国家“863”课题(2003AA209040),在农业部植物营养学重点开放实验室完成。 对土壤养分随时间的变异及其发展趋势进行预测和预警,对持续管理好土壤养分和合理施肥极其 重要,可为短、中和长期土壤养分管理决策提供依据。对土壤养分收支平衡现状进行评价有助于从 宏观上了解土壤养分水平的发展趋向<1>。本文对山东陵县试区土壤速效磷、钾养分的演变进行了探讨。1 材料与方法11 土壤养分定位监测试区的基本情况选择山东省陵县“八五”攻关实验区作为土壤养分定位监测试 区。该研究区域包括丁庄乡佟家寨和雨淋店2个村全部地区与时楼村部分地区、土桥乡叶堤口村部 分地区、城关镇孙堤口村部分地区。主要土壤类型为盐化潮土和普通潮土。耕地面积660hm2左右,主产小麦、玉米。12 研究内容1 2 1 土壤速效磷、钾养分时间变异特征研究区域包括大、小地块70余个,大地块面积一般为16h m2左右,小地块面积约在4～8hm2。1992年在本研究区域设立32个农户小地块土壤养 分监测点(地块),分别于1992年5月、1997年5月、1999年5月和2002年5月 从这些监测点采取土壤样品(不同时间每个监测地块取样地点与取样钻数均相同),分析土壤速效磷、钾养分随时间变异的特征。12 2 土壤作物系统内磷、钾养分平衡特征从本研究试区采集59个农户小地块(含32个土壤养分定 位监测地块)1996～1998年各作物施用有机和无机养分的情况,含作物品种、肥料投入及 产量等资料。在此基础上,采用1997年在该试区设立的4个土壤养分收支平衡定位监测点的有 关用于养分平衡计算的参数<2>,用差减(收入和支出平衡)法估算本研究试区土壤养分平衡现状,并用养分允许平衡盈亏率<2,3>对其进行评价。13 土壤养分测定方法土壤速效P、K采用ASI溶液(0 25mol/LNaHCO3-0 01mol/LEDTA-0 01mol/LNH4F)浸提,P用钼锑抗比色法测定,K用原子吸收分光光度计测定<4>。2 结果与分析2 1 土壤速效磷、钾养分时间变异特征1992～2002年10年间,耕层土壤速效磷含量呈上升 趋势,而土壤速效钾含量呈下降趋势。在1992、1997、1999和2002年四个取样时间内,土壤速效磷含量平均分别为188、19 9、21 5和21 9mg L-1,平均增加0 31mg L-1 a-1,其中1999年和2002年土壤速效磷含量分别显著和极显—7—著高于1992年。各 取样年份绝大部分(30个以上)监测点土壤速效磷含量均高于临界值(土壤速效P临界值为12mgL-1)。表1 土壤速效磷、钾养分随时间变异的情况项目年份范围平均mg L-1显著性检验5%1%P200212 4～34 321 9±4 3aA199912 2～32 121 5±4 3aAB199710 9～31 219 9±5 2abAB199210 5～30 218 8±4 7bBK200250 9～95 170 9±11 0cB199953 0～97 872 8±10 5bcB199759 9～99 575 8±8 8bB199262 6～101 785 6±8 5aA 注:土壤养分定位监测点(地块)数为32个1997、1999和2002年土壤速效钾含量平均分别为75 8、72 8和70 9mg L-1,(比1992年85 6mg L-1)平均降低1 47mg L-1 a-1,其中1997年、1999年和2002年土壤速效钾含量均极显著低于1992年,20 02年土壤速效钾含量显著低于1997年。1992～2002年四个取样时间土壤速效钾含量低于临界值(土壤速效K临界值为80mgL-1)的监测点数分别占总监测点数的21 9%、71 9%、75 0%和78 1%。为进一步明确土壤速效磷、钾含量随时间变异的关系,通过回归分析分别建立了土壤速效磷、 钾含量与时间关系模型。表2表明,土壤速效磷、钾含量与时间的关系,均可用直线模型拟合,决 定系数较大,模型的拟合度较高。模型中一次项系数表示速效磷或速效钾含量的年增加或降低量,土壤速效磷含量增加033mg L-1 a-1,土壤速效钾含量降低1 52mg L-1 a-1。根据所建立的模型,可对土壤速效磷、钾养分随时间的变异及其发展趋势进行预测和预警。如由模型计算的1995年和2000年土壤速效磷含量分别为19 7和21 3mg L-1,土壤速效钾含量分别为80 1和72 5mg L-1。若在将来较长一段时间内,该研究试区土壤磷仍处于过多盈余和土壤钾仍保持过多亏缺状态 (表3,表4),土壤磷素肥力将不断提高,达到较高肥力状态,2005年和2010年土壤速效磷含量将分别为230和24 6mg L-1(土壤速效P24mg L-1以上为较高肥力);土壤钾素肥力将不断降低,处于较低肥力状态,土壤速效钾含量分别为64 9和57 3mg L-1(土壤速效K60mg L-1以下为较低肥力)。表2 土壤速效磷、钾养分随时间变异的模型养分项目模型模型的检验R2FPP=18 714+0 329×T0 92624 9 KK=84 624-1 518×T0 95340 5 注:模型是根据对各年份32个土壤养分定位监测点平均值与时间关系进行曲线拟合所得。模型中P和K分别代表土壤速效磷和速效钾养分含量(mg L-1);T代表时间(年),1992(监测开始年份)、1997、1999和2002年分别用0、5、7和10年表示。2 2 土壤速效磷、钾养分时间变异原因浅析为了分析土壤速效磷、钾养分时间变异原因,估算了试区 土壤磷、钾养分收支平衡情况。表3表明,试区土壤速效磷、钾养分随时间的变异与土壤-作物系统内土壤磷、钾养分收支平衡状况有关,试区磷素(P)盈余较大(平均为386kg hm-2 a-1),钾素(K)亏缺较大(平均为95 7kg hm-2 a-1),因而导致耕层土壤速效磷含量呈上升趋势,而土壤速效钾含量呈下降趋势。表3 土壤作物系统内磷和钾养分平衡状况 kg hm2作物子粒产量养分吸收量PK肥料施用量(折纯养分)PK养分平衡PK小麦5337 2±827 323 3±3 6128 5±19 981 6±20 2100 0±30 558 3±20 3 28 5±34 8玉米5421 7±864 623 6±3 872 0±11 53 9±7 44 8±9 9 19 7±7 5 67 1±13 7合计10758 9±1476 246 9±6 5200 4±27 785 5±21 5104 8±31 538 6±21 1 95 7±38 5 注:调查地块数为59个,其中含32个土壤养分定位监测地块,其余调查地块也在该定位监测 区域内;每个地块的调查结果均为1996-1998年三年的平均值 试区磷素的盈余,有利 于土壤磷素肥力提高。但从土壤磷素肥力水平、培肥磷素地力和合理施用磷肥三方面来考虑,由于本试区土壤速效磷(P)含量明显高于临界值(12mgL-1),土壤作物系统内磷平衡盈余率大大超过允许平衡亏缺率(表4),因此,试区磷肥用量明 显偏高的问题应引起足够的重视。试区土壤-作物系统内钾平衡亏缺率较高,略低于允许平衡亏缺 率(表4)。由于土壤本身提供的钾素有限,若试区土壤钾素长期处于亏缺状态,则—8—将会严 重影响农业生产。为了维持和提高土壤钾素肥力,使作物高产和稳产,目前必须重视土壤钾素平衡 ,通过增加无机、有机钾源来加以合理调节。表4 土壤作物(小麦玉米种植制度)系统内磷和钾 养分允许和实际平衡盈亏率项目作物相对产量肥料利用率(%)允许平衡盈亏率(%)实际平衡盈亏率(%)范围平均P10615 62 3 14 8～196 584 6K1 2055 69 7 86 0～7 0 47 1 注:肥料利用率为多年多点试验肥料利用率的平均值,相对产量为多年多点试验相对产量的平均值,实际平衡盈亏率=((收入-支出)/支出)×100%3 小结与讨论3 1 1992～2002年四个取样时间内,耕层土壤速效磷含量呈上升趋势,其中1999年和2 002年土壤速效磷含量分别显著和极显著高于1992年;而土壤速效钾含量呈下降趋势,其中 1997年、1999年和2002年土壤速效钾含量均极显著低于1992年,2002年土壤速效钾含量显著低于1997年。32 试区土壤作物系统内磷素平衡处于盈余状态,导致耕层土壤速效磷含量呈上升趋势。本试区土壤 速效磷(P)含量明显高于临界值,土壤作物系统内磷实际平衡盈余率大大超过合理的范围,显示磷肥用量明显偏高,未得到合理高效利用。33 试区土壤作物系统内钾素平衡处于亏缺状况,致使耕层土壤速效钾含量呈下降趋势。目前本试区 土壤供钾能力较低,由于土壤本身提供的钾素有限,若试区土壤钾素将来还处于亏缺状态,会进一 步降低土壤供钾能力,将严重影响农业生产。陵县试区土壤速效磷、钾养分的演变浅析@黄绍文$中国农业科学院土壤肥料研究所!北京 100081
@金继运$中国农业科学院土壤肥料研究所!北京 100081
@左余宝$中国农业科学院土壤肥料研究所!北京 100081
@杨俐苹$中国农业科学院土壤肥料研究所!北京 100081
土壤养分;;时间变异;;养分平 衡本文研究了山东省陵县土壤养分定位监测试区土壤速效磷、钾养分随时间的变异。结果表明,1992～2002年10年间,耕层土壤速效磷含量呈上升趋势,增加033mg L-1 a-1;而土壤速效钾含量呈下降趋势,降低1 52mg L-1 a-1。土壤速效磷和速效钾养分时间变异趋势与土壤磷养分平衡处于盈余状态和钾养分平衡处于亏缺状况有关,土壤 作物系统内磷素(P)盈余平均为38
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