長期定位施肥對兩種小麥耕作系統(tǒng)土壤肥力的影響①

陳智坤，郝雅珺，任英英，井光花，王 哲，郝明德*

長期定位施肥對兩種小麥耕作系統(tǒng)土壤肥力的影響①

陳智坤1，郝雅珺2，任英英1，井光花1，王 哲3，郝明德3*

(1陜西省科學(xué)院土壤資源與生物技術(shù)應(yīng)用重點實驗室，陜西省西安植物園(陜西省植物研究所)，西安 710061；2西安浐灞生態(tài)區(qū)管理委員會，西安 710061；3西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西楊凌 712100)

為尋求既能提高土壤肥力又能改善土壤環(huán)境的科學(xué)施肥模式，本研究以黃土高原長武30 a長期小麥連作和小麥–豌豆兩個輪作系統(tǒng)為研究對象，以長期肥料定位試驗(包括氮磷+有機肥配施NPM、氮磷配施NP、單施磷肥P、單施氮肥N、單施有機肥M和CK)土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、全磷和全鉀為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，應(yīng)用土壤的綜合肥力指標(biāo)值(integrated fertility index，IFI)對長期定位施肥的土壤肥力進行定量綜合評價。結(jié)果表明：①小麥-豌豆輪作系統(tǒng)在不同施肥處理下土壤養(yǎng)分含量普遍高于小麥連作系統(tǒng)，且在兩種耕作系統(tǒng)下施用氮磷+有機肥各養(yǎng)分含量增幅明顯。②各處理間土壤綜合肥力指數(shù)表現(xiàn)為：小麥–豌豆輪作+NPM>小麥連作+NPM>小麥–豌豆輪作+NP、小麥連作+NP>小麥–豌豆輪作+P、小麥連作+P>小麥連作+M>小麥–豌豆輪作+不施肥>小麥連作+不施肥。③小麥連作系統(tǒng)有機質(zhì)，全磷、全氮和速效磷與土壤綜合肥力指數(shù)IFI之間呈顯著相關(guān)關(guān)系，堿解氮和速效鉀與IFI不相關(guān)；在小麥–豌豆輪作系統(tǒng)中，堿解氮與全磷對IFI呈顯著正相關(guān)關(guān)系。綜上，綜合肥力指數(shù)能較好地反映土壤肥力狀況，長期施用氮磷+有機肥相較單施氮磷肥、有機肥的土壤綜合肥力要高，小麥–豌豆輪作系統(tǒng)土壤綜合肥力優(yōu)于小麥輪作系統(tǒng)，且不同耕作系統(tǒng)對土壤養(yǎng)分和土壤肥力的關(guān)系有一定的影響。

長期定位施肥；小麥連作系統(tǒng)；小麥–豌豆輪作系統(tǒng)；土壤綜合肥力指數(shù)

小麥，作為我國重要的糧食作物之一，是我國最重要的商品糧食和貯藏物質(zhì)[1]。長期定位試驗具有時間的長期性、氣候的重復(fù)性和數(shù)據(jù)的連續(xù)性等特點，既可揭示土壤肥料效益演變、肥效規(guī)律和土壤質(zhì)量變化[2-4]，又可彌補和完善許多短期試驗所面臨的科學(xué)問題[5-6]。故研究長期定位下小麥不同耕作方式對土壤質(zhì)量和土壤肥力累積情況的影響[7]，能夠科學(xué)地評價耕作對土壤各方面指標(biāo)的長期作用，在生產(chǎn)上可提供決策性建議，對小麥作物產(chǎn)量的影響具有重要的現(xiàn)實意義[8]。

國外長期定位肥料試驗始于1843年Lawes爵士和Gilbert爵士建立的英國洛桑土壤肥料長期定位試驗站，之后，德國、美國、丹麥和日本等國家相繼建立了長期肥料試驗站[9-10]。長期肥料試驗為世界農(nóng)業(yè)發(fā)展、合理施用化肥、提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)打下了堅實的理論和實踐基礎(chǔ)。我國長期定位試驗起步較晚，雖不能與國外的經(jīng)典長期定位肥料試驗相比，但我國涉及的定位試驗數(shù)量多、地域分布廣，具有很強的針對性和目的性，在土壤碳、氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量方面開展了大量研究，在實踐應(yīng)用方面也積累了大量寶貴的經(jīng)驗[11-13]，如長期施有機和無機肥能使土壤有機質(zhì)、全氮以及硝態(tài)氮含量有較大幅度增加[14-16]。土壤的綜合肥力指標(biāo)(integrated fertility index，IFI)在一定程度上可避免主觀隨意性的影響，能對大量信息進行處理，較好地綜合反映土壤肥力高低[17]，故IFI在不同區(qū)域各土壤類型和不同作物上的土壤綜合肥力評價得到廣泛應(yīng)用，取得顯著成果。然而，大量研究主要是進行不同肥料單施及配施的定位試驗，涉及耕作方式、肥料及其互作的黃土高原溝壑區(qū)長期定位不同輪作系統(tǒng)施肥對土壤肥力的數(shù)值化綜合評價報道較少。

因此，本研究以長武縣為試驗點，以小麥連作系統(tǒng)和小麥–豌豆輪作系統(tǒng)為研究對象，以土壤綜合肥力指標(biāo)為評價指標(biāo)，借助長期野外定位和室內(nèi)分析相結(jié)合的方法，系統(tǒng)分析不同小麥輪作系統(tǒng)下施加不同無機肥和有機肥對土壤養(yǎng)分的影響，綜合評價在長期定位兩種耕作系統(tǒng)不同施肥條件下土壤肥力的變化特征和肥效規(guī)律[18]，初步探討不同輪作系統(tǒng)對土壤養(yǎng)分和土壤肥力關(guān)系的影響，以期為改善土壤環(huán)境和提高土壤肥力提供數(shù)據(jù)支撐，為區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗區(qū)域地處陜西省咸陽市長武縣，位于黃土高原的中南部，地理位置107°38′49″ ~ 107°58′02″E， 34°59′09″ ~ 35°18′37″N，屬于黃土高原溝壑區(qū)，塬面平坦寬闊，黃土堆積深厚，土壤類型為黏化黑壚土。試驗于1984年開始，持續(xù)30余年，試驗地海拔1 200 m，年均降水量578.5 mm，年均氣溫9.2 ℃，>10 ℃積溫3 019 ℃，無霜期172 d，屬于典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，是典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。試驗區(qū)域土壤肥力狀況如表1所示。

表1 試驗區(qū)土壤養(yǎng)分含量背景値

1.2 試驗設(shè)計與分析方法

從長期定位試驗中選取2大類，10個試驗組，分別是：①輪作種植系統(tǒng)，分為小麥–豌豆輪作種植系統(tǒng)的NP(氮、磷肥配施)、NPM(氮、磷、有機肥配施)、P(單施磷肥)、CK(不施肥)；②小麥連作種植系統(tǒng)的NPM(氮、磷、有機肥配施)、NP(氮、磷肥配施)、P(單施磷肥)、N(單施氮肥)、M(單施有機肥)、CK(不施肥)開展研究工作，每個試驗組3個重復(fù)。

定位試驗30 a后，即2014年小麥?zhǔn)斋@期按小區(qū)隨機在兩個小麥耕作系統(tǒng)各處理采集耕層(0 ~ 20 cm)土壤樣品，測定其有機質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、速效磷、速效鉀等含量。有機質(zhì)采用重鉻酸鉀法測定，全氮采用凱氏定氮法測定，全磷采用H2SO4-HClO4消煮–鉬銻抗分光光度法測定，堿解氮采用堿解擴散法測定，速效磷采用Olsen法測定，速效鉀采用火焰光度法測定，測定方法詳見《土壤農(nóng)化分析》[19]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

各項肥力指標(biāo)測定數(shù)據(jù)及肥力綜合評價結(jié)果采用Microsoft Excel 2007進行分析與處理，數(shù)據(jù)方差分析應(yīng)用DPS 7.05軟件進行方差分析和多重比較(α=0.05)，所有數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

1.4 土壤肥力綜合指標(biāo)值計算

1.4.1 土壤肥力指標(biāo)因素的選取 在進行土壤肥力綜合指數(shù)計算時，指標(biāo)的選取直接影響到土壤肥力評價的真實性、合理性和科學(xué)性，故土壤肥力評價指標(biāo)應(yīng)全面、綜合地反映土壤肥力的各方面[20]。選取指標(biāo)因素的原則是：①指標(biāo)對作物生長發(fā)育和生產(chǎn)力影響大；②指標(biāo)應(yīng)以穩(wěn)定性高的土壤養(yǎng)分含量為主；③指標(biāo)間差異較大、相關(guān)性小[21]。綜合目前長期定位試驗肥力評價研究[22-23]，本文選取有機質(zhì)，全氮、堿解氮、速效磷和全磷5項土壤基本養(yǎng)分指標(biāo)計算土壤綜合肥力。

1.4.2 隸屬度值的確定 由于不同土壤肥力評價指標(biāo)最適范圍不同，量綱也存在差異，因此首先對原始數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使得處理后的數(shù)據(jù)區(qū)間處于[0.1, 1]。根據(jù)土壤養(yǎng)分特性和植物生長需求，參考已有研究結(jié)果可知[24]，全氮、堿解氮、有機質(zhì)、全磷、速效磷和速效鉀等屬性采用S型隸屬函數(shù)，隸屬度函數(shù)為：

探討長期施肥對不同小麥耕作系統(tǒng)土壤肥力狀況的影響，觀測各個土壤養(yǎng)分指標(biāo)不同時期的動態(tài)變化，并對土壤養(yǎng)分定位觀察，根據(jù)全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)(表2)確定隸屬函數(shù)中轉(zhuǎn)折點的取值1、2(表3)。根據(jù)上述隸屬度函數(shù)以及轉(zhuǎn)折點的取值，計算各肥力指標(biāo)的隸屬度值(表4)。隸屬度值大小介于0.1 ~ 1.0，反映了其隸屬的程度，最大值1.0表示土壤肥力最好，適宜作物生長；最低值0.1表示土壤肥力嚴重缺乏。土壤中不可能沒有某種養(yǎng)分，為符合生產(chǎn)實際和消除各參數(shù)指標(biāo)間的量綱差異，故將最小值定為0.1。

表2 全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)

表3 土壤養(yǎng)分隸屬度函數(shù)轉(zhuǎn)折點的取值

表4 土壤養(yǎng)分隸屬度值和IFI

1.4.3 權(quán)重的確定 各項指標(biāo)對土壤肥力的貢獻是不同的，對各項指標(biāo)應(yīng)給以一定的權(quán)重。為避免人為的主觀影響，應(yīng)根據(jù)土壤肥力各要素之間的相關(guān)系數(shù)來確定權(quán)重系數(shù)[25]。計算步驟為：①求單項肥力指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)(表5)；②求某項肥力指標(biāo)與其他肥力指標(biāo)之間相關(guān)系數(shù)的平均值，并根據(jù)該平均值占所有肥力指標(biāo)相關(guān)系數(shù)平均值總和的百分比(權(quán)重系數(shù))，作為該單項肥力指標(biāo)在表征土壤肥力中的貢獻(表6)，兩項指標(biāo)若呈負相關(guān)，計算相關(guān)系數(shù)取絕對值。

表5 各評價指標(biāo)間的 Pearson 相關(guān)系數(shù)矩陣

注：*、**分別表示相關(guān)性達<0.05和<0.01 顯著水平，下同。

表6 肥力指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)和權(quán)重系數(shù)

根據(jù)權(quán)重累加法，土壤的綜合肥力指標(biāo)(IFI)[26-27]為：

式中：和分別表示第項隸屬度值和權(quán)重系數(shù)。IFI值越大，表明土壤的綜合肥力水平越高。

2 結(jié)果

2.1 小麥連作與小麥–豌豆輪作長期定位施肥對土壤養(yǎng)分的影響

在30 a長期定位不同施肥條件下，小麥–豌豆輪作系統(tǒng)土壤養(yǎng)分含量總體上高于小麥連作系統(tǒng)(表7)。與連作系統(tǒng)相比較，小麥輪作系統(tǒng)未施肥土壤樣地(CK)、磷肥添加樣地(P)、氮磷配施樣地(NP)和氮磷+有機肥配施樣地(NPM)土壤有機質(zhì)分別增加了1.1、1.13、1.25和1.22 g/kg。除NPM樣地輪作系統(tǒng)全氮含量顯著高于連作系統(tǒng)外，其他不同施肥樣地兩種耕作系統(tǒng)土壤全氮含量差異不顯著。土壤全磷只在P處理條件下，輪作系統(tǒng)顯著高于連作系統(tǒng)，增加了8%。土壤速效鉀含量在NPM處理下連作系統(tǒng)顯著高于輪作系統(tǒng)，其余施肥處理下兩種系統(tǒng)差異不顯著。土壤速效磷在不同施肥處理下，輪作系統(tǒng)均高于連作系統(tǒng)，以NPM增幅最明顯。土壤堿解氮含量，在不同施肥條件下連作系統(tǒng)顯著高于輪作系統(tǒng)。

表7 長期不同施肥處理土壤養(yǎng)分差異

注：表中同列數(shù)據(jù)小寫字母不同表示處理間差異達<0.05顯著水平。

小麥–豌豆輪作系統(tǒng)中，長期不同施肥對土壤養(yǎng)分含量變化有所差異。土壤堿解氮含量不同施肥處理表現(xiàn)為NPM和NP顯著高于P和CK處理。土壤速效磷和全磷含量不同施肥處理之間差異顯著，變化趨勢表現(xiàn)為NPM>P>NP>CK。與CK相比較，NP和P處理下土壤速效鉀含量變化不顯著，而NPM處理顯著增加了101%。土壤有機質(zhì)和全氮含量在不同施肥處理下變化特征相似，具體表現(xiàn)為NPM>NP>P=CK；與CK相比較，NPM和NP有機質(zhì)分別增加了73% 和27%，全氮分別增加了216% 和29%。

小麥連作系統(tǒng)中，NPM處理土壤養(yǎng)分均高于其他施肥處理與未施肥處理。土壤堿解氮含量具體表現(xiàn)為NPM和NP處理優(yōu)于其他施肥處理和未施肥處理。土壤速效磷和土壤速效鉀含量差異顯著，在NPM和M處理下增量較高，速效磷含量分別增加了15.7倍和9.1倍，速效鉀含量分別增加了2.1倍和1.9倍。試驗結(jié)果表明，無論氮磷+有機肥配施，還是單施有機肥，都有很好的培肥土壤作用，說明有機肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有非常好的土壤培肥效果。土壤有機質(zhì)和全氮在不同處理下變化特征相似，以NPM、NP和M處理增加最為明顯，與CK相比較，土壤有機質(zhì)含量分別增加79%、28% 和38%，全氮分別增加78%、29% 和34%。土壤全磷含量在NPM處理下最優(yōu)，NP和P處理次之，N與M處理相當(dāng)且均高于CK。

2.2 不同施肥處理和耕作方式的土壤肥力評價

由綜合肥力指數(shù)(IFI)的變化特征可知，雖相同施肥條件下小麥–豌豆輪作系統(tǒng)和小麥連作系統(tǒng)土壤肥力差異不顯著(除NPM處理外)，但輪作系統(tǒng)土壤肥力優(yōu)于連作系統(tǒng)(圖1)。在小麥連作系統(tǒng)和小麥–豌豆輪作系統(tǒng)中，土壤肥力因施肥種類不同而有所差異，具體表現(xiàn)為：在小麥連作系統(tǒng)中，與CK處理相比，NPM、NP、P、N、M處理的IFI值分別提高186%、132%、117%、47% 和92%；小麥-豌豆輪作系統(tǒng)中，與CK處理相比，NPM、NP、P處理的IFI值分別提高197%、115% 和108%。

2.3 土壤養(yǎng)分指標(biāo)與肥力綜合指數(shù)相關(guān)性

土壤綜合肥力指數(shù)與土壤基本理化指標(biāo)的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)(表8)，將兩種種植系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合后，有機質(zhì)、全磷、全氮和速效磷與 IFI 之間呈顯著相關(guān)關(guān)系，堿解氮和速效鉀與IFI不相關(guān)。在小麥連作系統(tǒng)中，速效磷、有機質(zhì)、全氮和全磷與IFI呈顯著正相關(guān)關(guān)系。在小麥–豌豆輪作系統(tǒng)中，堿解氮、全磷與IFI呈顯著正相關(guān)關(guān)系。

表8 土壤綜合肥力指數(shù)與養(yǎng)分指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

3 討論

長期定位施肥下小麥–豌豆輪作系統(tǒng)能夠有效改善土壤肥力，提高土壤養(yǎng)分(如有機質(zhì)、速效磷)[28-29]，可能是因為豆科作物相對于其他作物而言，具有較強的固氮作用，能夠促進土壤有機質(zhì)的積累和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化。土壤有機肥自身含大量腐殖質(zhì)，在有機肥和豆科作物的雙重作用下，土壤有機質(zhì)可得到顯著提高，但全氮、全磷含量增加不顯著，堿解氮含量小麥連作高于小麥–豌豆輪作系統(tǒng)，可能是因為豆科固氮主要以有機態(tài)氮儲存[30-31]。試驗結(jié)果(表7)表明：①相同的施肥處理下，小麥–豌豆輪作系統(tǒng)，有機質(zhì)、速效磷增幅高于小麥連作，堿解氮、全氮和全磷增幅低于小麥輪作。②小麥–豌豆輪作與小麥連作系統(tǒng)中，單施有機肥、氮磷配施和氮磷+有機肥配施可顯著提高土壤全氮含量，是因為有機肥可以提高土壤氮貯量，改善土壤供氮能力，化肥配施土壤氮含量優(yōu)于單施氮肥處理，全面配施提高了土壤速效氮的供應(yīng)能力，從而增加土壤氮的含量[32-33]。

從IFI的變化趨勢看（圖1），長期不施肥處理CK，由于沒有養(yǎng)分的供應(yīng)加上年年作物生長消耗，導(dǎo)致土壤肥力下降[34-35]，而肥料添加均顯著提高小麥連作系統(tǒng)和小麥–豌豆輪作系統(tǒng)的土壤肥力。值得注意的是，氮磷和有機肥配施處理的土壤肥力顯著高于其他施肥處理，說明氮磷和有機肥配施更有助于提高土壤肥力，其原因是氮磷和有機肥配施不僅直接增加了氮、磷和有機質(zhì)等養(yǎng)分含量，而且顯著增加有益微生物，改善作物根系環(huán)境，從而提高土壤肥力[36]。研究還發(fā)現(xiàn)，長期定位下進行相同施肥處理在小麥連作系統(tǒng)和小麥–豌豆輪作系統(tǒng)中土壤肥力表現(xiàn)不同。在氮磷配施和單施磷處理下，IFI值差異性不顯著，說明氮磷配施或者單施磷肥處理土壤綜合肥力在小麥連作與小麥-豌豆輪作系統(tǒng)中均不受影響；但在氮磷和有機肥配施下，小麥–豌豆輪作系統(tǒng)土壤肥力高于小麥連作系統(tǒng)，可能是因為在輪作系統(tǒng)下豆科作物與有機肥的雙重作用下顯著提高了土壤肥力。

土壤綜合肥力指數(shù)與土壤基本理化指標(biāo)的相關(guān)性分析(表8)表明：小麥兩種種植系統(tǒng)數(shù)據(jù)綜合與單一小麥連作系統(tǒng)中，差異顯著性趨勢大體一致，這可能是由于小麥連作樣本較多，對IFI影響較大；有機質(zhì)、全磷、全氮和速效磷含量與IFI差異顯著正相關(guān)，說明其對黏化黑壚土的土壤肥力貢獻較大，與有關(guān)學(xué)者研究紫色土結(jié)論一致，是表征土壤肥力的重要指標(biāo)[37]。小麥–豌豆輪作系統(tǒng)中，堿解氮與IFI顯著相關(guān)的原因可能與固氮作物具有固氮能力有關(guān)[38]。以上試驗數(shù)據(jù)表明，有機質(zhì)、全磷、全氮和速效磷含量對黏化黑壚土土壤肥力的貢獻較大，應(yīng)用相關(guān)性分析法計算的綜合肥力指數(shù)能較好地反映土壤肥力狀況。

4 結(jié)論

1)小麥–豌豆輪作系統(tǒng)和小麥連作系統(tǒng)不同施肥處理比較，有機質(zhì)、全氮、速效磷含量均有所增加，土壤全磷差異不顯著，土壤速效鉀和堿解氮含量均有所降低。小麥–豌豆輪作系統(tǒng)中，不同肥料配施與CK比較，堿解氮、速效磷、有機質(zhì)、全氮和全磷含量均不同程度增加，其中氮磷肥和有機肥配施處理增幅明顯。小麥連作系統(tǒng)中，不同肥料配施與CK相比較，土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、速效磷和速效鉀含量增加。

2)經(jīng)過30 a長期不同施肥，不同處理間土壤IFI表現(xiàn)為：小麥–豌豆輪作+NPM>小麥連作+NPM>小麥–豌豆輪作+NP、小麥連作+NP>小麥–豌豆輪作+P、小麥連作+P>小麥連作+M>小麥–豌豆輪作+不施肥>小麥連作+不施肥。長期氮磷肥和有機肥配施相較單施氮磷肥、有機肥的土壤綜合肥力要高，小麥-豌豆輪作系統(tǒng)中施用氮磷肥和有機肥土壤綜合肥力優(yōu)于小麥輪作系統(tǒng)，對于區(qū)域農(nóng)業(yè)實踐具有指導(dǎo)意義。

3)不同耕作系統(tǒng)對土壤養(yǎng)分和土壤肥力的關(guān)系有一定的影響。小麥連作系統(tǒng)有機質(zhì)、全磷、全氮和速效磷與土壤綜合肥力指數(shù)IFI之間呈顯著相關(guān)，堿解氮和速效鉀與IFI不相關(guān)。小麥–豌豆輪作系統(tǒng)中，堿解氮、全磷和IFI呈顯著正相關(guān)。

[1] 陳孝, 王光瑞. 我國小麥品質(zhì)改良的發(fā)展方向[J]. 植物雜志, 2000 (6): 16–17.

[2] 王道中, 郭熙盛, 何傳龍, 等. 砂姜黑土長期定位施肥對小麥生長及土壤養(yǎng)分含量的影響[J]. 土壤通報, 2007, 38(1): 55–57.

[3] 張少民, 郝明德, 陳磊. 黃土高原長期施肥對小麥產(chǎn)量及土壤肥力的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2006, 24(6): 85–89.

[4] 李嬌, 信秀麗, 朱安寧, 等. 長期施用化肥和有機肥下潮土干團聚體有機氮組分特征[J]. 土壤學(xué)報, 2018, 55(6): 1494–1501.

[5] 馬芊紅, 張光輝, 耿韌, 等. 我國水蝕區(qū)坡耕地土壤肥力現(xiàn)狀分析[J]. 水土保持學(xué)報, 2016, 30(5): 190–196, 204.

[6] 柳燕蘭, 宋尚有, 郝明德. 長期定位施肥對黃綿土酶活性及土壤養(yǎng)分狀況的影響[J]. 土壤通報, 2012, 43(4): 798–803.

[7] 李小涵, 王朝輝, 郝明德, 等. 黃土高原旱地種植體系對土壤水分及有機氮和礦質(zhì)氮的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008, 41(9): 2686–2692.

[8] 張心昱, 陳利頂, 傅伯杰, 等. 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)不同土地利用方式與管理措施對土壤質(zhì)量的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2007, 18(2): 303–309.

[9] 李貴華. 國外近百年來的長期肥料定位試驗[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué), 1990, 27(3): 140–142.

[10] 傅高明, 李純忠. 土壤肥料的長期定位試驗[J]. 世界農(nóng)業(yè), 1989(12): 22–25.

[11] 崔喜安, 仇建飛, 竇森. 長期定位施肥對暗棕壤肥力和作物產(chǎn)量的影響[J]. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2011, 33(5): 545–550.

[12] 王兵, 劉文兆, 黨廷輝, 等. 黃土塬區(qū)旱作農(nóng)田長期定位施肥對冬小麥水分利用的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2008, 14(5): 829–834.

[13] 趙普生, 韓苗, 熊子怡, 等. 長期定位施肥對中性紫色土硝化作用及氨氧化微生物的影響[J]. 中國土壤與肥料, 2018(5): 85–90.

[14] 林治安, 趙秉強, 袁亮, 等. 長期定位施肥對土壤養(yǎng)分與作物產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 42(8): 2809–2819.

[15] Yang X M, Kay B D. Rotation and tillage effects on soil organic carbon sequestration in a typic Hapludalf in Southern Ontario[J]. Soil and Tillage Research, 2001, 59(3/4): 107–114.

[16] 楊帆, 徐洋, 崔勇, 等. 近30年中國農(nóng)田耕層土壤有機質(zhì)含量變化[J]. 土壤學(xué)報, 2017, 54(5): 1047–1056.

[17] 隋躍宇, 張興義, 焦曉光, 等. 長期不同施肥制度對農(nóng)田黑土有機質(zhì)和氮素的影響[J]. 水土保持學(xué)報, 2005, 19(6): 190–192, 200. DOI:10.13870/j.cnki.stbcxb.2005.06. 047

[18] 曹承綿, 嚴長生, 張志明, 等. 關(guān)于土壤肥力數(shù)值化綜合評價的探討[J]. 土壤通報, 1983, 14(4): 13–15.

[19] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2000.

[20] 范海榮, 吳素霞, 常連生. 秦皇島市草坪土壤肥力數(shù)值化綜合評價與對策研究[J]. 草業(yè)科學(xué), 2013, 30(1): 9–15.

[21] 駱東奇, 白潔, 謝德體. 論土壤肥力評價指標(biāo)和方法[J]. 土壤與環(huán)境, 2002, 11(2): 202–205.

[22] 周勇, 張海濤, 汪善勤, 等. 江漢平原后湖地區(qū)土壤肥力綜合評價方法及其應(yīng)用[J]. 水土保持學(xué)報, 2001, 15(4): 70–74.

[23] 包耀賢, 徐明崗, 呂粉桃, 等. 長期施肥下土壤肥力變化的評價方法[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 45(20): 4197– 4204.

[24] 于寒青, 徐明崗, 呂家瓏, 等. 長期施肥下紅壤地區(qū)土壤熟化肥力評價[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2010, 21(7): 1772– 1778.

[25] 張麗瓊. 長期輪作與施肥對土壤肥力的影響及其綜合評價[D]. 楊凌, 西北農(nóng)林科技大學(xué), 2016, 11–13.

[26] 駱伯勝, 鐘繼洪, 陳俊堅. 土壤肥力數(shù)值化綜合評價研究[J]. 土壤, 2004, 36(1): 104–106, 111.

[27] 呂曉男, 陸允甫, 王人潮. 土壤肥力綜合評價初步研究[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版), 1999, 25(4): 3–5.

[28] 王敬, 程誼, 蔡祖聰, 等. 長期施肥對農(nóng)田土壤氮素關(guān)鍵轉(zhuǎn)化過程的影響[J]. 土壤學(xué)報, 2016, 53(2): 292–304.

[29] 賈倩, 廖世鵬, 卜容燕, 等. 不同輪作模式下氮肥用量對土壤有機氮組分的影響[J]. 土壤學(xué)報, 2017, 54(6): 1547–1558.

[30] 溫延臣, 李燕青, 袁亮, 等. 長期不同施肥制度土壤肥力特征綜合評價方法[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2015, 31(7): 91– 99.

[31] 惠言. 華北平原以豆科為基礎(chǔ)的輪作方式對農(nóng)作物產(chǎn)量和土壤理化性質(zhì)的影響[D]. 開封, 河南大學(xué), 2017.

[32] 樊紅柱, 陳琨, 陳慶瑞, 等. 長期定位施肥31年后紫色水稻土碳、氮含量及儲量變化[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2018, 31(7): 1425–1431.

[33] Chen Y, Zhang X D, He H B, et al. Carbon and nitrogen pools in different aggregates of a Chinese Mollisol as influenced by long-term fertilization[J]. Journal of Soils and Sediments, 2010, 10(6): 1018–1026.

[34] 王婷, 李利利, 周海燕, 等. 長期不同施肥措施對雨養(yǎng)條件下隴東旱塬土壤氮素的影響[J]. 土壤學(xué)報, 2016, 53(1): 177–188.

[35] 周寶庫. 長期施肥條件下黑土肥力變化特征研究[A]. 中國土壤學(xué)會.面向未來的土壤科學(xué)(下冊)—中國土壤學(xué)會第十二次全國會員代表大會暨第九屆海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會論文集[C]. 中國土壤學(xué)會, 2012.

[36] 柳影, 彭暢, 張會民, 等. 長期不同施肥條件下黑土的有機質(zhì)含量變化特征[J]. 中國土壤與肥料, 2011(5): 7–11.

[37] 陳軒敬, 趙亞南, 柴冠群, 等. 長期不同施肥下紫色土綜合肥力演變及作物產(chǎn)量響應(yīng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2016, 32(S1): 139–144.

[38] 胡雨彤. 長期定位施肥條件下旱地小麥“產(chǎn)量差”影響因子評估[D]. 北京: 中國科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心, 2017.

Effects of Long-term Fertilization on Soil Fertility Under Different Wheat Cultivation Systems

CHEN Zhikun1, HAO Yajun2, REN Yingying1, JING Guanghua1, WANG Zhe3, HAO Mingde3*

(1 Key Laboratory of Soil Resources & Biotech Applications, Shaanxi Academy of Sciences, Xi'an Botanical Garden (Institute of Botany of Shaanxi Province), Xi'an 710061, China; 2 Chanba Ecological District Management Committee, Xi'an 710061, China; 3 Institute of Soil and Water Conservation, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China)

To find the scientific fertilization mode for improving soil fertility and environment, wheat continuous cropping and wheat-pea rotation in Changwu County of Shaanxi Province on the Loess Plateau were chosen as the research objects in this study. 30 a long-term fertilization experiments, including application of nitrogen, phosphorus and manure (NPM), application of nitrogen and phosphorus (NP), application of single nitrogen (N), application of single phosphorus (P), application of single manure (M), and no fertilization (CK), were carried out to monitor and determine the changes of soil organic matter, alkali nitrogen, available phosphorus and potassium, total phosphorus and potassium, as well as soil fertility represented by integrated fertility index (IFI). The results showed that: 1)Soil nutrient contents in wheat-pea rotation were generally higher than those in wheat continuous cropping under different fertilization treatments. Application of nitrogen phosphorus and manure significantly increased nutrient contents under the two tillage systems. 2)IFI was in order of wheat-pea + NPM > wheat cropping + NPM > wheat-pea rotation + NP, wheat cropping + NP> wheat-pea + P, wheat cropping + P > wheat cropping + M > wheat-pea > wheat cropping. 3)IFI was significantly correlated with organic matter, total phosphorus and nitrogen, available phosphorus in wheat continuous cropping, while positively correlated with alkali solution nitrogen and total phosphorus in wheat-pea rotation. In summary, IFI can reflect soil fertility condition, soil fertility of NPM treatment is higher than single fertilization, soil fertility under wheat-pea rotation is higher than wheat continuous cropping, different tillage systems differently influence the correlation between soil nutrient and fertility.

Long-term in-situ fertilization; Wheat continuous cropping system; Wheat-pea rotation system; Integrated fertility index (IFI)

S158

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.01.014

陳智坤, 郝雅珺, 任英英, 等. 長期定位施肥對兩種小麥耕作系統(tǒng)土壤肥力的影響. 土壤, 2021, 53(1): 105–111.

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)項目(2013AA102401)和高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金項目(20120204110013)資助。

(mdhao@ms.iswc.ac.cn)

陳智坤(1987—)，男，陜西洋縣人，博士，助理研究員，主要從事土壤環(huán)境質(zhì)量評價。E-mail: zhikunchen@ms.xab.ac.cn