長期減量施肥對設施耕地土壤養分含量的影響

譚海燕 馬芳 楊從林 楊順安 張少敏 童江云

摘要：為了研究不同種植制度下長期減量施肥對設施耕地土壤養分含量的影響，對昆明市晉寧區5個土壤養分監測點施肥和土壤養分檢測數據進行統計分析，比較不同施肥處理對土壤養分的影響。結果表明：不同觀測點長期常規施肥、推薦施肥（減量）下土壤有機質沒有發生明顯差異，空白不施肥下土壤有機質明顯下降。不施肥與施肥處理相比土壤堿解氮、有效磷明顯降低，不同觀測點方差分析顯示達顯著水平，推薦施肥（減量）與常規施肥土壤堿解氮、有效磷養分含量之間沒有明顯差異，但堿解氮有隨著減肥幅度增加，土壤養分含量減少的趨勢。長期施磷造成設施土壤有效磷有明顯累積，不同觀測點方差分析顯示達顯著水平。結果說明長期減量施用氮、磷肥在一定范圍內并不會造成設施耕地土壤有機質、堿解氮、有效磷養分的減少，減量施肥是減少設施耕地土壤有效養分累積、保持土壤養分穩定的重要措施。

關鍵詞：長期；減量施肥；設施耕地土壤；養分含量；昆明

中圖分類號：S158.3文獻標志碼：A論文編號：cjas20191100284

Effects of Long-term Reducing Fertilization on Soil Nutrient Content in Protected Cultivated Land

Tan Haiyan1， Ma Fang2， Yang Conglin2， Yang Shun’an2， Zhang Shaomin3， Tong Jiangyun1

（1Resources and Environment Research Institute， Kunming Academy of Agricultural Sciences， Kunming 650118， Yunnan， China； 2Jinning County Agricultural Technology Promotion Center， Kunming 650600， Yunnan， China； 3Yunnan Flower Technique Training and Extension Center， Kunming 650000， Yunnan， China）

Abstract： To study the effect of long-term reducing fertilization on soil nutrient content in protected cultivated land under different cropping systems， the soil nutrients and fertilization rate of five long-term soil nutrient monitoring points in Jinning County of Kunming City were statistically analyzed， and the effect of different fertilization treatments on soil nutrient was compared. The results showed that there was no significant difference in soil organic matter between long-term reducing fertilizer treatment and conventional fertilizer treatment， but the organic matter in long-term non-fertilization decreased significantly. Compared with those of the fertilization treatment， soil available N and available P of non-fertilization treatment decreased obviously. There was no significant difference in soil available N and available P between reducing fertilizer treatment and conventional fertilizer treatment， but available N decreased as nitrogen fertilizer decreased. Due to the long-term phosphorus fertilizer application， enrichment effect of phosphorus was significant in protected soil. Long-term reducing nitrogen application will not result in the decrease of soil organic matter， available N and available P in protected cultivated land.

Keywords： Long Term； Reducing Fertilization； Protected Cultivated Land Soil； Soil Nutrient Content； Kunming

0引言

耕地土壤在長期耕作條件下，受耕作制度、施肥管理等條件影響，土壤養分會發生不同變化。近年來，由于長期不合理施用化肥造成的耕地土壤養分不平衡、土壤退化、植物生長不良、水環境污染嚴重的問題日益突出[1-5]，研究長期減量施肥下，耕地土壤養分的變化，對指導當前化肥減量增效工作、提高耕地土壤保護和肥料高效利用有較大的指導意義。目前國內關于減量施肥對作物產量、品質、肥料利用效果及生態環境影響的報道有很多，如趙亞南等[6-9]研究小麥、芒果、甘藍、荷蘭豆在合理減肥下作物沒有減產，肥料利用率提高；趙偉、郭江等[10-13]研究番茄、玉米、小麥、包菜在減肥情況下，產量沒有明顯差異，但作物中硝酸鹽含量下降，土壤中養分的累積減少；劉兆輝[14]認為適當減施氮肥，既能保證作物產量，提高肥料利用率，又能減少對環境的危害。這些研究主要是基于當季或兩季作物減量施肥的結果。在長期定位施肥的研究上，針對不同施肥模式、不同耕作制度下土壤養分含量的變化、土壤供肥能力、以及肥料的使用效果方面作了大量詳盡的研究[15-18]，但在設施土壤長期減量施肥情況下帶來的減量施肥與不減量施肥之間土壤養分的差異方面的情況報道不多。筆者結合昆明市測土配方施肥項目實施以來，在設施土壤不同耕作制度下農戶長期施肥定位監測結果，研究在長期氮肥等減量情況下，土壤有機質、有效氮、磷、鉀的變化，以期為昆明市化肥減量增效工作提供參考。

1材料與方法

1.1試驗時間、地點

試驗時間為2007—2015年。試驗地點位于昆明市晉寧區，處于云南省中部滇池南岸，東經120°13′—120°52′，北緯24°24′—24°28′，屬低緯高原亞熱帶季風氣候區，當地多年平均氣溫為14.8℃，是云南省傳統花卉和蔬菜生產區，設施栽培技術較為發達。

1.2試驗設計

按照農業部《測土配方施肥技術規范》農戶長期施肥觀測點試驗建設要求，選擇5個具有代表性的設施栽培土壤進行不同施肥處理的肥料監測點試驗，通過比較多年來不同施肥情況下耕地土壤有機質、速效氮、磷、鉀等養分的變化和差異，分析減肥對土壤有機質及速效養分的影響。試驗設置3個處理，分別為當地常規施肥、推薦施肥及不施肥處理，小區面積200 m2，不設重復，種植作物和種植方式采用當地典型種植制度，供試土壤為當地典型代表性土壤。所施肥料氮肥采用尿素，磷肥采用過磷酸鈣，鉀肥使用硫酸鉀，生產管理措施同當地推薦的管理措施。

1.3土壤養分測試項目和方法

第一年采集基礎土樣進行有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀分析，每年秋季收獲后，采集土樣進行同樣養分分析，其中，有機質采用重鉻酸鉀氧化-容量法，土壤堿解氮采用堿解擴散法，有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用乙酸銨浸提-原子吸收分光光度計法測定[19]。

2結果與分析

2.1各觀測點基礎肥力、試驗結束土壤養分含量情況及不同處理化肥施用情況

各觀測點基礎肥力、試驗結束后不同處理土壤養分情況，以及常規施肥、推薦施肥化肥用量情況見表1～3。

從表1中看出，5個觀測點試驗前土壤有機質、堿解氮、有效磷都處于豐富水平，速效鉀處于中等偏上水平，總體肥力水平較高。

表2所示為通過9年試驗后，不同觀測點不同施肥處理的土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量的變化狀況。

表3所示為5個觀測點9年來不同施肥處理的平均施肥量對比，其中，不同觀測點常規年均氮肥施用量為495～1200 kg/hm2，推薦施肥較常規施肥量減幅為12%～51%，平均減幅為26%，常規年均磷肥、鉀肥施用量分別為180～690 kg/hm2和345～1230 kg/hm2，推薦施肥較常規施肥量因觀測點不同增減幅度不同。

2.2不同施肥處理對土壤有機質及速效養分含量的影響

通過比較5個觀測點在常規施肥、推薦施肥及不施肥情況下，土壤有機質和速效養分含量年平均差異的情況（表4），比較9年來不同施肥處理對耕地土壤養分含量的影響。

從表5看出，5個觀測點9年不同施肥處理情況下有機質年均值的方差分析顯示，常規施肥、推薦施肥及空白不施肥下，土壤年均有機質含量沒有顯著差異。對不同觀測點土壤堿解氮和有效磷年均值的分析顯示，常規施肥和推薦施肥之間的差異沒有達到顯著水平，而空白區與施肥處理相比差異達顯著。說明，在不施肥情況下，大棚土壤年均堿解氮、有效磷含量會有明顯降低，但合理減量施肥對土壤堿解氮養分含量并沒有造成明顯的減少。對不同觀測點土壤速效鉀年均值的方差分析表明，無論增加、減少鉀肥或不施肥，其對土壤速效鉀含量的影響都沒有達到顯著水平，說明在本研究中，鉀肥的施用與否對土壤速效鉀的含量沒有造成明顯的影響。

2.3氮、磷、鉀肥不同減幅對土壤速效養分含量的影響

對照不同觀測點常規施肥與推薦施肥和土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量的關系（圖1～3）可看出不同點施肥量差異對養分含量差異的影響。不同觀測點在減施氮肥情況下，表現出堿解氮有增有減，但隨著減施氮肥幅度增大，堿解氮減幅變大，說明氮肥的增減，在一定范圍內，并不會造成土壤堿解氮的明顯減少。從磷肥增減與有效磷含量差異的關系來看，磷肥的增減與有效磷的含量增減沒有明顯的相關性，減施磷肥幅度的大小，也沒有帶來有效磷含量明顯的減少，說明在減施磷肥情況下，兩個處理土壤速效磷含量之間的差異并不明顯，這可能與磷肥利用率低，易在土壤中累積有關。從鉀肥增減與速效鉀的關系來看，隨著鉀肥增減幅度加大，速效鉀的增減幅度也變大，說明鉀肥的施用的大小，與速效鉀含量的增減有一定的正相關關系，但速效鉀的增減幅度變化很小。

2.4試驗前后不同施肥處理土壤養分含量情況對比

通過對不同觀測點不同施肥處理試驗前和試驗后土壤有效養分進行方差分析（表6）可看出，有機質在長期不同施肥處理下，不施肥處理較施肥處理有明顯降低，施肥處理下有機質較試驗前有下降的趨勢。堿解氮在長期不同施肥處理下，空白區堿解氮比施肥區降低明顯，施肥區處理之間堿解氮試驗前后并沒有明顯差異，說明長期施用氮肥有利于提高土壤有效氮的供應水平，較不施氮肥有顯著提高，但氮肥的減量施用在一定范圍內并不會帶來堿解氮含量的顯著差異。

對比前后不同處理的土壤有效磷含量，起始值、空白值明顯低于推薦區和常規區的土壤有效磷，說明長期不施磷肥情況下，土壤有效磷會明顯下降，而長期施肥會帶來土壤中磷的累積，但施肥量的大小在一定范圍內并沒有造成有效磷含量的明顯差異。

比較不同觀測點試驗前后速效鉀含量平均值，空白區最小，常規施肥區最大，但試驗前后及各施肥處理之間沒有明顯差異，說明長期施鉀或不施鉀，對土壤速效鉀含量都沒有造成明顯的影響，這說明土壤中有效鉀的含量受作物吸收及土壤本身潛在供應量的影響，存在著動態的平衡關系。

3結論

在設施土壤中，合理施用化肥是保持土壤供肥能力的一個重要手段，長期不施肥會造成耕地土壤有機質、堿解氮和有效磷含量的下降，而長期減量施用氮、磷肥在一定范圍內并不會造成設施耕地土壤有機質和有效氮、磷養分的明顯減少，但隨著氮肥的減幅增大，堿解氮有下降的趨勢，磷肥在設施土壤中有明顯的累積現象，在設施耕地土壤中實施合理減量施肥是減少養分累積、維持土壤養分穩定的重要措施。

4討論

劉兆輝等[20]對山東不同地區日光溫室土壤堿解氮、有效磷、速效鉀的研究表明，長期施肥下土壤速效鉀、有效磷較露地均高，且與棚齡有顯著的關系，堿解氮也有不同程度的積累。徐云連等[21]對水稻長期減量施肥研究得出，減量施肥加秸稈還田土壤有機質、速效鉀、堿解氮含量增加，而有效磷含量呈減少的趨勢；蔡炳祥等[22]連續4年在水稻上實施化肥減量施肥得出基本可以維持土壤有機質、全氮含量和土壤pH的穩定，土壤有效磷含量有提高的趨勢。程秀洲等[23]研究稻麥輪作下，減氮施肥土壤有機質較常規施肥有提高的趨勢。本研究顯示，設施土壤在長期施肥下，與不施肥相比，土壤有機質、堿解氮、有效磷都有明顯提高，但減量施用氮、磷肥下，減肥處理土壤有機質、堿解氮和有效磷與常規施肥之間沒有顯著的差異，試驗后有機質、堿解氮都維持在穩定水平，而有效磷有不同程度的累積，說明長期合理減量施肥不會造成耕地土壤供肥水平的下降，這與前人的研究基本相似。另外，土壤速效鉀在試驗前后和各施肥處理之間的差異都不顯著，說明土壤速效鉀的含量，不僅受施肥影響，更與作物吸收及土壤內部的鉀素儲備有關，土壤有效鉀處在一個動態平衡的狀態。

減肥對當季設施耕地土壤的影響上，趙偉等[9]研究認為，減量施肥可顯著降低設施土壤當季表層土壤有效磷和0～60 cm土層速效鉀的累積。茅國芳等[24]對設施西瓜栽培研究表明，氮、磷過度施用會造成土壤氮素盈余量增加，減施氮肥可以減少土壤NO3--N的表層積累。何傳龍[25]在設施番茄上研究得出減施氮、磷肥減少了表層硝態氮的淋失，降低了土體20～80 cm NH4+-N的含量，同時降低了0～20 cm耕作層的有效磷的累積。本研究中，不同觀測點減量施肥和常規施肥處理之間，養分年變化差異沒有達顯著水平，但隨著氮肥減幅增大，堿解氮減幅也變大，說明減施氮肥可以減少表層堿解氮的累積。但磷肥的增減與當季土壤有效磷含量的增減沒有明顯的相關性，這可能與磷易在土壤中累積或固定，當季利用率低有關。

參考文獻

[1]唐繼偉，李娟，車升國，等.長期單施不同量化肥和有機肥后鹽化潮土pH和EC的變化[J].植物營養與肥料學報，2019，25（08）：1300-1307.

[2]譚海燕，周文星，童江云，等.昆明地區耕地土壤電導率和水溶性鹽的關系及土壤鹽化情況分析[J].云南農業科技，2018（01）：4-6.

[3]王小兵，駱永明，李振高，等.長期定位施肥對紅壤旱地土壤有機質、養分和CEC的影響[J].江西農業學報，2011，23（10）：133-136.

[4]石寧，李彥，井永蘋，等.長期施肥對設施菜田土壤氮、磷時空變化及流失風險的影響[J].農業環境科學學報，2018，37（11）：2434-2442.

[5]張宏威，康凌云，梁斌，等.長期大量施肥增加設施菜田土壤可溶性有機氮淋溶風險[J].農業工程學報，2013，29（21）：99-107.

[6]趙亞南，宿敏敏，呂陽，等.減量施肥下小麥產量、肥料利用率和土壤養分平衡[J].植物營養與肥料學報，2017，23（04）：864-873.

[7]何傳龍，馬友華，李帆，等.減量施肥對菜地土壤養分淋失及春甘藍產量的影響[J].土壤通報，2011，42（02）：397-401.

[8]張鵬，范家慧，程寧寧，等.水肥一體化減量施肥對芒果產量、品質及肥耗的影響[J].中國土壤與肥料，2019（02）：114-118

[9]趙翠英，付德俊，黃昆，等.減量施肥對荷蘭豆生長發育的影響[J].蔬菜，2019（05）：38-42.

[10]趙偉，楊圓圓，劉夢龍，等.減量施肥對越夏番茄產量、品質及土壤養分的影響[J].西北農業學報，2018，27（9）：1335-1342.

[11]郭江.一年多熟栽培模式下減量施肥對土壤養分和作物產量的影響[J].農業工程技術，2017，37（20）：30.

[12]巨曉棠，劉學軍，張福鎖.冬小麥與夏玉米輪作體系中氮肥效應及氮素平衡研究[J].中國農業科學，2002（11）：1361-1368.

[13]黃繼川，彭智平，涂玉婷，等.減量施肥對包菜產量、品質和土壤養分平衡的影響[J].中國農學通報，2019，35（7）：64-68.

[14]劉兆輝，薄錄吉，李彥，等.氮肥減量施用技術及其對作物產量和生態環境的影響綜述[J].中國土壤與肥料，2016（4）：1-8.

[15]王正福，黃翠菊，呂家貴.長期定位監測不同施肥制度對水稻、蠶豆產量及土壤養分的影響[J].云南農業科技，2012（4）：20-22.

[16]王飛，林誠，李清華，等.不同施肥措施提高南方黃泥田供鉀能力及鉀素平衡的作用[J].植物營養與肥料學報，2017，23（3）：669-677.

[17]焦曉光，隋躍宇，魏丹.長期施肥對薄層黑土酶活性及土壤肥力的影響[J].中國土壤與肥料，2011（1）：6-9.

[18]楊旸，張樹蘭，楊學云.長期施肥對塿土冬小麥產量及土壤養分的影響[J].土壤通報，2018，49（2）：402-408.

[19]杜森，高祥照.土壤分析技術規范[M].北京：中國農業出版社， 2006：93-98

[20]劉兆輝，江麗華，張文君，等.設施菜地土壤養分演變規律及對地下水威脅的研究[J].土壤通報，2008（2）：293-298.

[21]徐云連，馬友華，吳蔚君，等.長期減量化施肥對水稻產量和土壤肥力的影響[J].水土保持學報，2018，32（6）：254-258.

[22]蔡炳祥，劉曉霞，李建國，等.連續實施化肥減量對水稻產量和土壤肥力的影響[J].浙江農業科學，2016，57（4）：471-474.

[23]程秀洲，胡林彬，邢瀟晨，等.豫南地區高肥力地塊稻-麥輪作定位減量施肥試驗研究[J].中國農學通報，2018，34（36）：99-109.

[24]茅國芳，汪琦，黃釗貞，等.設施栽培土壤化肥減量施用的生態效應研究[J].上海農業學報，2007（1）：52-58.

[25]何傳龍，馬友華，于紅梅，等.減量施肥對保護地土壤養分淋失及番茄產量的影響[J].植物營養與肥料學報，2010，16（4）：846-851.