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深度施肥對土壤養分、植物生長及產量品質的影響

2025-06-10 00:00:00劉靜吳翠云陳奇凌鄭強卿兗攀王欣
安徽農學通報 2025年9期

關鍵詞深度施肥;作物生長;根系分布;產量品質

中圖分類號 S14-33 文獻標識碼A 文章編號 1007-7731(2025)09-0067-06

DOI號 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.09.015

AbstractThe efects of deep fertilization on soil nutrients,plant nutrient uptake,plant growth and development, crop yieldand qualitywerereviewed.Proper deepapplication of nitrogen fertlizer,phosphorus fertilizer,compound fertilizer,andorganicfertilizercanallincrease soilnutrientcontent.For example,deepapplicationof nitrogenfertilizer (10-25cm)canreducenitrogen leaching and volatilizationlosses insoil;as the depth ofcompound fertilizerapplication increases,theabilityof nitrate nitrogen in thesoil tomove downward increases.Proper deep fertilization enhanced nutrient absorption eficiency incrops.Fertilization in appropriate soil layers can promote thegrowth and development of crops,increaseschlorophyllcontentinleaves,improvesphotosyntheticcharacteristics.Appropriatedeepfertiliation aligns the activerot zones with nutrient supplyareas,and improves fertilizerutilization efficiency.The impactof deep fertilization on yield and quality varies among crops,but proper deep fertilization generally enhances both.This study provides a reference for determining optimal deep fertilizations for diferent crops and exploringthe benefitsof yield increase with reduced fertilizer input.

Keywordsdeep fertilization;crop growth; root distribution;yield and quality

不同施肥方式對土壤中營養元素含量有一定影響,對減少肥料損失、提高肥效、減少環境污染及農林業可持續發展等方面均有重要作用。將肥料施用在合適的深度是提高肥效的具體方式之一。作物對營養和水分的獲取主要來自根系吸收2。合適的施肥深度對作物吸收營養、生長發育以及高質量和高產量栽培等至關重要。改變施肥深度能使養分供應區與根系活躍部位保持在相近的位置,使根系對肥料的吸收利用率大幅提高,實現減肥增效的目的。若施肥位置過深,肥料距大多數根系較遠,可能導致根系難以吸收養分、造成淋溶損失,進而污染地下水源。施肥位置過淺會誘導根系向地表伸展,對作物的生長發育不利,易造成樹體矮小。因此,合理的施肥深度有利于提高作物產量和品質。基于此,本文從深度施肥對土壤養分、植株養分吸收等方面的影響進行了綜述,為進一步提高作物減肥增產效益提供參考。

1深度施肥對土壤養分的影響

施肥深度直接影響肥料在土壤中的分布,促進不同土層對速效氮、速效鉀、有效磷的積累。常規施肥模式多為肥料淺施或土表撒施后進行翻耕、灌水等,使肥料混人土壤。該模式操作簡便、省工,但易使肥料裸露于地表或分布于淺層土,普遍存在養分揮發、徑流、淋洗和固定等情況,造成肥料養分利用率不高和水源污染等問題3。而肥料適當深施可減少肥料損失和對環境的不良影響。此外施肥深度還會影響土壤pH等。不同肥料種類在不同作物栽培過程中的適宜施肥深度也存在差異。

1.1氮肥深度施用對土壤養分的影響

氮肥施用過淺會造成其在農田耕層分布不均勻,導致其揮發;氮肥施用過深會導致氮素隨降水遷移到更深層土壤中,產生淋溶現象,無法被作物高效吸收利用4。氮素移動性較強,在降水或灌溉后易隨徑流損失5。Li等研究表明,氮肥深施有利于增加土壤養分含量和減少氮肥損失。Wu等對春玉米氮肥施用深度進行研究,發現氮肥深施能防止其揮發和淋溶,同時可增強土壤對銨態氮和硝態氮的吸附;高飛等8在春玉米施肥深度研究中發現,施肥深度 2 5 c m 比施肥深度5和 的土壤有機碳、全氮、速效磷和速效鉀含量高;丁相鵬等研究表明,夏玉米氮肥施用深度在10和 時, 0 ~ 1 0 0 c m 土層土壤硝態氮和銨態氮的含量總體優于其他施肥深度處理;Chen等0研究發現,施氮深度 處理的農田土壤堿解氮含量高于其他深度處理。

1.2磷肥深度施用對土壤養分的影響

磷素在土壤中遷移慢、擴散速率低、移動性較差、易被固定和沉淀,施入土壤中的磷肥多與土壤礦物質、黏粒或有機質結合轉化為非有效態磷,導致當季磷肥的利用率低[11-12]。張李蒙[13研究指出,磷在土壤中的移動在施肥點上下左右 1 ~ 3 c m 。若磷肥施肥點離作物根系較遠,會導致根系無法吸收磷素養分。適當深施磷肥可以提高作物對磷的吸收效率,是減磷增效的有效途徑之一[14]。孫坤雁[15]在冬小麥施肥深度研究中發現,磷肥深施可以提高土壤有效磷含量;楊云馬等在夏玉米施肥深度研究中發現,磷肥無論是淺施還是深施,只能增加施磷區域的土壤速效磷含量;陳香香[7在桔梗施肥深度研究中發現,相同施肥量條件下,深施較淺施的土壤速效磷含量、pH高;趙偉等18在玉米、大豆施肥深度研究中發現,全磷、速效磷含量在施肥深度 時最高。

1.3復合肥深度施用對土壤養分的影響

鉀在土壤中具有一定的移動性,較氮素移動性弱,比磷素的移動性強。在土壤鉀含量較高的情況下,土壤中的鉀可能淋洗進入地下水,造成水源污染。關于鉀肥施用深度對土壤養分的影響暫未見報道,因此通過綜合不同作物對氮、磷、鉀肥的吸收狀況,總結復合肥深度施用對土壤養分的影響。侯坤等[19研究發現,深施復合肥減少了肥料中氨的揮發損失和滲漏損失,提高了王壤全氮、全磷含量;陳亞宇20研究發現,水稻田施肥深度在 時,其土壤供氮、供鉀、供磷水平均比其他處理高;王夏暉等[2I]研究發現,隨著施肥深度的增加,硝態氮向下移動的能力有所提高。

1.4有機肥深度施用對土壤養分的影響

無機肥和有機肥配合施用后,無機肥給作物提供大宗和主要營養元素,但無法滿足植物對所有元素的需求;有機肥除供給作物一定的礦質元素外,還改善了土壤團粒結構和微生物生長環境,通過多種途徑使作物更好地利用化學肥料和土壤礦質元素,達到持續、均衡補充肥力,穩產和高產的目的[22]。施用有機肥可減少化學肥料對土壤產生的影響,有機肥深施有利于改善土壤的養分狀況。陳大超等[23]、譚玉紅[24研究表明,有機肥適當深施可以提高柑橘栽植土壤的堿解氮、速效磷、有效鉀含量和土壤pH,降低容重。

綜上,不同種類肥料適當深施均較淺施的土壤養分含量高。說明氮、磷、鉀肥的利用率在深層施用條件下得到提高,同時有效控制了淺施化肥造成的肥料揮發及流失。

2深度施肥對植株養分吸收的影響

作物的養分含量和養分利用率受施肥深度的影響不同,在實際生產中,可根據具體的土壤和氣候條件選擇適宜的施肥深度,提高作物的養分含量和養分利用率。丁寧等25研究發現,施肥深度為 2 0 c m 時,蘋果生殖器官和營養器官的 分配率明顯高于其他處理;魏嘉[2研究發現,深度施肥在 時,藍靛果樹體及其果實的氮、磷、鉀含量顯著高于表層施肥處理;武陽等[27研究發現,施氮深度在 2 0 c m 時,梨樹 利用率最高;汪新穎等[28研究表明,施肥深度在 2 0 c m 時,葡萄樹體的氮素吸收利用率最高;李紅波等29研究發現,施肥深度 2 0 c m 時,蘋果植株各器官對肥料氮的吸收能力顯著高于其他處理;韋劍鋒等[30研究表明,肥料深施有利于提高麻風樹各器官氮、磷及鉀養分積累量;劉海東等31研究發現,施肥深度在 時,水稻拔節期、抽穗期和成熟期葉片及莖鞘氮素積累量、植株氮素積累總量均較高;范霞等[32研究發現,施氮深度在 4 0 c m 時,對夏玉米植株肥料氮積累量的貢獻率較高;趙亞麗等[33研究發現,磷肥集中深施的夏玉米植株較其他處理氮、磷、鉀含量高;李振等[34研究發現,春玉米植株氮磷鉀積累量以施肥深度 6 c m 處理較高。綜合來看,肥料適當深施有利于促進作物對氮、磷及鉀的吸收;不同作物對各營養元素的吸收情況存在差異。

3深度施肥對植株生長發育的影響

養分管理是作物栽培的重要環節,合理施肥不僅有利于養分的高效利用,同時對促進植株生長、提高產量及增強植株抗逆性至關重要[35]。合理的施肥深度有利于作物生長形態指標的增加,有效改善作物的生理特性,從而提高其產量和品質。

3.1對作物生長的影響

作物的外觀形態和產量密切相關,其生長情況可以通過株高、新梢長度、葉面積、枝數等生長指標進行觀測。孫源蔚等[36研究發現,蘋果新梢長度和新梢葉片數在施肥深度 2 0 ~ 4 0 c m 時最佳;吳春濤37研究發現,有機肥深施可提高銀杏冠幅、莖粗、單株產葉量、單株種核產量;王銳等38研究表明,施肥深度在4 0 c m 時,葡萄新梢明顯伸長;王平生等3研究發現,施肥深度在 0 ~ 2 0 c m 時,核桃葉面積、百葉干重達到最高;吳昌娟等4研究發現,肥料淺施可提高遠志株高,深施可以增加分枝數;曹彥等41研究發現,施肥深度 有利于胡麻株高較早達到最高,葉數較早達到最多;張萌42研究發現,施肥深度在 時,玉米葉面積最大。綜合來看,在深度施肥條件下可提高不同作物的肥料利用效率,促進其生長。

3.2對生理特性的影響

作物的生理指標包括葉綠素含量、光合作用、酶活性等。葉綠素是植物主要的光合色素,其是植物葉片進行光合作用的基礎物質[43]。測定葉綠素的含量對研究植株光合生理、逆境生理、產量形成等機制意義重大[44]。植物的光合作用是植物吸收太陽能并同化為二氧化碳和水、釋放氧氣,同時形成有機化合物,儲存轉化為化學能的過程,對植物生長發育至關重要[45]。合理的施肥深度可改變作物深層土壤根系形態特征和生理活性,改善葉片光合生理特性,有利于干物質積累和轉運[46-47]。李亞妮等[48]研究發現,施氮深度在 8 ~ 1 6 c m 時,藜麥葉綠素、各類酶活性最高;杜玉奎49研究發現,氮肥深施的玉米葉面積指數、葉綠素含量、光合速率均大于其他處理;俞洪燕等[50研究表明,施氮深度在 7 ~ 9 c m 時,玉米葉綠素含量最高;郭宏娟等51研究發現,適當增加施氮深度有助于優化小麥旗葉光合生理特性;張倩等52研究發現,枸杞葉綠素含量隨施肥深度增加而上升,過氧化物酶活性在土壤淺層施肥時最高,超氧化物歧化酶活性在土壤中層施肥時最高;耿偉等53研究表明,深施肥料可以提高冬小麥葉面積指數、葉綠素含量以及光合速率;劉海東等54研究發現,花生葉片的葉綠素含量在施肥深度 時最高。綜合來看,合理的施肥深度有利于提高植物葉片的葉綠素含量,進而改善其光合特性。

3.3 對根系形態分布的影響

根系是植物體的重要器官之一,其在植物體進行各項基礎生命活動過程中發揮著重要的作用。如根系可從土壤中吸收水分和養分供植物體進行各種生理代謝活動[55]。不同施肥方式能夠通過影響土壤中的養分含量與分布狀況,進而影響根系生長發育,造成根系下扎深度、根長、根表面積、根體積和根干重等形態指標以及根系活力存在差異。根系吸收水分和養分的能力主要取決于其在土壤中的形態分布及根系活性等因素[56。改變施肥深度會對作物根系在土壤中的形態分布和功能產生影響。但不同植物根系的分布特性不同,因此不同作物適宜的施肥方式以及施肥深度差異較大。Liu等57研究發現,磷肥施用深度在 1 6 c m 時,可以提高冬小麥 8 ~ 1 6 c m 處的根密度、根表面積密度和根系活力;張永清等[58研究發現,深層施肥可以提高春小麥下層土壤中的根重、根密度及根系活力;李芳等5研究發現,施氮深度在 2 0 c m 時,油松根系總長度、總表面積和總體積均最高;Cheng等6研究發現,施氮深度在 時,顯著提高了玉米 2 0 ~ 6 0 c m 土層的根干重和根密度;

于曉芳等研究發現,深施較淺施的玉米根重、根體積、根表面積及根系活力明顯提高;薛小嬌等研究發現,在干旱脅迫下,增加磷肥的施用深度可提高苦蕎根系在 2 0 ~ 4 5 c m 土層中的分布。

肥料深施有利于提高作物的根長、根表面積及根系活力等。這是由于隨著根系的生長,根系的活躍部位發生變化,而常規施肥位置較為固定,肥料利用率較低。施肥位置直接影響肥料與根系間的距離和接觸時間,通常情況下根系與施肥位置的距離越近,接觸時間越長,根系可吸收利用的養分就越多63]。而肥料適當深施可使根系活躍部位與養分供應區的位置接近且接觸時間延長,增加根系對肥料的吸收利用率。

4深度施肥對作物產量和品質的影響

優化施肥方式能夠顯著提高作物養分吸收和利用效率,是實現作物增產增效的有效措施之一。孫權等64研究發現,施肥深度在 4 0 c m 時,葡萄的產量和品質較高;李強等5研究發現,施氮深度在 2 0 c m 時,可提高葡萄果實產量和品質。孫海高研究發現,施肥深度在 2 1 ~ 4 0 c m 時,葡萄綜合品質最佳;李俊杰研究表明,施肥深度在 1 5 ~ 3 0 c m 時,臍橙產量和品質較好。張曉雪等研究發現,施肥深度在大豆種下方 6 c m 處時,其產量較高;谷曉博等[69]研究發現,施肥深度在 時,油菜籽粒產量較高;鄭玉等7研究發現,施肥深度 6 c m 有利于提高木薯鮮薯、薯干和淀粉產量;沙莎等研究表明,施肥深度在 6 c m 時,棉花產量較高;江新鳳等[72研究發現,施肥深度在 1 1 ~ 1 8 c m 時,茶葉產量和品質較好。深度施肥對不同作物產量、品質的影響不同;適當深施有利于提高作物產量和品質。

5總結與展望

農作物的施肥深度與果樹相比較淺,這是由于農作物的根系在土壤中的分布較果樹淺。如水稻的產量和品質在施肥深度 0 ~ 1 0 c m 時較好,這是因為水稻根系主要分布在 0 ~ 2 0 c m 土壤中,且約 8 0 % 根系分布在0 ~ 1 0 c m 土壤中[73]。玉米的養分吸收效率在施肥深度0 ~ 1 5 c m 時較好,這是因為玉米屬于須根系作物,根系主要分布在 0 ~ 2 0 c m 土層中[74]。蘋果、梨、葡萄在施肥深度 2 0 ~ 4 0 c m 時,對肥料的吸收利用率較高,產量和品質較好,這是由于梨、蘋果等的根系較深,大多分布在 ;葡萄根系主要分布在 0 ~ 4 0 c m 土層中[76,施肥集中在這個深度,使養分與根系密集區位置接近,果樹對肥料的吸收利用明顯提高。

肥料的施用位置影響著養分在土壤中的運移和轉化、作物根系生長及根系形態變化以及作物對養分的吸收、利用,進而影響了作物產量形成及肥料利用效率[77]。在肥料損失中,約 6 0 % 源于施肥方法不當,因此確定合理的施肥位置有利于提高肥料利用率[78]

綜上,本文綜述了深度施肥對土壤養分含量及不同作物生長的影響,發現適宜的施肥深度可改善土壤養分含量、提高作物的肥料利用率、增加作物產量、提高作物品質。目前,關于深度施肥對作物的影響研究較為豐富,但關于鉀肥深度施用的研究有待深入;深度施肥對農作物的影響研究較多,對果樹的影響研究有待深入,尤其是深度施肥針對果樹土壤的理化性質、根系形態分布及根活性等方面的研究。因此下一步研究重點可集中在深度施肥對果樹土壤理化性質、根系生長、形態分布和根活性等的影響,使農業生產中關于深度施肥的研究更加多元化、豐富化。

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(責任編輯:李媛)

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