長期氮磷化肥配施對不同種植體系土壤水分的影響

林莉娥

摘 要：長期定位試驗具有時間的長期性和定位性等特點，信息量豐富，準確可靠，是全面了解農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的重要場所。長期定位試驗能系統(tǒng)了解各因素的相互作用，為評估施肥對土壤肥力及生態(tài)環(huán)境的影響提供重要的研究基礎，為了探明黃土高原長期不同種植體系對土壤水分的影響。本文分析了長期氮磷化肥配施對不同種植體系土壤水分的影響。

關鍵詞：長期氮磷化肥配施；不同種植體系；土壤水分

硫是植物第四位重要的營養(yǎng)元素， 在植物生理及營養(yǎng)方面起著其它元素不可替代的作用。隨著復種指數(shù)提高，農(nóng)作物產(chǎn)量增加，含硫少的高濃度復合肥的大量施用， 以及有機肥的施用減少，硫的攜出量增加、歸還量減少， 導致土壤含硫量下降。土壤缺硫導致作物減產(chǎn)， 品質(zhì)下降。施硫肥對多種作物具有增產(chǎn)效應， 改善品質(zhì)和提高水分利用率等。但這些研究大多集中在短期施用硫肥的土壤及作物效應方面。

一、材料與方法

1.概況。試驗區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全部依賴天然降水， 屬典型的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。試驗地土壤為粘化黑壚土， 母質(zhì)是深厚的中壤質(zhì)馬蘭黃土， 全剖面土質(zhì)均勻疏松， 通透性好。耕層土壤有機質(zhì)含量10 .5 g/kg ， 全氮0 .8 g/kg ， 速效氮37 mg/kg ， 全磷0 .659 g/kg ， 速效磷3 mg/kg ， 速效鉀129 .3 mg/kg ，CaCO3 108 .4 mg/kg ， pH 8 .3。土壤肥力水平較低。試驗地的地貌特征、土壤養(yǎng)分含量在黃土高原同類地區(qū)具有典型代表性。

2.實驗設計。長期輪作培肥試驗共36 個處理， 108 個小區(qū)， 小區(qū)面積66 .67m2 ， 3 次重復， 隨機排列。本研究選取其中6 個處理：即， 處理1 ：小麥連作， 處理2 ：豌豆-小麥（2 a）+糜子輪作， 處理3 ：紅豆草-小麥（2 a）輪作， 處理4 ：豌豆-小麥（2 a）+玉米輪作， 處理5 ：玉米-小麥（2 a）+糜子輪作， 處理6 ：小麥（2 a）+糜子-玉米輪作， 各處理施肥量（NP）相同， N 120 kg/（hm2·a）， P2 O5 60 kg/（hm2·a）。氮肥用尿素， 磷肥用過磷酸鈣中含有硫酸鈣（含硫12 %）。所有肥料在播種時一次性施入， 定期進行除草和松土， 田間管理同大田。

二、結果與分析

1.土壤中有效硫的分布。本試驗中的硫肥是隨磷肥施入土壤的， 施入的硫除部分被作物吸收利用外， 其余殘留于土壤中。硫主要以SO2 -4 形態(tài)被作物吸收利用， SO2-4 帶負電荷， 在土壤溶液中隨水運動， 易于淋失。各處理耕層土壤（0 -20 cm）有效硫含量順序為：小麥連作11 .24 mg/kg 、豌豆-小麥（2 a）+糜子輪作10 .08 mg/kg 、小麥（2 a）+糜子-玉米輪作9 .43 mg/kg 、玉米-小麥（2 a）+糜子輪作8 .45 mg/kg 、豌豆-小麥（2 a）+玉米輪作8 .11 mg/kg 、紅豆草-小麥（2 a）輪作7 .84 mg/kg 。產(chǎn)生其結果的原因可能是不同作物對硫的吸收利用不同， 作物吸收使耕層土壤有效硫含量隨著作物生育期的變化逐漸減少。殘留于土壤中的有效硫， 部分可能被下季作物吸收利；部分可能被化學固定形成無機硫酸鹽， 也可能被生物固定形成有機硫；還有一部分硫可能已經(jīng)被淋溶至下層土壤。經(jīng)過22 a 的連續(xù)施肥之后， 硫素隨施肥進入土壤， 6 個種植體系土壤剖面均出現(xiàn)了有效硫不同程度的累積峰， 同時各種植體系剖面有效硫及其累積峰的剖面深度均存在差異。對比各種植體系剖面有效硫的分布可以發(fā)現(xiàn)， 各處理有效硫在土壤剖面上出現(xiàn)雙累積峰。在60-80cm 土層出現(xiàn)有效硫的第一個累積峰。

2.不同種植體系土壤剖面含水量分布。水分是限制黃土高原農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要環(huán)境因子，作物播前土壤剩余含水量對作物生長發(fā)育有較大的影響。不同種植體系土壤剖面含水量變化較大。處理1土壤剖面含水量在0-40cm處增加，40-180cm處下降，尤其是在100-120cm土層處含水量急劇下降，在240cm以下土層含水量有所升高，但仍低于耕層含水量。處理2土壤含水量在0-100cm土層小幅增加，在120-180cm土層含水量下降且降幅較大，在200cm以下土層含水量呈波動變化，但仍低于耕層含水量。處理3土壤含水量在土壤剖面0-200cm土層處一直降低，尤其是在100-120cm土層處含水量下降幅度較大，在220cm以下土層含水量有所升高，但仍低于耕層含水量。處理4土壤含水量在土壤剖面0-100cm處呈下降趨勢，0-80cm土層處呈小幅下降，80-100cm土層下降幅度較大，在100-140cm土層含水量上升，在140cm以下土層含水量又降低，但降幅較小。處理5土壤含水量在土壤剖面0-60cm土層呈小幅增加趨勢，60-80cm土層處出現(xiàn)含水量下降的拐點且降幅較大，80-120cm土層含水量有所增加，在120-140cm處又出現(xiàn)含水量下降的拐點且降幅較大，在140cm以下土層含水量呈小幅波動變化。處理6土壤含水量在土壤剖面0-100cm處先小幅下降再小幅升高，然后呈較大幅度地下降，在100-120cm土層處含水量又較大幅度地升高，在120-160cm土層處含水量較大幅度地下降，在160cm以下土層含水量變化較小。不同種植體系土壤剖面含水量分布產(chǎn)生差異的原因主要是由于不同作物對水分的吸收利用不同以及種植方式不同引起。

三、討論

土壤中硫的淋溶累積與遷移， 受土壤、氣候、施肥以及種植作物等多種因素影響， 在許多情況下， 各種因素之間的相互作用只能在數(shù)10 年之后才被正確認識。施肥對促進黃土高原旱地糧食生產(chǎn)， 提高水分利用效率， 維持土地生產(chǎn)力做出重大貢獻。硫在土壤剖面中的淋溶累積是一個長期動態(tài)變化過程， 硫在土壤剖面中的運移過程應與土壤水分運動結合起來做進一步研究，然而不合理施肥也會對土壤生態(tài)環(huán)境造成負面影響， 關于本區(qū)長期施肥造成硝態(tài)氮在土壤中累積已有系列研究。不同種植體系土壤水分在0-140cm 土層變化較大，0-40cm土層由于受降水以及大氣因素影響較大，其次不同作物的光合作用、蒸騰作用不同，不同作物根系在土壤中的分布不同導致對水分的吸收利用不同。輪作中作物倒茬也會對土壤剖面水分分布造成影響。的消耗，水分入滲深度受限，故耕層含水量高于深層土壤含水量。休閑輪作有利于提高土壤對降水的保蓄，具有良好的蓄水保墑作用，但不同的輪作序列表現(xiàn)不同。本研究表明不同種植體系在土壤剖面不同土層的儲水量不同，但在土壤剖面0-300cm土壤儲水量表現(xiàn)為輪作體系均大于小麥連作體系。不同輪作順序不僅使干物質(zhì)量增加，而且也使產(chǎn)量有所增加，這是因為輪作改善了土壤理化性狀，提高了土壤表層含水量及土壤貯水量，從而使作物產(chǎn)量及水分利用效率進一步提高。

同種植體系土壤含水量在土壤剖面上的分布不同，所有處理在土壤剖面140cm以下土層含水量均低于0-140cm土層含水量。不同種植體系土壤剖面含水量分布產(chǎn)生差異的原因主要是由于不同作物對水分的吸收利用不同以及種植方式不同引起。發(fā)現(xiàn)在施中、高量硫條件下， 土壤硫素均有不同程度盈余。施用硫肥具有明顯的后效， 連續(xù)兩年施用硫肥后， 可以隔年或隔季不施。有效硫在土壤剖面上產(chǎn)生累積， 表明長期硫的投入超過了作物的吸收利用量。

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