本试验于 2002~2003 年在“国家褐潮土土壤肥力和肥料效益长期监测基地(BFSFFELTMB)”(北京昌平)进行。以长期定位不同施肥制度为平台,探讨了土壤功能衰退的机理,并在此基础上,设计不同的肥料修复试验对土壤功能进行修复,系统的研究了长期定位不同施肥制度所引起的土壤功能衰退机理和修复途径。研究结果如下:1.长期定位不同施肥制度对作物产量和品质的影响 经过 13 年长期定位不同施肥制度,长期不施肥(CK)、偏施氮肥(N)、氮钾肥(NK)作物产量低。长期施氮磷肥(NP)作物有较高产量,而长期施磷钾肥(PK),玉米有较高产量,但小麦产量较低。长期施氮磷钾和有机肥(NPKM)NPKM 肥不仅可持续高产而且可获得比 NPK 化肥处理有更高的产量。 长期施 NPKM 和 NPK 肥,提高了玉米籽粒中蛋白质、氨基酸总量和必需氨基酸的含量,并相应的提高其产量;长期定位不同施肥制度,对玉米籽粒谷蛋白影响较少,而对清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白影响较大,玉米籽粒中四种蛋白含量的大小为醇溶蛋白>谷蛋白>清蛋白>球蛋白;长期施NPK 化肥,玉米籽粒中淀粉含量高。长期施 N、NK、NPKM 肥,玉米籽粒有较高的可溶性糖含量,而施 PK 肥后可溶性糖含量较低;长期施磷肥处理(NP、PK、NPK、NPKM)玉米籽粒中粗脂肪含量较高,而长期施钾肥处理(NK、PK、NPK、NPKM)玉米籽粒中粗灰分含量较高。除长期施 NK 肥处理粗纤维含量略高外,其他各施肥处理玉米籽粒中粗纤维含量均低于长期不施肥处理。2.长期定位不同施肥制度对土壤养分和酶活性的影响 长期施 NPKM 肥和 NPK 肥,土壤中全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾和有机质含量均较高,其中长期施 NPKM 肥土壤各养分含量高于长期施 NPK 肥土壤,长期定位不同施肥制度对土壤养分影响大小次序为速效磷>全磷>全氮>碱解氮>速效钾>有机质。 一年内,种植玉米后与种植小麦后相比,土壤全氮、碱解氮、全磷含 1<WP=8>长期定位不同施肥制度土壤功能衰退与修复研究量升高,而土壤速效磷和有机质下降,速效钾含量没有显著变化。 长期不施肥土壤过氧化氢酶活性最高,而长期施 NPKM 肥处理土壤中过氧化氢酶活性并不高;长期施 NPKM 肥土壤中磷酸酶活性和脲酶活性均较高。3.长期定位不同施肥制度土壤养分与玉米品质的关系 玉米品质与土壤肥力具有很好的相关性,蛋白质与碱解氮含量,淀粉与有机质含量,粗灰分与速效钾含量均呈显著正相关;粗脂肪与全氮和全磷含量呈正相关,而与碱解氮含量呈负相关;氨基酸与全氮和碱解氮呈正相关,而与全磷含量呈负相关关系。4.长期定位不同施肥制度衰退土壤进行不同肥料修复对作物产量的影响 长期不施肥(CK)或长期施 N、NK、NP、PK 肥衰退土壤,当季施入足够的 NPK 或 NPKM 肥后,均可以大幅度提高土壤生产力,作物产量达到或超过最佳处理 NPKM-NPKM 水平,其中施用 NPK 肥修复后当季作物产量高于施用 NPKM 肥处理;长期施 PK 肥土壤,当季施入足够的氮肥,作物就会达到较高的产量;长期定位不同施肥制度的土壤,停止施肥后作物产量迅速降低,并且施用NPK肥处理下降幅度远高于NPKM处理;长期施 NPK 肥土壤,连续两季施入 NPKM 肥修复,第一季玉米的产量低于施 NPK 肥处理,而第二季小麦的产量高于施 NPK 肥的处理。5.长期定位不同施肥制度衰退土壤进行不同肥料修复对土壤养分的影响 进行不同的肥料修复后,长期不施肥(CK)、施 N、NK、PK 肥土壤,土壤碱解氮含量均下降,而长期不施肥、施 PK、NK 肥土壤全氮含量基本均下降,长期施 N 肥土壤,种植小麦后全氮上升,种植玉米后全氮下降。 长期不施肥(CK)、施 N、NK、NP、PK 肥土壤,进行不同的肥料修复后,土壤全磷含量均增加;施化学肥料进行修复后,土壤速效磷含量没 2<WP=9>山东农业大学硕士学位论文有显著增加,NPK 与有机肥(NPKM)配施可显著提高土壤速效磷含量。长期不施肥(CK)、施 N、NK、NP、PK 肥土壤,施入 NPK 肥和 NPKM肥进行修复后,土壤速效钾含量均升高,其中施 NPKM 肥处理大于施 NPK肥处理。长期不施肥、施 N、NK、PK 肥土壤进行不同肥料修复,种植玉米后,土壤中有机质均有小幅度上升,而种植小麦后,土壤中有机质含量均有小幅度下降。不同的衰退土壤,施 NPKM 肥进行修复后,土壤中有效锰、铁、铜、锌含量均为各修复处理最高的。对于长期施 NPK 肥土壤,连续施入 NPKM 肥进行修复后,土壤中全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾和有机质含量均高于继续施用 NPK肥处理。长期施 NPKM 肥土壤停止施肥,种植玉米后,土壤各土壤养分含量均高于长期施 NPK 肥处理。