長(zhǎng)期施肥對(duì)紅壤旱地玉米生產(chǎn)力和土壤肥力的影響及其機(jī)制研究.pdf

1、南方紅壤地區(qū)水熱資源豐富，是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力較高的區(qū)域之一。該地區(qū)擁有大量的旱地資源，發(fā)展旱地農(nóng)業(yè)對(duì)區(qū)域糧食安全和農(nóng)民增收均具有重要意義。隨著我國(guó)糧食安全中的飼料用糧問題日益突出，充分利用南方紅壤旱地資源，發(fā)展飼料玉米種植，正日益受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。這不僅可以有效緩解南方農(nóng)區(qū)飼料糧缺乏的問題，而且大大減輕北方糧食生產(chǎn)給生態(tài)環(huán)境帶來的巨大壓力。但是，紅壤旱地同時(shí)也面臨著種種亟待解決的問題：水熱資源不協(xié)調(diào)，季節(jié)性干旱頻發(fā)，土壤侵蝕和退化嚴(yán)

2、重，耕地貧瘠，生產(chǎn)力低下等。在開發(fā)利用這些寶貴資源的同時(shí)，如何進(jìn)行資源培育，改善或消除這些制約因素，提升南方旱地綜合生產(chǎn)力，是實(shí)現(xiàn)南方旱地資源持續(xù)開發(fā)利用的基礎(chǔ)。農(nóng)田土壤培肥是提高農(nóng)田綜合生產(chǎn)力的關(guān)鍵，合理的農(nóng)田培肥措施可以改善土壤的物理屬性，提高土壤對(duì)肥水的保蓄和供應(yīng)能力，增強(qiáng)土壤的抗侵蝕性。同時(shí)，良好的施肥管理可以恢復(fù)土壤肥力，改善土壤質(zhì)量，進(jìn)而提高耕地的生產(chǎn)力。而土壤培肥是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，需要較長(zhǎng)時(shí)期的田間試驗(yàn)才能反映培肥措施的真

3、正效果。因此，本研究借助江南丘陵區(qū)江西紅壤旱地玉米長(zhǎng)期施肥定位試驗(yàn)，旨在探明長(zhǎng)期不同施肥措施對(duì)紅壤旱地玉米生產(chǎn)力及產(chǎn)量穩(wěn)定性和可持續(xù)性的影響，解析作物生產(chǎn)力及肥料效應(yīng)的演變特征，闡明不同施肥措施對(duì)紅壤旱地玉米田土壤肥力的影響及其演變特征，以期提出紅壤旱地適宜的改良措施，從而為發(fā)展我國(guó)南方紅壤旱地玉米生產(chǎn)提供可靠的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)途徑。主要結(jié)果如下：
　　 1、長(zhǎng)期不同培肥措施下，紅壤旱地玉米生產(chǎn)力及其穩(wěn)定性差異顯著。對(duì)照處理的早玉

4、米和晚玉米產(chǎn)量均顯著下降，早玉米趨勢(shì)更明顯。長(zhǎng)期N肥處理，早玉米和晚玉米產(chǎn)量均呈顯著下降趨勢(shì)。長(zhǎng)期有機(jī)和無機(jī)肥配施，雙季玉米產(chǎn)量均呈顯著增加趨勢(shì)。對(duì)早玉米或晚玉米來說，M、NPK，NPK配施有機(jī)肥(NPK+M)處理均獲得了較高產(chǎn)量，I986-2008年早玉米平均產(chǎn)量分別為4，062kg.hm、3，733kg.hra2和5，261kg.hm，晚玉米平均產(chǎn)量分別為3，600 kg'hm、3，426kg.hm和4，630kg.hm。施用NPK

5、和有機(jī)肥能顯著降低玉米產(chǎn)量的變異系數(shù)，提高玉米生產(chǎn)穩(wěn)定性。與對(duì)照相比，施肥能增加玉米的可持續(xù)產(chǎn)量指數(shù)，即提高玉米生產(chǎn)的可持續(xù)性，而晚玉米的單施N肥處理除外。此外，周年玉米產(chǎn)量的變異性低于單季玉米產(chǎn)量的變異性，而且在生產(chǎn)的可持續(xù)性上，周年玉米高于單季玉米。因此，多熟種植結(jié)合有機(jī)無機(jī)肥配施的施肥方式可以有效降低該地區(qū)玉米生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，提高全年作物產(chǎn)量的穩(wěn)定性.
　　 2、長(zhǎng)期施肥下，早玉米單施N肥的肥料效應(yīng)呈顯著下降趨勢(shì)，而晚玉米無明

6、顯變化趨勢(shì)。早玉米NPK的肥料效應(yīng)呈下降趨勢(shì)，而晚玉米呈上升趨勢(shì)，但統(tǒng)計(jì)分析均不顯著。有機(jī)肥處理雙季玉米的肥料效應(yīng)均呈上升趨勢(shì)。而旱玉米和晚玉米NPK+M的肥料效應(yīng)均呈顯著增加趨勢(shì)。
　　 3、平衡施肥能提高氮肥利用率和農(nóng)學(xué)效率，而對(duì)氮素的生理效率有一定影響。NPK和NPK配施有機(jī)肥能顯著降低作物對(duì)土壤氮素的依存率，早玉米NPK+M處理土壤氮素的依存率為18.9％，而純N處理達(dá)53.9％，各處理的降水利用效率晚玉米均顯著高于早玉

7、米和全年。
　　 4、長(zhǎng)期施用有機(jī)肥和化肥對(duì)紅壤旱地土壤肥力影響差異顯著。有機(jī)肥和NPK+M能顯著提高了土壤有機(jī)碳的含量，較試驗(yàn)前分別提高了10.8％和28.1‰而施用化肥（N和NPK）效應(yīng)不明顯，對(duì)照處理則呈下降趨勢(shì)。施用有機(jī)肥或有機(jī)肥和NPK配合施用能顯著提高土壤總氮、總磷、有效磷和速效鉀的含量，而對(duì)照和N處理無顯著變化。長(zhǎng)期單施N肥處理，土壤pH顯著降低，其他處理則相對(duì)穩(wěn)定。有機(jī)肥或NPK配施有機(jī)肥顯著提高了>2，000

8、um土壤大團(tuán)聚體的比重，而相應(yīng)降低了53-250um微團(tuán)聚體的比例?；适┯脤?duì)各級(jí)別土壤團(tuán)聚體的比重均無顯著影響。與對(duì)照相比，有機(jī)肥施用顯著增加了土壤團(tuán)聚體的平均重量直徑和幾何平均直徑，而化肥施用對(duì)土壤團(tuán)聚體的平均重量直徑和幾何平均直徑均無顯著影響。因此，有機(jī)肥施用增加了紅壤旱地土壤的養(yǎng)分含量，改善了土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，而長(zhǎng)期施用化肥，特別是單施N肥，導(dǎo)致土壤酸化嚴(yán)重。
　　 5、長(zhǎng)期不同的培肥措施下紅穰旱地土壤碳組分差異顯

9、著，有機(jī)肥施用促進(jìn)土壤固碳。與對(duì)照相比，長(zhǎng)期施用化肥（N和NPK）對(duì)土壤有機(jī)碳及總氮無顯著影響。長(zhǎng)期有機(jī)肥單用和配施（M和NPK+M）顯著提高了土壤有機(jī)碳和總氮的含量。有機(jī)肥施用顯著增加了所有團(tuán)聚體級(jí)別碳的含量，而施用化肥對(duì)任何團(tuán)聚體級(jí)別碳的含量均無顯著影響。有機(jī)肥施用顯著提高了微團(tuán)聚體內(nèi)顆粒有機(jī)物(iPOM m)組分碳占總土壤碳的比例。有機(jī)肥施用促進(jìn)了土壤有機(jī)碳向iPOM m內(nèi)轉(zhuǎn)移。iPOM-m組分碳占總土壤碳的比重來看，和對(duì)照處理的

10、9.8％相比，M和NPK+M處理分別達(dá)到19.7％和18.6％。土壤有機(jī)碳儲(chǔ)存向微團(tuán)聚體的轉(zhuǎn)移有利于土壤碳的長(zhǎng)期保存。因此，微團(tuán)聚體保護(hù)碳組分可以用于評(píng)價(jià)長(zhǎng)期施肥管理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)以及土壤肥力的影響.
　　 綜上所述，單施化肥能提高紅壤玉米的產(chǎn)量，但不能改善紅壤旱地的長(zhǎng)期土壤肥力，特別是單施N肥導(dǎo)致土壤酸化嚴(yán)重，產(chǎn)量趨勢(shì)和肥料效應(yīng)也呈下降趨勢(shì)；有機(jī)肥單施或有機(jī)和無機(jī)肥配施，不僅能顯著增加玉米的產(chǎn)量，提高作物生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，