全 文 ：第 9卷 第 l期
2 0 01年 3月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eeo—Agriculture
Vo1．9 No．1
March， 20 01
黄土丘陵区梯田谷子养分循环特征与生产力关系的研究*
郑剑英 张兴昌 吴瑞俊 翟连宁
(案国黏学藩水土保持研究所 杨馥 71210)
摘 要 新修梯田7年长期肥料定位试验为依据，研究了不同施肥条件下谷子各部位生物量、养分捧出量、养分
平衡蛆及耕层土曩养分时空变化。结果表明．有机肥与N、P肥配合施用可提高誉子的籽粒产量和生物产量。养分
捧出量的大小顺序为籽粒>叶>糠秕>茎，为同类地区农业生产及生态环境楚设提供科学依据。
关■词 黄土丘陵区 梯田谷子 养分循环特枉 生产力
The rel~tom Mp F soil mn Ⅱt cycling~lmracterlsUcs with productivity of tet-race millet On blly JO plateau．
ZHENG Jian-Ying -ZHANG Xing~Chang ，W U Rni-Jun，ZHAI Lian—Ning(Institute of Soil and Water Conserva-
tion-ChineseAcademy of Sciences andM inistry ofWaterResources-Yangling 712100)，CJEA，2001，9(1)：28~ 20
Abstract The 7-years long-term fertilization experiment WaS conducted on newly built terrace in Ansal Compre-
hensive Research Station of So il and Water Conservation，Chinese Academy of Sciences，located in hilly-gully loess
plateau．Under different fertilization treatments the bio-yield-nutrient—absorbed amount-nutrient ireport and eg．
port amount of millet，soil nutrient dynamic changes were discussed in this paper．The results showed that the
compound organic I~ nure with chemical fertilizer could increase grain yield and biomass of milet，and the sequence
of nutrient-absorbed amount was grain> leaf> chaf> stem．It provides scientific basis for farming production and
eco-enviromnent construction in this are&．
Key words Hilly loess plateau，Teazace mi let．Nutrient cycling characteristics．Productivity
陕北黄土丘陵区7O 以上土地为坡耕地，土壤贫瘠，水土流失严重，物质能量投入少，利用效率低，产量
低而不稳。主要作物有谷子、糜子、黄豆、洋芋、玉米、养麦等，其中谷子种植面积较大(坡地、川地、梯田均大面
积种植)。为实现梯田谷子的优质高产，于 1993年在新修梯田上开展了长期肥料定位试验，研究了梯田谷子
养分循环特征与生产力关系。
1 试验材料与方法
试验在位于黄土丘陵沟壑区中国科学院安塞水土保持综合试验站进行，该区年均降水量 540mm(6~8
月占60 "-：70 )，年均气温 8．3℃，年无霜期 157~194d。土壤为黄绵土，新修梯田养分含量为有机质3．01
g／kg、全 N 0．24g／kg、全 P1．30g／kg、速效磷 2．37mg／kg、碱解氮 27．8mg／kg、速效 K107．98rag／kg。试验共
设 CK(对照)、施 N肥 97．5kg／hm 和 K肥 6Okg／hm (1)、施 P肥 75kg／hm 和 K肥 60kg／hm (I)、施 N肥
97．5kg／hm 和 P肥 75kg／hm (I)、施 N肥 97．5kg／hm 和 P肥 75kg／hm。及 K肥 60kg／hm ∞ 、施有机肥
7500kg／hm )、施有机肥 7500kg／hm 和 N肥 97．5kg／hm (vD、施有机肥 7500kg／hm 和 P肥 75kg／hm
0田、施有机肥 7500kg／hm 和N肥 97．5kg／hm 及 P肥 75kg／hm 9个处理。轮作方式为谷子一黄豆一谷子
一 糜子。播种前与收获后测定土壤养分含量，作物收获后按不同处理分别采植株20株进行考种，测定作物产
量、总生物量、各部位生物量及其N、P、K含量。
2 结果与分析
2．1 不同处理谷子各部位生物■
谷子生物量包括籽粒、茎、叶、糠秕等，相同自然条件下谷子生物量高低与施肥品种、数量和配比直接相
关．其生物量见表 1。表 1表明施肥品种和配比不同，谷子地上部生物量也不同，各处理大小依次为Ⅷ>IV>
Ⅲ>Ⅵ> I>Ⅶ>v> I>CK处理，其中有机肥与 NP肥配施或 N、P肥配施，均可大幅度提高谷子产量和
· 九五 中国科学院重大项目(KZ951-A1-301)、特别支持项目(KE9$T-0~01)和国家科技攻关项目(96—004—05—04)厦中日合作研究项目共同资助
收稿日期t2000—09—18 改回13期：2000—09—24
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第 1期 郑剑英等，黄土丘陵区梯田谷子养分循环特征与生产力关系的研究 29
生物量，而 I>I处理，说明N肥效果优于P肥(因黄绵土不缺K)，新修梯田要保证当年不减产，应重视N
肥的投入。由表 1可知，合理投入肥料，每kg养分增产谷子 10．85kg，纯 N肥每kg养分增产8．54kg，纯P肥
每kg养分增产3．7Okg，这一试验结果证明，在黄土丘陵区肥料配施十分必要。籽草比因各处理不同有所差
异，总趋势是籽粒产量高，籽草比小，反之则大。籽粒占地上部的百分比与籽草比相反，籽草比大，籽粒占地上
部百分比则小。
衰 i 不同处理答子备部位生●向量 *
Tab．1 The bio-yield of different parts of millet under various fertilization conditions
T 【n “ 耔粒 叫糠秕，k： m 茎秆i m 叶 1 m 总生~BiI。m／k g~ m_。G 耔in草bit比ma 。籽粒G占ra地in上rat部io
cK 455．40 1 }7．40 275．B 435．95 1375．50 1_1．80 35
． 70
I 1348．05 8 5．55 559．5 676．80 3908．05 1。1．80 46．35
1 499．50 l 9．85 440．2 715．10 1805．85 1_2．80 87．57
● 1817．55 3 5．70 885．0 885．35 3958．85 1 I 1．11 47．88
～ 1870．05 3 3．35 1037．5 1053．90 4304．85 1 t 1．30 43．44
V 836．80 1 7．70 521．5 575．80 3191．85 1 l 1．65 37
．78
Ⅵ l318．55 3 7．30 892．5 782．40 3058．80 1|1．3g 43 04
Ⅶ l171．35 l 5．75 874．5 85& 15 8899．55 1。1．47 40
． 40
_一 236]．10 3 9．2O 1304．8 1157．55 5003．80 1_1．81 45
． 30
表中致据为 4年平均值 。
2．2 不同处理谷子各部位弊分携出■
不同肥料输入，作物各部位养分携出量差异显著，同一作物同一处理谷子各部位养分携出量亦不同。表
2表明，养分携出量以籽粒最多，依次为籽粒>叶>糠秕>茎。而不同处理均以Ⅶ处理携出量最高，CK最低，
这与产量趋势一致。施 N肥处理谷子携出的N量高于施P肥处理，施P肥处理养分携出量低于施 N肥处
理，其原因可能是 P的活性小，一部分被土壤固定所致，而养分分布大体与 N相似 K在作物体中分布依次
为茎>叶>糠秕>籽粒。K肥输入并未对籽粒养分携出量及经济产量有明显影响，只增加了茎秆中K的携
出量，Ⅶ处理与1处理相比，前者茎增加K31．37 ，叶增加36．67 ，而籽粒绝对产量仅提高0．315kg／hmz，
表明黄土丘陵区黄绵土土壤不缺K。
衰 2 不同处理答子备部位井分播出量
Tab．2 The nutrient—absorbed BmOunt of different parts of milet under various fertilizatioⅡconditi0n3
? let cK不同址号井分携出 ‘“m一：N呲 “ 。d nl 丽 吾 ：
籽粒怨 ～ 5．834 22．144 5 667 29．109 38．585 10．967 23．358 15．318 4Z9
糠秕 ／kg m～ 0
． 768 2．971 0．977 4．158 4．163 1．437 4．108 I 6z1 4 9
N k
st
g
一
*hm 一 0
．564 4．9‘3 0．681 5．455 5．595 1．261 8．070 2．006 6．643
叶／k
T
g
．
-
。
h
f
m～ 1．5O2 7
． 628 1．797 8．013 8．998 3 635 10．063 4．561 9 875
‘ ：hm～ 8．668 37Ⅲ6 9 122 46．735 47 1 17．000 43_4g9 23．Ⅲ 55Ⅲ6
籽粒怨 ～ 0．683 8．656 4 368 12．96 13．538 6．011 ．920 8．609 13．3o1
糠 怒 _0．261 0．581 0l517 ll179 l_l43 0．452 0．839 o．708 0．995
P 05
．
-
m
hm_ 0
． 160 0．393 0．723 0．535 0．565 0．275 0．394 o 828 0．873
州 0
． g43 0．476 ㈣ 13 0．8Z8 0．981 0_470 0 715 1．168 I．2。0
音计锶 lhm IⅢ2 10．o36 6_521 15．538 16．g27 g^O8 9．868 1．313 16．Ⅲ
籽粒懋 旷 3．160 19 3Ig26 13．蛳 13．78。 7 081 1．468 8．133 19．035
糠 熙 。 2．234 4．894 2 765 7．896 m8 ¨91 7．8 5 ¨58 10．m
K O 至 ／]
s
ca
tc
．
m
hm _ 3
． 492 9 588 5 065 1O．965 14．4O5 8．653 12．792 10．733 20．。69
45 8 6“ 6．174 9_801 13． 10．674 13Ⅲ 1 12．Ⅲ 18．018
音计 ～ 12l731 31
． 745 17．930 42l127 49．m m 499 846 36_B65 B7．595
2．3 不同处理谷子种分平衡状况
对黄土丘陵区梯田而言，施入土壤的养分有降水、施肥、种子等，土壤输出有作物地上部携出量、N紊的
挥发和反硝化损失、养分淋失等。黄绵土N紊挥发以肥料氮的3o％计，表观反硝化以15％计。由于土层深厚
和地下水位很低，淋溶渗漏一般忽略不计。有机肥以湿重计，其养分含量平均值N为6．8g／kg，P。O 为2．5
g／kg，KzO为2．89g／kg。表 3表明，在土壤养分输入项中化肥及有机肥对N、P、K输入量较大，一般占输入量
的90 以上，种子和降水输入甚微。在输出项中除作物地上部对养分的携出外，N紊的挥发和反硝化损失在
输出量中所占比例亦不小，这是黄绵土N紊利用率不高的一个重要原因。因此，如何控翩黄绵土N紊的挥
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30 中 国 生 态 农 业 学 报 第 9卷
发和反硝化损失，则成为提高N索利用率的重要途径和手段。在无输入情况下，N、P、K均处于亏损状态。N、
K输入，增加了P索的亏损，4年累计亏损 38．22kg／hm。。P、K输入，增加了 N索的亏损，但数量只相当于P
索亏损量的5o 左右。N、P输入，K虽有亏损，但从总体上并未影响作物产量水平。有机肥(M)单施或与 N
或P、NP配施，其N、P在土壤中均有积累．N索积累以MNP、MN配施时最大，MP配施时最小。P索的积累
以MP配施时最大，MN配施时最小，总的表现为有机肥与化肥配施盈余额均高于化肥配施。
衰 3 梯田答子不同处理井分平衡状况
Tab．3 The nutrient import and export of terrace raillet under fertilization treatments
处 理 养 分 输At／ ·hm叫 lmpwt 音 计 输出量 ／ ·hm 0Il‘Put音 计 盈 亏／ ·hm一。 Balance
Tr阻鼬吣 Nutrients 有机肥 化 肥 种 子 降 术 Total怍钉地上薄掬 鼍N的挥星五反碚让曩生Tota1 年平均 4年曩计
Organlc I1AKU．UIv2 Fertilizer Seed Rainfall Crop Ga8 Average Accumu]ation
N 0．00 0．0 0．30 3．60 3．90 8．67 8．67 —4．77 —19．07
CK P!Os 0．00 0．0 0．12 0． 0．48 1．35 1．35 —0．87 — 3．49
K2O 0．00 0．0 0．12 0．00 0．12 12．73 12．73 — 12．61 —50．44
N 0．∞ 97．5 0．30 3．60 101．40 37．69 43．87 81．56 19．84 79．38
NK P2Os 0．∞ 0．0 0．12 0．39 0．48 10．04 10．04 — 9．59 — 38．22
K 机∞ 60．0 0．12 0．00 90．1Z 31．75 31．75 28．38 113．5O
N 0．00 0．0 0．30 3．60 3．90 9．12 9．12 — 5．2Z 一 20．89
PK P2Os 0．00 75．0 0．12 0．36 75．{8 9．52 6．92 68．96 275．84
KzO 0．00 60．0 0．12 0．00 60．12 17．93 l7．93 42．19 198．76
N 0．00 97．5 0．30 3．60 101．40 49．74 43．87 90．60 10．80 43．20
NP P2O5 0．00 75．0 机12 0．36 75．48 15．54 15．54 59．94 239．77
KzO 0．00 0．0 0．12 0．00 0．12 42．13 42．13 — 42．01 — 168．03
N 0．00 97．5 0．30 3．60 101．40 47．34 43．87 91．21 10．19 40．76
NPK P扣 ； o．oo 75．o o．12 o．36 75．{8 l9．23 16．23 59．25 237．01
K2O 0．00 90．0 0．12 0．00 60．12 49．37 49．37 10．75 43．01
N 10Z．00 0．0 0．30 3．60 105．90 17．O0 17．00 88．90 355．60
M Os 37．50 0．0 0．12 0．36 37．98 7．2l 7．21 30．77 123．09
K*O 43．35 0．0 0．12 0．00 43．47 30．50 30．50 12．97 51．88
N l02．00 97．5 0．30 3．60 203．40 43．50 {3．87 87．37 1l6．03 464．12
MN P2Os 37．50 0．0 0．12 0．39 37．98 9．87 9．87 28．11 112．45
K2o 43．35 0．0 0．12 0．00 43．47 45．85 {5．85 —2．38 —9．50
N 102．00 0．0 0．30 3．60 109．90 23．51 23．51 82．39 329．58
M P P205 37．5O 75．0 0．12 0．39 113．O0 11．3l 11．31 101．67 406．67
K20 43．35 0．0 0．12 0．00 43．47 36．67 36．97 6．81 27．2Z
N 102．00 97．5 0．30 3．60 203．{O 55．38 {3．87 99．25 104．15 416．62
MNP Os 37．50 75．0 0．12 0．36 113．00 16．37 16．37 99．91 386．44
KzO 43．39 0．0 0．12 0．00 43．47 67．60 67．6O 一24．13 —99．50
2．4 耕层土一#分时空变化
新修梯田经过长期肥料输入，土壤养分均有不同程度的积累(见表4)，其中有机质、碱解氮积累最快，全
N积累较慢。有机肥单施或与化肥配施，土壤有机质和碱解氮明显增加，增幅分别为 109．35 ～153．18艋和
24．41 ～43．16 。土壤速效磷变化表明，施P肥或有机肥与P肥配施，土壤速效磷明显提高，其中Ⅱ、Ⅶ处
理积累最明显，速效磷分别提高 6．6倍、8．7倍。长期施肥能显著提高土壤肥力。
衰4 耕屠土壤井分时空变化
Tab．4 Soil nutrient in plowed layer
3 小 结
黄土丘陵区谷子 N、P主要贮存于种子中，K主要贮存于茎部。谷子携出养分量依次为K>N>P；化肥
在提供作物养分、维持土壤养分平衡起着很大作用，尤其对新修梯田保证当季不减产作用更大 但从长远角
度看，增加土壤有机质主要靠有机肥。采用有机肥和无机肥配施方案最佳，切忌单施化肥。
参 考 文 献
1 部剑英等．黄土丘陵湾壑区旱地肥料效应盈养分循环平衡特征．术土保持研究，1996
2 鲁如坤等．土壤．植物营养学原理和蓝肥．北京：化学工业出赢社，l998
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