稻-菜輪作下長期施肥對作物產量和土壤理化性狀的影響

張維玲， 徐靜高， 葛芙蓉， 馬嘉偉， 葉正錢*

(1.北侖區農業技術推廣中心，浙江 寧波 330200； 2.浙江農林大學 環境與資源學院，浙江 杭州 311300)

長期的農業生產過程中，由于不合理施肥導致部分耕地出現肥力下降、土壤養分不平衡和土壤板結等不良現象[1-3]。浙江省寧波市北侖區近年來積極探索并推廣稻-菜輪作的特殊栽培模式[4]，從2010年起開展早稻-大頭菜高效輪作栽培示范。因此，研究長期不同施肥處理下，稻-菜輪作區土壤基本理化性狀和作物產量的變化，能實時監測該輪作種植模式下不同施肥對土壤基礎地力情況和作物產量的影響，對調整當下施肥措施、提高肥料利用率和種植區土壤質量有較大的指導意義。在北侖區選定一個稻-菜輪作模式的長期監測點，主要用于觀察同一輪作區在相同輪作模式下多年采用不同施肥模式對土壤肥力、作物產量的影響以及耕地地力的變化趨勢，篩選適合推廣應用的地力培肥措施以指導該區的實際生產。本文基于監測點2010—2018年的長期定位試驗結果進行總結與分析。

1 材料與方法

1.1 監測點基本情況

寧波市北侖區在2009年建立省級耕地地力長期監測點1個，位于春曉街道慈岙村海靖塘地塊，地理坐標121°51′48.5″E，29°44′58.4″N。監測點海拔2.5 m，地形為濱海平原，年降水量1 300 mm左右，年有效積溫5 200 ℃左右，年無霜期240 d左右，代表了全區糧食主產區的自然條件。監測點土壤類型為水稻土，耕作制度為稻-菜輪作，代表了全區主要耕作制度。

監測點土壤基礎肥力: pH 7.71, 有機質17.30 g·kg-1, 全氮1.44 g·kg-1, 有效磷 32.05 mg·kg-1, 速效鉀188 mg·kg-1, 全鹽1.134 g·kg-1, 陽離子交換量13.12 cmol·kg-1。

1.2 處理設計

按照《寧波市農田質量長期定位監測點建設指導意見》要求，選擇有代表性的稻-菜輪作種植區進行不同施肥處理的監測試驗，側重監測施肥方式對地力的影響。監測點面積為133.4 m2，平均分為4個處理區，每個處理區面積為33.3 m2，不設重復。除施肥不同外，各處理的其他管理措施均保持一致。在監測點內布設4個施肥處理，分別為：處理1無肥區(空白區)、處理2常規施肥區、處理3測土配方肥純化肥區、處理4測土配方施化肥+有機肥區。監測點的熟制制度為一年兩熟，分別種植早稻和大頭菜，供試早稻品種為甬秈15，大頭菜為本地種。通過連續多年在同一田塊內采用同一種種植方式、同一種施肥方法、相同肥料種類、不同肥料用量，對土壤結構、土壤肥力和作物產量變化情況進行長期觀察分析，以期提出適合北侖區主要耕地類型和耕作制度的最佳施肥方法和施肥量。

2 結果與分析

2.1 監測點土壤基礎肥力、水稻和大頭菜不同處理施肥方案及施肥純量

春曉街道慈岙村試驗前土壤全氮處于中等偏低水平，有效磷和速效鉀總體肥力水平中等，監測點為粉砂質黏土。監測點9 a不同處理每年種植水稻和大頭菜的施肥方案一致，施肥純量情況詳見表1。

表1 監測點每667 m2肥料輸入情況

2.2 長期不同施肥處理對監測點土壤基本理化性質的影響

由表2可知該監測試驗開始前的土壤pH為7.71，經過9 a的施肥處理，發現無肥區、常規施肥區和測土配方+有機肥區的土壤pH略微降低，總體變化不明顯。無肥區在長期輪作后土壤有機質最終略微下降，經過長期施肥處理4的土壤有機質增加最明顯，處理3下降。同時，無肥區的長期輪作也導致土壤氮、磷、鉀被嚴重掠奪，長期施肥后3個施肥區的有效磷均明顯增加，而速效鉀均明顯降低。

表2 長期不同施肥處理對監測點土壤基本理化性質的影響

2.3 長期不同施肥處理對水稻和大頭菜產量的影響

從表3可以看出，無肥區9 a的水稻產量變化波動比較大，且每一年的產量都低于3個施肥區，3個施肥區的水稻產量呈逐年增加的趨勢。測土配方+有機肥區水稻產量增加最多，相比于無肥區，該區9 a的水稻產量平均增加了61.9%，常規施肥區和測土配方施肥區平均增加了56.0%和53.9%。從表4可以看出，不施肥區9 a的大頭菜產量變化波動也比較大，每一年的產量都明顯低于3個施肥區，不同施肥處理均明顯提高了大頭菜產量，但其增加波動較大。測土配方+有機肥區大頭菜產量增加最明顯，該區9 a的產量平均比無肥區增加了136.7%，常規施肥區和測土配方施肥區平均增加了106.6%和110.0%。由此可見，施肥的確能保障水稻和蔬菜的產量，且有機無機肥配合施用增產效果最佳。

表3 長期不同施肥處理對水稻產量的影響

表4 長期不同施肥處理對大頭菜產量的影響

2.4 長期不同施肥處理對地力貢獻率的影響

所謂耕地基礎地力是指在常規的生產水平下不施肥區的作物產量與施肥區的產量之比，又稱地力貢獻率。土壤地力貢獻率低，則表明土壤基礎肥力差，作物對肥料依賴性強，反之亦然。由表5可看出，前3 a各施肥處理的土壤地力貢獻率均接近80%，隨著種植年限的延長，各處理的土壤地力貢獻率呈現逐年下降趨勢，平均貢獻率均在60%以上。與水稻相比，種植大頭菜的土壤地力貢獻率較低，但各處理的土壤地力貢獻率仍呈現逐年下降趨勢，測土配方+有機肥區的土壤地力貢獻率為44.8%，低于常規施肥區和測土配方施肥區(表6)。因此，隨著種植年限的延長，土壤的基本供肥能力會逐漸降低，需要不同的施肥方式來補充土壤養分，保障糧食和蔬菜生產。

表5 監測點各年度種植水稻的地力貢獻率

表6 監測點各年度種植大頭菜的地力貢獻率

3 小結與結論

從保障農田養分平衡和作物高產考慮，測土配方施肥+有機肥為最佳的施肥方式，其不僅能達到水稻和大頭菜高產的目的，也可維持土壤的肥力水平，改善土壤結構。與常規施肥方式比較，測土配方施化肥處理在減少化肥用量的同時還能達到與常規施肥相似的產量。在水稻和蔬菜的生產中可采取“穩氮、控磷、增鉀”施肥對策，做好測土施肥工作。

該監測點基礎地力較高，在前3 a，基礎地力對水稻產量的貢獻率多在80%左右，對大頭菜產量的貢獻率在70%左右；總體來看，地力貢獻率隨著年限延長逐漸降低。因此，基礎地力尚不能滿足水稻-大頭菜高產的需要，長期不施肥料會導致土壤肥力下降，影響水稻和蔬菜的可持續生產。

由于3個施肥區投入的鉀素遠不能滿足水稻和大頭菜正常生長吸收鉀素的需要，農田鉀素出現明顯的虧損，土壤速效鉀隨時間呈現顯著的下降，下降無明顯變化趨勢。基于鉀肥資源不足的事實，而水稻吸收的鉀素主要分布在秸稈中，建議加大力度推廣秸稈還田，杜絕燃燒稻草，補充土壤鉀虧損。