张丽芳，杨成春，王萍，李瑶，李大明，夏文建*

(1.江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所 国家红壤改良工程技术研究中心 国家农业环境宜春观测实验站，江西 南昌 330200；2.江西红壤研究所 国家红壤改良工程技术研究中心，江西 进贤 331717)

我国红壤面积约有5 690万hm2，是主要的土壤类型之一[1]。红壤旱地普遍存在“酸、黏、板、瘦”等特征，其中土壤养分是作物生长的重要限制因素之一[2]。我国东南部的丘陵红壤区土壤养分大多数处于中度贫瘠化水平，土壤养分处于轻度、中度和严重贫瘠化的面积分别占21.5%、49.5%和29.0%[3]。退化红壤的氮、磷元素均处于严重供应不足状态[3-4]，在养分贫瘠的红壤中不施肥时减产可达50%～90%[5]。红壤中磷素容易被吸附固定，当季利用率仅10%～25%[6]。退化红壤的养分重建和培肥是提高红壤肥力的重要措施。本文拟以持续了30 a的红壤旱地长期定位施肥试验为依托，研究长期不同施肥条件下红壤速效磷(Olsen-P)和无机氮的变化，以及不同施肥处理对玉米产量和氮、磷吸收的影响，分析玉米籽粒氮、磷吸收量与土壤速效氮、磷之间的关系，为指导红壤合理施肥和养分重建提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验地位于江西省进贤县(28°37′N，116°26′E)，属于亚热带季风气候，年均气温17.7 ℃，年均降水1 800 mm。土壤为第四纪红黏土发育的粉砂质黏壤土。试验始于1986年。试验前，土壤pH值为6.0，有机碳含量8.93 g·kg-1，容重1.20 g·cm-3，全氮为0.98 g·kg-1，全磷为1.42 g·kg-1，全钾为8.93 g·kg-1。

试验共设10个处理:(1)不施肥(CK)；(2)单施氮肥(N)；(3)单施磷肥(P)；(4)单施钾肥(K)；(5)施氮磷肥(NP)；(6)施氮钾肥(NK)；(7)施氮磷钾肥(NPK1)；(8)施2倍量氮磷钾肥(NPK2)；(9)施有机肥(OM)；(10)氮磷钾配施有机肥(MNPK)。每个处理3次重复，按随机区组设计，每小区面积22 m2。种植制度采用春玉米-夏玉米-冬闲制。氮、磷、钾肥每季施用量折纯:N 60 kg·hm-2，P2O530 kg·hm-2，K2O 60 kg·hm-2。化肥种类分别为尿素(N 46%)、钙镁磷肥(P2O515%)、氯化钾(K2O 60%)；有机肥为新鲜猪粪(样品含水量80%，干物质含碳量为40%，N 0.40%，P2O50.35%，K2O 0.50%)，施用量15 t·hm-2。磷、钾肥和有机肥均基施，氮肥2/3作基肥，1/3追施。

1.2 样品分析

每个小区按S型采集土壤样品并混匀，自然风干，过2 mm筛备用。

土壤基本理化性质的测定采用常规方法，有效磷(Olsen-P)采用NaHCO3法测定，土壤无机氮采用2 mol·L-1KCl提取，碳氮分析仪(Multi N/C 2100型，德国耶拿)测定。

玉米植株烘干粉粹后，采用双酸消解，用凯式定氮法测定植株氮含量，比色法测定植株磷含量。

2 结果与分析

2.1 长期不同施肥处理对土壤速效磷和无机氮的影响

本研究中化学磷肥用量较低，施用化肥处理的土壤速效磷含量变化不大(14.76～36.26 mg·kg-1)；而施用有机肥的处理(OM、MNPK)土壤速效磷含量为96.61～99.91 mg·kg-1，是不施肥对照(12.77 mg·kg-1)的7.49～7.82倍(图1)。

图1 长期不同施肥处理对土壤速效磷和无机氮的影响

各处理下，土壤无机氮含量为16.20～37.92 mg·kg-1，其中，化肥处理的土壤无机氮含量为17.23～28.33 mg·kg-1，而有机肥处理的土壤无机氮含量为35.58～37.92 mg·kg-1，是不施肥对照的2.20～2.34倍。

2.2 长期不同施肥处理对玉米产量和氮磷吸收的影响

各处理下，玉米籽粒产量为400～7 178 kg·hm-2，秸秆产量为756～6 194 kg·hm-2，总生物量为1 156～13 372 kg·hm-2，施用有机肥处理的籽粒产量为7 052～7 178 kg·hm-2，是不施肥对照的3.91～3.98倍(图2)。

图2 长期不同施肥处理对玉米产量的影响

各处理下，玉米籽粒吸氮量为4.0～97.7 kg·hm-2，秸秆吸氮量为4.6～56.7 kg·hm-2，总吸氮量为8.6～154.4 kg·hm-2，其中籽粒吸氮量占总吸氮量的46.5%～66.9%(图3)。

图3 长期不同施肥处理对玉米氮吸收的影响

各处理下，玉米籽粒吸磷量为1.0～30.2 kg·hm-2，秸秆吸磷量为0.4～12.8 kg·hm-2，总吸磷量为1.4～43.0 kg·hm-2，其中籽粒吸磷量占总吸磷量的66.8%～78.4%(图4)。

图4 长期不同施肥处理对玉米磷吸收的影响

2.3 长期不同施肥处理下玉米氮磷吸收与土壤养分的关系

如图5、6所示，回归分析发现，长期施肥下玉米氮、磷的吸收量(分别编为y1、y2)与土壤无机氮、速效磷含量(分别编为x1、x2)均呈极显著(P<0.01)线性正相关，拟合的回归方程分别为y1=3.639 8x1-53.393(R2=0.730 6)，y2=0.312 6x2-1.734 3(R2=0.913 5)。

图5 籽粒氮吸收与土壤无机氮的关系

图6 籽粒磷吸收与土壤速效磷的关系

3 小结与讨论

本研究表明，长期不同施肥影响了土壤氮磷养分重建，但化肥处理对红壤养分库的影响相对较小，而含有有机肥的处理则可以大幅提升土壤速效磷和无机氮含量，红壤有效磷含量在合理的施肥条件下可以快速增加，但土壤氮库的重建则较缓慢[3]。同时，由于磷素累积较快，在土壤磷库重建中也要注意可能的磷流失风险[7]。

本试验条件下，长期不同施肥处理对玉米产量有显著影响。与CK相比，偏施氮肥(N)处理的玉米籽粒、秸秆产量和总生物量显著下降；偏施磷肥(P)或钾肥(K)的处理则与对照差异不大；氮磷(NP)和氮钾配施(NK)处理的玉米籽粒、秸秆产量和总生物量有所增加；氮磷钾(NPK1)和高倍氮磷钾(NPK2)处理显著提高了玉米籽粒、秸秆产量和总生物量；而含有有机肥的处理(OM和MNPK)籽粒产量是对照的3.91～3.98倍。长期不同施肥处理对玉米氮、磷养分吸收量与生物量的影响规律相似，推测不同施肥影响了土壤养分的供应[8]，进而影响了玉米对养分的吸收，从而影响玉米生物量。总的来看，长期施用有机肥对于培肥土壤的效果较好。