学依据 ,也促进了磷肥研究工作深入开展。此后,磷肥研究十分活跃,对磷肥的施用条件与施用方法进行 广泛研究。2.1土壤供磷能力与作物需肥特性黎耀辉(1963、1965)研究表明,在黄土 区土壤上采用Olsen法测定有效磷、硝化力法测定有效氮能较好地反映土壤氮磷供应状况,并 提出有效磷含量和有效氮的比值作为合理施用磷肥的指标,土壤有效磷(Pzos)含量小于10 mg/kg,施用磷肥有稳定效果,10~20mg/kg效果不稳定,大于20mg/kg则施 用磷肥难于生效。如将土壤有效氮的影响考虑进去,则为N/P比值大于3,施用磷肥有稳定增产 效果,小于1则难于生效,l~3效果不稳定。陶勤南(1963)提出植株体内CaO/P。O 。比值大于2、N/PZO。比值大于3可作为“喜磷作物”的指标,这类作物在缺磷土壤上施用 磷肥效果较高,而且肥效稳定。大部分豆科作物以及油菜、养麦均为“喜磷作物”。2.2不同形 态磷肥肥效及磷肥与氮肥有机肥配合施用效果黎耀辉(1963b)研究结果表明,磷酸一钙形态 磷肥(过磷酸钙等)肥效最高,磷酸二钙形态磷肥(如沉淀磷酸钙)的肥效与过磷酸钙相近或稍差 (相当于过磷酸钙肥效的80%),磷酸三钙形态磷肥(如磷灰土粉等)在石灰性土壤施用不显肥 效。热制磷肥中的钙镁磷肥与沉淀磷酸钙的肥效相近(相当于过磷酸钙肥效的78%),热制磷肥 的碱熔磷肥在玉米上施用相当于过磷酸钙肥效的94%,热制磷肥中的脱氟磷肥在小麦上施用相当 于过磷酸钙肥效的sl%。并认为所有热制磷肥的成本均较低,又可不消耗硫酸,在本区土壤上有 应用前途。磷肥与氮肥或有机肥配合施用,并非均能提高磷肥肥效,从当时各地田间试验资料分析 ,连应多不明显。只有在氮磷具缺土壤上,磷肥与氮肥配施方可提高磷肥肥效,并有连应效果。例 如,陕西省土壤肥料研究所于1962年在该院农场进行小麦化肥试验结果表明,单施氮肥处理小 麦亩产105.75kg,较对照62.65kg增产43.10kg,单施磷肥68.25kg ,较对照增产5.60kg,磷肥与氮肥配施为133.25kg,较对照增产70.60kg, 较氮磷单施增产之和(48,70kg)还高ZI.gkg,即45.63%,磷肥与有机肥配施 交互效应不明显。当时还认为给豆科作物和绿肥施用磷肥,增进豆科作物和绿肥对氮的吸收,用作 绿肥或进行轮作,从而达到“以磷增氮”之目的。陶勤南认为“以磷增氮是一项合理利用磷肥的有 效措施,不仅给磷肥的应用提出了新的途径,也对开辟氮源有一定作用”。2.3磷肥施用与环境条件陕西省土壤肥料研究所田间试验结果表明,磷肥肥效与离村距离成正比,在村边地施磷无效,小麦产量为对照99.l%,距村200m施磷增产8.94%,与氮配施,较对照增产1.13倍,较单施磷肥也增产将近1倍,彭祥林等研究结果表明,距村远的土壤全磷与有效磷含量均低于
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