不同基礎肥力水稻土對施肥響應的差異性研究進展

　　摘要：土壤基礎肥力是保證水稻高產(chǎn)的關鍵因素。不同肥力水平土壤的理化性質、生物學特性對水稻的生長發(fā)育、產(chǎn)量及產(chǎn)量形成的影響有所差異。合理施肥、土壤培肥是解決土壤肥力低下的有效措施。文章綜述、歸納和分析了不同肥力土壤的差異性，針對不同基礎地力的土壤提出了一些培肥措施，以期為水稻因地制宜制定高效施肥技術提供參考。

　　關鍵詞：水稻土;土壤基礎肥力;施肥;培肥

　　土壤肥力按成因可分為自然肥力和人為肥力。自然肥力受氣候、生物、母質、地形和年齡五大因素影響;人為肥力受人為勞作活動的影響，如耕作、施肥、灌溉等行為。土壤肥力是衡量土壤能夠提供作物生長所需的各種養(yǎng)分的能力。水稻土是以種植水稻為主的耕作制度下，人為管理措施影響下形成的[1]。我國中低產(chǎn)田占耕地總面積的2/3，改良中低產(chǎn)田土壤質量、提高糧食作物單產(chǎn)成為解決糧食安全問題的有效途徑，是實現(xiàn)藏糧于地戰(zhàn)略的重要基礎。不同基礎肥力土壤生產(chǎn)力、施肥技術和培肥技術不相同，如何根據(jù)不同肥力水平做到合理施肥、有效培肥對水稻生產(chǎn)具有指導性的意義。

　　1我國糧食主產(chǎn)區(qū)土壤基礎地力狀況

　　據(jù)全國第二次土壤普查統(tǒng)計，全國耕地按質量等級由高到低依次劃分為一至十等。其中，評價為一至三等的耕地面積為3320.0萬hm2，占耕地總面積的27.3%;評價為四至六等的耕地面積為5453.3萬hm2，占耕地總面積的44.8%;評價為七至十等的耕地面積為3400.0萬hm2，占耕地總面積的27.9%[2]。我國不同區(qū)域土壤等級比例見表1。我國水稻土面積為2978.0萬hm2，約占全國耕地面積的1/5。我國糧食主產(chǎn)區(qū)水稻土分為4大區(qū)域：東北區(qū)，主要分布在吉林、黑龍江;長江中下游區(qū)，主要分布在江蘇、上海、浙江、安徽、江西、湖北、湖南;西南區(qū)，主要分布在四川、重慶、云南、貴州;華南區(qū)，主要分布在福建、廣東、廣西、海南[3]。全國不同省份水稻土土壤基礎肥力見表2。

　　2不同肥力土壤特性的差異

　　2.1不同肥力土壤的物理特性

　　土壤容重和孔隙度是土壤重要的物理指標。土壤容重直接影響土壤孔隙度與孔隙的大小，其對土壤的持水性及溶質遷移有一定的影響，從而影響植物的根系生長和生物量的積累[12]。王宜倫等[13]認為，超高產(chǎn)田土壤容重普遍低于高產(chǎn)田，土壤孔隙度明顯高于高產(chǎn)田。耕層土壤容重小、孔隙度大，結構性良好，有利于作物根系的生長，促進作物的生長發(fā)育，從而提高作物產(chǎn)量[14-16]。土壤團聚體被認為是土壤養(yǎng)分的“貯藏庫”，其數(shù)量的多少能夠反映土壤供儲養(yǎng)分能力的強弱，其穩(wěn)定性主要受土壤肥力的影響[17-18]。團聚體穩(wěn)定性包括機械穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性等。相關研究表明，土壤團聚體破壞率與土壤有機質含量呈負相關，即土壤有機質含量越高，團聚體破壞率越低[19]。高產(chǎn)肥力土壤有機質含量普遍較高，其團聚體破壞率較低。此外，土壤團聚體的化學穩(wěn)定性受鹽溶液濃度和土壤肥力水平的共同作用，中、低肥力土壤對氮肥溶液的響應較為強烈，而高肥力土壤對其響應較弱[20]。高肥力土壤較中、低肥力土壤耕層土壤結構好，有利于作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量的提高。

　　2.2不同肥力土壤的化學特性

　　土壤化學指標包括全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、pH值等。氮是作物正常生長發(fā)育所需的主要養(yǎng)分，高肥力土壤和中肥力土壤的可溶性氮含量均高于低肥力土壤。鄭圣先等[1]認為，高產(chǎn)水稻土有機質、全氮和速效磷含量非常豐富;中產(chǎn)水稻土的有機質、全氮和速效磷含量處于豐富水平;低產(chǎn)水稻土的有機質、全氮和速效磷養(yǎng)分顯著低于高產(chǎn)和中產(chǎn)水稻土。而李銳[21]認為，不同肥力土壤差異主要表現(xiàn)在全氮、速效鉀、有機質含量的不同，高肥力土壤的全氮、速效鉀和有機質含量高，而不同肥力土壤pH值和速效磷含量差異不大。不同研究的結果不同可能是由于兩者所研究的土壤質地不同，土壤物理特性存在差異所導致。陽離子交換量(CEC)反映了土壤的保肥、供肥和緩沖性能，其與土壤肥力呈正相關。低肥力土壤中有機質含量低、粘粒少，土壤陽離子交換量低[22]。

　　3不同肥力土壤對水稻的影響

　　土壤肥力是影響作物產(chǎn)量的重要因素。高地力土壤有較高的土壤供氮、供鉀能力，生物量隨生育期的延長不斷高于低地力土壤[36]。劉艷陽[37]研究表明，在砂土、粘土土壤種植的水稻產(chǎn)量、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)均表現(xiàn)出高地力>中地力>低地力。千粒重在兩種土壤類型上存在差異，在砂土上表現(xiàn)為低地力>中地力>高地力，而粘土中不同地力種植的水稻千粒重差異不顯著。同樣，結實率在兩種土壤類型上也存在差異，粘土上水稻結實率高、中地力>低地力，砂土上不同地力種植的水稻結實率差異不顯著。郭麗等[38]認為，高、中肥力條件與低肥力條件下的產(chǎn)量差異達極顯著水平，而高肥力與中肥力產(chǎn)量差異不明顯。孫義祥等[33]認為，雖然高肥力土壤條件下水稻前期供氮養(yǎng)分充足，分蘗旺盛，成穗率高，但后期群體間的自動調節(jié)作用導致結實率與千粒重下降。這與張軍等[39]的觀點相同?？傊?，土壤地力水平高，單位面積有效穗數(shù)和穗粒數(shù)多，產(chǎn)量就高。

　　4不同肥力土壤的培肥措施

　　4.1化肥的合理施用

　　大量研究表明，施鉀可提高水稻產(chǎn)量，利于養(yǎng)分向籽粒的轉運和分配，促進有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和粒重的增加，從而提高產(chǎn)量[43-45]。作物對鉀元素的吸收、利用與土壤中鉀素含量的高低有關。在低肥力土壤條件下，增施鉀肥可以滿足籽粒產(chǎn)量形成的鉀素需求，增加植株養(yǎng)分中鉀素的比例，獲得高產(chǎn)。在高肥力土壤條件下，增施鉀肥，產(chǎn)量增加不明顯，且鉀肥過量施用，水稻產(chǎn)量反而下降[46]。適量的氮、磷、鉀肥有利于養(yǎng)分向籽粒的轉運，增加籽粒養(yǎng)分積累量，三者之間的轉運量存在顯著的協(xié)同效應[47]。孫義祥等[33]認為，在低肥力土壤上增施鈣肥可增加水稻的莖蘗數(shù)，顯著提高產(chǎn)量;在高肥力土壤上增施鈣肥在水稻生育后期千粒重卻降低。低肥力土壤與高肥力土壤相比，施肥有必要添加鈣元素。湖南土壤以紅壤較多，紅壤偏酸性，鈣肥的施用可以提高土壤酸堿度，同時還能消除某些離子如H+、Al3+、Na+等過多造成的毒害。

　　4.2增施有機肥

　　有機肥分為農家肥、綠肥和腐殖酸肥三大類型。農家肥是農戶將人畜糞便以及其它原料加工而成，常見的有廄肥、堆肥、草木灰等。常見綠肥作物有紫云英、黑麥草、豌豆等。腐殖質類肥料是利用泥炭、褐煤、風化煤等原料加工而成。綠肥翻壓還田可增加土壤有機質含量，促進土壤團聚體的形成和提高團聚體的穩(wěn)定性，降低土壤容重，改善土壤結構[48-50]?？梢?，有機肥的施用可改善土壤結構，提高土壤肥力。葉協(xié)鋒等[51]研究表明，翻壓綠肥顯著提高了土壤的酶活性和肥力水平，當翻壓量為22500~30000kg/hm2時，土壤酶活性和肥力水平達到最高。當有機肥和化肥配合施用時，提高了氮肥的利用率，土壤的微生物數(shù)量和活性顯著增加，從而提高了土壤肥力[52-53]。且在低肥力的土壤中有機肥無機肥配施其土壤微生物的數(shù)量和活性顯著增加，對改善土壤肥力有明顯效果[54]。魯艷紅[55-56]等研究表明，紅壤水稻土長期配合施用化肥與豬糞可以提高磷酸酶活性。此外，有機肥的施入還能夠提高土壤微生物量氮和可溶性氮的含量及其比例[57]?？梢姡袡C肥可以改善土壤結構、提升土壤肥力和緩沖能力，增加微生物數(shù)量，從而提高作物產(chǎn)量[58]。

　　作物秸稈內含有大量的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，秸稈還田被普遍認為是一項培肥增產(chǎn)措施。研究表明，在秸稈還田條件下提高土壤養(yǎng)分的同時，可降低土壤容重，增加孔隙度，有利于作物根系生長，提高土壤質量，增加作物產(chǎn)量[59]。在秸稈分解的過程中，增加了土壤有機碳，為土壤微生物生長提供了豐富的碳源和氮源，微生物的活性增強[60]。秸稈還田配施秸稈快腐劑可增加土壤陽離子交換量、土壤腐殖質含量和活性[61]。另有研究表明，秸稈還田是緩解土壤鉀素虧缺的有效措施，且施用鉀肥可以增加作物產(chǎn)量[62]。中、低肥力土壤均可通過長期秸稈還田方式增加土壤養(yǎng)分，提高土壤肥力。

　　5研究展望

　　作物生長發(fā)育的養(yǎng)分需求主要是從土壤中吸收，而土壤基礎地力的高低決定了能夠提供養(yǎng)分的能力。近年來，一直有學者針對不同基礎肥力土壤對肥料的響應開展研究，且集中在不同氮肥施用量對不同肥力土壤的理化性質、植株養(yǎng)分吸收規(guī)律等方面的影響。試驗中評價肥力差異性的一些養(yǎng)分指標在等級變化中其增減幅度有所不同，可能因土壤自身所含養(yǎng)分的多少或種植水稻品種對養(yǎng)分吸收能力的不同而導致結果具有差異性。大量研究指出，高肥力稻田水稻產(chǎn)量顯著高于中、低肥力稻田，但對于影響水稻產(chǎn)量構成因素的變化沒有達到一致認同，有人認為高肥力稻田因結實率、千粒重的增加而增產(chǎn)，也有人認為高肥力稻田千粒重與中、低稻田無明顯差異。不同生態(tài)環(huán)境、土壤類型、栽培品種對水稻產(chǎn)量構成因素有較大的影響。關于產(chǎn)量構成各因素對產(chǎn)量影響的程度還需做大量研究，將試驗條件盡量控制在同等水平下。近幾年的研究中常采用綠肥作為有機肥無機肥配施中的有機肥營養(yǎng)來源，因綠肥種類較多，試驗研究土壤類型不同，還需將綠肥種類及配比比例和土壤類型相聯(lián)系，進一步探討其有效培肥的組合方式。目前，常采用一些基本的養(yǎng)分含量指標和與氮源相關的酶活性指標來判斷土壤肥力狀況，而對土壤微生物數(shù)量和種類與土壤肥力水平這方面的報道較少。另外，土壤肥力還受當?shù)刈匀画h(huán)境、水稻品種、栽培措施等因素的影響。因此，不同肥力土壤培肥要做到“因地培肥，因肥施量”。

　　參考文獻

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