長期不同施肥對甘蔗產(chǎn)量穩(wěn)定性、肥料貢獻(xiàn)率 及養(yǎng)分流失的影響

區(qū)惠平，周柳強(qiáng)，黃金生，曾艷，朱曉暉，謝如林，譚宏偉，黃碧燕

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長期不同施肥對甘蔗產(chǎn)量穩(wěn)定性、肥料貢獻(xiàn)率 及養(yǎng)分流失的影響

區(qū)惠平1，周柳強(qiáng)1，黃金生1，曾艷1，朱曉暉1，謝如林1，譚宏偉2，黃碧燕3

（1廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，南寧 530007；2廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院，南寧 530007；3廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)總站，南寧 530000）

【目的】分析長期不同施肥對甘蔗產(chǎn)量穩(wěn)定性、肥料貢獻(xiàn)率及氮磷養(yǎng)分地表徑流流失的影響，明確其對甘蔗產(chǎn)量、肥料利用及環(huán)境效應(yīng)，為南方赤紅壤蔗區(qū)合理施肥，維持甘蔗高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)及降低環(huán)境污染，改善農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量提供依據(jù)?！痉椒ā恳蚤L期肥料徑流定位監(jiān)測試驗為基礎(chǔ)，選取不施肥（CK）、推薦施肥（OPT）、過量施氮（OPT+N）、過量施磷（OPT+P）4個處理，分析甘蔗蔗莖8年產(chǎn)量變化、肥料貢獻(xiàn)率及氮磷地表徑流流失量?！窘Y(jié)果】在種植的前4年，CK處理甘蔗蔗莖產(chǎn)量急劇下降，之后保持在50 t·hm-2并趨于平衡。施肥處理不同年份間波動性較大，但在相同年份內(nèi)波動較小。與CK相比，施肥顯著提高甘蔗蔗莖產(chǎn)量和穩(wěn)定性，8年平均，蔗莖產(chǎn)量施肥處理增幅均高達(dá)70%以上。施肥處理下，蔗莖產(chǎn)量OPT與OPT+P處理差異不顯著，但顯著高于OPT+N處理。蔗莖產(chǎn)量穩(wěn)定性三者間均差異不顯著。蔗地地力貢獻(xiàn)率在試驗前4年急劇下降，肥料貢獻(xiàn)率急劇上升。之后，兩者均基本穩(wěn)定在50%左右。肥料貢獻(xiàn)率及肥料農(nóng)學(xué)利用率OPT處理均顯著高于或相當(dāng)于OPT+N和OPT+P處理。施肥顯著提高氮磷養(yǎng)分地表徑流流失量。過量施入氮磷肥顯著增加相應(yīng)氮磷流失量，但對氮（磷）肥徑流流失率無顯著影響?！窘Y(jié)論】長期過量施入氮磷化肥不僅沒有增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)勢，還造成養(yǎng)分流失。推薦施肥是南方赤紅壤蔗區(qū)兼顧甘蔗高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、高肥料貢獻(xiàn)率及低養(yǎng)分流失的較好施肥模式。

氮肥；磷肥；甘蔗產(chǎn)量；穩(wěn)定性；肥料貢獻(xiàn)率；養(yǎng)分流失

0 引言

【研究意義】農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、高效、環(huán)境友好是國家糧食安全與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。但在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，肥料施用仍存在許多不合理現(xiàn)象，造成作物產(chǎn)量穩(wěn)定性差、肥料利用率低、資源浪費、養(yǎng)分流失和面源污染等一系列問題。因此，探討田塊尺度上作物產(chǎn)量、肥料利用及環(huán)境效應(yīng)對合理施肥具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】在作物產(chǎn)量效應(yīng)方面，冀建華等[1]采用AMMI模型分析25年定位施肥，發(fā)現(xiàn)均衡施化肥有效提高雙季稻產(chǎn)量及產(chǎn)量的穩(wěn)定性。而32年連續(xù)不施肥，小麥產(chǎn)量穩(wěn)定性差[2]。門明新等[3]采用多種穩(wěn)定性指數(shù)方法分析7年定位試驗，發(fā)現(xiàn)小麥和玉米產(chǎn)量效應(yīng)與施肥量有明顯相關(guān)性，但產(chǎn)量穩(wěn)定性與施肥量無明顯關(guān)系，與氮、磷、鉀肥配比明顯相關(guān)。在地力貢獻(xiàn)率、肥料貢獻(xiàn)率及肥料農(nóng)學(xué)利用率方面，門明新等[3]基于7年定位試驗，發(fā)現(xiàn)不施氮肥，土壤氮自然供給力第1年降到59%，第2年為43%，此后穩(wěn)定在40%左右。不施磷肥，土壤磷自然供給力第1年降至72%，第3年為55%，之后保持在55%左右。不施鉀肥，土壤鉀自然供給力第1年降為93%，第3年76%，之后基本不變。朱洪勛等[4]研究發(fā)現(xiàn)，黃潮土地力貢獻(xiàn)率由1981年試驗初的76.2%降至1995年的34.4%。王定勇等[5]根據(jù)定位試驗，得出紫色土冬小麥地力貢獻(xiàn)率在46.2%—55.2%。貢付飛等[6]根據(jù)基礎(chǔ)地力產(chǎn)量模擬值與相應(yīng)施肥實測產(chǎn)量模擬值的比值，計算出潮土冬小麥種植18年后NPK處理的地力貢獻(xiàn)率為42.5%。在養(yǎng)分徑流流失方面，大部分研究結(jié)果認(rèn)為，施肥提高徑流液氮磷濃度，但氮磷流失負(fù)荷因不同的土壤類型、作物類型、氣候而異[7-9]?！颈狙芯壳腥朦c】甘蔗是中國重要的糖料作物，其面積占全國常年糖料作物面積的85%以上[10]。廣西水熱條件豐富，是中國第一大甘蔗種植省區(qū)，無論是甘蔗栽培面積還是蔗糖產(chǎn)量占全國的比例均超過60%。但受地形條件的制約，70%以上的甘蔗種植在坡耕地[11]。甘蔗施肥量農(nóng)戶間差異很大，平均純氮投入量370.5 kg?hm-2，其中，小于300 kg?hm-2的占37%，300—450 kg?hm-2的占40%，大于450 kg?hm-2的占23%。平均磷肥（P2O5）投入量166.5 kg?hm-2，小于150 kg?hm-2的占58%，150—225 kg?hm-2的占27%，大于225 kg?hm-2的占15%[12]。根據(jù)譚宏偉等[13]推薦的甘蔗施肥量，過量施入氮磷肥普遍存在。然而，過量施氮磷下引起的甘蔗產(chǎn)量、肥料農(nóng)學(xué)利用率及環(huán)境的長期綜合效應(yīng)不清楚。【擬解決的關(guān)鍵問題】通過對甘蔗不同施肥方式進(jìn)行8年監(jiān)測，從產(chǎn)量、肥料貢獻(xiàn)率、農(nóng)學(xué)利用率及地表徑流氮磷養(yǎng)分流失系統(tǒng)分析在分別過量施入氮、磷肥用量的前提下，南方赤紅壤區(qū)甘蔗產(chǎn)量的穩(wěn)定性及環(huán)境效應(yīng)，進(jìn)而明確推薦施肥下南方赤紅壤區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的優(yōu)劣，為田塊尺度上改進(jìn)甘蔗-土壤系統(tǒng)內(nèi)的養(yǎng)分調(diào)控，減少因過量施肥造成的養(yǎng)分資源浪費以及防治面源污染，促進(jìn)蔗糖業(yè)持續(xù)發(fā)展奠定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗在廣西武鳴區(qū)廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院里建基地（N 23°14′49.0″，E 108°2′50.2″）進(jìn)行，試驗區(qū)地處亞熱帶，屬典型的濕潤季風(fēng)氣候，海拔120 m，光熱資源充足，年均氣溫21.7℃，年均日照時數(shù)1 660 h，年均降雨量1 300 mm，降水量分布不均，多集中在7—9月。

1.2 供試材料

1.2.1 供試作物 種植的甘蔗品種2008—2010年為新臺糖22，2011—2013年為桂糖28，2014—2015年為桂糖29。

1.2.2 供試土壤 試驗地耕層土壤為赤紅壤，試驗開始前其理化性質(zhì)為：pH（H2O）5.68，有機(jī)質(zhì)20.1 g·kg-1，全氮0.85 g·kg-1，全磷0.12 g·kg-1，銨態(tài)氮5.58 mg·kg-1，硝態(tài)氮0.9 mg·kg-1，速效磷11 mg·kg-1，速效鉀53 mg·kg-1。

1.3 試驗設(shè)計

共設(shè)4個處理：（1）無肥處理（CK）；（2）推薦施肥（OPT）；（3）過量施氮（OPT+N），氮肥施用量為OPT處理的1.5倍，磷鉀肥施用量同OPT處理；（4）過量施磷（OPT+P），磷肥施用量為OPT處理的1.5倍，氮鉀肥施用量同OPT處理。3次重復(fù)，隨機(jī)排列。小區(qū)面積24 m2（長8 m，寬3 m），坡度5°。小區(qū)四周筑水泥作永久性田?。▽?2 cm，高40 cm，地下埋深30 cm），以減少水分在小區(qū)間串流、測滲。每個小區(qū)外對應(yīng)1個獨立的容積為1.5 m3的徑流收集池（長3 m、寬1 m、深0.5 m），池內(nèi)設(shè)有標(biāo)尺桿，用于計量產(chǎn)流量。徑流池上蓋有蓋子，以防雨水進(jìn)入徑流池。小區(qū)設(shè)置凹槽連通徑流收集池。

試驗始于2008年2月至2016年1月，共種植了8茬甘蔗。種植制度為1年新植蔗2年宿根蔗。其中，2008、2011和2014年均為新植年份，2009、2012和2015年為第一年宿根、2010和2013年為第二年宿根。新植時，按1 m行距種植，每小區(qū)種植3行，每行48段雙芽蔗莖節(jié)，品字型雙行種植。新植蔗于每年2月底種植，來年1月中下旬收獲，宿根蔗于每年2月底破壟，來年1月中旬收獲。

OPT處理氮磷鉀肥不實行統(tǒng)一定量，每年具體施肥量根據(jù)上茬土壤速效養(yǎng)分水平，甘蔗氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量及目標(biāo)產(chǎn)量等因素調(diào)整（表1）。各處理施用的氮磷鉀肥均分別為尿素、鈣鎂磷肥（P2O518%）和氯化鉀。新植蔗氮鉀肥分3次施用，基肥、分蘗肥和伸長肥分別各占20%、30%和50%。宿根蔗氮鉀肥分2次施用，分蘗肥和伸長肥各占30%和70%。新植蔗和宿根蔗磷肥均做基肥一次施用。基肥施于甘蔗種植溝底，然后蓋層細(xì)土（5 cm），分蘗肥與伸長肥采用撒施方式施于種植溝兩旁，再培土。全生育期均無灌溉，為典型雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)。病蟲害管理與當(dāng)?shù)馗收岱N植保持一致。

表1 推薦施肥（OPT）處理的肥料施用量

1.4 測定項目與方法

1.4.1 蔗莖樣品的采集與測定 于收獲期將各小區(qū)的甘蔗全部平地收獲，脫葉，砍去尾梢，按實收株數(shù)測產(chǎn)蔗莖產(chǎn)量。

1.4.2 徑流水樣的采集和測定 在甘蔗生長周期內(nèi)采集。原則上于每次降雨產(chǎn)流后當(dāng)天采集徑流水樣，遇多天連續(xù)小雨，則在產(chǎn)生的徑流池水量達(dá)到徑流池體積的80%后，計算1次徑流量，但最大間隔一般不超過7 d。采樣前，先記錄徑流池內(nèi)的徑流水面高度，然后用清潔工具充分?jǐn)噭驈搅鞒刂械膹搅魉?，迅速?00 mL塑料瓶5 s內(nèi)收集徑流池內(nèi)水。取樣后，清洗徑流池內(nèi)的泥沙，以備收集下次降雨后的徑流。徑流水樣帶回實驗室放入4℃冰箱保存，用于總氮（TN）和總磷（TP）測定。TN用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度計法測定[14]；TP用過硫酸鉀消解-鉬銻抗分光光度法[15]測定。

1.4.3 計算方法 甘蔗產(chǎn)量穩(wěn)定性分別以統(tǒng)計學(xué)上的變異系數(shù)（coefficient of variation，CV）和可持續(xù)產(chǎn)量指數(shù)（sustainable yield index，SYI）表示，CV越大說明產(chǎn)量穩(wěn)定性越低，SYI指數(shù)越高則說明該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)越好。計算公式分別為[2]：

土壤地力貢獻(xiàn)率、肥料貢獻(xiàn)率與農(nóng)學(xué)利用率的計算[16-17]。

土壤地力貢獻(xiàn)率（%）=不施肥處理產(chǎn)量/施肥處理最高產(chǎn)量×100；

肥料貢獻(xiàn)率（%）=（施肥處理產(chǎn)量-不施肥處理產(chǎn)量）/施肥處理產(chǎn)量×100；

農(nóng)學(xué)利用率（kg·kg-1）=（施肥處理產(chǎn)量-不施肥處理產(chǎn)量）/（施氮量+施磷量+施鉀量）×100；

肥料徑流流失率（%）=（施肥處理氮（磷）流失量-不施肥處理氮（磷）流失量）/施氮（磷）量×100。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2007整理數(shù)據(jù)，DPS 7.5軟件分析數(shù)據(jù)，Origin 8.0軟件作圖。不同處理間多重比較采用Duncan新復(fù)極差法（= 0.05）。

2 結(jié)果

2.1 長期不同施肥下的甘蔗產(chǎn)量

由圖1可以看出，隨著種植年限的延長，在種植的前4年，CK處理甘蔗蔗莖產(chǎn)量急劇下降，后略有回升，并保持在50 t·hm-2，而施肥處理不同年份間的波動較大，呈鋸齒狀，但在相同年份內(nèi)波動趨勢基本相同，即同時上升或下降。

由圖1還可以看出，OPT、OPT+N和OPT+P處理均比CK顯著提高甘蔗產(chǎn)量，8年平均蔗莖產(chǎn)量提高幅度分別為83.0%、72.6%和77.5%，增幅高達(dá)70%以上。說明該區(qū)獲得甘蔗高產(chǎn)必須施肥，施肥是提高蔗區(qū)土壤生產(chǎn)力的重要途徑。8年蔗莖平均產(chǎn)量，OPT處理與OPT+P處理相當(dāng)，但顯著高于OPT+N處理，說明持續(xù)過量施入磷肥對產(chǎn)量無顯著影響，但過量施入氮肥會導(dǎo)致甘蔗減產(chǎn)。

2.2 長期不同施肥下的甘蔗蔗莖產(chǎn)量穩(wěn)定性及可持續(xù)性

表2表明，甘蔗蔗莖產(chǎn)量的變異系（CV）以CK處理最大，顯著高于施肥處理。相反，施肥處理的SYI指數(shù)顯著高于CK處理。不同施肥處理（OPT、OPT+N和OPT+P）間的CV及SYI均無顯著差異。說明當(dāng)施肥量充足的時候，過量施入氮磷肥對蔗莖產(chǎn)量的穩(wěn)定性與可持續(xù)性無提高優(yōu)勢。

表2 長期不同施肥對甘蔗蔗莖產(chǎn)量變異系數(shù)及可持續(xù)性產(chǎn)量指數(shù)的影響

數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理在＜0.05水平上差異顯著。下同

The small letters in the table indicate the data in different treatments are significantly different at the level＜0.05. The same as below

2.3 長期不同施肥下的土壤地力貢獻(xiàn)率及肥料貢獻(xiàn)率

土壤地力貢獻(xiàn)率是反映土壤生產(chǎn)能力的指標(biāo)，而肥料貢獻(xiàn)率是肥料對作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率，把CK處理的產(chǎn)量視為土壤（地力）對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)，以其為基準(zhǔn)進(jìn)行計算，反映年投入肥料的生產(chǎn)能力的指標(biāo)[17]。圖2表明，土壤地力貢獻(xiàn)率在試驗的前4年由76.9%急劇下降至42.7%，之后回升至49.1%，并保持在50%左右浮動；長期施肥處理的肥料貢獻(xiàn)率與地力貢獻(xiàn)率呈顯著負(fù)相關(guān)（＜0.05），前4年由19.3%—23.1%急劇增加至56.7%—57.3%，3年后逐漸下降，6年后在47%范圍內(nèi)波動平衡?？梢?，赤紅壤的養(yǎng)分供應(yīng)能力隨著甘蔗種植年限的延長而下降，甘蔗產(chǎn)量對肥料的依賴作用逐漸增加，直至50%左右時趨于平衡。

圖柱上不同小寫字母表示不同處理在P＜0.05水平上呈顯著差異。下同

圖2 長期不同施肥對土壤地力貢獻(xiàn)率與肥料貢獻(xiàn)率的影響

圖2還可以看出，8年肥料平均貢獻(xiàn)率OPT處理與OPT+P處理均無顯著差異（＞0.05）。但顯著高于OPT+N處理（＜0.05）。說明過量施入磷肥對肥料的貢獻(xiàn)率影響不大，但過量施入氮肥降低了肥料貢獻(xiàn)率。

2.4 長期過量施入氮磷化肥的甘蔗肥料農(nóng)學(xué)利用率

農(nóng)學(xué)利用率是指單位施入養(yǎng)分量（N+P2O5+K2O）生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)收獲物，反映了單位養(yǎng)分量增加作物產(chǎn)量的能力[17]。由表3可以看出，不同施肥處理肥料農(nóng)學(xué)利用率的變幅為1.71—9.14 kg?kg-1。8年平均，OPT處理顯著高于OPT+N處理43.4%和OPT+P處理16.0%（＜0.05）。說明過量施入氮磷肥降低肥料農(nóng)學(xué)利用率，降幅尤以過量施氮最大。

表3 長期不同施肥對甘蔗肥料農(nóng)學(xué)利用率的影響

2.5 蔗地地表徑流氮磷流失量和肥料徑流流失率

由圖3可以看出，與CK相比，施肥顯著提高蔗地地表徑流氮磷流失量（＜0.05），施肥處理8年氮平均流失量和磷平均流失量分別顯著提高123%—195%和64%—117%。施肥處理下，氮流失量以O(shè)PT+N處理最高，顯著高于OPT+P和OPT處理（＜0.05），而OPT+P處理不同年份或顯著高于或相當(dāng)于 OPT處理。磷流失量以O(shè)PT+P處理最高，8年平均分別高于OPT+N和OPT處理23.6%和32.0%（＜0.05），而OPT+N和OPT處理磷流失量相當(dāng)，說明過量施入氮磷肥增加相應(yīng)氮磷養(yǎng)分的地表徑流流失量。

從表4可以看出，施肥處理氮肥徑流流失率和磷肥徑流流失率基本保持在5%以下。除了2008和2013年，其他年份，OPT、OPT+N和OPT+P 3個處理氮肥徑流流失率和磷肥徑流流失率均無顯著差異。

3 討論

3.1 施肥與甘蔗產(chǎn)量

作物生產(chǎn)的主要目標(biāo)是提高產(chǎn)量[18]。產(chǎn)量的年際波動圖可從時間上分析產(chǎn)量變化過程及趨勢。不施肥的作物產(chǎn)量是土壤基礎(chǔ)地力和環(huán)境的綜合表現(xiàn)，在一定環(huán)境中不施肥作物的產(chǎn)量變化可以反映土壤基礎(chǔ)地力演變狀況。本試驗結(jié)果顯示，CK處理在試驗前4年甘蔗蔗莖產(chǎn)量急劇下降，4年后雖略有波動，但年際波動較為緩和，這主要與土壤基礎(chǔ)地力的穩(wěn)定性有關(guān)。眾多研究表明，有機(jī)質(zhì)是土壤基礎(chǔ)地力的主要影響因素[6,19-20]，其易分解組分經(jīng)過礦化和腐殖化形成的腐殖質(zhì)穩(wěn)定性高，分解緩慢。本研究中，由于土壤基礎(chǔ)地力處于中等水平（有機(jī)質(zhì)20.1 g·kg-1），因此，在經(jīng)過一定年限后，土壤基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率仍可穩(wěn)定在一個較高水平（50%）。另一方面，農(nóng)田下墊面大氣氮沉降對作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)作用在不斷增強(qiáng)[21]。

圖3 長期不同施肥對蔗地地表徑流氮磷流失量的影響

表4 長期不同施肥對肥料徑流流失率的影響

3個施肥處理蔗莖產(chǎn)量年際波動均較為劇烈，呈鋸齒狀，但在相同年份內(nèi)波動趨勢相同。將一個輪作年度內(nèi)的甘蔗產(chǎn)量分別與月降雨量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)新臺糖22的產(chǎn)量與9月份的降雨量呈極顯著相關(guān)，而桂糖28號與當(dāng)年5月份的降雨量呈極顯著相關(guān)（數(shù)據(jù)未列出），因此，當(dāng)施肥量充足的時候，甘蔗蔗莖產(chǎn)量的時間動態(tài)變化可能與不同甘蔗品種對生長季節(jié)的氣候敏感度不同有關(guān)。這在其他研究中已經(jīng)得到證實[22-23]。

甘蔗年均產(chǎn)量差異可反映施肥對甘蔗產(chǎn)量影響的長期積累效果。試驗結(jié)果顯示，與CK相比，施肥均能顯著提高甘蔗蔗莖產(chǎn)量，說明施肥是南方赤紅壤蔗區(qū)甘蔗產(chǎn)量提高的關(guān)鍵。從8年甘蔗蔗莖的平均產(chǎn)量來看，OPT處理與OPT+P處理相當(dāng)，但顯著高于OPT+N處理。說明過量施磷對甘蔗產(chǎn)量無顯著影響，但過量施氮會降低甘蔗產(chǎn)量。這與廖文華等[24]在潮褐土蔬菜上的研究結(jié)果一致，究其原因與土壤供磷強(qiáng)度有關(guān)。當(dāng)土壤供磷水平較高或高于一定值時，增施磷肥會降低磷肥利用效率，引起作物無增產(chǎn)效應(yīng)[25-26]。本研究中，OPT與OPT+P處理均能較CK顯著提升土壤速效磷含量，尤其OPT+P處理，磷在土壤中的累積量更大，土壤供磷強(qiáng)度增加，從而導(dǎo)致兩者產(chǎn)量無顯著差異。而過量施氮容易降低旗葉光合速率、群體冠層光合速率和作物生長速率從而抑制產(chǎn)量[27]。

綜合比較4個處理甘蔗蔗莖產(chǎn)量的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，CK的甘蔗蔗莖產(chǎn)量CV最大，SYI最小，而施肥則可有效降低CV，提高SYI。說明不施肥條件下甘蔗的抗逆性較差，易造成產(chǎn)量大幅波動，施肥則有利于降低環(huán)境、生物與人為因素等對產(chǎn)量的影響，維持該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[28]。施肥處理間的CV和SYI均無顯著差異，說明施肥雖然是增產(chǎn)的主要因素，但當(dāng)施肥量已經(jīng)充足的時候，過量施入氮磷肥并不增強(qiáng)蔗莖產(chǎn)量的穩(wěn)定性。這與門明新等[3]的研究一致。

3.2 施肥與地力貢獻(xiàn)率、肥料貢獻(xiàn)率、肥料農(nóng)學(xué)利用率

現(xiàn)代作物生產(chǎn)必須根據(jù)作物的施肥效應(yīng)合理配置肥料資源，在保證作物高產(chǎn)的前提下，提高地力及肥料利用效率[17]。長期、多點、多區(qū)域的肥料試驗證明，肥料貢獻(xiàn)率及肥料農(nóng)學(xué)利用率受作物類型、土壤條件、氣候、施肥措施和其他因素的影響[17,29]。本研究結(jié)果顯示，OPT處理與OPT+P處理8年肥料的平均貢獻(xiàn)率無顯著差異（＜0.05），但顯著高于OPT+N處理。肥料8年平均農(nóng)學(xué)利用率OPT處理顯著高于OPT+N和OPT+P處理，說明長期高量施入氮磷肥不僅造成肥料貢獻(xiàn)率和農(nóng)學(xué)利用率的下降，還可能成為環(huán)境污染的潛在威脅因子。

3.3 施肥與徑流養(yǎng)分流失、肥料徑流流失率

研究結(jié)果顯示，施肥對蔗地氮排放負(fù)荷的短暫性增加有很大的貢獻(xiàn)[8]。年施入N 94 kg?hm-2較180 kg?hm-2可顯著降低蔗地地表徑流氮損失[9]。土壤侵蝕是蔗地磷流失的一個重要機(jī)制，徑流水中89%的磷以顆粒態(tài)形式存在[30]。蔗地地表徑流水的水質(zhì)與徑流沉淀物密切相關(guān)[31]。這些結(jié)果說明施肥可能通過作用于土壤肥力而影響徑流養(yǎng)分損失。

本研究結(jié)果表明，施肥顯著提高蔗地地表徑流氮磷流失量，尤其過量施入氮磷肥會顯著提高相應(yīng)氮磷養(yǎng)分的徑流流失量。這主要是在同一氣候、土壤條件下，養(yǎng)分投入量是影響徑流水中氮磷養(yǎng)分濃度高低的主要原因[32]。本試驗結(jié)果還顯示，OPT、OPT+N和OPT+P處理的氮（磷）肥徑流流失率相當(dāng)，即推薦施肥在氮（磷）流失量方面雖然比過量施氮和過量施磷處理顯著下降，但氮（磷）肥徑流流失率卻未有一致表現(xiàn)。原因是推薦施肥在降低氮（磷）流失量的同時相應(yīng)降低了氮（磷）肥的投入量。

4 結(jié)論

長期推薦施肥有利于提高甘蔗產(chǎn)量及其穩(wěn)定性，而過量施氮、過量施磷對甘蔗產(chǎn)量及其穩(wěn)定性無顯著提高作用。相反，降低了肥料貢獻(xiàn)率和農(nóng)學(xué)利用率，促進(jìn)了相應(yīng)養(yǎng)分的徑流流失量。因此，過量施氮和過量施磷不僅沒有增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)勢，還顯著造成資源浪費和養(yǎng)分流失。在南方赤紅壤蔗區(qū)，推薦施肥是一種兼顧甘蔗穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)和徑流養(yǎng)分流失低的較好施肥措施。

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（責(zé)任編輯 李云霞）

Effects of Long-Term Different Fertilization on Sugarcane Yield Stability, Fertilizer Contribution Rate and Nutrition Loss

OU HuiPing1, ZHOU LiuQiang1, HUANG JinSheng1, ZENG Yan1, ZHU XiaoHui1, XIE RuLin1, TAN HongWei2, HUANG BiYan3

(1Agricultural Resources and Environmental Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530007;2Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530007;3Agricultural Ecology and Resource Protection Central Station, Guangxi Autonomous Region, Nanning 530000)

【Objective】This study was conducted to explore the response of the sugarcane yield stability, fertilizer contribution rate and N, P loss in runoff under long-term different fertilization, with an aim to provide scientific references for establishing the optimal fertilization pattern and promoting the sustainable production of sugarcane as well as the quality of agroecosystem improvement.【Method】Four different fertilization treatments (non-fertilization (CK), optimum fertilization (OPT), application of 50% N increase based on OPT (OPT+N) and application of 50% P2O5increase based on OPT (OPT+P)) were chosen from an 8-years fertilization filed experiment. The changes of annual sugarcane stem yield, fertilizer contribution rate and N, P loss in runoff were investigated. 【Result】At the first 4 years of planting, sugarcane yield declined sharply, and then kept equilibrium around 50 t·hm-2, while fertilization treatments showed a fluctuation in different years, and kept the same trend in the same year. Fertilization significantly increased the sugarcane yield and its stability. With an average of 8 years, sugarcane yield under fertilizer treatments was 70% higher than that under CK. However, there was no significant increase between OPT and OPT+N treatments in sugarcane yield, while OPT was higher than OPT+N treatment. There was no significant difference among fertilizer treatments in sugarcane yield stability. The soil contribution rate in sugarcane field declined sharply at the first 4 years of planting, while fertilizer contribution rate showed the opposite trend, and then both of them basically stabled at around 50%. Both of fertilizer contribution rate and agronomic efficiency in OPT treatment were significantly higher than or equal to OPT+N and OPT+P treatments. Fertilization significantly increased N and P runoff loss. Excessive application of N and P fertilizer significantly increased the corresponding N and P loss, but not N (P) fertilizer loss rate. 【Conclusion】 Excessive application of N and P not only had no advantage in sugarcane yield and its stability, but also resulted in waste of resources and increase of nutrient loss. OPT treatment was a better fertilization model for high and stable yield of sugarcane, high fertilizer contribution rate and low nutrient loss.

N fertilizer; P fertilizer; sugarcane yield; stability; fertilizer contribution rate; nutrient loss

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.10.012

2017-06-27；

2017-09-30

農(nóng)業(yè)部科技專項（201003014、201203030、201203021）、廣西農(nóng)科院項目（2015JZ10、2015JM32、2015YT30、2015YT38）、桂科合14125008-2-156，廣西自然科技基金（2015GXNSFAA139098）

區(qū)惠平，E-mail：ouhuiping2006@163.com。通信作者譚宏偉，E-mail：hongwei_tan@163.com