长期施肥对农牧交错区农田肥力因子及作物产量的影响

[目的]研究长期不同施肥对农牧交错带土壤酶活性、土壤化学性质及作物产量的影响,为旱作农田合理施肥和土壤培肥提供依据.[方法]长期定位试验位于内蒙古自治区农牧业科学院武川旱作试验站,始于2004 年,种植制度为马铃薯-油菜-莜麦轮作,一年一熟制.试验设置 8 个处理:CK(不施肥)、N(氮肥)、NP(氮磷肥)、NK(氮钾肥)、PK(磷钾肥)、NPK(氮磷钾肥)、M(羊粪)和NPKM(氮磷钾肥配施羊粪),2021 年种植作物为莜麦.调查了莜麦产量;采集各小区耕层(0-20 cm)土壤样品,分析磷酸酶(PA)、硫酸酯酶(SU)、β-葡糖苷酶(BG)、β-木糖苷酶(BX)、α-葡糖苷酶(AG)、β-纤维二糖苷酶(BCBH)、乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和土壤有机质(SOM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)、pH等指标.通过主成分分析和冗余分析,探讨土壤酶活性分布特征及其与土壤化学性质和产量的关系.[结果]连续 18 年不同施肥处理均显著提高了作物产量和肥料对产量的贡献率,莜麦产量由高到低为NPKM>NPK>NP≈M>NK>N>PK>CK,施肥处理分别比CK增产 140.5%、108.7%、76.3%、71.1%、57.5%、48.2%和 20.8%,肥料对产量的贡献率分别为 58.4%、52.1%、43.3%、41.5%、36.4%、32.5%和 17.0%.长期施肥不同程度地提高了土壤有机质和速效氮、磷、钾含量,提高幅度均以NPKM处理最高,分别是CK的 5.35、2.29、10.07 和 4.89 倍.长期施肥显著影响了土壤pH,除PK处理外,土壤pH均显著低于CK,NPKM和NPK处理的土壤pH又显著低于除NP和NK外的其他施肥处理.NPK和M处理显著提高了参与碳(AG、BG、BX和BCBH)、氮(LAP和NAG)、磷(PA)和硫(SU)循环的酶活性.二者配施后的NPKM处理进一步提升了酶活性,其AG、BG、BX和BCBH分别是CK的 1.71、1.87、2.05 和 2.11 倍,LAP和NAG分别是CK的 1.97 和 2.24 倍,PA是CK的2.24 倍,SU是CK的 3.11 倍.土壤酶活性的变化主要由养分因子驱动,其中AN、SOM和AP是关键的决定因子,分别解释了酶活性变异的 75.1%、5.7%和 4.6%.[结论]在农牧交错带薯粮油轮作条件下,长期氮磷钾平衡施肥可增加莜麦产量,提高肥料对产量的贡献率,增加土壤养分含量和酶活性,降低pH.单施羊粪也有效提高了土壤养分含量和酶活性,但增产效果显著低于氮磷钾肥或氮磷肥,羊粪与氮磷钾肥配合提升作物产量和土壤质量的效果最佳,显著优于化肥和羊粪单独施用.