新疆農(nóng)田施磷量、磷肥效率及磷肥品種長(zhǎng)期演變

陳家杰，關(guān)鈺，王靜，褚貴新

(新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院資源環(huán)境系，新疆石河子 832000)

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新疆農(nóng)田施磷量、磷肥效率及磷肥品種長(zhǎng)期演變

陳家杰，關(guān)鈺，王靜，褚貴新

(新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院資源環(huán)境系，新疆石河子 832000)

【目的】研究新疆農(nóng)田磷肥施用量與新疆主要農(nóng)作物磷肥利用率的長(zhǎng)期演變，為新疆農(nóng)田合理施用磷肥與磷素養(yǎng)分高效利用提供理論依據(jù)。【方法】收集1949～2012年新疆統(tǒng)計(jì)年鑒及CNKI文獻(xiàn)中，有關(guān)新疆農(nóng)田作物產(chǎn)量、施磷量、磷肥利用率及磷肥品種的數(shù)據(jù)資料，對(duì)其隨年代演變進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)磷肥利用率的數(shù)據(jù)進(jìn)行Meta分析?！窘Y(jié)果】新疆小麥、玉米和棉花的單位面積產(chǎn)量均隨年代推移而增加，且明顯表現(xiàn)為穩(wěn)步上升(1949～1980)、快速上升(1981～1997)和緩慢上升(1998～2012)三個(gè)階段?；屎土追实氖┯昧烤S施肥年代推移而逐步增加，化肥(N+P2O5+K2O)和磷肥(P2O5)施用量分別從1979年的35.4和8.3 kg/hm2增加到2012年的376.1和95.5 kg/hm2，年遞增率則分別為7.4%及7.7%。小麥、玉米和棉花的化肥和磷肥的偏生產(chǎn)力均隨著年代推移而逐漸降低，化肥偏生產(chǎn)力從1979年的44.2 kg/kg(小麥)、61.2 kg/kg(玉米)和9.3 kg/kg(棉花)，分別降低到2012年的14.2、18.4和5.5 kg/kg。3種作物的磷肥偏生產(chǎn)力從1979年的189.1、262.0和39.8 kg/kg分別降低到2012年的72.5、55.9和21.5 kg/kg。Meta分析表明磷肥利用率隨年代呈現(xiàn)微弱遞增趨勢(shì)， 32年(1981～2012)磷肥利用率的平均值是18.2%(n=334)?！窘Y(jié)論】新疆磷肥施用量隨施磷年代明顯增加，但磷肥增產(chǎn)效益卻隨年代推移而下降。磷肥利用率隨著年代推移呈現(xiàn)微弱遞增趨勢(shì)，磷肥占施肥總量的比例隨著年代推移而增加。同時(shí)施用磷肥品種隨著年代推移呈現(xiàn)由低濃度向高濃度演替，施用方法表現(xiàn)為由以基肥為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛逝c追肥相結(jié)合的施磷方式。

長(zhǎng)期施肥；單產(chǎn)；磷肥利用率；Meta-analysis；磷肥品種

0 引 言

【研究意義】新疆耕地土壤缺磷狀況普遍存在，施用磷肥是滿足作物磷素營(yíng)養(yǎng)和維護(hù)農(nóng)田磷素肥力的必要手段，然而石灰性土壤固磷作用強(qiáng)烈[1,2]，導(dǎo)致施入土壤磷肥當(dāng)季利用率僅有10%～25%[3,4]，這不僅造成生產(chǎn)成本增加，而且還會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染。【前人研究進(jìn)展】我國(guó)自20世紀(jì)60年代開(kāi)始在南方稻田大面積進(jìn)行矯正性施用磷肥，并取得了顯著肥效[5]。施磷面積從南到北不斷增加，單位面積施磷量逐年攀升，然而肥效卻隨施磷量的增加而下降；如從1980到2005年中國(guó)磷肥(P2O5)施用總量增加了 330%，同期糧食總產(chǎn)量卻僅增加了60%[6]。在20世紀(jì)80年代1 kg磷肥可使小麥和玉米分別增產(chǎn) 8.1和 9.7 kg，而到了2010年則分別降至 7.25和 7.52 kg[7]，磷肥肥效分別降低了10.5%和 22.5%。長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究結(jié)果表明，施入土壤的磷 75%～95%以不同形態(tài)的磷酸鹽存留在土壤中[8,9]，導(dǎo)致農(nóng)田磷素大量積累[10]。2003年中國(guó)土壤表觀磷盈余總量為 98×104t[11]；從1980到2003年中國(guó)除經(jīng)濟(jì)作物外的主要農(nóng)田土壤上累積磷盈余約為 392 kg/hm2[12]。歐洲農(nóng)田土壤積磷量可達(dá) 800～1 500 kg/hm2[13]，美國(guó)威斯康星州土壤速效磷水平在20年內(nèi)提高了40%[14]。作為一種不可再生的稀缺資源，長(zhǎng)期大量施用磷肥導(dǎo)致磷礦資源逐漸趨于耗竭。據(jù)報(bào)道目前世界可供經(jīng)濟(jì)開(kāi)采的磷礦資源僅夠使用50年左右[15]。深入分析長(zhǎng)期施磷下磷肥增產(chǎn)效應(yīng)、磷肥施用技術(shù)(施肥量、肥料品種更替、施肥方式等)及磷肥利用效率的演變規(guī)律，對(duì)改善目前高投入低產(chǎn)出的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀具有重要意義[16]。作為我國(guó)一個(gè)主要農(nóng)業(yè)區(qū)，新疆農(nóng)田土壤中磷素養(yǎng)分在1975年以前主要來(lái)源于施用有機(jī)肥，自20世紀(jì)70年代末期才開(kāi)始有了施用化學(xué)磷肥的報(bào)道[17]。隨后化學(xué)磷肥施用總量和單位面積施量逐步增加，90年代后施量迅速增加。雖然統(tǒng)計(jì)表明南北疆土壤有效磷含量明顯增加，且農(nóng)田耕層土壤磷素養(yǎng)分循環(huán)出現(xiàn)略微盈余[18]。【本研究切入點(diǎn)】新疆農(nóng)田土壤施磷量在長(zhǎng)期施肥過(guò)程中如何演變、主要農(nóng)作物對(duì)長(zhǎng)期施磷響應(yīng)特點(diǎn)、磷素養(yǎng)分效率及磷肥品種的長(zhǎng)期演變未見(jiàn)系統(tǒng)研究。研究新疆農(nóng)田磷肥施用量與新疆主要農(nóng)作物磷肥利用率的長(zhǎng)期演變?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】對(duì)1949～2012年63年間磷肥施用量、磷肥肥效、磷肥利用率及施肥方式等的歷史資料和公開(kāi)文獻(xiàn)進(jìn)行廣泛調(diào)研，在系統(tǒng)揭示長(zhǎng)期施磷下主要作物的響應(yīng)規(guī)律、肥料品種及施肥方式演變，為合理利用施用磷肥、改善土壤磷素肥力及提高磷肥利用效率提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

研究所涉及的新疆主要農(nóng)作物單產(chǎn)數(shù)據(jù)、肥料單位面積施用量數(shù)據(jù)主要來(lái)源于1949～2012年中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)、1988～2008年《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》；磷肥利用率數(shù)據(jù)來(lái)源于1978～2012年中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)已發(fā)表文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)。檢索與新疆磷肥利用率相關(guān)文獻(xiàn)。篩選在滿足作物氮、鉀肥需求量條件下的磷肥效應(yīng)田間試驗(yàn)及數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。同時(shí)，數(shù)據(jù)分析整理過(guò)程中，排除在實(shí)際生產(chǎn)中沒(méi)有大規(guī)模運(yùn)用的特殊肥料處理及其數(shù)據(jù)。

1.2 方 法

首先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，全部轉(zhuǎn)化為以國(guó)際單位制單位的數(shù)據(jù)；并采用格拉布斯法(Grubbs)對(duì)每年數(shù)據(jù)異常值進(jìn)行剔除。即一組測(cè)量數(shù)據(jù)中，如果個(gè)別數(shù)據(jù)偏離平均值很遠(yuǎn)，那么這個(gè)(這些)數(shù)據(jù)稱(chēng)作“可疑值”。用格拉布斯(Grubbs)法判斷，將“可疑值”從此組測(cè)量數(shù)據(jù)中剔除而不參與平均值的計(jì)算，那么該“可疑值”就稱(chēng)作“異常值(粗大誤差)”。具體步驟：測(cè)量數(shù)據(jù)→排序→計(jì)算x和標(biāo)準(zhǔn)差s→計(jì)算偏離值(x-xmin;xmax-x) →確定可疑值xi計(jì)算Gi值：Gi=(xi-x)/s；其中i是可疑值的排列序號(hào)→定檢出水平α→查格拉布斯表獲得臨界值→比較計(jì)算值Gi和臨界值G95(n) →判斷是否為異常值→余下數(shù)據(jù)考慮：剩余的n-1個(gè)數(shù)據(jù)再按以上步驟計(jì)算[19]

主要農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量、施肥量、肥料偏生產(chǎn)力的平均變化速率計(jì)算，年均增長(zhǎng)率[20]：

(1)

B是末年數(shù)值，A是首年數(shù)值，N=末年年份-首年年份+1；

肥料偏生產(chǎn)力(partial factor productivity from applied fertilizer，PFP):

PFP=Y/F.

(2)

PFP單位為kg/kg；Y為某一種肥料施用下作物的產(chǎn)量，單位為kg/hm2；F代表肥料的投入量，單位為 kg/hm2。氮磷鉀化肥(N+P2O5+K2O，施入土壤全部的氮磷鉀化學(xué)肥料)偏生產(chǎn)力用PFPC(partial factor productivity from applied chemical fertilizer)表示；磷素化肥(P2O5，施入土壤全部的含磷化學(xué)肥料)偏生產(chǎn)力用PFPP((partial factor productivity from applied P)表示，產(chǎn)量是施入全部氮磷鉀肥的產(chǎn)量。

Meta分析(Meta Analysis)是一種針對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行定量綜合研究結(jié)果的統(tǒng)計(jì)方法，能夠?qū)⑷舾蓚€(gè)獨(dú)立研究結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)綜合分析，適合大尺度長(zhǎng)期的研究綜合分析[21,22]。研究以1981年的磷肥利用率數(shù)值為初始值，下年每年比上年數(shù)值高的數(shù)量及比上年低的數(shù)量為效應(yīng)量，用CMA軟件進(jìn)行分析(Comprehensive Meta Analysis 2.0, USA, Comprehensive Meta Analysis Software)，得到不同年份磷肥利用率升降情況及95% 置信區(qū)間。其它常規(guī)數(shù)據(jù)用GraphPad Prism 5.01軟件(USA，GraphPad Software)及Excel 2007進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥、玉米、棉花單位面積產(chǎn)量隨著施磷年限的變化

研究表明，小麥、玉米和棉花3種作物產(chǎn)量自1949至2012年均隨著年代推移而增加(圖1a)，具體表現(xiàn)為穩(wěn)步上升(1949～1979年)、快速上升(1980～1997年)和緩慢上升/波動(dòng)(1998～2012年)三個(gè)階段；小麥、玉米和棉花3大作物總產(chǎn)量分別從1949年的43.3×104、29.1×104及0.5×104t達(dá)到2012年的576.5×104、592.1×104和353.9×104t；年均遞增量分別為8.0×104、6.4×104t/a，年均增長(zhǎng)率則分別是4%、5%及11%； 1949～2012年小麥、玉米和棉花3種作物單產(chǎn)也均隨年代推移而增加，與總產(chǎn)相類(lèi)似也可分為穩(wěn)步上升(1949～1979年)、快速上升(1980～1997年)和緩慢上升/波動(dòng)(1998～2012年)三個(gè)階段(圖1b)；小麥、玉米和棉花的單產(chǎn)從1949年的931.7、1 099.9和172.5 kg/hm2高到2012年的5 333.2、6 919.4及2 056.8 kg/hm2；單產(chǎn)年均遞增量分別為 5.8、7.4和1.8 kg/(hm2·a)，而年均增長(zhǎng)率分別是3%、3%及4%。三大作物產(chǎn)量總產(chǎn)和單產(chǎn)的增加是長(zhǎng)期以來(lái)多項(xiàng)農(nóng)業(yè)技術(shù)綜合效應(yīng)的結(jié)果，一般認(rèn)為肥料對(duì)作物增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率為40%～50%[23]，因此新疆三大作物隨年代推薦產(chǎn)量的逐年升高與肥料施用緊密相關(guān)。圖1

2.2 新疆農(nóng)田的施肥量及主要農(nóng)作物的肥料偏生產(chǎn)力

研究表明，單位面積氮磷鉀肥施肥總量與施磷量均隨年代推移而增加，且二者呈同步增長(zhǎng)趨勢(shì)。1979年化肥和磷肥施用量分別為35.4和8.3 kg/hm2，2000年增加到233.4和52.3 kg/hm2， 2012年則分別增加到376.1和95.5 kg/hm2；從1979～2012年的33年間的氮磷鉀化肥與磷肥施用量的年增加量分別達(dá)10.6和2.8 kg/(hm2·a)，年遞增率則分別為7.4%和7.7%。1979～2012年每年單位面積施磷量占施氮磷鉀肥總量的比值(P2O5/(N+P2O5+K2O))變幅為0.18～0.25，平均值0.23，且其比值隨著年代推移逐漸增加，說(shuō)明磷肥在化肥施用中的比率有緩慢增加趨勢(shì)。圖2

圖1 新疆主要農(nóng)作物總產(chǎn)和單產(chǎn)(1949～2012年)
Fig.1 The total yield and yield per unit area of main crops in Xinjiang from 1949 to 2012

注：化肥TF(NPK)：新疆農(nóng)田單位面積施用氮(N)、磷(P2O5)及鉀(K2O)化肥的總量(kg/hm2)；磷肥PF(P2O5)：新疆農(nóng)田單位面積施用磷肥(P2O5)的量( kg/hm2)

Note: TF(NPK): The total application rate per unit area of nitrogen (N), phosphate (P2O5) and potash (K2O) fertilizer (kg/hm2) in Xinjiang; PF(P2O5): The application rate per unit area of P fertilizer in Xinjiang

圖2 新疆化肥及磷肥施用量隨著年代變化(1979～2012年)
Fig.2 The changes of chemical and P fertilizer application rate with year in Xinjiang from 1979 to 2012

化肥偏生產(chǎn)力(PFP)表示單位施肥量所帶來(lái)的作物產(chǎn)量，它是土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分和化肥農(nóng)學(xué)效率的綜合體現(xiàn)[24]。小麥、玉米、棉花的氮磷鉀化肥的偏生產(chǎn)力隨著年代而逐漸降低，且3種作物氮磷鉀化肥偏生產(chǎn)力表現(xiàn)為玉米> 小麥> 棉花(圖3b)。1979年小麥、玉米、棉花的氮磷鉀化肥偏生產(chǎn)力分別為44.2、61.2和9.3 kg/kg，到了2012年則分別降低為14.2、18.4及5.5 kg/kg。33年間(1979～2012)小麥、玉米、棉花的氮磷鉀化肥偏生產(chǎn)力年均遞減量分別是0.78、1.16和0.19 kg/(kg·a)，其年均遞減率分別為3.4%、3.6%及1.6%。與氮磷鉀化肥偏生產(chǎn)力相似，3種作物的磷肥偏生產(chǎn)力也隨年代逐漸降低；分別從1979年的189.1、262.0和39.8 kg/kg，減少到2012年的72.5、55.9及21.5 kg/kg(圖3a)。1979～2012年小麥、玉米、棉花的磷肥偏生產(chǎn)力年均遞減量分別為 4.2、6.2和1.1 kg/(kg·a)，其年均遞減率則分別為3.6%、3.8%及1.8% ，說(shuō)明磷肥增產(chǎn)效應(yīng)隨年代而逐漸變低。圖3

圖3 新疆主要農(nóng)作物化肥偏生產(chǎn)力和磷肥偏生產(chǎn)力(1979～2012年)
Fig. 3 The chemical and P fertilizer partial factor productivities of wheat maize and cotton from 1979 to 2012

2.3 磷肥利用率的長(zhǎng)期演變

2.3.1 磷肥利用率增長(zhǎng)Meta

Meta分析磷肥利用率數(shù)據(jù)，森林圖中的方塊表示每個(gè)研究效應(yīng)量的點(diǎn)估計(jì)值，方塊的大小表示每個(gè)研究的權(quán)重，方塊兩邊延伸出的直線代表效應(yīng)量的置信區(qū)間，線段越長(zhǎng)，置信區(qū)間越寬，結(jié)果越不精確，反之亦然。1981年為起始，而后每年的磷肥利用率值大于或小于上年平均值的個(gè)數(shù)為效應(yīng)量。通過(guò)分析兩組結(jié)果森林圖可得1981～2012年新疆磷肥利用率整體呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。圖4

2.3.2 磷素化肥的利用率

肥料利用率數(shù)據(jù)來(lái)源于CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)1981～2012年檢索出的389個(gè)有關(guān)新疆磷肥利用率數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)格布拉斯法降噪處理篩選出334個(gè)有效數(shù)據(jù)。新疆磷肥利用率1981～2012年總體呈逐漸增加趨勢(shì)，這與Mata分析結(jié)果相互印證。在1981～1989、1990～1999、2000～2012年間磷肥利用率平均值分別為 16.1%(中位數(shù)15.8%, n=80)、17.0%(中位數(shù)17.0%, n=100)及20.0%(中位數(shù)19.8%, n=154)，自1981到2012的32年磷肥利用率的總的平均值為18.2%(中位數(shù)17.9%, n=334)。磷肥利用率隨施磷年限變化的直線相關(guān)關(guān)系(y=0.201 9x-385.05，R2=0.503 8**，n=334)。1981～2012年磷肥利用率年均遞增量為0.2個(gè)百分點(diǎn)，年均遞增率則為1.7%。圖5

圖4 新疆磷肥利用率Meta(1981～2012年)
Fig.4 Meta analysis on the P use efficiency in Xinjiang from 1981 to 2012

圖5 新疆磷肥利用率隨著年代變化(1981～2012年)
Fig.5 The change of P fertilizer use efficiency with year in Xinjiang from 1981 to 2012

2.4 磷肥品種演變和施肥方式的演變

統(tǒng)計(jì)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中有關(guān)新疆磷肥施用品種的歷年文獻(xiàn)，各年代文獻(xiàn)中每種磷肥出現(xiàn)頻次可表征不同磷肥品種隨施肥年限的演變。研究表明， 不同年代施用的磷肥品種表現(xiàn)為早期以過(guò)磷酸鈣、重過(guò)磷酸鈣為主，而后逐漸向磷酸一銨、磷酸二銨和其他復(fù)合磷肥進(jìn)行演變。1950～2010a施用磷肥品種過(guò)磷酸鈣和磷礦粉、脫氟磷肥所占比例逐漸減小，重過(guò)磷酸鈣、磷酸銨、磷酸二氫鉀、磷酸聚磷酸所占比例逐漸增多；1950～1980a新疆農(nóng)田主要施用的磷肥是過(guò)磷酸鈣，占60%以上；1980a后磷肥品種由重過(guò)磷酸鈣隨施肥年代逐漸演變?yōu)榱姿嵋讳@和磷酸二銨。近年來(lái)，隨著大面積滴灌施肥技術(shù)的推廣應(yīng)用，溶解性高的磷肥品種如磷酸二氫鉀、磷酸、聚磷酸銨施用比例呈增加趨勢(shì)。圖6，表1

圖6 新疆磷肥品種隨著年代變化(1950～2010年)
Fig.6 The change of P fertilizer types with year in Xinjiang from 1950 to 2010表1 新疆農(nóng)田磷肥施用方式演變(1950～2010年)
Table 1 Evolution of P application methods in Xinjiang from 1950 to 2010

年代Decade統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)Numberofsamples施肥方式Papplicationmethods一次施用(%)Onetimeapplication多次施用(%)Repeatedapplication195012100196014100197026100198012293.46.60199020667.033.0200046857.342.7201026051.548.5Total1108

注：“一次施用”表示磷肥只作基肥施用；“多次施用”表示磷肥一部分作基肥，一部分作追肥

Note: One time application represents P fertilizer was completely implicated before planting; repeated application represents some of the P fertilizer were used before planting, the others were used separately during grow stage

共收集CNKI中1 108篇涉及新疆農(nóng)田磷肥施肥方式的文獻(xiàn)，對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)。新疆農(nóng)田磷肥在1950～1970a期間100%作為基肥施用(一次施用)，偶或有一些種肥的報(bào)道；1980～1990a新疆農(nóng)田磷肥基肥+追肥的施磷方式的比例逐步增多，磷肥只做基肥施用的方式逐漸減少，但仍以基肥為主；到了2010a以后磷肥作基肥施用(一次施用)與磷肥多次施用比例分別占51.5%和48.5%，基本各占一半，說(shuō)明磷肥的施用方式隨施肥年代由單純基施向基肥+追肥的施磷方式演變。這是由于滴灌施肥技術(shù)的推廣使用和磷素營(yíng)養(yǎng)的研究深入，磷肥的施用方式，磷肥施用方式由單純基肥轉(zhuǎn)向基肥加追肥。表1

3 討 論

據(jù)第二次全國(guó)土壤普查(1979～1986年)新疆農(nóng)田土壤全磷和速效磷的含量分別是0.66 g/kg和8.0 mg/kg，經(jīng)過(guò)33年大面積長(zhǎng)期施磷新疆農(nóng)田0～20 cm土壤磷素含量快速上升，2006年新疆農(nóng)田土壤速效磷含量為16.5 mg/kg[25]，這與磷肥長(zhǎng)期投入密切相關(guān)。通過(guò)研究1979～2012年新疆農(nóng)田磷素化肥(P2O5)的投入量演變可知，1979年磷素化肥施用量8.3 kg/hm2，到了2012年達(dá)95.5 kg/hm2，年增加量為2.8 kg/(hm2·a)。隨著磷肥投入量不斷增長(zhǎng)，也伴隨著磷肥偏生產(chǎn)力的不斷減小。有研究表明，近30年我國(guó)冬小麥、夏玉米上的磷肥利用率在逐年下降，作物對(duì)磷肥的響應(yīng)逐漸減弱[7,26]。而研究則表明從1981～2012的32年間磷肥利用率隨施磷年限呈線性正相關(guān)(y=0.201 9x-385.05，R=0.503 8，P<0.01，n=334)，磷肥利用率年均遞增量為0.2個(gè)百分點(diǎn)。分析其原因：首先，新疆土壤有效磷含量較低，施用磷肥的效果明顯[1]；其次，歷年隨作物品種的更新及栽培措施的改善大大增加了作物的生物量和產(chǎn)量，進(jìn)而使作物吸磷量增加[7,27]；再次，近年來(lái)磷肥施用方法(水肥一體化)與磷肥品種改變(液體磷肥、高濃度磷酸銨、多聚磷肥等)，也對(duì)作物磷肥利用率的提高起了顯著的促進(jìn)作用[28-30]。磷肥在新疆農(nóng)田的施肥方式已由一次施用轉(zhuǎn)向多次隨水滴施，并被證明可顯著提高作物磷肥利用率[31]；如邢海峰等[32]研究表明滴灌分次施用的馬鈴薯磷肥利用率為24%，相較基施磷肥提高7.1%。從長(zhǎng)期數(shù)據(jù)分析的角度也說(shuō)明一定施量前提下磷肥少量分次追施可顯著提高磷肥利用率。

4 結(jié) 論

4.1 新疆農(nóng)田磷肥施量隨著年代推移而逐漸增加，施磷量的年遞增量和遞增率分別為2.8 kg/(hm2·a)和7.7%。磷肥施用量占化肥施用量的比率隨著年代推移呈增加趨勢(shì)。

4.2 小麥、玉米、棉花的磷肥偏生產(chǎn)力隨年代推移逐漸降低；3種的磷肥偏生產(chǎn)力年均遞減量分別為4.23、6.17和1.06 kg/(kg· a)，年均遞減率則分別為3.6%、3.8%及1.8%，磷肥增產(chǎn)效應(yīng)隨年代而明顯下降。

4.3 新疆農(nóng)田磷肥利用率隨年代呈緩慢增加趨勢(shì)，磷肥利用率主要在5%～25%，磷肥利用率不高，磷肥利用率平均值為18.2%，年均遞增量為0.2%，年均遞增率則為1.7%。

4.4 新疆磷肥品種從單一過(guò)磷酸鈣向多元復(fù)合磷肥轉(zhuǎn)變；由低濃度向高濃度磷肥轉(zhuǎn)變，施磷方式從基施向追施演變。

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Fund project:Supported by the National Natural Science Foundation of China (NO. 41161047) and the National Technology Support Program for the "12th Five-Year Plan" (NO. 2012BAD42B02)

The Long-term Evolution of Phosphate Fertilizer Application Amount，Efficiency and Types on Main Crops in Xinjiang

CHEN Jia-jie, GUAN Yu, WANG Jing, CHU Gui-xin

(KeyLaboratoryofOasisEco-agricultureofXinjiangProductionandConstructionCorps/DepartmentofResourcesandEnvironment,CollegeofAgronomy,ShiheziUniversity,ShiheziXinjiang832003,China)

【Objective】 In this study, the long-term evolution (more than 60 a) of P application level of main crops (wheat, maize and cotton), P use efficiency and P fertilizer type in Xinjiang was investigated to provide the theoretical basis for reasonable P fertilizer application strategy and improve P use efficiency.【Method】Through collecting data from the relevant statistical information and published literatures in CNKI close related with P research in Xinjiang, the changes of crop yields of wheat, maize and cotton and the variation of both chemical(N + P2O5+ K2O) and P fertilizer (P2O5) inputs during years of 1949-2012 were analyzed, also, crop P using efficiency was evaluated via Meta-analysis.【Result】It was found that crop productivities of wheat, maize and cotton increased progressively over the past six decades, and the yield increasing tendency of the three main crops could be distinctly divided into the following three stages including steadily increasing stage (1949-1980), rapidly increasing stage (1981-1997) and slowly increasing stage (1998-2012). The application rates of both NPK and P fertilizer increased from 35.4 kg/hm2and 8.3 kg/hm2in 1979 to 376.1 kg/hm2and 95.5 kg/hm2in 2012, respectively. Thus, the average annual increment rates of chemical fertilizer and P fertilizer 7.4% and 7.7% were archived. It showed that either chemical or P fertilizer partial productivity of wheat, maize and cotton increased with year prolonging. For instance, the chemical fertilizer partial productivities were 44.2 kg/kg for wheat, 61.2 kg/kg for maize and 9.3 kg/kg for cotton in 1979, and those dropped to 14.2 kg/kg, 18.4 kg/kg and 5.5 kg/kg, respectively. In 2012. Similarly, the P fertilizer partial productivities were 189.1 kg/kg for wheat, 262.0 kg/kg for maize and 39.8 kg/kg for cotton in 1979 respectively, those were reduced to 72.5 kg/kg, 55.9 kg/kg and 21.5 kg/kg,. In addition, P fertilizer use efficiency exhibited a slight increment tendency by means of Meta-analysis method, e.g., the average P fertilizer use efficiency of 18.2% (n=334) was gained over years from 1981 to 2012.【Conclusion】Overall, our data showed that P input increased significantly with years prolonging. Meanwhile, the yield increasing effect of per unit P input significantly decreased. A slight increasing trend of P use efficiency along with phosphate fertilizer application year increasing was observed. Moreover, it was found that the ratio of the amount P fertilizer to the amount of NPK fertilizer increased with time increasing. Furthermore, the P fertilizer type evolved from low to high P concentration, and P fertilizer application method changed from basal to dressing application in Xinjiang.

long-term fertilization; yield per unit area; P fertilizer using efficiency; meta-analysis; P fertilizer types

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.10.012

2016-04-22

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41161047)；國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃(2012BAD42B02)

陳家杰(1989-)，男，安徽人，碩士研究生，研究方向?yàn)橹参餇I(yíng)養(yǎng)生理生態(tài)，(E-mail)chen539246@foxmail.com

褚貴新(1969-)，男，新疆人，教授，博士，研究方向?yàn)橹参餇I(yíng)養(yǎng)生理生態(tài)、土壤微生物分子生態(tài)，(E-mail)chuguixinshzu@163.com

S147

A

1001-4330(2016)10-1858-09