长期不同施肥模式下碱性土有效磷对磷盈亏的响应

[目的]磷素易于在土壤中固定,碱性土壤更甚,影响着磷肥的肥效和利用效率.研究长期施用磷肥对我国北方碱性土有效磷与磷盈亏的影响,为碱性土地区合理施用磷肥提供理论依据.[方法]本研究是基于河北、北京、山东、天津、河南和山西的6个冬小麦-夏玉米轮作长期定位施肥试验,试验周期为1991-2011年.所有定位施肥试验均设有不施磷肥(P0)、单施化学磷肥(P)、化肥配施秸秆(P+S)、单施有机肥(M)、化肥配施有机肥(P+M)5个处理,施磷方式和施磷量不同.分析了土壤有效磷、作物产量、有机质、pH随时间的变化特征,计算了土壤有效磷含量与作物产量、土壤磷盈亏、磷肥利用率的关系,用冗余分析得出每100 kg/hm2磷盈余下土壤有效磷变量(有效磷效率)的主要影响因素.[结果]P0处理土壤磷亏缺为-357.73～-28.21 kg/hm2,有效磷含量随种植时间延长下降,下降速率为0.14 mg/(kg·year),此处理下作物产量较低,小麦低于2000 kg/hm2,玉米低于4000 kg/hm2.4个施磷肥处理(P,P+S,M,P+M)土壤磷表现为盈余,21年连续施肥磷总盈余为23.65～860.93 kg/hm2,磷盈余量顺序为P+M＞P＞P+S＞M.土壤有效磷含量随种植时间延长上升,年平均上升速率为P+M[4.85 mg/(kg·year)]＞M[1.87 mg/(kg·year)]＞P+S[0.65 mg/(kg·year)]＞P[0.63 mg/(kg·year)].施用磷肥的小麦产量为3399～7880 kg/hm2,4个施磷肥处理间差异不明显;玉米产量为4186～9176 kg/hm2,以P+M处理玉米产量最高,P处理最低.土壤有效磷含量与作物产量的关系可以用Mitscherlich方程模拟(P＜0.01),小麦和玉米产量随土壤有效磷含量升高而增加,在土壤有效磷含量分别达到22.47和20.68 mg/kg后不再增加.小麦P+S处理的磷肥利用率最高,21年均值为16.17％;玉米以M处理的磷肥利用率最高,21年均值为16.45％.小麦和玉米磷肥利用率均随土壤有效磷含量的升高而上升,以P+S处理上升最快,P+M处理上升最慢.5个处理土壤有效磷含量与磷盈亏均呈现极显著(P＜0.01)正相关关系.土壤每亏缺P 100 kg/hm2,土壤有效磷下降0.90 mg/kg;每盈余P 100 kg/hm2,土壤有效磷含量的增量为M(22.10 mg/kg)＞P+M(10.60 mg/kg)＞P+S(3.90 mg/kg)＞P(2.60 mg/kg).通过冗余分析发现,土壤有机质能解释土壤有效磷效率变异的85.0％,是土壤有效磷效率的主要影响因素.[结论]碱性土壤上小麦和玉米的磷肥利用率随土壤有效磷含量的增加而提高,长期化肥配施秸秆提高作物磷肥利用率的效果最佳.土壤有机质是提升土壤累积磷有效性的最主要因素,因此,长期单施有机肥或者化肥配施有机肥的土壤有效磷效率较高.长期化肥配施有机肥的潮土有效磷含量较高,容易造成磷在土壤中的淋洗和固定,需减少磷肥总施用量并适当提高有机肥的比例,从而达到农学效益和环境效益的双赢.