集中于 6~9 月, 约占全年之 80%; 年均蒸发量 1800 mm 风多且大, 春季尤甚, 年均风速 4.3 m/s 1.2 试验材料供试土壤 2008 年 9 月于河北省沽源县内蒙古多伦县内蒙古正蓝旗内蒙古太仆寺旗采集土壤样品 ( 取土深度为 40 cm) 计 17 个在

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沁窦
7 years ago
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1 坝上地区苜蓿土壤氮磷和钾丰缺指数初步研究谢勇 1,2, 孙洪仁 2*, 张新全 1, 刘爱红 2, 孙雅源 2, 刘治波 1, 丁宁 (1. 四川农业大学动物科技学院草业科学系, 四川雅安 ;2. 中国农业大学草地研究所, 北京 ) 摘要 : 采用盆栽试验法研究了坝上地区紫花苜蓿土壤养分丰缺指标结果表明, 坝上地区紫花苜蓿土壤碱解氮极缺缺中等丰富和极丰富的指标范围依次为 < ~ ~ ~74.3 和 >74.3 mg/kg; 有效磷极缺缺中等丰富和极丰富的指标范围依次为 < ~ ~ ~35.9 和 >35.9 mg/kg; 有效钾极缺缺中等丰富和极丰富的指标范围依次为 < ~ ~ ~161.4 和 >161.4 mg/kg 关键词 : 紫花苜蓿 ; 土壤养分 ; 氮 ; 磷 ; 钾 ; 养分丰缺指标 20 世纪 80 年代初, 我国在推广测土配方施肥过程中总结出三类共计六种方法用于确定作物施肥量, 简称三类六法其中地力分区( 级 ) 配方法地力差减法和氮磷钾比例法三种方法属于较为粗放的初级方法, 在测土配方施肥初期具有一定的应用价值, 随后则必然被较为精准高级的养分平衡法肥料效应函数法和土壤养分丰缺指标法所替代 [1] 养分平衡法是以目标产量养分吸收量减去土壤养分供应量得到养分施用量该法理论上较为科学, 但实践上存在缺陷, 即土壤养分供应量很难准确确定, 且存在较难估计的年际变化肥料效应函数法是利用施肥量与植物产量之间的相关性, 在田间施肥量试验的基础上, 建立植物产量与施肥量之间的回归方程, 据此方程得出适宜施肥量该法依据较为坚实, 缺陷是试验田能够代表的农田区域较难确定, 而且土壤肥力的年际变化难以准确估计土壤养分丰缺指标法是利用土壤速效养分含量与植物产量之间的相关性, 在各种不同速效养分含量的土壤上进行田间缺素和全肥处理对比试验, 建立缺素区植物相对产量与土壤速效养分含量之间的回归方程, 按照人为制定的缺素区植物相对产量分级标准将土壤速效养分含量划分为若干丰缺等级 ; 依据养分归还学说和可持续发展原则确定各丰缺等级的适宜施肥量 ; 建立丰缺等级与适宜施肥量的检索表 ; 测定地块土壤速效养分含量, 对照检索表确定该地块的适宜施肥量该法的缺陷是对氮素的适用性不佳但由于其实践效果很好, 且十分简便易行, 因而应用最为广泛 [2~4] 英国的 ADAS 系统德国的 LUFA 系统都有数十年的历史, 美国各州基本都有各自的土壤养分丰缺指标推荐施肥系统 [5,6] 我国土壤养分丰缺指标体系建设较为落后, 在作物上展开了一些研究 [1,2,4], 针对紫花苜蓿的研究更是处于探索阶段 [2,7,8] 本研究旨在建立坝上地区紫花苜蓿土壤养分丰缺指标, 以期为坝上地区紫花苜蓿施肥提供依据, 及为我国紫花苜蓿土壤养分丰缺指标体系的建立提供参考 1 材料与方法 1.1 试验区域自然概况本试验于 2009 年 5-9 月在中国农业大学河北沽源草地生态系统国家野外科学观测站之塞北现代草地农业研究站进行该站位于河北省张家口市塞北管理区 ( 东经 , 北纬 ), 海拔 1367 m 年均气温 1.4, 最热月 (7 月 ) 平均气温 17.6, 最冷月 (1 月 ) 平均气温 -18.6,>0 积温 2370, 无霜期 100 d 年均降水量 400 mm, 2,

2 集中于 6~9 月, 约占全年之 80%; 年均蒸发量 1800 mm 风多且大, 春季尤甚, 年均风速 4.3 m/s 1.2 试验材料供试土壤 2008 年 9 月于河北省沽源县内蒙古多伦县内蒙古正蓝旗内蒙古太仆寺旗采集土壤样品 ( 取土深度为 40 cm) 计 17 个在实验室内测定土壤样品养分含量 ph 值采用电位法测定, 有机质采用重铬酸钾容量法 - 稀释热法测定, 土壤碱解氮采用碱解扩散法测定, 土壤有效磷有效钾采用 Mehlich3 法测定 [9~10] 从中选取综合肥力差异较大的 5 个地点的土壤用于试验供试土壤性状见表 1 表 1 供试土壤性状 Table 1 The properties of experiment soil Soil No 采集地点 Collecting place 内蒙古多伦县城关镇 Chengguan, Duolun country, Inner Mongolia 内蒙古太仆寺旗骆驼山镇 Camel hill, Taibus County, Inner Mongolia 河北省沽源县闪电河乡 Shandianhe, Guyuan county, Hebei province 河北省张家口市塞北管理区东大门管理处 Dongdamen, Saibei district, Zhangjiakou city, Hebei province 河北省张家口市塞北管理区黄土湾管理处 Huangtuwan, Saibei district, Zhangjiakou city, Hebei province 供试肥料 50.0% ph 有机质 Organic Matter (g/kg) 碱解氮 Alkali-hydrolysable N (mg/kg) 有效磷 Available phosphorus (mg/kg) 有效钾 Available potassium (mg/kg) 生境 Habitat 灌丛沙地 Bush sandy 天然草地 Natural grassland 蔬菜地 Vegetable territory 油菜地 Rape territory 玉米地 Maize territory 氮肥为尿素, 含 N 46.4% 磷肥为过磷酸钙, P 2 O 5 含量 12.0% 钾肥为硫酸钾, 含 K 2 O 供试牧草供试牧草为盆栽阿尔冈金紫花苜蓿实验用盆规格为 : 上口直径 20 cm, 下底直径 15 cm,

3 深 30 cm 2009 年 5 月 15 日播种, 每盆均匀播种 30 粒 5 月 23 日出苗,6 月 18 日定苗, 每盆 10 株充足供水, 随时拔除杂草 1.3 试验设计每个地点的土壤设有全肥缺氮缺磷缺钾不施肥 5 个处理, 每个处理重复 3 次每盆为 1 个试验单元,5 个地点的土壤共计 75 盆所有肥料均作基肥一次施入试验方案见表 2 表 2 施肥处理方案 Table 2 Treatment project of fertilization experiment 处理号 N P 2 O 5 K 2 O Soil No. Treatment No. g/ 盆 g/ 盆 g/ 盆 g/pot kg/hm 2 kg/hm 2 g/pot g/pot kg/hm 2 1( 全肥处理 ) 1(All-around fertilizer) ( 缺氮处理 ) 2(Nitrogenous deficiency) i 3( 缺磷处理 ) 3 (Phosphate deficiency) ( 缺钾处理 ) 4 (Potassium deficiency) ( 无肥处理 ) 5 ( No fertilizer) 测定项目与方法鲜草产量分别在 2009 年 8 月 6 日和 9 月 26 日于苜蓿初花期进行刈割全盆刈割, 留茬 2 cm 采用电子秤 ( 精度 0.005g) 当场测定鲜草产量干草产量将鲜草装入纸袋, 置于烘箱中,105 条件下烘干 8 小时, 用前述电子秤测定干重 1.5 养分丰缺指标确定方法计算相对产量分别计算 5 个不同地点土壤缺素处理干草产量占全肥区产草量的百分数, 即得缺素处理相对产量建立回归方程利用缺素处理相对产量与对应土壤养分含量建立回归方程 : y=a ln(x)+b (1) 式 (1) 中 y 为缺素处理相对产量,x 为供试土壤有效养分含量,a b 为常数选取分级标准选取被广泛采用的缺素处理相对产量分级标准作为本研究的分级标准, 即相对产量小于 55% 为极低,55%~75% 为低,75%~95% 为中,95%~100% 为高, 大于 100% 为极高 [4,5,11] 确定丰缺指标

4 将分级标准中相对产量的起讫点数值作为 y 值代入回归方程, 计算出相应的 x 值, 即为土壤养分丰缺分级的起讫点 1.6 数据处理方法用 SPSS15.0 for windows 统计软件和 Excel 电子表格软件进行数据处理 [12,13] 2 结果与分析 2.1 紫花苜蓿产草量不同土壤不同施肥处理和不同茬次紫花苜蓿干草产量见表 3 表 3 不同土壤不同施肥处理和不同茬次紫花苜蓿干草产量 Table 3 Soil No Result of hay grass yield for different soil different treatment and different cut of alfalfa 处理第 1 茬 1 st Cut 第 2 茬 2 nd Cut 全年 Total Treatment No. g/ 盆 g/pot kg/hm 2 g/ 盆 g/pot kg/hm 2 g/ 盆 g/pot kg/hm 注 :1-5 号土壤性状见表 1, 处理 1-5 见表 2 Note: The properties of No. 1 to 5 experiment soils are in Table 1. The treatments of No. 1 to 5 soil sample are in Table 2.

5 2.2 缺素处理相对产量不同土壤和不同茬次缺素处理紫花苜蓿相对产量见表 4 表 4 不同土壤和不同茬次缺素处理紫花苜蓿相对产量 (%) Table 4 Relative yield for different soil different cut and nutrient deficiency treatments of alfalfa (%) Soil No. 缺氮处理 Nitrogenous deficiency treatment 第 1 茬 1 st Cut 第 2 茬 2 nd Cut 全年 Annual 缺磷处理 Phosphate deficiency treatment 第 1 茬 1 st Cut 第 2 茬 2 nd Cut 全年 Annual 缺钾处理 Potassium deficiency treatment 第 1 茬 1 st Cut 第 2 茬 2 nd Cut 全年 Annual 注 :1-5 号土壤性状见表 1 Note: The properties of No. 1 to 5 experiment soils are in Table 土壤养分含量与缺素处理相对产量回归方程土壤碱解氮含量与缺氮处理相对产量回归方程利用表 1 中不同土壤碱解氮含量数据与表 4 中相应土壤缺氮处理相对产量数据进行回归分析, 得出如下缺氮处理相对产量与土壤碱解氮含量回归方程第 1 茬 :y=0.078ln(x)+0.664,r= (2) 第 2 茬 :y=0.065ln(x)+0.773,r= (3) 全年 :y=0.069ln(x)+0.736,r= (4) 式 (2)~(4) 中 y 为缺氮处理相对产量,x 为土壤碱解氮含量 [14] 查 r 显著数值表可得 r 0.05 (4,1)=0.811,r 0.01 (4,1)=0.917,3 个回归方程均未达到显著水平土壤有效磷含量与缺磷处理相对产量回归方程利用表 1 中不同土壤有效磷含量数据与表 4 中相应土壤缺磷处理相对产量数据进行回归分析, 得出如下缺磷处理相对产量与土壤有效磷含量回归方程第 1 茬 :y=0.193ln(x)+0.309,r=0.828* (5) 第 2 茬 :y=0.115ln(x)+0.269,r= (6) 全年 :y=0.146ln(x)+0.276,r= (7) 式 (5)~(7) 中 y 为缺磷处理相对产量,x 为土壤有效磷含量第 1 茬回归方程相关系数达到显著水平, 第 2 茬和全年未达到显著水平土壤有效钾含量与缺钾处理相产量回归方程利用表 1 中不同土壤有效钾含量数据与表 4 中相应土壤缺钾处理相对产量数据进行回归分析, 得出如下缺钾处理相对产量与土壤有效钾含量回归方程第 1 茬 :y=0.112ln(x)+0.444,r= (8) 第 2 茬 :y=0.104ln(x)+0.465,r= (9)

6 全年 :y=0.107ln(x)+0.456,r=0.959** (10) 式 (8)~(10) 中 y 为缺钾处理相对产草量,x 为供试土壤有效钾含量全年回归方程达到极显著水平, 第 1 茬和第 2 茬未达到显著水平 2.4 坝上地区紫花苜蓿土壤氮磷钾丰缺指标分别选用相关系数最高的式 (2) 式(5) 和式 (10), 结合缺素处理相对产量分级标准, 计算土壤碱解氮有效磷和有效钾含量的丰缺指标, 结果见表 5 表 5 坝上地区紫花苜蓿土壤碱解氮有效磷和有效钾丰缺指标 (mg/kg) Table 7 The abundance and deficiency index of alkali-hydrolysable nitrogen, available phosphorus, Available potassium for alfalfa soil in Bashang area (mg/kg) 土壤养分 Soil nutrients 碱解氮 Alkali-hydrolysable nitrogen 有效磷 Available phosphorus 有效钾 Available potassium 极缺缺中等丰富 Less deficient Deficient Middle degree Abundant 极丰富 Greatly abundant < >74.3 < >35.9 < > 讨论与结论 3.1 盆栽试验 [12] 盆栽试验一般用于预备试验或探索性研究廖志文在土壤养分限制因子判定研究中指 [15] 出, 盆栽试验结果有效性介于化学分析和田间试验之间陈晓静等指出盆栽试验对于阐明 [16] 理论性问题颇具价值, 通过田间试验进一步验证后可应用于生产本研究通过盆栽试验得出坝上地区紫花苜蓿土壤氮磷钾养分丰缺指标, 显然可为进一步的田间试验提供基本依据, 同时对指导施肥实践亦具有一定的参考价值 3.2 数据外推由于试验所用土壤份数偏少 ( 仅源于 5 个不同地点 ), 且有效养分含量差距不够理想, 导致所得丰缺指标存在不同程度的数据外推问题将通过数据外推获得的指标用于指导实践显然存在风险避免数据外推的方法是增加处理数量和扩大处理间距 3.3 土壤有效养分测定方法不同测定方法得到的土壤养分测定结果不同, 自然会影响到养分丰缺指标于群英等 [17] 李建勇 [18] [19] 张敏等的研究表明, 用 Mehlich3 法测得的土壤养分含量高变幅宽, 利于养分丰缺指标的划分与应用许多学者, 如宋建兰 [20] 黄明 [21] 王永欢 [22] 杨俐苹 [23] [24] 熊桂云等的研究表明 Mehlich3 法与常规方法具有良好的相关性, 但回归方程不尽相同 M3-P 测定值约为 Olsen-P 测定值的 1.1~2.0 倍,M3-K 测定值约为 NH 4 OAc-K 测定值的 0.9~ [15,21~29] 2.1 倍不同测定方法建立的土壤养分丰缺指标之间的转换关系还需进一步探讨 3.4 紫花苜蓿土壤氮素丰缺指标

7 鲁剑巍 [4] [5] 孙洪仁等指出土壤养分丰缺指标法对氮素适用性不佳, 原因是土壤氮素转化快损失途径多, 动态变化迅速显著, 并且速效氮的测定值不稳定, 与植物产量之间的相关性较差国外土壤养分丰缺指标体系中亦无氮素但国内在玉米小麦水稻棉花等作物上均有研究 [20,30~32] 本研究建立的缺氮处理相对产量与土壤碱解氮含量回归方程的相关系数不显著, 进一步证实了土壤养分丰缺法对氮素适用性不佳的观点用相关系数相对较高的第一茬回归方程计算得出的紫花苜蓿土壤碱解氮含量丰缺指标与粮食作物 ( 缺乏中等和丰富的范围依次为 50~ ~150 和 150~200 mg/kg [4] ) 差异巨大这既表明回归方程存在问题, 也说明固氮能力极强的紫花苜蓿对土壤及肥料氮素的依赖十分有限 [33] 3.5 苜蓿土壤磷素丰缺指标除蔺蕊等的研究得出新疆紫花苜蓿土壤有效磷丰缺指标的范围为 0~18 mg/kg 外, 国内再无关于紫花苜蓿土壤磷素丰缺指标的研究胡霭堂 [3] 鲁剑巍 [4] [34] [35] 沈善敏和黄德明等未区分地域和作物种类的总结结果多介于 0~40 mg/kg 之间国外紫花苜蓿土壤有效磷丰 [2,36~42] 缺指标的范围为 0~134 mg/kg, 但大多介于 0~31 mg/kg 之间本研究确定的坝上地区紫花苜蓿土壤有效磷丰缺指标高于蔺蕊等关于新疆地区的研究结果 ( 常规方法 ), 但低于国外的研究结果 (Mehlich3 法 ) 以中等范围为例, 本研究为 9.8~27.7 mg/kg, 美国爱荷华州为 31~40 mg/kg, 肯塔基州为 17.4~38 mg/kg, 北卡莱罗拉州为 34.2~67.2 mg/kg, 阿肯色州为 38~75.6 mg/kg [2,36~42] 3.6 苜蓿土壤钾素丰缺指标除蔺蕊等的研究得出新疆紫花苜蓿土壤有效钾丰缺指标的范围为 0~338 mg/kg 外, 国内再无关于紫花苜蓿土壤钾素丰缺指标的研究胡霭堂 [3] 鲁剑巍 [4] 沈善敏 [34] 黄德明 [35] 等未区分地域和作物种类的总结结果多介于 0~250 mg/kg 之间国外紫花苜蓿土壤有效钾丰缺指标的范围为 0~281 mg/kg [2,36~42] 本研究确定的坝上地区紫花苜蓿土壤有效钾丰缺指标低于蔺蕊等关于新疆地区的研究结果 ( 常规方法 ), 亦较国外的许多研究结果 (Mehlich3 法 ) 为低以中等范围为例, 本研究为 15.6~101.2 mg/kg, 美国爱荷华州为 111~ 150 mg/kg, 肯塔基州为 128~186 mg/kg, 北卡莱罗拉州为 56.6~109 mg/kg, 阿肯色州为 94~ 188 mg/kg [2,36~42] 参考文献 ( 略 )

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Microsoft Word - 25张玉铭.doc 2011 9 19 5 Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sep. 2011, 19(5): 1143 1150 农田氮循环与土壤肥力管理 DOI: 10.3724/SP.J.1011.2011.01143 * 张玉铭 1 胡春胜 1 毛任钊 1 张佳宝 2 董文旭 1 李立峰 3 (1. 050022; 2. 210008; 3. 051600) 通过对 2000

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集中于 6~9 月, 约占全年之 80%; 年均蒸发量 1800 mm 风多且大, 春季尤甚, 年均风速 4.3 m/s 1.2 试验材料供试土壤 2008 年 9 月于河北省沽源县内蒙古多伦县内蒙古正蓝旗内蒙古太仆寺旗采集土壤样品 ( 取土深度为 40 cm) 计 17 个在