全 文 ：华北农学报·2010，25(增刊) :212 -216
收稿日期:2010 － 05 － 20
基金项目:国家科技支撑计划(2008BADA4B07) ;国家 十一五科技支撑计划 (2006BAD02A14) ;河北省自然基金项目(D2008001183)
作者简介:邢素丽(1966 －) ，女，河北唐山人，副研究员，硕士，主要从事植物营养和 3S应用研究。
有机无机配施对太行山山前平原
小麦产量和土壤培肥的影响
邢素丽1，刘孟朝1，徐明岗2
(1．河北省农林科学院 农业资源环境研究所，河北 石家庄 050051;2．中国农业科学院 农业资源与区划所，北京 100081)
摘要:针对太行山山前平原生态类型区土壤有机质含量和土壤氮储量偏低，增产潜力下降和稳定性差等问题，在
河北省辛集市马兰农场进行小麦培肥定位试验，研究化肥和有机肥配施对小麦产量及土壤培肥的影响。设 5 个处
理:①对照(不施肥) ;②NPK化肥;③秸秆还田;④NPK化肥 +秸秆还田;⑤NPK化肥 +有机肥。结果表明，NPK化肥
配合有机肥施用，其作用优于化肥配合等养分含量的秸秆直接还田。相对于对照，不同肥力地块产量增加 75. 64% ～
79. 7%，增稳系数增加 3. 03 ～ 3. 19，土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、速效钾分别增加 14. 59% ～ 19. 2%，
5. 7% ～ 14. 81%，10. 38% ～ 24. 30%，8. 63% ～ 10. 89%，93. 19% ～ 107. 24%，17. 69% ～ 55. 18%。因此化肥和有机肥配
合施用能提高土壤有机质、土壤全 N、土壤全 P、土壤速效氮、有效磷、速效钾含量，增加小麦产量并提高其增产稳定性。
关键词:有机无机配施;土壤有机质;土壤培肥;增产稳定性
中图分类号:S15 文献标识码:A 文章编号:1000 － 7091(2010)增刊 － 0212 － 05
The Research of NPK Fertilizer Combined with Soil Organic Manure
Enhancing Soil Fertilization in Taihang Piedmont Plain
XING Su-li1，LIU Meng-chao1，XU Ming-gang2
(1． Agricultural Resources and Environment Institute，Hebei Academy of Agriculture and Forestry
Sciences，Shijiazhuang 050051，China;2． Chinese Academy of Agriculture Sciences Institute of
Agricultural Resources and Regional Planning，Beijing 100081，China)
Abstract:To tackle the problems such as lower soil organic matter concentration，soil N reserves，descending
yield increasing potential and lower yield stability in Taihang Piedmont Plain，study the effect of NPK fertilizer com-
bined organic manure on soil organic matter concentration and soil nutrient concentration such as nitrogen，phos-
phorous and potassium，indict the specified quantity． Field experiments are executed in Malan farm，Xinji，Hebei．
There were 5 treatments are designed，①CK(no fertilization) ，②NPK fertilizer，③Corn straw，④NPK fertilizer +
corn straw，⑤NPK fertilizer + organic manure(mainly by horse manure)． NPK fertilizer combined organic manure
is better than NPK fertlizer combined corn straw with equal nutrient quantity． Compared the CK，Yield has an in-
crease range between 75. 64% －79. 7%. Soil organic matter，total N，available N，total P，available P and available
K has respectively increase in 14. 59% － 19. 2%，5. 7% － 14. 81%，10. 38% － 24. 30%，8. 63% － 10. 89%，
93. 19% －107. 24% and 17. 69% － 55. 18% in concentration． NPK fertilizer combined organic manure increase
can increase soil organic matter and reserves of N and P，increase soil availble phosphorous and potassium，increase
yield and enhance the yield increasing stability(YIS)．
Key words:Fertilizer combined organic manure;Soil organic matter;Soil nutrient;Yield stability
近年来，随着综合生产能力的不断提高，农民对
土地的投入越来越多，尤其对氮肥的投入逐年增长，
使得作物产量在改革开放初期的一段时间里有了较
大幅度提高。但是，由于长期大量滥用化肥，导致土
壤板结，地力水平下降，影响了土壤综合生产能力。
施用有机肥和秸秆还田对提高土壤有机质含量和质
量，改善土壤，培肥土壤，提高农作物增产潜力有重
要意义［1］。本研究在华北太行山山前平原农区，针
增刊 邢素丽等:有机无机配施对太行山山前平原小麦产量和土壤培肥的影响 213
对不同肥力水平地块，采用定量定位试验方法，研究
化肥与有机肥配施对作物产量、土壤有机质、土壤氮
磷钾养分的影响，揭示该类型区有机无机肥料配施
的培肥增产机理，为该类型区域土壤培肥和养分管
理的生产与科研策略提供理论依据。
1 材料和方法
1． 1 试验设计
研究区选在华北北部太行山山前平原农区典型
代表区域-河北省辛集市马兰农场。地理位置:北纬
37°5828″，东经 115°122″。该区域地处暖温带大陆
性季风气候区，温光热资源丰富。年平均气温
12. 4℃，≥10. 0℃年均积温 4 369. 2℃(281 d) ，年均
降水量为 488. 2 mm，年日照时数 2 629. 5 h，无霜期
190 d，是河北省主要粮食产区之一。
供试土壤为轻壤质潮土。在土壤有机质含量较
高和较低水平地块布设 2 个试验点(高肥力、低肥
力)。土壤养分含量状况如表 1。
表 1 基础土养分含量
Tab． 1 Nutrient concentration of plot soil
地点
Location
土壤有机质
/(g /kg)
Soil organic
matter
全氮
/(mg /kg)
Total N
全磷
/(mg /kg)
Total P
全钾
/(mg /kg)
Total K
碱解氮
/(mg /kg)
Available N
速效磷
/(mg /kg)
Available P
速效钾
/(mg /kg)
Available K
高肥力 Higher fertilizer 17. 3 1 503 176 2 401 99. 75 10. 45 157. 50
低肥力 Lower fertilizer 13. 0 948 185 2 337 54. 00 7. 58 90. 00
试验从 2005 － 2008 定位进行 4 年。供试作物
为小麦。设 5 个处理，①对照(不施肥，CK) ;②NPK
化肥(NPK) ;③秸秆还田(S) ;④NPK化肥 +秸秆还
田(NPK + S) ;⑤ NPK 化肥 +有机肥(NPK + M)。
小区面积 30 m2，4 次重复，随机排列。施肥量为:
NPK 处理，N 210 kg /hm2;P2O5 90 kg /hm
2;K2O
90 kg /hm2;氮肥选用尿素(N 46%) ，磷肥选用磷酸
氢二铵(纯 N 18%，P2O5 46%) ，钾肥选用氯化钾
(K2O 60%) ，秸秆选用秋季收获后的玉米秸，用量
为 7 500 kg /hm2(干质量) ，折合 N 65 kg /hm2，P2O5
10 kg /hm2，K2O 80 kg /hm
2，折合有机 C 量 3 000
kg /hm2，有机肥用量折合纯氮含量与玉米秸秆纯氮
总量相当，本试验选用腐熟草圈粪，以马粪为主，
4 500 kg /hm2 (干质量) ，折合养分含量:N 65
kg /hm2;P2O5 18 kg /hm
2，K2O 56 kg /hm
2;折合有机
C量 1 500 kg /hm2。有机肥、秸秆、磷肥、钾肥为一
次底施，氮肥底施尿素 75 kg /hm2，其余在返青-拔节
期追施。
1． 2 测定项目及方法
小麦成熟期采集每小区耕层土样和全株植株
样，土样测定土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、
速效磷、速效钾含量，植株样测定秸秆和籽粒的全
氮、全磷、全钾含量;全区收获测定籽粒和秸秆产量。
土壤有机质采用重铬酸钾容量法，全氮采用凯
氏法，全磷用碱熔-钼锑抗比色法，全钾用 NaOH 熔
融火焰光度法，碱解氮用扩散法，速效磷用 Olsen 法，
速效钾用 1 mol /L NH4OAc浸提-火焰光度法
［2］。产
量测定方法是每小区单收，测定籽粒产量。
1． 3 数据分析处理
采用 EXCEL和 SAS 统计分析软件进行。
2 结果与分析
2． 1 有机肥和化肥配合施用对土壤有机质含量的
影响
在不同肥力水平下，土壤有机质累积规律一致。
随着施入的有机物料增多，土壤有机质呈线性增长
趋势，土壤有机质累积量与土壤中施入的有机物料
的多少高度相关，复相关系数在不同肥力地块分别
高达 0. 955 3 和 0. 945 1(图 1)。
在高肥力地块，土壤培肥 4 年后，以 NPK 化肥
+有机肥处理土壤有机质含量最高，年平均含量达
到 20. 23 g /kg，增加量 2. 63 g /kg，增加 14. 95%;
NPK化肥 +秸秆还田年平均含量为 19. 56 g /kg，增
加量 1. 96 g /kg，增加 11. 12%，位居第二。
图 1 不同处理土壤有机质含量均值(2005 －2008)
Fig． 1 Average of soil organic matter of different
treatments(2005 －2008)
低肥力地块土壤有机质变化趋势与高肥力地块
一致，NPK 化肥 + 有机肥处理土壤有机质含量最
高，年平均含量为 15. 5 g /kg，增加量 2. 5 g /kg，增加
19. 2%，其次为 NPK 化肥 +秸秆还田处理，年平均
含量为 15. 08 g /kg，增加量 2. 08 g /kg，增加 16%。
214 华 北 农 学 报 25 卷
而 NPK化肥处理无论是高肥力还是低肥力条件的
土壤有机质增加量都很小，分别为 0. 45 g /kg，
2. 55%和 0. 48 g /kg和 3. 73%。
2． 2 有机肥和化肥配合施用对土壤养分含量的影响
2． 2． 1 土壤全氮和碱解氮含量的变化 在高肥力地
块，土壤全氮含量和土壤速效氮含量动态趋势基本一
致(图 2)，都表现为 NPK化肥 +有机肥为最高，分别
为 1 160. 1 mg /kg 和 103 mg /kg，比对照增加 63. 0
mg /kg和 9. 7 mg /kg，增加 5. 70 % 和 10. 38 %。NPK
化肥 +秸秆还田处理，土壤全氮和土壤速效氮含量分
别为 1 142. 3 mg /kg和 98. 7 mg /kg，比对照增加 44. 2
mg /kg和 5. 40mg /kg，增加 4. 03% 和 5. 80%。表明
NPK化肥配合有机肥施用对土壤全氮和速效氮的培
肥作用优于化肥配合秸秆直接还田。
在低肥力地块，土壤全氮含量和土壤速效氮含
量也表现为 NPK 化肥 + 有机肥为最高，分别为
1 052. 7 mg /kg 和 77. 9 mg /kg，比对照增加 135. 80
mg /kg和 15. 23 mg /kg，增加 14. 81 % 和 24. 30 %。
其中，土壤全氮含量 NPK 化肥 +有机肥处理与前 3
个处理之间含量差异达 0. 05 的显著水平，土壤速效
氮含量 NPK化肥 +有机肥处理与对照间含量差异
达 0. 05 的显著水平。而 NPK化肥 +秸秆还田土壤
全氮和土壤速效氮含量分别为 1 001. 3 mg /kg 和 71. 4
mg /kg，比对照增加 8. 40 mg /kg 和 8. 70 mg /kg，增加
9. 21%和 13. 9 %。
以上表明，化肥和有机肥配合施用，在较高肥力条
件下，能增加土壤全氮和速效氮含量，在较低肥力条件
下，能显著增加土壤全氮含量和速效氮含量。相同用
量的 NPK化肥和有机肥，在较低肥力土壤的作用大于
较高肥力土壤的作用，约为高肥力土壤的 3倍。
图 2 土壤全氮含量和土壤速效氮含量变化
Fig． 2 Change of total soil N concentration and available N concentration
2． 2． 2 土壤磷钾含量的变化 两个地块的土壤全
磷和速效磷含量随着施入的有机物料的增多变化趋
势一致(图 3)。土壤全磷和速效磷含量都表现为
NPK化肥 +有机肥处理最高，土壤全磷含量在不同
肥力地块分别为 200. 6 mg /kg和 200. 5 mg /kg，比对
照增加 15. 9 mg /kg 和 18. 9 mg /kg;增加 8. 63%和
10. 39%;土壤速效磷含量在不同肥力地块分别为
18. 4 mg /kg，和 15. 9 mg /kg，增 加 93. 19% 和
107. 24%，其中高肥力地块土壤速效磷含量与对照
相比差异达到 0. 05 的显著水平。
图 3 土壤全磷含量和土壤速效磷含量变化
Fig． 3 Change of total soil P concentration and Olsen P concentration
NPK 化肥 +秸秆还田处理，土壤全磷含量在两
个地块分别为 190. 5 mg /kg和 185. 8 mg /kg，分别比
对照增加 5. 9 mg /kg 和 4. 22 mg /kg;增加 3. 17%和
2. 32%;土壤速效磷含量在两个地块分别为 15. 6
mg /kg和 12. 9 mg /kg，增加 64. 14%和 68. 00%，其
中高肥力地块土壤速效磷含量与对照相比差异达到
0. 05 的显著水平。
土壤磷的现象说明以下几点，①由于两个地块
基础地力磷含量值相近，导致土壤全磷和速效磷含
量的变化趋势在不同地块相似;②氮磷钾化肥配合
有机肥施用，能增加土壤全磷含量，并大幅度增加土
壤有效磷含量，增加幅度在一倍甚至以上。③由于
增刊 邢素丽等:有机无机配施对太行山山前平原小麦产量和土壤培肥的影响 215
多年大面积的补磷，不同地力的地块在土壤磷水平
上也已经达到相似的水平。有机质含量的差异不能
反映土壤磷的差异。④NPK 化肥 +有机肥处理培
肥土壤磷的作用要优于 NPK化肥 +秸秆还田。
由于北方土壤固有的供钾潜力较高的特
征［3，4］，土壤全钾含量趋势不明显(图 4)。施肥的
差异表现在对速效钾含量有显著影响，并不能影响
土壤全钾含量。对不同肥力地块，土壤速效钾含量
呈现随施肥量增多而增多的趋势，以 NPK化肥 +有
机肥的处理最高，不同地块分别为:149. 2 mg /kg 和
149. 3 mg /kg，基本保持在同一水平。
图 4 土壤全钾含量和土壤速效磷含量变化
Fig． 4 Change of total soil K concentration and availble K concentration
表 2 不同施肥处理对小麦产量的影响
Tab． 2 Average yield with different fertilizer treatments
处理
Treatment
产量 /(kg /hm2)Yield
2005 2006 2007 2008 平均Average
增产率%
Yield
increase
rate
增稳系数
Coefficient of
yield increase
stability
高肥力地块 CK 6 646. 3b 4 043. 8c 3 856. 3c 3 531. 3c 4 519. 4b
Higher NPK 7 997. 5a 6 993. 8b 6 543. 8b 7 083. 3b 7 154. 6a 60. 53 2. 42
fertilizer S 7 347. 5a 4 131. 3c 3 900. 0c 3 677. 1c 4 764. 0b 6. 89 0. 28
plot NPK + S 7 822. 5a 7 393. 8ab 7 150. 0ba 7 218. 8a 7 396. 3a 65. 95 2. 64
NPK + M 7 918. 8a 8 018. 8a 7 837. 5a 8 260. 4a 8 008. 9a 79. 70 3. 19
低肥力地块 CK 3 258. 8b 2 737. 5b 4 187. 5c 2 552. 1c 3 184. 0b 0. 00
Lower NPK 3 728. 8ab 6 275. 0a 6 068. 8b 5 866. 7b 4 812. 7a 51. 15 1. 53
fertilizer S 3 533. 8b 3 187. 5b 4 618. 8c 2 968. 8c 3 236. 0b 1. 63 0. 07
plot NPK + S 4 146. 3a 6 487. 5a 6 462. 5ba 6 468. 8ba 5 196. 6a 63. 21 2. 53
NPK + M 4 083. 8a 7 193. 8a 7 193. 8a 6 979. 2a 5 592. 4a 75. 64 3. 03
注:相同字母表示差异不显著。增产稳定性系数指标，在本文指相对于某一作物，在一定试验年限内，第 i个施肥方案与对照相比，其产量差
异达统计学显著水平的年份总数(TY)与该处理多年试验平均增产率(AR)之积，简称增稳系数。以其从增产幅度、增产稳定性和差异显著三
方面综合反映某一施肥处理对作物产量的持续影响。用公式表示为:SI =﹡ TY × AR。
Note:The same letter means not different． Coefficient of Yield Increase Stability，abbr． YISC． In this paper we defined as follows:In some trail years and
for some crop，it is the Product that total years of the i treatment yield significant difference compared with the contrast(TY)and average increase yield rate
(AR) ，abbreviate YISC． In order to shows the sustainable effect of the i fertilization treatment to crop yield by many aspects．
2． 3 有机肥和化肥配合施用对作物产量的影响
表 2 是 2005 － 2008 年不同试验地点各处理小
麦产量分析结果。相对于对照，在高肥力地块，NPK
化肥、秸秆还田、NPK 化肥 +秸秆还田和 NPK 化肥
+ 有机肥处理的产量增幅分别达到 60. 53%，
6. 89%，65. 95%，79. 70%;在低肥力地块，NPK 化
肥、秸秆还田、NPK 化肥 +秸秆还田和 NPK 化肥 +
有机肥处理的产量分别增加 51. 15%，1. 63%，
63. 21%，75. 64%，不同肥力地块都以 NPK 化肥 +
有机肥处理产量最高。
不施肥的对照和只采用秸秆还田的处理，产量
都很低，二者产量差异不显著。NPK 化肥、NPK 化
肥 +秸秆还田和 NPK 化肥 +有机肥产量都比上述
两种处理产量有显著增加。这三种处理之间，产量
差异亦没有达到统计学显著水平。
从增稳系数看，不同肥力地块都以“NPK化肥 +有
机肥”最高，分别为3. 19和3. 03，其次为NPK化肥 +秸
秆还田处理。单施化肥的增稳系数要小于前二者。
3 讨论
3． 1 NPK化肥配合有机肥与土壤有机质含量
土壤有机质累积量与土壤中施入的腐熟有机物
料的多少高度相关，复相关系数达 0. 95。尽管秸秆
还田中归还土壤的秸秆中含有大量的有机碳，但是，
秸秆在施入时是直接还田，施入土壤后还需要经过
一个相当长的腐解过程，因此也是“NPK +秸秆”培
216 华 北 农 学 报 25 卷
肥效果要次于“NPK +有机肥”的因素之一，因此，
从理论上来看，秸秆腐熟以后还田施用，可以起到更
快速培肥土壤有机质的作用。
对不同地力水平来说，施入等量的有机肥，在相
对较低肥力地块上的土壤有机质培肥效果比高肥力
地块土壤有机质含量增加要快一些。
3． 2 NPK化肥配合有机肥与土壤养分含量
作物吸收土壤中的 N 有 40% ～ 45%来自土壤
中的储存 N(有机态氮) ，施入土壤中有机肥 N除部
分矿化供给当季作物利用外，大部分留在土壤中，使
土壤 N得到更新和补偿。而施入土壤中的无机氮
肥很少能在土壤有机质中积累，只有同时增加有机
碳时，才能增加有机氮含量。而且归还土壤的有机
氮量比土壤中原有有机氮易矿化，更有利于作物吸
收利用［5，6］。长期施氮肥或氮磷钾化肥能显著增加
土壤中硝态氮和铵态氮含量，但对土壤有机氮含量
的影响较小［7，8］。在本文中化肥和有机肥配合施
用，在较高肥力条件下(本研究土壤有机质≥17. 0
g /kg) ，能增加土壤全氮和速效氮含量，在较低肥力
条件下(土壤有机质含量在 13. 0 mg /kg) ，能显著增
加土壤全氮含量和速效氮含量。等量的 NPK 化肥
和有机肥，在较低肥力土壤的作用大于较高肥力土
壤的作用，约为高肥力土壤的 3 倍。另外，由于施入
土壤中的腐熟有机肥氮比秸秆中的氮缩短腐熟时
间，减少再次腐熟的养分消耗量，因此，NPK 化肥配
合有机肥施用，其作用优于 NPK化肥加上相同氮养
分含量秸秆直接还田。
磷肥的残效期较长，重施一次磷肥，其后效至少
可持续十年以上［9，10］。氮磷钾化肥配合有机肥施
用，能增加土壤全磷含量，大幅度增加土壤有效磷含
量，显著增加土壤速效钾含量。
从山前平原土壤养分管理现状来看，自全国第
二次土壤普查后，重视化肥的快速增产作用，甚至盲
目过量施用氮磷肥，使得土壤中的 Alsen 磷含量基
本维持在 15 mg /hm2，属于河北地力分级标准的中
高水平;但是，同样的尽管多年来大量施用氮肥，甚
至有一段时期盲目过量施用氮肥，由于忽视 NPK化
肥与有机肥的适量配合适用，因此土壤有机质状况
和土壤 N 储量的培肥相对要缓慢得多。土壤有机
质含量全氮含量仍然维持在 950 mg /kg 左右，处于
较低水平。
3． 3 NPK化肥配合有机肥与产量
通过本试验结果来看，NPK 化肥配合有机肥，
增加了土壤有机质含量和土壤 N 储量，大幅度增加
了土壤速效态磷含量，显著增加土壤速效钾含量，是
增加作物产量并提高增产稳定性的主要因素。在华
北北部太行山山前平原地区，在平衡施肥的条件下，
腐熟有机肥年投入量在 4 500 kg /hm2 左右，约折合
有机碳量 1 500 kg /hm2 的含量时。腐熟有机肥的
作用优于玉米秸秆直接还田。
4 结论
土壤有机质累积量与土壤中施入的腐熟有机物
料的多少高度相关。化肥和有机肥配合施用，不仅
能增加作物产量，还能提高增产稳定性。NPK 化肥
配合有机肥，增加了土壤有机质含量和土壤 N 储
量，大幅度增加了土壤速效态磷含量，显著增加土壤
速效钾含量，是增加作物产量并提高增产稳定性的
根本因素。化肥配合有机肥的作用，优于化肥配合
养分含量相当的秸秆直接还田。
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