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

1、南方紅壤地區(qū)水熱資源豐富，是我國農(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)對區(qū)域糧食安全和農(nóng)民增收均具有重要意義。隨著我國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，正日益受到學術界的廣泛關注。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

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，如何進行資源培育，改善或消除這些制約因素，提升南方旱地綜合生產(chǎn)力，是實現(xiàn)南方旱地資源持續(xù)開發(fā)利用的基礎。農(nóng)田土壤培肥是提高農(nóng)田綜合生產(chǎn)力的關鍵，合理的農(nóng)田培肥措施可以改善土壤的物理屬性，提高土壤對肥水的保蓄和供應能力，增強土壤的抗侵蝕性。同時，良好的施肥管理可以恢復土壤肥力，改善土壤質(zhì)量，進而提高耕地的生產(chǎn)力。而土壤培肥是一個長期的過程，需要較長時期的田間試驗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期施肥定位試驗，旨在探明長期不同施肥措施對紅壤旱地玉米生產(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)力及肥料效應的演變特征，闡明不同施肥措施對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)展我國南方紅壤旱地玉米生產(chǎn)提供可靠的科學依據(jù)和技術途徑。主要結果如下：
　　 1、長期不同培肥措施下，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，早玉米趨勢更明顯。長期N肥處理，早玉米和晚玉米產(chǎn)量均呈顯著下降趨勢。長期有機和無機肥配施，雙季玉米產(chǎn)量均呈顯著增加趨勢。對早玉米或晚玉米來說，M、NPK，NPK配施有機肥(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，多熟種植結合有機無機肥配施的施肥方式可以有效降低該地區(qū)玉米生產(chǎn)的風險，提高全年作物產(chǎn)量的穩(wěn)定性.
　　 2、長期施肥下，早玉米單施N肥的肥料效應呈顯著下降趨勢，而晚玉米無明

6、顯變化趨勢。早玉米NPK的肥料效應呈下降趨勢，而晚玉米呈上升趨勢，但統(tǒng)計分析均不顯著。有機肥處理雙季玉米的肥料效應均呈上升趨勢。而旱玉米和晚玉米NPK+M的肥料效應均呈顯著增加趨勢。
　　 3、平衡施肥能提高氮肥利用率和農(nóng)學效率，而對氮素的生理效率有一定影響。NPK和NPK配施有機肥能顯著降低作物對土壤氮素的依存率，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、長期施用有機肥和化肥對紅壤旱地土壤肥力影響差異顯著。有機肥和NPK+M能顯著提高了土壤有機碳的含量，較試驗前分別提高了10.8％和28.1‰而施用化肥（N和NPK）效應不明顯，對照處理則呈下降趨勢。施用有機肥或有機肥和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，而對照和N處理無顯著變化。長期單施N肥處理，土壤pH顯著降低，其他處理則相對穩(wěn)定。有機肥或NPK配施有機肥顯著提高了>2，000

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

9、著，有機肥施用促進土壤固碳。與對照相比，長期施用化肥（N和NPK）對土壤有機碳及總氮無顯著影響。長期有機肥單用和配施（M和NPK+M）顯著提高了土壤有機碳和總氮的含量。有機肥施用顯著增加了所有團聚體級別碳的含量，而施用化肥對任何團聚體級別碳的含量均無顯著影響。有機肥施用顯著提高了微團聚體內(nèi)顆粒有機物(iPOM m)組分碳占總土壤碳的比例。有機肥施用促進了土壤有機碳向iPOM m內(nèi)轉移。iPOM-m組分碳占總土壤碳的比重來看，和對照處理的

10、9.8％相比，M和NPK+M處理分別達到19.7％和18.6％。土壤有機碳儲存向微團聚體的轉移有利于土壤碳的長期保存。因此，微團聚體保護碳組分可以用于評價長期施肥管理對土壤有機質(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期土壤肥力，特別是單施N肥導致土壤酸化嚴重，產(chǎn)量趨勢和肥料效應也呈下降趨勢；有機肥單施或有機和無機肥配施，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，