中国北方土壤磷素状况及磷肥的增产作用

中 国 北 方 土 壤 磷 素 状 况 及 磷 肥 的 增 产 作 用
北 方 农 田 土 壤 磷 素 及 平 衡 状 况
周 艺 敏 博 士
天 津 市 土 壤 肥 料 研 究 所 天 津 邮 编 300192
北 方 历 来 为 全 国 的 重 点 缺 磷 地 区 , 农 田 耕 地 土 壤 缺 磷 面 积 约 占
75% 以 上 。 在 大 规 模 施 用 磷 肥 , 土 壤 磷 素 状 况 得 到 明 显 改 善 。 近 年
来 土 壤 养 分 状 况 的 系 统 研 究 和 大 量 田 间 试 验 结 果 显 示 , 中 国 北 方 土
壤 磷 素 仍 然 是 继 N 之 后 的 主 要 养 分 限 制 因 子 。 从 农 业 的 持 续 发 展 出
发 , 仍 需 高 度 重 视 合 理 施 用 磷 肥 问 题 ,, 以 提 高 肥 效 , 培 肥 土 壤 。 本 文
汇 总 了 北 方 协 作 组 几 年 来 有 关 磷 肥 的 研 究 成 果 , 对 北 方 土 壤 磷 素 状
况 、 磷 肥 的 合 理 施 用 以 及 肥 效 进 行 分 析 。
1. 耕 层 土 壤 磷 素 状 况 及 平 衡
根 据 北 方 主 要 土 壤 养 分 动 态 监 测 结
果 表 明 , 八 十 至 九 十 年 代 以 来 随 着 农 业 生
产 的 发 展 , 磷 肥 的 大 量 投 入 , 农 田 土 壤 磷
素 平 衡 出 现 盈 余 。 九 十 年 代 与 八 十 年 代 相
比 农 田 磷 肥 投 入 量 增 长 2-8 倍 。 有 机 肥 在
磷 肥 投 入 的 贡 献 率 占 25%-30%。 磷 肥 的
大 量 投 入 使 土 壤 磷 素 平 衡 出 现 盈 余 。 耕 层
(0-20cm) 土 壤 有 效 磷 含 量 水 平 普 遍 提 高 。
图 1 显 示 了 吉 林 、 山 东 、 新 疆 3 省 主 要 土
壤 类 型 的 有 效 磷 含 量 变 化 情 况 。 从 图 中 可
看 出 九 十 年 代 与 八 十 年 代 相 比 主 要 土 壤
类 型 的 有 效 磷 含 量 平 均 提 高 了
3-10mg/kg。
图 1 北 方 地 区 主 要 土 壤 类 型 速 效 磷 含 量 变 化 情 况
24
土 壤 有 效 磷 (Olsen 法 ) 含 量 (mg/kg)
25
20
15
10
5
0
1980-1984
1994-1997
黑 土
水 稻 土
潮 土
褐 土
沙 姜 黑 土
棕 壤
棕 漠 土
2. 北 方 农 田 土 壤 养 分 限 制 因 子 中 缺 磷 对 产 量 的 影 响
采 用 国 际 农 化 服 务 中 心 (ASI) 推 荐 的 土 壤 养 分 状 况 系 统 研 究 方 法 , 对 北 方 13 个 省 市
10 多 个 代 表 性 土 壤 类 型 的 199 个 样 点 进 行 养 分 限 制 因 子 温 室 盆 栽 试 验 , 结 果 表 明 ( 见 表
1), 土 壤 磷 素 的 亏 缺 依 然 是 继 氮 之 后 的 第 二 大 养 分 限 制 因 子 。 与 最 佳 处 理 量 (OPT) 对
比 , 土 壤 不 施 磷 (-P), 平 均 生 物 量 仅 达 最 佳 处 理 的 49%。
地 区 平 均 样 点 数
表 1 北 方 农 田 土 壤 养 分 限 制 因 子 分 析 结 果 (1992-1998)
OPT -N -P -K -S -Fe -Zn -B 不 施 肥
----------------------- 标 准 化 后 的 生 物 量 *,% -------------------------
东 北 平 均 46 100 37.3 47.4 78.7 79.5 86.5 83.6 91.6 32.9
华 北 平 均 129 100 44.8 54.1 79.8 80.1 81.0 81.7 78.4 38.6
西 北 平 均 24 100 36.1 43.6 78.1 75.7 82.5 71.5 80.3 25.0
总 平 均 199 100 40.0 49.0 79.0 78.9 82.7 79.2 83.8 35.0
* 生 物 量 为 出 苗 后 6 个 星 期 地 上 部 分 的 干 物 重 , 以 最 佳 处 理 (OPT) 为 100%。 各 处 理 除
标 定 的 养 分 外 均 施 用 相 等 于 OPT 的 养 分 量 , 如 -N 为 除 N 外 施 用 所 有 其 它 的 养 分 。

养 分 限 制 因 子 位 序 为 N>P>S>K>Zn>Fe>B>Mn>Cu。 从 东 北 , 华 北 , 西 北 3 个 区 土
壤 平 均 肥 力 状 况 看 , 不 施 肥 区 (CK) 平 均 生 物 量 分 别 为 32.9%,38.6% 和 25.0%, 即 华
北 地 区 土 壤 肥 力 水 平 > 东 北 地 区 > 西 北 地 区 。 从 土 壤 缺 磷 的 相 对 产 量 看 分 别 为 47.4%,
54.1,43.6%, 即 西 北 地 区 土 壤 磷 素 的 亏 缺 对 作 物 产 量 限 制 更 加 严 重 。 西 北 地 区 的 土 壤 磷
肥 的 合 理 施 用 更 应 引 起 关 注 。
3. 土 壤 对 磷 的 吸 附 固 定
天 津 及 河 南 农 科 院 土 肥 所 对 60 多 个 不 同 类 型 土 壤 进 行 的 施 入 磷 肥 吸 附 试 验 表 明 ,
施 入 磷 肥 被 土 壤 吸 附 固 定 量 占 加 入 量 24%-57%, 平 均 为 36%。 土 壤 类 型 不 同 对 磷 的 吸
附 量 差 异 较 大 。 砂 姜 黑 土 , 水 稻 土 和 粘 质 潮 土 对 施 入 磷 的 吸 附 都 超 过 50%。 土 壤 对 磷
的 吸 附 量 与 土 壤 质 地 密 切 相 关 。 天 津 市 土 肥 所 对 48 个 样 点 土 壤 的 机 械 组 成 与 有 效 磷 含
量 进 行 了 相 关 分 析 显 示 , 土 壤 物 砂 粒 (1-0.01mm) 多 吸 附 量 小 , 粘 粒 (>0.01mm) 多 吸
附 量 大 。 含 有 粘 粒 愈 多 的 土 壤 对 磷 的 吸 附 量 愈 大 , 施 入 磷 肥 的 有 效 性 愈 差 。 因 此 , 我 们
应 注 意 粘 重 土 壤 磷 肥 的 施 用 方 法 , 施 用 时 间 和 用 量 。 为 经 济 合 理 施 肥 , 应 根 据 土 壤 养 分
吸 附 特 征 采 取 相 应 对 策 。
二 、 磷 肥 对 作 物 的 增 产 效 果 及 合 理 施 用
1. . 磷 肥 对 作 物 的 增 产 效 果
图 2
不 同 作 物 施 磷 的 增 产 效 应
从 1992-1997 年 在 北 方 的 河 南 、 河 北 、 天 津 、
山 东 、 山 西 、 辽 宁 、 吉 林 、 宁 夏 和 新 疆 等 省 市 在
35
32.6
不 同 作 物 上 进 行 了 磷 肥 试 验 。 各 试 验 点 土 壤 有 效
30
24.8
磷 含 量 范 围 在 3-16mg/kg, 属 于 缺 磷 或 潜 在 缺 磷 25
20.0
的 土 壤 上 进 行 的 。 结 果 显 示 不 同 土 壤 类 型 , 不 同 20
15.8
地 力 条 件 下 每 公 斤 磷 肥 的 增 产 效 益 相 差 很 大 。 从 15 11.3
11.9
各 种 作 物 的 增 产 效 应 来 看 ( 图 2 和 图 3), 粮 食 10 7.8
5.9
作 物 施 磷 肥 平 均 增 产 12.5%, 每 公 斤 P 2 O 5 增 产 粮
5
食 8.7 公 斤 。 其 中 冬 小 麦 表 现 了 较 高 增 产 效 应 ,
0
每 公 斤 P 2 O 5 平 均 增 产 小 麦 11.5 公 斤 。 棉 花 和 甘
薯 对 磷 肥 也 表 现 了 较 好 的 增 产 效 果 , 增 产 分 别 达
20% 和 26%。 试 验 结 果 表 明 在 中 国 北 方 合 理 增 施
磷 肥 是 作 物 稳 产 高 产 的 关 键 措 施 。
2. . 长 期 施 肥 看 磷 肥 的 合 理 施 用
图 3
施 入 单 位 P 2 O 5 的 增 产 量 ( 公 斤 )
磷 肥 的 农 化 特 点 是 土 壤 对 磷 的 化 学 固 定
30
27.5
性 强 , 在 土 壤 中 移 动 性 差 , 当 季 肥 效 和 利 用
25
率 低 。 而 北 方 地 区 大 部 分 为 石 灰 性 土 壤 , 施
20
入 磷 肥 的 化 学 固 定 严 重 。 因 此 , 研 究 磷 肥 的
15
12.1
有 效 施 用 条 件 和 方 法 , 提 高 磷 肥 肥 效 , 维 持
9.5 10.1
10
7.5
5.1
土 壤 养 分 平 衡 , 是 保 证 农 业 稳 产 高 产 和 持 续
4.3
5
1.7
利 用 的 需 要 。
3. . 不 同 施 肥 措 施 对 土 壤 磷 素 的 影 响
河 南 农 科 院 土 肥 所 在 潮 土 、 褐 土 和 砂 姜 黑 土
上 进 行 了 长 期 定 位 试 验 (1980-1997), 从
每 公 斤 P 2O5 增 产 kg
平 均 增 产 ,%
0
春 玉 米
夏 玉 米
春 小 麦
冬 小 麦
水 稻
甘 薯
大 豆
春 玉 米
夏 玉 米
春 小 麦
冬 小 麦
水 稻
甘 薯
大 豆
棉 花
棉 花
25

图 4 不 同 施 肥 处 理 耕 层 土 壤 全 磷 含 量 变 化
耕 层 土 壤 全 磷 含 量 (mg/kg)
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
CK N M MN NP NPK MNP MNPK
1980 1997
17 年 试 验 结 果 看 , 不 施 肥
(CK), 单 施 氮 肥 (N), 单
施 有 机 肥 (M) 和 氮 与 有 机 肥
(MN) 配 施 四 个 不 施 磷 肥 的 处
理 , 土 壤 中 磷 素 均 是 亏 损 ( 图
4)。 施 磷 肥 的 处 理 磷 素 平 衡 皆
有 盈 余 。 耕 层 土 壤 全 磷 含 量 ( 图
4) 下 降 最 快 的 为 单 施 氮 肥 (N)
处 理 ,17 年 累 减 0.16g/kg, 比
不 施 肥 (CK) 处 理 还 低
0.03g/kg。 耕 层 土 壤 全 磷 增 加 的
处 理 为 氮 磷 配 施 (NP), 氮 磷
钾 配 施 (NPK) 和 氮 磷 配 施 有
机 肥 (MNP), 氮 磷 钾 配 施 有
机 肥 (MNPK)。 增 加 最 快 者
为 氮 磷 有 机 肥 配 施 (MNP) 处 理 ,17 年 来 累 积 增 加 0.20g/kg, 比 不 施 肥 (CK) 处 理 高
0.33g/kg。 土 壤 有 效 磷 状 况 与 土 壤 全 磷 相 类 似 。
从 磷 素 的 垂 直 分 布 看 ( 表 2), 各 处 理 的 土 壤 全 磷 和 有 效 磷 都 表 现 了 表 层 (0-20cm)
高 于 下 层 的 特 征 。 在 氮 磷 (NP), 氮 磷 钾 (NPK) 和 氮 磷 配 施 有 机 肥 (MNP), 氮 磷 钾
配 施 有 机 肥 (MNPK) 处 理 中 随 着 土 壤 表 层 磷 素 的 积 累 , 土 层 20-40 cm 深 也 表 现 了 一 定
程 度 的 积 累 。 从 以 上 结 果 看 出 , 氮 磷 , 氮 磷 钾 和 有 机 肥 的 配 合 施 用 是 保 持 土 壤 磷 及 其 他 养
分 平 衡 和 持 续 利 用 的 重 要 措 施 , 应 大 力 提 倡 。
表 2
潮 土 定 位 试 验 点 0~100cm 土 体 内 全 磷 含 量 分 布 和 平 均 含 量 的 变 化 (g/kg)
土 层 cm CK N M MN NP NPK MNP MNPK
0-20 1.30 1.27 1.37 1.32 1.50 1.47 1.63 1.55
20-40 1.07 1.11 1.08 1.07 1.17 1.12 1.26 1.26
40-60 0.95 1.04 1.03 0.96 1.00 1.00 1.08 1.07
60-80 0.86 0.90 0.91 0.87 0.90 0.96 0.93 0.90
80-100 0.85 0.62 0.89 0.87 0.90 0.90 0.92 0.90
总 量 5.03 4.94 5.28 5.09 5.47 5.45 5.82 5.68
4. 土 壤 供 磷 能 力 确 定 合 理 的 磷 肥 用 量
、
根 据 土 壤 供 磷 能 力 确 定 合 理 的 磷 肥 用 量 是 有 效 施 用 磷 肥 的 重 要 措 施 之 一 。 新 疆 、 宁 夏
甘 肃 及 河 南 农 科 院 土 肥 所 都 根 据 该 省 土 壤 有 效 磷 含 量 测 定 结 果 和 多 年 的 磷 肥 肥 效 田 间 试
验 , 来 划 分 土 壤 的 供 磷 能 力 。 并 建 立 起 磷 肥 的 效 应 方 程 , 确 定 在 不 同 肥 力 和 不 同 有 效 磷 的
情 况 下 的 经 济 最 佳 施 磷 量 来 作 为 合 理 施 用 磷 肥 的 指 标 , 达 到 增 产 增 收 的 目 的 。
北 方 石 灰 性 土 壤 中 磷 素 的 转 化 特 性 也 受 到 土 壤 水 热 条 件 变 化 的 影 响 。 山 东 农 科 院 土 肥
所 研 究 磷 肥 在 冬 小 麦 、 夏 玉 米 轮 作 茬 口 间 分 配 时 总 结 出 在 冬 小 麦 、 夏 玉 米 轮 作 制 中 , 土 壤
有 效 磷 变 化 有 “ 冬 低 夏 高 ” 规 律 。 冬 小 麦 从 出 苗 到 起 身 期 是 土 壤 有 效 磷 含 量 最 低 的 时 期 ,
夏 玉 米 播 种 到 抽 雄 是 土 壤 有 效 磷 含 量 的 高 峰 期 。 确 立 在 全 年 亩 产 700 公 斤 的 情 况 下 , 磷
肥 分 配 以 每 年 一 次 重 施 于 小 麦 , 夏 玉 米 利 用 其 残 余 磷 肥 后 效 。 掌 握 “ 重 冬 轻 夏 ” 的 分 配 原
则 。
以 上 措 施 在 实 践 中 都 得 到 了 充 分 验 证 。 并 取 得 了 增 产 、 增 收 、 培 肥 地 力 、 改 善 环 境 等
巨 大 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 。
26

三 、 小 结
本 文 汇 总 了 北 方 协 作 组 近 几 年 有 关 磷 肥 的
研 究 成 果 , 总 结 以 下 几 点 :
1. 农 业 生 产 的 发 展 , 磷 肥 的 大 量 投 入 ,
农 田 土 壤 磷 素 含 量 提 高 。 但 是 在 高 产
的 要 求 下 , 北 方 土 壤 磷 素 仍 然 是 继 N
之 后 的 主 要 养 分 限 制 因 子 。
2. 采 用 ASI 法 对 北 方 13 个 省 市 199 个
样 点 不 同 土 壤 类 型 进 行 的 养 分 限 制 因
子 诊 断 结 果 表 明 , 土 壤 磷 素 的 亏 缺 依
然 是 继 氮 之 后 的 第 二 大 养 分 限 制 因
子 。 与 最 佳 处 理 相 比 , 不 施 磷 素 的 土
壤 缺 磷 , 平 均 生 物 量 仅 有 49%。 西 北
地 区 土 壤 磷 素 的 亏 缺 对 作 物 产 量 限 制
更 加 严 重 。
3. 不 同 类 型 土 壤 进 行 的 施 入 磷 肥 吸 附 试
验 表 明 , 施 入 磷 肥 被 土 壤 吸 附 固 定 量
占 加 入 量 24%-57%。 土 壤 类 型 不 同 对
磷 的 吸 附 量 差 异 很 大 并 与 土 壤 质 地 密
切 相 关 。
4. 不 同 作 物 的 磷 肥 试 验 显 示 不 同 土 壤 类
型 , 不 同 地 力 条 件 下 磷 肥 的 增 产 效 益
相 差 很 大 。 粮 食 作 物 施 磷 肥 可 提 高 平
均 产 量 5.9%-24.8%, 每 公 斤 P 2 O 5 可 提 高 粮 食 产 量 5.1-12.1 公 斤 。 其 中 在 冬 小 麦
上 表 现 的 增 产 效 应 最 好 。 经 济 作 物 中 , 棉 花 和 甘 薯 对 磷 肥 表 现 了 较 好 的 增 产 效 果 。
5. 长 期 施 肥 的 定 位
试 验 显 示 , 不 同
施 肥 处 理 对 土 壤
磷 素 含 量 有 重 要
的 影 响 。 氮 磷 ,
氮 磷 钾 和 有 机 肥
的 配 合 施 用 是 保
持 土 壤 磷 及 其 他
养 分 平 衡 和 持 续
利 用 的 重 要 措
施 。 根 据 土 壤 供
磷 能 力 确 定 合 理
的 磷 肥 用 量 是 有
效 施 用 磷 肥 的 方
法 。
即 将 上 市 的 大 白 菜 施 磷 肥 比 不 施 磷 肥 单 颗
菜 颗 大 , 颗 壮 ( 本 文 作 者 提 供 )
天 津 市 土 壤 肥 料 研 究 所 于 2001 年 在 天 津 市 宝 坻 区 石 桥 镇 石 桥
村 进 行 的 大 白 菜 磷 肥 肥 效 试 验 ( 本 文 作 者 提 供 )
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