长期施肥对土壤磷素影响研究进展

介绍长期施肥对农田土壤磷素状况的影响,阐述土壤磷库、磷素形态、土层磷素分布等方面的研究进展。     

长期施肥对旱地土壤剖面硝态氮分布和累积的影响

1992—2013年对春播玉米进行长期定位试验,研究不同施肥措施对旱地土壤剖面硝态氮分布和累积的影响。结果表明,2013年5月中旬,不同施肥处理土壤硝态氮含量的最高值都出现在0~20 cm土层,硝态氮含量随施氮量的增加而增加,长期高施氮量处理的硝态氮在土壤深层的含量及累积明显增加,高量施肥N4P4M0处理硝态氮平均含量为88.07 mg/kg,是对照的55.3倍;而有机无机推荐施肥N2P1M1处理0~300 cm土层NO3--N累积量为2 433.04 kg/hm2,比处理N3P2M3和N4P2M2分别降低了49.13%,47.42%。可见,合理的施肥配比及合理的有机无机肥配施可以降低土壤特别是深层土壤硝态氮的累积,从而减轻硝态氮淋溶的风险。     

长期施肥对褐土土壤酶活性的影响

利用1992年布设在山西省寿阳县褐土区域的长期试验平台,开展了长期施肥对褐土土壤酶活性的影响研究。选择长期试验中的9个处理:不施肥对照(N_0P_0M_0)、4个不同氮磷化肥配施处理(N_1P_1M_0、N_2P_2M_0、N_3P_3M_0、N_4P_4M_0)、3个有机无机肥配施处理(N_2P_1M_1、N_3P_2M_3、N_4P_2M_2)和单施高量有机肥处理(N_0P_0M_6),于2018年秋季采集上述9个处理的0～20,20～40 cm土层土壤样品,分析测定各土壤样品的脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶活性。结果表明,氮磷化肥配施的4个处理,脲酶活性均较对照有所增加,N_1P_1M_0、N_2P_2M_0、N_3P_3M_0、N_4P_4M_0处理增幅分别为0.33%,1.3%,5.21%和11.4%,且脲酶活性随氮肥施用量的增加呈增加趋势;随氮肥施用量的增加碱性磷酸酶和蔗糖酶活性均较对照有所减少,其中,碱性磷酸酶活性随磷肥施用量增加也呈减少趋势;长期单施高量有机肥和有机无机肥配施的脲酶、碱性磷酸酶及蔗糖酶活性均较对照显著增加,且较单施氮磷化肥处理效果更显著。综合分析表明,合理的有机无机肥配施对褐土脲酶、碱性磷酸酶及蔗糖酶活性的提高作用最显著。     

长期施肥对栗褐土腐殖质组分的影响

栗褐土肥力低,质地轻,保水保肥性能差,研究长期施用不同肥料对其腐殖质含量与质量的影响,对提高土壤肥力具有重要作用。试验对山西省河曲砖窑沟流域试验区进行了长期定位施肥研究。结果表明,栗褐土经过20年的不同施肥处理,与不施肥相比,耕层腐殖质均有显著积累,其效果以高量有机肥低量有机肥单施化肥,单施有机肥与有机肥和氮肥及有机肥和氮磷肥配合施用差异不显著;不同肥料对腐殖质中胡敏酸、富里酸和胡敏素三种组分含量的影响也表现出与腐殖质相似的规律,但对不同组分的影响程度不同。单施化肥比较有利于富里酸的积累,HA/FA比值有降低趋势,不利于提高腐殖质品质;而有机肥对增加胡敏酸含量更具有优势,HA/FA比值明显高于对照,对提高腐殖质品质效果显著。     

长期施肥紫色水稻土磷素累积与迁移特征

【目的】探讨长期不同施肥对钙质紫色水稻土磷素累积与迁移的影响。【方法】以长期肥料定位试验不同施肥处理的土壤为研究对象,试验处理包括不施肥（CK）、氮肥（N）、氮磷肥（NP）、氮磷钾肥（NPK）、有机肥（M,鲜猪粪）、有机肥+氮肥（MN）、有机肥+氮磷肥（MNP）和有机肥+氮磷钾肥（MNPK）8种施肥方式,研究不同施肥处理条件下钙质紫色水稻土磷素平衡、累积和去向状况,以及不同施肥方式对耕层（0-20 cm）土壤全磷、有效磷演变规律及土壤剖面（0-100 cm）全磷、有效磷迁移特征。【结果】钙质紫色水稻土33年不施用磷肥（CK和N）作物籽粒和秸秆磷素携出总量为613.12 kg·hm^-2,种苗、根茬、雨水及灌溉水带入土壤总磷量为106.61 kg·hm^-2,长期不施用磷肥土壤磷素表现出亏缺状况,年亏缺量为15.35 kg·hm^-2,且土壤磷含量随种植年限延续而下降,土壤全磷含量年均减少量为0.0011 g·kg^-1、有效磷含量年均减少量为0.029 mg·kg^-1;33年单施无机磷肥（NP和NPK）土壤磷素投入总量为1 880.03 kg·hm^-2、作物携出磷量为1 275.40 kg·hm^-2,有机肥处理（M和MN）土壤投入磷量为2 532.68 kg·hm^-2、携出磷量为757.50 kg·hm^-2;有机无机磷肥配施（MNP和MNPK）土壤投入和携出磷量分别为4 305.11和1 436.64 kg·hm^-2;不同施肥处理土壤磷素投入量都明显高于作物携出量,导致单施无机磷肥、单施有机磷肥和有机无机磷肥配施处理土壤磷素年盈余量分别为18.32、53.79和86.92 kg·hm^-2,年未知去向磷量分别为4.99、34.96和59.39 kg·hm^-2,土壤全磷含量年增加量分别为0.015、0.0018和0.018 g·kg^-1,有效磷含量年增加量分别为1.13、0.032和1.17 mg·kg^-1。长期不施用磷肥钙质紫色水稻土全磷含量随土层深度增加而降低,土壤有效磷含量则相反;长期施用磷肥土壤全磷和有效磷含量在土壤剖面都呈现出上下层高、中间低的空间分布格局。施用无机磷肥土壤磷素可迁移至60-80 cm土层,施用有机磷肥或有机无机磷肥配施土壤磷素可迁移至100 cm以下;随着磷肥施用年限持续,土壤磷素迁移深度和迁移量将会更大,有机肥的施用促使磷素向土壤下层迁移。【结论】连续数年施用磷肥后,土壤磷含量达到一定水平时应考虑减少磷肥用量,减少因有机肥过量施用导致的磷素快速积累和淋失。     

长期定位施肥对蔬菜保护地土壤磷素空间分布的影响

以长期定位施肥蔬菜保护地土壤为材料,研究不同施肥处理对土壤磷素在剖面上分布特征的 影响。结果表明:不同施肥处理土壤全磷和速效磷含量在剖面中均呈现随土层深度增加而减少的趋 势,而且在同一土层内,施有机肥各处理土壤速效磷含量高于不施有机肥各处理。在0-60cm土体内 施有机肥各处理土壤磷素活化系数明显高于对照和不施有机肥各处理。在土壤剖面中施肥各处理有 机磷含量均高于对照,配施有机肥处理也高于单施化肥处理。磷素在土壤中的积累和长期施用有机肥 是导致土壤磷素向下层移动的主要因素。     

长期施肥对设施土壤磷素积累及释放的影响

研究了长期定位条件下不同施肥处理对保护地土壤磷素积累及释放的影响。结果表明,施磷肥的土壤其全磷、速效磷和有机磷的含量明显高于不施磷肥的土壤,且在同一条件下,施加有机肥能提高土壤中不同形态磷素的含量。四种处理土壤全磷含量的大小顺序为:AP>BP>A>B,速效磷和有机磷含量的大小顺序为:AP>A>BP>B。有机肥能明显促进土壤磷素的释放,四种处理土壤磷素累积释放量的大小顺序为:AP>BP>A>B。抛物线扩散公式能很好地拟和土壤磷素释放特征。     

长期不同秸秆还田方式对褐土磷素组分的影响

为了提高我国北方旱作地区秸秆和磷素的利用效率,试验选用秸秆不还田、秸秆覆盖还田、秸秆直接还田、秸秆过腹还田4个处理,供试土壤取自各处理1992—2016年0～20,20～40 cm土层,分析秸秆还田方式对褐土磷素组分时空分异特征的影响。结果表明,随着不同秸秆还田试验的进行,不同形态磷素均表现为前期变化较小,后期变化幅度增加;空间上在表层富集,差异性较大;不同活性磷占总磷比例表现为活性磷有所增加、中活性磷较平稳、稳定性磷有所降低;长期秸秆还田下活性磷中无机磷所占比例大幅度增加,秸秆过腹还田处理效果最好。秸秆还田能够促进磷素向有效态转化,明显提高活性态磷中无机磷所占比例,提高磷素的利用效率,且秸秆过腹还田效果最显著,其是一种值得推荐的秸秆还田方式。     

长期施肥对褐土有机质、氮动态变化的影响

基于在褐土条件下长期定位施肥试验,通过对8个不同试验处理的土壤养分动态监测,探讨褐土长期施肥对土壤有机质、氮动态变化的影响,以期为该类型区域合理施肥提供理论依据。结果表明,在连续施肥25 a后,不同施肥处理土壤有机质、氮含量均发生了明显改变,其中,不施肥处理土壤全氮含量较试验初下降了19%;有机无机配施可以显著提高土壤全氮含量,N 120 kg/hm~2+P_2O_537.5 kg/hm~2+有机肥22.5 t/hm~2(N_2P_1M_1)、N 180 kg/hm~2+P_2O_575 kg/hm~2+有机肥67.5 t/hm~2(N_3P_2M_3)、N_240 kg/hm~2+P_2O_575 kg/hm~2+有机肥45 t/hm~2(N4P2M2)这3个施肥处理较不施肥处理分别增加了44.7%,21.3%和74.5%;施肥各处理土壤碱解氮含量均较不施肥处理显著增加,且变化趋势与氮肥施用量密切相关,会随着无机肥投入量的增加而增加,当氮磷有机肥配施时土壤碱解氮增加更为显著,N3P2M3处理较不施肥处理20 a间平均提高了51.13%;氮磷有机肥配施土壤有机质含量均高于施用氮磷化肥处理,并随着有机肥投入量的增加而增加,N3P2M3与N4P2M2处理的有机质含量明显高于其他各处理,分别比不施肥增加了59.6%和38.1%。     

长期施肥对潮土土壤磷素利用与积累的影响

 【目的】探讨小麦-玉米轮作方式下长期不同施肥方式和施肥量对潮土土壤磷素积累与利用。【方法】采用14年28季长期肥料试验。【结果】不施磷肥土壤每年接收外源P 2.4～3.1 kg·ha-1,作物带走P16.7～21.6 kg·ha-1，每年亏缺P 14.3～18.5 kg·ha-1；施磷肥处理除每年无机磷肥带进78 kg·ha-1和107 kg·ha-1（1.5MNPK）外，有机肥、秸秆、雨水及灌溉水和种子带进土壤P 2.7～134 kg·ha-1，其中9.2%～38.3%被小麦、玉米吸收利用，14年小麦的磷素累积利用率在4.4%～51%之间，高低顺序为：NPK>NP>SNPK>MNPK>1.5MNPK>PK；玉米在13.4%～36.1%之间，高低顺序为：1.5MNPK>SNPK>NPK>NP>MNPK>PK。【结论】磷素施入越多，残留在土壤中越多，磷素利用率越低，其中38%～60%转化为0～40 cm土层全磷，6.7%～13.6%转化为有效态磷，有机肥处理磷的有效化高于无机肥；40%～62%成为非测定磷，即至少有40%～62%的外源磷素被浪费。     

长期施肥对褐土有机碳和氮素在团聚体中分布的影响

 采集安排在半湿润农田生态系统土垫旱耕人为土（中等肥力红油土）上长达25年的肥料定位试验小区耕层的土样（0～20 cm土层），采用干筛法将供试土样分为5～2、2～1、1～0.25 mm等3个等级团聚体，研究长期施肥对有机碳、全氮、硝态氮和铵态氮在不同粒级土壤团聚体中分布的影响。研究表明：①长期施肥对耕层土壤5～2 mm团聚体含量影响最大。长期施肥，特别是化肥与有机肥配合施用有利于该粒径团聚体的形成。②长期施肥处理能使土壤有机质、全氮以及硝态氮含量有较大幅度增加，但对铵态氮的影响较小。③与不施肥对照相比，经过长期施肥耕层土壤中有机质、全氮在不同粒级的团聚体中的含量差异较大，并且呈现出较强的规律性，均表现为1～0.25 mm粒径团聚体中的含量最高。④长期施肥处理对硝态氮在各级团聚体中的分布影响较大，除化肥＋中量秸秆处理外，其余处理土壤团聚体中硝态氮含量均随团聚体粒径增大而降低。⑤5～2 mm团聚体含量与土壤有机碳、全氮以及硝态氮之间呈显著正相关关系；而1～0.25mm团聚体与土壤全氮含量以及硝态氮含量呈显著负相关关系。说明5～2 mm团聚体是土壤有机质、全氮和硝态氮的主要载体。⑥在绝大部分情况下1～0.25 mm的团聚体对土壤有机碳、全氮、硝态氮的贡献率最大。     

长期施肥对绿洲农田土壤生产力及土壤硝态氮积累的影响

 在甘肃河西绿洲灌漠土上进行的长期定位试验表明，连续20年不施用任何肥料，导致农田土壤生产能力严重衰退。2001年不施肥的小麦产量仅是试验开始时（1982年）的25.7%，2000年的玉米产量为1984年的28.2%。肥料是影响农田土壤生产力的重要因素，不同肥料的影响程度依次是：氮肥＞有机肥＞磷肥＞钾肥，其平均增产率分别为36.5%、27.3%、24.7%和2.9%。随着试验年限的延长，不施任何肥料的对照产量持续降低，故氮肥的增产效果增加；磷肥增产效果比较平稳；钾肥在试验开始后最初6年（1982～1987年）无显著增产效应，中期具有一定的增产作用（1988～1992年），后期8年（1993～2001年）显著增产。施用有机肥的增产作用随着试验延续呈逐步增加的趋势，表明长期施用有机肥具有明显的残效叠加效应。不同施肥处理对土壤中NO-3-N的积累与分布有显著的影响。施用化肥的处理（NP和NPK）导致NO3--N在土壤剖面中大量积累，尤其是在20～140 cm土层。化肥与有机肥配合施用(MNP 和 MNPK) NO3--N在土壤剖面中的积累显著低于化肥处理。长期连续施用化肥和有机肥均导致土壤剖面中硝态氮的积累；与化肥相比，有机肥导致更深土壤剖面（140～180 cm）中硝态氮的积累，因此，长期有机无机肥配合施用可显著增加绿洲农田土壤生产力，维持和提高土壤质量，但从持续农业发展及保护生态环境等方面考虑，应适当降低施肥量。     

长期施肥棕壤微生物量磷状况及其影响因素

通过棕壤定位试验,研究长期不同施肥后,棕壤微生物量磷的变化及其与土壤理化性质和微生物数量的关系。结果表明,长期施用化学磷肥或有机肥均能增加土壤微生物磷含量,尤以有机肥的作用明显;土壤微生物量磷含量较对照提高2.55~6.27倍,单施氮肥较对照下降42.8%,土壤微生物量磷与土壤肥力指标(除全钾、速效钾外)呈显著相关性,与微生物数量关系密切。     

长期施肥下红壤性水稻土有效磷的演变特征及对磷平衡的响应

【目的】分析长期不同施肥下土壤有效磷含量、全磷含量、土壤磷素盈亏和磷素活化效率（PAC）的动态变化,探讨不同施肥下水稻土磷素演变特征及与磷平衡的响应关系。【方法】基于1982年开始的红壤性水稻土长期不同施肥定位试验,试验包括不施肥（CK）、有机肥（牛粪,M）、氮磷钾肥（NPK）、氮磷钾肥＋有机肥（NPKM）、氮磷肥＋有机肥（NPM）、氮钾肥＋有机肥（NKM）和磷钾肥＋有机肥（PKM）共7个处理。【结果】经过30年不同施肥,土壤有效磷含量均呈上升趋势。M、NKM、NPK、NPM、NPKM和PKM处理土壤有效磷含量变化速率分别为0.18、0.20、0.83、1.35、1.46和1.62 mg·kg^-1·a^-1。M、NPK、PKM、NPM和NPKM处理土壤全磷增加速率分别约为4.3、15.4、16.0、18.3和22.9 mg·kg^-1·a^-1。所有施肥处理,土壤中磷素均有盈余,磷素盈余量与土壤有效磷增加量呈显著正相关关系（P＜0.05）,土壤中每盈余100 kg P·hm^-2,M、NKM、NPM、NPKM、PKM和NPK6个处理的土壤有效磷含量分别增加0.4、0.7、1.9、2.1、2.2和3.2 mg·kg^-1。在土壤中磷素盈余量接近的情况下,单施化肥（NPK）的PAC显著高于单施有机肥（M）处理（P＜0.05）。【结论】化学磷肥和有机肥配施相比单施化肥或有机肥能够显著提高红壤性水稻土土壤有效磷、全磷含量和磷素活化效率。     

中国典型农田土壤磷素演化对长期单施氮肥的响应

 【目的】探讨中国典型土壤长期单施氮肥对土壤全磷和Olsen-P磷的影响。【方法】以土壤肥力与肥料长期定位试验为基础,应用常规化学分析法和数学统计方法,分析不同气候、不同耕作制度下15年单施氮肥（每季作物的施氮量为150 kg?hm-2）处理对6种典型土壤全磷和Olsen-P含量变化的影响。【结果】在长期单施氮肥条件下,耕作土壤全磷含量和土壤Olsen-P均呈下降趋势,全磷含量下降幅度为2.7%～25.0%。单施氮肥全磷含量下降幅度大于不施肥。Olsen-P含量下降有一定阈值,阈值大约为4 mg?kg-1。土壤Olsen-P含量下降率比全磷高几倍。耕层Olsen-P含量（y）与土壤磷素表观平衡（x）相关方程为y=0.0005x+3.9986,相关方程斜率很小,表明Olsen-P含量基本不受磷素表观平衡影响。【结论】长期单施氮肥加速了土壤全磷和Olsen-P的减少速度,其中全磷含量较低的土壤其下降幅度更大。     

长期定位施肥下潮土磷素盈亏及对无机磷的影响

目的 探讨长期定位施肥下潮土磷素盈亏、各形态无机磷的变化及土壤磷素盈亏对无机磷的影响,为潮土合理施用磷肥提供理论依据。方法 在“国家潮土肥力与肥料效益长期定位试验基地”,以NK（不施磷肥）处理为对照,研究华北地区常见的4种施肥模式（NPK（单施化肥）、SNPK（秸秆还田）、MNPK（有机无机配施）、1.5MNPK（高量有机无机配施））下,土壤表观磷盈亏、累积磷盈亏、各形态无机磷含量变化,以及土壤磷素盈亏对各形态无机磷的影响。结果 25年不施磷肥土壤磷始终处于亏缺状态,土壤磷累积亏缺431.8 kg·hm ^-2,4种施磷肥模式（NPK、SNPK、MNPK、1.5MNPK）25年土壤磷分别累积盈余291.2、398.4、1742.4、2 676.9 kg·hm ^-2。长期不施磷肥,土壤无机磷以Ca₂-P减少最多,减少49.0%。试验前13年上述4种施肥模式土壤Ca₂-P增加1.2—5.4倍,平均增加1.26—5.73 mg·kg ^-1·a ^-1,后12年单施化肥、秸秆还田和有机无机配施Ca₂-P增长速率降低99.2%—112.6%,高量有机无机配施土壤Ca₂-P年降低2.0 mg·kg ^-1,以上4种施肥模式土壤Ca₂-P相对含量25年增加1.0%—3.5%;连续25年施用磷肥,土壤Ca₈-P、Al-P、Fe-P分别增加1.4—6.5、1.8—3.3、1.1—2.2倍,平均增加4.69—19.81、1.67—3.10、1.23—2.37 mg·kg ^-1·a ^-1,其相对含量分别增加8.4%—30.0%、3.3%—4.0%、1.8%—3.3%;Ca₁₀-P和O-P含量长期维持在350—410、100—160 mg·kg ^-1,但其相对含量分别减少11.4%—29.7%、3.1%—8.9%。25年不施磷肥,土壤每亏缺100 kg P·hm ^-2,Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P、Ca₁₀-P、O-P分别减少1.2、2.7、1.1、1.5、0.8、7.5 mg·kg ^-1。单施化肥和秸秆还田模式土壤每累积盈余100 kg P·hm ^-2,Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P、Ca₁₀-P、O-P分别增加3.9—5.0、21.5—21.6、6.5—7.4、4.8—5.6、4.0—7.5、2.4—7.2 mg·kg ^-1。有机无机配施模式（MNPK、1.5MNPK）土壤每累积盈余100 kg P·hm ^-2,Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P、Ca₁₀-P、O-P分别增加1.8—2.8、14.2—16.4、2.5—3.2、1.9—2.6、-0.2—1.2、0.3—1.9 mg·kg ^-1。 结论 长期施用磷肥能够提高潮土磷盈余量,提高土壤Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P含量及其占总无机磷的相对含量,其中有机无机配施模式提高程度高于单施化肥和秸秆还田;潮土盈余相同磷量时,土壤无机磷以Ca₈-P增量最多,其次是Al-P、Fe-P;单施化肥土壤Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P增加量高于秸秆还田和有机无机配施模式。