黃驊市紫花苜蓿土壤有效磷豐缺指標(biāo)初步研究

邵光武，劉治波，孫洪仁，沈 月，曹 影，劉 琳，吳雅娜

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)草地研究所，北京100193；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院草業(yè)科學(xué)系，四川 雅安625014）

土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法理論完備、簡便易行，是世界各國最為廣泛應(yīng)用的測土施肥方法［1-4］。德國的LUFA系統(tǒng)、英國的ADAS系統(tǒng)都已有數(shù)十年的歷史，美國各州都有自己的土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)及推薦施肥系統(tǒng)［2-4］。我國于20世紀(jì)80年代開始進(jìn)行土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)研究，主要作物土壤有效養(yǎng)分豐缺指標(biāo)已經(jīng)陸續(xù)建立起來［5-6］。但紫花苜蓿（Medicagosativa）土壤有效養(yǎng)分豐缺指標(biāo)的研究才剛剛起步。藺蕊等［7］采用盆栽試驗法初步研究了新疆昌吉市紫花苜蓿土壤速效氮、磷和鉀的豐缺指標(biāo)，對應(yīng)于缺磷處理相對產(chǎn)量＜55%、55%～75%、75%～85%、85%～95%和＞95%的昌吉市紫花苜蓿土壤有效磷含量指標(biāo)為＜3.3、3.3～7.7、7.7～11.3、11.3～17.8和＞17.8mg·kg-1。謝勇等［8-9］采用盆栽試驗法初步探討了河北省壩上地區(qū)紫花苜蓿土壤速效磷、鉀、鐵、錳和鋅的豐缺指標(biāo)，對應(yīng)于缺磷處理相對產(chǎn)量＜55%、55%～75%、75%～90%、90%～95%和＞95%的壩上地區(qū)紫花苜蓿土壤有效磷含量指標(biāo)為＜3.5、3.5～9.8、9.8～21.4、21.4～27.7和＞27.7mg·kg-1。河北省黃驊市紫花苜蓿種植面積達(dá)7 000hm2，但施肥缺乏科學(xué)依據(jù)。本研究旨在初步確定黃驊市紫花苜蓿土壤有效磷豐缺指標(biāo)，為該市紫花苜蓿施肥提供科學(xué)依據(jù)，同時也為全國紫花苜蓿土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)體系的建立提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)自然概況 試驗于2010年4月至2011年11月在河北省黃驊市（38°09′～38°39′N，117°05′～117°49′E）進(jìn)行。試驗區(qū)海拔2.5～3.0m；年均溫12.5℃最冷月份（1月）平均氣溫-3℃，極端最低氣溫-19℃，最熱月份（7月）平均氣溫26.5℃，極端最高氣溫40℃，＞0℃年積溫4 950℃·d；初霜期為11月下旬，終霜期為3月中旬，無霜期約200d；年均降水量600mm左右，集中于7、8月，占全年的70%～80%。

1.2 試驗材料

1.2.1 供試土壤 2010年5月和2011年4月分別在賈象、云莊、崔莊等地采集土壤樣品（0～20cm），帶回實驗室進(jìn)行常規(guī)養(yǎng)分測試。依據(jù)養(yǎng)分測試結(jié)果，選取有效磷含量差異較大地塊的土壤進(jìn)行盆栽試驗。供試土壤有效磷和速效鉀含量見表1。

1.2.2 供試肥料 磷肥為過磷酸鈣，其P2O5含量12%；鉀肥為硫酸鉀，K2O含量50%；硼肥為硼砂（Na2B4O7·10H2O），B含量11%；鋅肥為硫酸鋅（ZnSO4·7H2O），Zn 含量 22%；鉬肥為鉬酸銨［（NH4）6Mo7O24·4H2O］，Mo含量54%。

表1 供試土壤有效磷、速效鉀含量Table 1 Available P and K contents in tested soils mg·kg-1

1.2.3 供試牧草 盆栽供試牧草為中苜1號紫花苜蓿。試驗用盆規(guī)格為盆口直徑23cm，盆底直徑18 cm，盆深20cm。播種期為2010年5月23日和2011年5月20日。每盆播種35粒，定苗保留15株。

1.3 試驗設(shè)計 每個地塊土壤設(shè)缺磷和全肥2個處理，各處理均設(shè)4個重復(fù)，11個地塊土壤共計88盆。所有肥料均作基肥一次施入。充足供水，及時拔除雜草。全肥和缺磷處理的施肥方案見表2。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 土壤養(yǎng)分含量 土壤有效磷采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法（Olsen法）測定，速效鉀采用乙酸銨提取-火焰光度法［10］測定。

表2 全肥和缺磷處理施肥方案Table 2 Fertilizing scheme of complete fertilizer and P deficiency treatment kg·hm-2

1.4.2 鮮草產(chǎn)量 2010年8月20日、9月28日和2011年8月18日、9月24日，在苜蓿初花期時全盆刈割，留茬2cm。用電子秤（精度0.05）當(dāng)場稱量鮮質(zhì)量。

1.4.3 干草產(chǎn)量 將鮮草裝進(jìn)紙袋，置于烘箱中，于105℃條件下烘8h，稱干質(zhì)量。

1.5 養(yǎng)分豐缺指標(biāo)確定方法

1.5.1 計算相對產(chǎn)量 分別計算11個不同有效磷含量土壤的缺磷處理產(chǎn)草量占全肥處理產(chǎn)草量的百分率，即為缺磷處理相對產(chǎn)量。

1.5.2 建立回歸方程 制作土壤有效磷含量與對應(yīng)缺磷處理相對產(chǎn)量的散點圖，繪制趨勢線，進(jìn)行回歸分析并建立回歸方程［4，8-9］。

1.5.3 選取分級標(biāo)準(zhǔn) 依據(jù)缺素處理相對產(chǎn)量，農(nóng)業(yè)部《測土配方施肥技術(shù)規(guī)范（2011年修訂版）》將土壤有效磷、速效鉀豐缺狀況劃分為極低（＜60%）、低（60%～75%）、中（75%～90%）、高（90%～95%）和極高（＞95%）5級［11］。由于中級及以下各級級差偏大，存在推薦施肥量精準(zhǔn)度偏低的問題。因此，本研究將增加分級數(shù)量至10級，平均級差為10%（第1和第10級除外），即10至1級的缺素處理相對產(chǎn)量依次為＜15%、15%～25%、25%～35%、35%～45%、45%～55%、55%～65%、65%～75%、75%～85%、85%～95%和＞95%。

1.5.4 確定豐缺指標(biāo) 將分級標(biāo)準(zhǔn)中相對產(chǎn)量的起訖點的數(shù)值作為y值代入回歸方程，計算出相應(yīng)土壤有效磷含量，即得到土壤有效磷豐缺分級指標(biāo)的起訖點［4，7-9］。

1.6 數(shù)據(jù)處理方法 采用Microsoft Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，用SPSS 15.0for Windows軟件［12］對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫花苜蓿產(chǎn)草量 各土壤、不同茬次、不同施肥處理紫花苜蓿的干草產(chǎn)量見表3。有效磷含量很高的F土壤（35.1mg·kg-1）和K土壤（5 1.3mg·kg-1），缺磷處理與全肥處理產(chǎn)草量差異不顯著（P＞0.05）；有效磷含量較高的G土壤（16.1 mg·kg-1），缺磷處理與全肥處理第1茬產(chǎn)草量差異不顯著，但第2茬及全年產(chǎn)草量差異顯著（P＜0.05）；其他各地點土壤缺磷處理與全肥處理產(chǎn)草量皆差異顯著或極顯著（P＜0.01），且均為全肥處理高于缺磷處理。有效磷含量較低的A、B、C和I土壤（＜9mg·kg-1），全肥處理產(chǎn)草量極顯著高于缺磷處理；有效磷含量較高的 H 土壤（19.6 mg·kg-1）和J土壤（19.5mg·kg-1）全肥處理產(chǎn)草量顯著高于缺磷處理；有效磷含量中等的D土壤（13.6mg·kg-1）和E土壤（18.3mg·kg-1）全肥處理第1茬產(chǎn)草量顯著高于缺磷處理，而第2茬及全年產(chǎn)草量極顯著高于缺磷處理。全肥處理中全年最高產(chǎn)草量（6 957.1kg·hm-2）來自J土壤，最低產(chǎn)草量（4 605.4kg·hm-2）出自H土壤，但有效磷含量皆較高且十分接近，其原因可能是兩者土壤類型不同或其他元素的差異。

表3 紫花苜蓿干草產(chǎn)量Table 3 Dry matter yields of alfalfa kg·hm-2

2.2 缺磷處理相對產(chǎn)量 各土壤和缺磷處理的相對產(chǎn)量見表4。有效磷含量很高的F土壤和K土壤，缺磷處理相對產(chǎn)量超過95%；有效磷含量較高的H土壤缺磷處理相對產(chǎn)量在85%～95%；有效磷含量較高的 D、E、G 和J土壤 （13.6～19.5 mg·kg-1）缺磷處理相對產(chǎn)量在65%～75%；有效磷含量較低的A、B、C和I土壤缺磷處理相對產(chǎn)量在45%～65%。

表4 各土壤不同茬次缺磷處理紫花苜蓿的相對產(chǎn)量Table 4 Relative yield of P deficiency treatment compared to complete fertilizer in different soils and cuts%

2.3 缺磷處理相對產(chǎn)量與土壤有效磷含量回歸方程 利用表1中不同土壤有效磷含量和表4中相對應(yīng)的土壤缺磷處理相對產(chǎn)量數(shù)據(jù)建立最優(yōu)回歸方程。

第1茬：

第2茬：

全年：

式中，y為缺磷處理相對產(chǎn)量，x為土壤有效磷含量。

2.4 建立土壤有效磷豐缺指標(biāo) 利用式（3）和缺磷處理相對產(chǎn)量分級標(biāo)準(zhǔn)計算土壤有效磷豐缺指標(biāo)（表5）。紫花苜蓿缺磷處理相對產(chǎn)量＞95%的1級土壤有效磷含量下限指標(biāo)接近50mg·kg-1，85%、75%、65%、55%、45%、35%、25% 和 15% 以上的2、3、4、5、6、7、8和9級下限指標(biāo)分別接近30、16、9、5、3、2、1和0.5mg·kg-1。

表5 黃驊市紫花苜蓿土壤有效磷豐缺指標(biāo)Table 5 The rich-lack index of available P of alfalfa soil in Huanghua city

3 討論與結(jié)論

20世紀(jì)80年代中華人民共和國農(nóng)業(yè)部組織開展的14?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）三大作物土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)研究結(jié)果表明，土壤有效磷極高級別（缺磷處理相對產(chǎn)量大于95%）指標(biāo)為7～25mg·kg-1［13-14］。21世紀(jì)初，張福鎖等［6］將全國三大作物土壤有效磷的極高級別指標(biāo)調(diào)整為20～45mg·kg-1。美國部分州的主要作物土壤有效磷極高級別指標(biāo)為15～25 mg·kg-1，紫花苜蓿為15～20mg·kg-1［15-17］。藺蕊等［7］和謝勇等［9］的研究表明，新疆昌吉市和河北壩上地區(qū)紫花苜蓿土壤有效磷極高級別指標(biāo)分別大于17.8mg·kg-1（Olsen-P）和27.7mg·kg-1（Mehlich3-P）。本研究結(jié)果的極高級別指標(biāo)為47.5 mg·kg-1，有些偏高?？赡茉蛴卸?，一是栽培盆內(nèi)紫花苜蓿留苗15株·盆-1有些偏多［7，9］，苗多則消耗養(yǎng)分?jǐn)?shù)量大，可能引起缺磷處理相對產(chǎn)量降低，進(jìn)而導(dǎo)致養(yǎng)分豐缺指標(biāo)提高；二是試驗土壤樣本數(shù)量偏少（11個），且缺乏有效磷含量介于20～35mg·kg-1的土壤樣本。

黃驊市有效磷含量低于2.9mg·kg-1的土壤極少，本研究中亦未出現(xiàn)缺磷處理的相對產(chǎn)量低于45%的情況，因此紫花苜蓿土壤有效磷豐缺級別的7～10級指標(biāo)屬于外推數(shù)據(jù)，并未得到驗證，只能作為參考。

綜上所述，可初步認(rèn)定，與缺磷處理相對產(chǎn)量＞95%、85%～95%、75%～85%、65%～75%、55%～65%和45%～55%相對應(yīng)的黃驊市紫花苜蓿的第1至第6級土壤有效磷含量指標(biāo)分別為＞47.5、27.2～47.5、15.6～27.2、8.9～15.6、5.1～8.9和2.9～5.1mg·kg-1。

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