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Effects of long-term application of organic fertilizer and superphosphate on accumulation and leaching of Olsen-P in Fluvo-aquic soil.

长期施用有机肥和过磷酸钙对潮土有效磷积累与淋溶的影响


利用20年定位试验研究了施用化肥和有机肥对潮土耕层土壤有效磷(Olsen-P)含量与作物产量的关系及土壤Olsen-P积累和垂直移动规律的影响.结果表明:土壤Olsen-P含量在10~40 mg·kg-1能保证小麦、玉米有较高的产量,土壤Olsen-P含量大于40 mg·kg-1发生显著淋溶,轻壤质潮土Olsen-P发生淋溶的阈值为40 mg·kg-1.连续施用化肥(NPK)和秸秆还田处理(SNPK)施磷量在77~90 kg·hm-2,平均每100 kg P·hm-2使耕层土壤Olsen-P提高0.63~0.72 mg·kg-1,每年提高0.49~0.65 mg·kg-1,达到淋失阈值需要45~60年.有机肥与化肥结合(MNPK、MNPK2和1.5 MNPK),年施磷量为210 kg·hm-2时,土壤Olsen-P(Y)与施肥年度(x)的关系为:Y1.5 MNPK=4.506x+6.4464 (R2=0.8862),平均每年增加4.5 mg·kg-1,连续施用8年可使耕层土壤Olsen-P达到淋失阈值;年施磷量为125和140 kg·hm-2时,土壤Olsen-P与施肥年度的关系为:YMNPK2=2.4765x+13.563 (R2=0.9307)和YMNPK=3.1097x+6.9615 (R2=0.8562),平均每年增加2.47和3.1 mg·kg-1,连续施用11年可使耕层土壤Olsen-P达到淋失阈值.有机无机肥结合处理土壤Olsen-P积累速度是化肥处理的3.5倍,过量施用有机肥增加了土壤Olsen-P的积累和淋失.

Based on a 20-year experiment of fertilization with organic and chemical fertilizers on a Fluvo-aquic soil under wheat-corn cropping system, this paper studied the relationships between Olsen-P concentration in plough layer and crop yields as well as the accumulation and vertical translocation of Olsen-P in soil profile. The results showed that when the Olsen-P concentration in plough layer maintained at 10-40 mg·kg-1, the grain yields of wheat and corn were higher, whereas when the concentration of Olsen-P in plough layer was higher than 40 mg·kg-1, it started to leach, which meant that in light loam Fluvo-aquic soil, the threshold value for P leaching might be 40 mg·kg-1. In the treatments of chemical fertilization (NPK) and corn straw returning (SNPK) with the P application rate of  77-90 kg·hm-2, the Olsen-P concentration in plough layer was increased by 0.63-0.72 mg·kg-1 per 100 kg·hm-2 of applied P, with an annual increment of 0.49-0.65 mg·kg-1 and needed 45-60 years for reaching the threshold value for P leaching. In the treatments of chemical fertilization combined with manure application (MNPK, MNPK2, and 1.5MNPK),  the formula of Olsen-P accumulation in 0-20 cm soil layer were YMNPK=3.1097x+6.9615 (R2=0.8562), YMNPK2=2.4765x+13.563(R2=0.9307), and Y1.5MNPK=4.506x+6.4464 (R2=0.8862). It might take 8 years to reach the threshold value for Olsen-P leaching when the P application rate in treatment 1.5MNPK was 210 kg·hm-2, 11 years when the P application rate in treatments MNPK2 and MNPK was 125 and 140 kg·hm-2. Organic fertilization combined with chemical fertilization increased the Olsen-P accumulation rate being 2.5 times higher than chemical fertilization. Excessive application of organic fertilizer could increase the accumulation and leaching of Olsen-P in soil profile.


全 文 :长期施用有机肥和过磷酸钙对潮土有效磷
积累与淋溶的影响*
黄绍敏**摇 郭斗斗摇 张水清
(河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所, 郑州 450002)
摘摇 要摇 利用 20 年定位试验研究了施用化肥和有机肥对潮土耕层土壤有效磷(Olsen鄄P)含量
与作物产量的关系及土壤 Olsen鄄P积累和垂直移动规律的影响.结果表明:土壤 Olsen鄄P 含量
在 10 ~ 40 mg·kg-1能保证小麦、玉米有较高的产量,土壤 Olsen鄄P含量大于 40 mg·kg-1发生
显著淋溶,轻壤质潮土 Olsen鄄P 发生淋溶的阈值为 40 mg·kg-1 .连续施用化肥(NPK)和秸秆
还田处理(SNPK)施磷量在 77 ~ 90 kg·hm-2,平均每 100 kg P·hm-2使耕层土壤 Olsen鄄P提高
0郾 63 ~ 0郾 72 mg·kg-1,每年提高 0郾 49 ~ 0郾 65 mg·kg-1,达到淋失阈值需要 45 ~ 60 年.有机肥
与化肥结合(MNPK、MNPK2 和 1郾 5 MNPK),年施磷量为 210 kg·hm-2时,土壤 Olsen鄄P(Y)与
施肥年度( x)的关系为:Y1郾 5 MNPK = 4郾 506x+6郾 4464 (R2 = 0郾 8862),平均每年增加 4郾 5 mg·
kg-1,连续施用 8 年可使耕层土壤 Olsen鄄P达到淋失阈值;年施磷量为 125 和 140 kg·hm-2时,
土壤 Olsen鄄P 与施肥年度的关系为: YMNPK2 = 2郾 4765x + 13郾 563 ( R2 = 0郾 9307 ) 和 YMNPK =
3郾 1097x+6郾 9615 (R2 =0郾 8562),平均每年增加 2郾 47 和 3郾 1 mg·kg-1,连续施用 11 年可使耕
层土壤 Olsen鄄P达到淋失阈值.有机无机肥结合处理土壤 Olsen鄄P 积累速度是化肥处理的 3郾 5
倍,过量施用有机肥增加了土壤 Olsen鄄P的积累和淋失.
关键词摇 潮土摇 长期定位试验摇 Olsen鄄P摇 积累与淋溶摇 有机肥
*国家高技术研究发展计划节水农业项目(2006AA100215)和河南省重大公益性科研项目(081100911500)资助.
**通讯作者. E鄄mail: hsm503@ 126. com
2010鄄06鄄07 收稿,2010鄄10鄄21 接受.
文章编号摇 1001-9332(2011)01-0093-06摇 中图分类号摇 P463. 2摇 文献标识码摇 A
Effects of long鄄term application of organic fertilizer and superphosphate on accumulation
and leaching of Olsen鄄P in Fluvo鄄aquic soil. HUANG Shao鄄min, GUO Dou鄄dou, ZHANG Shui鄄
qing ( Institute of Plant Nutrition and Resources Environment, Henan Academy of Agricultural Sci鄄
ences, Zhengzhou 450002, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(1): 93-98.
Abstract: Based on a 20鄄year experiment of fertilization with organic and chemical fertilizers on a
Fluvo鄄aquic soil under wheat鄄corn cropping system, this paper studied the relationships between Ol鄄
sen鄄P concentration in plough layer and crop yields as well as the accumulation and vertical translo鄄
cation of Olsen鄄P in soil profile. The results showed that when the Olsen鄄P concentration in plough
layer maintained at 10-40 mg·kg-1, the grain yields of wheat and corn were higher, whereas when
the concentration of Olsen鄄P in plough layer was higher than 40 mg·kg-1, it started to leach,
which meant that in light loam Fluvo鄄aquic soil, the threshold value for P leaching might be 40 mg
·kg-1 . In the treatments of chemical fertilization (NPK) and corn straw returning (SNPK) with
the P application rate of 77-90 kg·hm-2, the Olsen鄄P concentration in plough layer was increased
by 0郾 63-0郾 72 mg·kg-1 per 100 kg·hm-2 of applied P, with an annual increment of 0郾 49-0郾 65
mg·kg-1 and needed 45-60 years for reaching the threshold value for P leaching. In the treatments
of chemical fertilization combined with manure application (MNPK, MNPK2, and 1. 5MNPK), the
formula of Olsen鄄P accumulation in 0 - 20 cm soil layer were YMNPK = 3郾 1097x + 6郾 9615 (R2 =
0郾 8562), YMNPK2 = 2郾 4765x + 13郾 563 ( R2 = 0郾 9307 ), and Y1. 5MNPK = 4郾 506x + 6郾 4464 ( R2 =
0郾 8862). It might take 8 years to reach the threshold value for Olsen鄄P leaching when the P appli鄄
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 1 月摇 第 22 卷摇 第 1 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jan. 2011,22(1): 93-98
cation rate in treatment 1. 5MNPK was 210 kg·hm-2, 11 years when the P application rate in treat鄄
ments MNPK2 and MNPK was 125 and 140 kg·hm-2 . Organic fertilization combined with chemical
fertilization increased the Olsen鄄P accumulation rate being 2郾 5 times higher than chemical fertiliza鄄
tion. Excessive application of organic fertilizer could increase the accumulation and leaching of Ols鄄
en鄄P in soil profile.
Key words: Fluvo鄄aquic soil; long鄄term experiment; Olsen鄄P; accumulation and leaching; organic
fertilizer.
摇 摇 磷素是作物生长必需营养元素,同时是潮土区
作物产量提升的限制元素,为获得小麦、玉米高产,
我国磷肥(P2O5)用量逐年增加[1],由 1990 年的 6郾 0
伊106 t增加到 2005 年的 12郾 7伊106 t,而同期作物产
量仅增加 7% [2-3] .在我国大部分地区磷肥利用率较
低[4],当季利用率低于 20% [5-6],导致磷素在土壤中
大量积累[7],据鲁如坤[8]报道,我国自施用磷肥以
来到 1992 年累积在土壤中的磷可能有 1郾 5 伊107 t.
耕层土壤 Olsen鄄P 水平逐年增加[9],当土壤可溶性
磷超过土壤固持能力(土壤磷素饱和点)时,易发生
淋溶损失[10-12] . Blake 等[13]认为土壤 Olsen鄄P 可以
作为磷素淋溶的指标, McDowell 等[14] 和 Blake
等[13]把开始发生淋溶的 Olsen鄄P 浓度称为“拐点冶
(change point),Butler 等[15]、吕家陇等[16]和钟晓英
等[17]称为淋溶阈值( threshold). 影响 Olsen鄄P 发生
淋溶的因素有耕层 Olsen鄄P 浓度及其在土壤扩散运
移速度[18]、土壤质地、磷素形态和来源等[19-20] .
Sharpley等[21]认为有机肥与无机磷肥结合可加快土
壤 Olsen鄄P积累和淋溶风险. 吕家珑[22]曾对磷肥施
用及其对环境风险作过预测,认为陕西黄土耕层土
壤中 Olsen鄄P发生淋溶的“阈值冶是 23 mg·kg-1 [16];
赵小蓉等[23]对 23 种土壤的磷素淋溶阈值进行了测
定,认为石灰性潮土的临界值是 40 mg·kg-1 . Brock
等[24]认为当土壤 Olsen鄄P 含量小于“突变点冶值时,
磷素发生淋溶的机会较小,当土壤 Olsen鄄P 含量大
于“突变点冶值时,磷素可能发生淋溶,英国面积较
大的 8 种土壤 Olsen鄄P含量“突变点冶为 13 ~ 119 mg
·kg-1 . Tang 等[25]总结了小麦 /玉米轮作区潮土、潮
褐土和塿土长期定位施肥试验结果,认为 Olsen鄄P
向下淋溶的浓度在 20 ~ 30 mg·kg-1 郾 李琪等[26]认
为,当土壤有效磷含量大于 14郾 6 mg·kg-1时,施肥
量高于 120 kg P·hm-2,磷淋失或迁移危险级别为
“高冶,磷流失危险增加.
潮土是我国重要的小麦、玉米主产区,其中
75%的潮土质地较轻,分布在黄河、淮河、海河流域,
这几个水系是黄淮海地区的饮用水和灌溉水来源,
且每年 7—9 月雨季集中,因此潮土磷肥安全施用问
题不容忽视,而针对黄淮海地区土壤磷素动态变化
和垂直迁移方面的系统研究较少.本研究基于 20 年
长期定位施肥试验,探讨潮土耕层土壤 Olsen鄄P 与
作物产量的关系,寻找土壤 Olsen鄄P 最佳范围,并通
过 Olsen鄄P在土壤中的累积和垂直移动规律,寻找
土壤 Olsen鄄P生态安全阈值,预测当前施肥条件下
土壤 Olsen鄄P达到安全阈值的时间,旨在保证作物
产量持续稳定高产的前提下,合理利用有机肥和磷
肥,减少磷素在土壤中的累积和流失.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验设计
1990 年在郑州国家潮土肥力和肥料效益监测
基地设立了不同施肥条件下作物产量与土壤肥力和
肥料效益长期定位监测试验. 供试土壤为潮土,0 ~
28 cm为轻壤,大于 0郾 01 mm物理性砂粒含量 74% ,
耕层土壤全氮 0郾 65 g·kg-1,有机质 10郾 2 g·kg-1,
全磷 0郾 065 g· kg-1,有效磷 ( Olsen鄄P) 7郾 7 mg·
kg-1,CaCO3 48 g·kg-1,pH 8郾 3.实行冬小麦鄄夏玉米
轮作,共设置 6 个施肥处理:NK:施氮钾肥,不施磷
肥;NPK:施氮磷钾肥;MNPK:总 N 与 NPK 处理相
同,其中 70%的 N由有机肥提供,根据其含 N 量确
定有机肥用量;1郾 5MNPK:所有肥料用量均是 MNPK
处理的 1郾 5 倍;SNPK:总 N 与 NPK 处理相同,2002
年以前 70%的 N由秸秆还田提供,根据秸秆含 N量
确定用量,2003—2008 年只将该处理玉米秸秆还
田,N 不足部分由尿素补充;MNPK2:小麦鄄大豆轮
作,每年过磷酸钙 P 用量 62 kg·hm-2,有机肥 P 用
量 63 kg·hm-2,总 P 量为 125 kg·hm-2 .小麦季施
36 kg P·hm-2;玉米季 1991 年施 36 kg P·hm-2,
1992 年以后为 41 kg P·hm-2,全部做基肥.试验小
区面积 16 m伊25 m,没有重复,小麦、玉米产量每个
小区采集 5 个点,去掉一个最高值和一个最低值,用
其他 3 个值取平均值.
49 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
1郾 2摇 供试材料
供试肥料品种:氮肥是尿素,磷肥是普通过磷酸
钙(开封磷肥厂生产,P2O5 12郾 05% ),钾肥用氯化钾
(K2O 60% ).供试作物品种:小麦品种先后用豫麦
13、郑太育 1 号、临汾 7203、郑州 891、豫麦 47、豫麦
8998、郑麦 9023、郑麦 9694、郑麦 9622;1990—2006
年玉米品种为郑单 8 号,2007 年为郑单 958,2008
年为郑单 136.长期定位试验历年所用有机肥中 N、
P含量和各处理土壤中来自化肥和有机肥的 N、P、K
量见表 1 和表 2.
表 1摇 长期定位试验历年所用有机肥中氮、磷含量
Table 1摇 N, P contents in manure used in long鄄term exper鄄
iment during 1990-2006
年份
Year
有机肥类型
Manure
type
N
(g·
kg-1)
P
(g·
kg-1)
有机肥干物质量
Manure dry mass
(伊103 kg·hm-2)
1990 马粪
Horse dung
14郾 7 5郾 4 7郾 9
1991 马粪
Horse dung
21郾 4 7郾 7 5郾 4
1992 马粪
Horse dung
13郾 3 6郾 5 8郾 7
1993 马粪
Horse dung
13郾 9 7郾 9 8郾 3
1994 马粪
Horse dung
11郾 6 9郾 8 10郾 0
1995 马粪
Horse dung
8郾 3 5郾 8 13郾 9
1996 马粪
Horse dung
12郾 7 5郾 7 9郾 1
1997-
1998
马粪
Horse dung
13郾 3 3郾 4 8郾 7
1999 牛粪
Cow dung
6郾 3 6郾 8 18郾 3
2000 厩肥
Barnyard manure
2郾 3 2郾 3 50郾 2
2001 牛粪
Cow dung
10郾 5 5郾 6 11郾 0
2002 厩肥
Barnyard manure
6郾 1 4郾 4 10郾 9
2003-
2004
牛粪
Cow dung
17郾 0 9郾 4 6郾 0
2005-
2006
牛粪
Cow dung
12郾 0 4郾 9 9郾 6
1郾 3摇 样品采集与分析
试验前经过两年匀地栽培,1990 年秋开始试
验,试验前采集基础土样(0 ~ 20 cm和 20 ~ 40 cm).
1998 年以后每年玉米收获后取 0 ~ 100 cm 土壤样
品,采取多点取样法,样品在室内风干,去掉根毛和
杂物,过 20 目尼龙筛备用. 土壤 Olsen鄄P 含量测定
采用 0郾 5 mol·L-1 NaHCO3 浸提鄄钼锑抗比色法[27] .
有机肥及秸秆中磷素测定:有机肥及秸秆在 70 益下
烘干,称取烘干样品 0郾 3 g,用浓硫酸浸泡过夜,在
300 益高温下消煮 1 h 左右,直到消化液澄清,定容
到 100 ml容量瓶中,吸取上清液 5 ml,用钼锑抗显
色 30 min,在 700 nm波长下用 752 型紫外分光光度
计比色.
1郾 4摇 数据处理
采用 Microsoft Excel 2003 软件对数据进行处理
和绘图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 长期施肥条件下耕层土壤 Olsen鄄P 的积累规

图 1 为土壤 Olsen鄄P 随施肥时间的变化规律.
长期施用化肥(NPK)土壤中 Olsen鄄P 缓慢增加,与
施肥年份呈明显的线性关系:YNPK = 0郾 491x+11郾 204
(R2 = 0郾 4873),平均每年增加 0郾 49 mg·kg-1,相当
于每施入 100 kg P·hm-2土壤 Olsen鄄P增加 0郾 63 mg
·kg-1 .秸秆还田处理每年 P 用量 90 kg·hm-2时,
与施肥年份呈线性关系: YSNPK = 0郾 654x + 9郾 7782
(R2 =0郾 6404),平均每年增加 0郾 65 mg·kg-1,相当
于每施入 100 kg P·hm-2土壤 Olsen鄄P增加 0郾 72 mg
·kg-1 .长期施用有机肥土壤 Olsen鄄P 积累速度加
快,MNPK和 MNPK2 处理 P施入量为 140 和 125 kg
·hm-2,土壤中 Olsen鄄P与施肥年份的线性关系为:
YMNPK = 3郾 1097x+6郾 9615(R2 = 0郾 8562)和YMNPK2 =
表 2摇 各处理土壤中来自化肥和有机肥的 N、P、K量
Table 2摇 Amount of N, P, K in soil from fertilizer and manure under different treatments
处理
Treatment
P 用量
P amount
(kg·hm-2)
来自无机肥的养分
Nutrient from fertilizer (kg·hm-2)
N P K
来自有机肥的养分*
Nutrient from manure (kg·hm-2)
N P K
NK 0 352郾 5 0 146郾 3 0 0 0
NPK 77郾 0 352郾 5 77 146郾 3 0 0 0
MNPK 140郾 0 237郾 0 77 146郾 3 115郾 5 63郾 0 88郾 0
1郾 5MNPK 210郾 0 355郾 5 116 219郾 4 173郾 0 94郾 5 132郾 0
SNPK 90郾 0 237郾 0 77 146郾 3 115郾 5 12郾 5 234郾 0
MNPK2 125郾 0 110郾 0 62 118郾 0 115郾 5 63郾 0 88郾 0
*有机肥或秸秆带进土壤的 N、P、K量(kg·hm-2)=有机肥或秸秆使用量(kg·hm-2 ) 伊有机肥或秸秆中 N、P、K 含量(% ) N, P, K amount in
soil from manure or straw (kg·hm-2)= The amount of manure or straw applied(kg·hm-2)伊 N, P, K content in manure or straw (% ).
591 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 黄绍敏等: 长期施用有机肥和过磷酸钙对潮土有效磷积累与淋溶的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
2郾 4765x+13郾 563(R2 = 0郾 9307),平均每年增加 3郾 1
和 2郾 47 mg·kg-1,相当于每施入 100 kg P·hm-2土
壤 Olsen鄄P 增加 2郾 2 mg·kg-1;1郾 5MNPK 处理每年
施用 210 kg P·hm-2,土壤中 Olsen鄄P与施肥年份的
关系为:Y1郾 5MNPK = 4郾 506x+6郾 4464(R2 = 0郾 8862),平
均每年增加 4郾 5 mg·kg-1,相当于每施入 100 kg P
·hm-2土壤 Olsen鄄P 增加 2郾 14 mg·kg-1 . 有机肥无
机肥配施处理耕层土壤 Olsen鄄P 的累积速度是化肥
处理的 3郾 5 倍.
2郾 2摇 长期施肥条件下 Olsen鄄P 在土壤剖面的垂直
移动
由图 2 可知,1988 年 0 ~ 100 cm 土壤 Olsen鄄P
低于 10 mg·kg-1;连续 15 年不施磷肥(NK)土壤耗
竭磷素较多,0 ~ 100 cm 土层 Olsen鄄P 低于 5 mg·
kg-1;化肥处理(NPK)2000 年和 2005 年耕层土壤
Olsen鄄P小于 20 mg·kg-1,40 ~ 60 cm 土层 15 年基
本维持在 5 mg·kg-1,向下迁移趋势不明显.常量有
机肥处理(MNPK和 MNPK2)连续施用 10 年耕层土
壤 Olsen鄄P含量高于 40 mg·kg-1,而同期 40 ~ 60
cm土层 Olsen鄄P含量接近 10 mg·kg-1,远高于不施
磷肥和化肥处理,表明 Olsen鄄P 已经向下迁移;高量
有机肥(1郾 5MNPK)处理连续施用 10 年耕层土壤
Olsen鄄P高于 60 mg·kg-1,60 cm 以下土层达到 10
mg·kg-1,连续施用 15 年后,耕层土壤 Olsen鄄P大于
80 mg·kg-1,20 ~ 40 cm土层高于 0 ~ 20 cm,这一方
面是由于耕作造成,另一方面是由于 7—10 月的强
降水造成.表明表层土壤 Olsen鄄P 含量越高,向下淋
失的强度越大.
图 1摇 长期施肥条件下耕层土壤 Olsen鄄P的动态变化
Fig. 1摇 Dynamics of soil Olsen鄄P under long鄄term fertilization.
图 2摇 Olsen鄄P在 0 ~ 100 cm土壤剖面的分布
Fig. 2摇 Vertical distribution of Olsen鄄P in 0-100 cm soil layer.
69 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
2郾 3摇 土壤 Olsen鄄P与作物产量的关系
分别作土壤 Olsen鄄P含量为 40 mg·kg-1的垂直
线和产量为 4000 kg·hm-2的水平线把小麦和玉米
产量分别分成 4 个区(图 3),以直观分析耕层土壤
Olsen鄄P含量与小麦、玉米产量的关系. 分布在 a 区
的小麦、玉米样本均为 71 个,分别占总样本的
56郾 3%和 65郾 7% ,即产量大于 4000 kg·hm-2的小
麦、玉米样本中分别有 65%和 78%分布在土壤 Ols鄄
en鄄P含量小于 40 mg·kg-1的区域.分布在 b区的小
麦、玉米样本分别为 31 和 20 个,分别占总样本的
24郾 6%和 18郾 5% ,即当土壤 Olsen鄄P含量大于 40 mg
·kg-1时,只有 18% ~24%的样本获得高产,且产量
范围仍然在 4000 ~ 8000 kg·hm-2 .分布在 c 区的小
麦、玉米样本分别为 16 和 17 个,分别占总样本的
12郾 7% 和 15郾 7% ,无论小麦还是玉米,产量低于
4000 kg·hm-2的样本全部分布在土壤 Olsen鄄P含量
图 3摇 作物产量与耕层土壤 Olsen鄄P的关系
Fig. 3摇 Relationship between crop yield and Olsen鄄P in 0 -20
cm soil layer.
a)Olsen鄄P含量小于 40 mg·kg-1,作物年产量大于 4000 kg·hm-2的
样本区域 The samples with the Olsen鄄P content lower than 40 mg·kg-1
and the crop yield more than 4000 kg·hm-2; b)Olsen鄄P 含量大于 40
mg·kg-1,作物年产量大于 4000 kg·hm-2的样本区域 The samples
with the Olsen鄄P content more than 40 mg·kg-1 and the crop yield more
than 4000 kg·hm-2; c)Olsen鄄P含量小于 40 mg·kg-1,作物年产量
小于 4000 kg·hm-2的样本区域 The samples with the Olsen鄄P content
lower than 40 mg·kg-1 and the crop yield lower than 4000 kg·hm-2;
d)Olsen鄄P含量大于 40 mg·kg-1,作物年产量小于 4000 kg·hm-2的
样本区域 The samples with the Olsen鄄P content more than 40 mg·kg-1
and the crop yield lower than 4000 kg·hm-2 .
小于 10 mg·kg-1的范围内,即 Olsen鄄P 含量低于 10
mg·kg-1时,获得高产的可能性很小.综上,土壤 Ol鄄
sen鄄P在 10 ~ 40 mg·kg-1是作物获得高产的适宜范
围,当耕层土壤 Olsen鄄P含量大于 40 mg·kg-1时,土
壤向下淋溶明显增强,40 mg·kg-1可能是壤质潮土
Olsen鄄P 的 安 全 阈 值. 这 与 其 他 研 究 结 果 相
近[11,18,25] .
3摇 讨摇 摇 论
当耕层土壤 Olsen鄄P 含量小于 10 mg·kg-1时,
小麦和玉米很难获得高产,可以通过增施化肥或有
机肥的方式尽快达到这个含量.当耕层土壤 Olsen鄄P
含量大于 40 mg·kg-1时,作物产量增加不明显,而
土壤 Olsen鄄P向下淋溶明显增强,所以,土壤 Olsen鄄P
在 10 ~ 40 mg·kg-1是作物获得高产和磷素不发生
淋溶的适宜范围,40 mg·kg-1是壤质潮土 Olsen鄄P
的淋溶阈值.依此推测,施 P 量为 77 kg·hm-2的化
肥和秸秆还田处理,连续施用 60 年和 45 年才能达
到淋溶阈值.
我国华北地区磷肥主要来源于矿物磷肥(普钙
或重钙)、化学磷肥(磷酸铵等)、有机肥(畜禽粪便)
和秸秆.其中,矿物磷肥和化学磷肥的使用量可满足
作物需求,在土壤中积累较少;秸秆中的磷素经过分
解和转化积累到土壤中的有效态磷较小,可缓慢增
加土壤有效磷含量;而有机肥中磷素含量较高,磷素
形态复杂且分解较快,对土壤有效磷的贡献是化肥
的 2 ~ 4 倍,而且,容易向下淋溶[27] . 本研究认为施
P量为 140 kg·hm-2时,达到淋溶阈值需要 11 年,
当施 P量为 210 kg·hm-2时,只需要 8 年.有机肥用
量越大,达到阈值的时间越短,但如果过量施用,将
有可能造成环境污染.本研究设计施氮量的 70%来
自有机肥,使耕层土壤 Olsen鄄P 积累明显高于化肥
或秸秆还田,连续施用 10 年存在淋溶风险,表明有
机肥用量过大,建议有机肥的比例不超过施 N 量的
40% ,保证土壤的有效磷含量常年在 10 ~ 40 mg·
kg-1范围内.
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作者简介 摇 黄绍敏,女,1967 年生,博士,副研究员. 主要从
事长期施肥对土壤和作物的影响与评价研究,发表论文 26
篇. E鄄mail: hsm503@ 126. com
责任编辑摇 张凤丽
89 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷