环境科学  2023, Vol. 44 Issue (9): 5135-5144   PDF    
引用本文
张高宁, 徐绮雯, 何丙辉, 李天阳, 冯梦蝶, 梁珂. 平衡施肥与秸秆覆盖对紫色土坡耕地养分及其化学计量的影响[J]. 环境科学, 2023, 44(9): 5135-5144.
ZHANG Gao-ning, XU Qi-wen, HE Bing-hui, LI Tian-yang, FENG Meng-die, LIANG Ke. Effects of Balanced Fertilization and Straw Mulching on Soil Nutrients and Stoichiometry in Purple Soil Slope[J]. Environmental Science, 2023, 44(9): 5135-5144.
平衡施肥与秸秆覆盖对紫色土坡耕地养分及其化学计量的影响
张高宁, 徐绮雯, 何丙辉, 李天阳, 冯梦蝶, 梁珂     
西南大学资源环境学院, 重庆 400715
收稿日期: 2022-09-04; 修订日期: 2022-11-21
基金项目: 国家自然科学基金项目（U20A20326）；农田氮磷流失及农田地膜残留污染监测评价项目（120A0701）；中央高校基本科研业务费专项（SWU-KT22060）；重庆市教育委员会科学技术研究项目（KJQN202100212）
作者简介: 张高宁(1999~), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为土壤侵蚀过程和农业面源污染, E-mail: zgn19990526@126.com
通信作者: 何丙辉, E-mail: hebinghui@swu.edu.cn
摘要: 为探究长期平衡施肥和秸秆覆盖对紫色土坡耕地土壤养分及其化学计量比的影响，以垫江县长期农田氮磷流失监测点为研究样地，设置3个处理：常规模式（CK）、平衡施肥模式（M1）和平衡施肥+秸秆覆盖模式（M2），每个处理各设3个重复，共建立9个小区（长7 m×宽3 m），并于2018、2019和2020年采集土样，研究不同处理下碳（C）、氮（N）、磷（P）和钾（K）含量及其化学计量变化特征.结果表明，2018年不同处理之间K含量差异显著，大小顺序为：CK>M2>M1；2019年不同处理之间硝态氮（NO3--N）、铵态氮（NH4+-N）含量差异显著，表现为：M1>M2>CK；其他养分含量在同一年份不同处理之间差异均不显著.不同年份间各处理的土壤C和N含量差异不显著.2018年各处理中K含量均显著高于其他年份，其中，2018年的CK、M1和M2分别比2019年和2020年高78.26%和98.79%，19.13%和35.4%，54.49%和41.76%.P含量在CK和M2处理中均随着年份增大而减小，且2018年分别比2019年高20.29%和10.67%，比2020年高39.68%和17.33%.各处理不同年份间速效钾（AK）含量无显著差异，而NO3--N和NH4+-N和速效磷（AP）含量差异显著，且均在2020年最高.土壤C：P、C：K、N：P、N：K和P：K在不同年份间都表现出显著差异（P < 0.05）.土壤C：K、N：K和AN：AP分别于2018年和2019年在不同施肥模式间差异显著（P < 0.05）.土壤C与N及P与K之间呈显著的线性正相关；土壤C：K与C：P、N：K、N：P和P：K之间，N：K与C：P、P：K和N：P之间，N：P与C：P之间都呈显著的线性正相关；土壤P与C：K和N：K之间呈显著的线性负相关.土壤NO3--N与NH4+-N、AN：AP和AN：AK之间，NH4+-N与AN：AP和AN：AK之间，AP与AK和AP：AK之间，AN：AP与AN：AK之间都呈极显著正相关.研究发现平衡施肥+秸秆覆盖是紫色土坡耕地较为适宜的管理模式.
关键词: 秸秆覆盖      长期施肥      配施有机肥      养分含量      氮素盈余     
Effects of Balanced Fertilization and Straw Mulching on Soil Nutrients and Stoichiometry in Purple Soil Slope
ZHANG Gao-ning , XU Qi-wen , HE Bing-hui , LI Tian-yang , FENG Meng-die , LIANG Ke     
College of Resources and Environment, Southwest University, Chongqing 400715, China
Abstract: To explore the effects of long-term balanced fertilization and straw mulching on soil nutrients and stoichiometric ratios in purple soil sloping cropland, nine plots (length 7 m×width 3 m) were established in Dianjiang County as the research sample area of long-term farmland nitrogen and phosphorus loss monitoring. The following three treatments were set up: conventional mode (CK), balanced fertilization mode (M1), and balanced fertilization+straw mulching mode (M2), with three replications for each treatment to compare the contents of carbon (C), nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K) and their stoichiometric changes under different treatments from 2018 to 2020. The results showed: K contents showed significant differences among the three treatments in 2018, in the order of CK>M2>M1. NO3--N and NH4+-N contents showed significant differences among the three treatments in 2019, both in the order of M1>M2>CK. Other nutrient contents showed no significant difference among different treatments each year. Soil C and N contents showed non-significant differences among different years. The total K contents of CK, M1, and M2 in 2018 were significantly higher than that in other years and were 78.26% and 98.79%, 19.13% and 35.4%, and 54.49% and 41.76% higher than that in 2019 and 2020, respectively. The total P content in the CK and M2 treatments decreased with years, and that of CK and M2 in 2018 was 20.29% and 10.67% and 39.68% and 17.33% higher than that in 2019 and 2020, respectively. The available potassium (AK) content of the three treatments showed non-significant differences among different years, whereas the contents of nitrate nitrogen (NO3--N), ammonium nitrogen (NH4+-N), and available phosphorus (AP) showed significant differences among the different treatments, with all being the highest in 2020. Soil C: P, C: K, N: P, N: K, and P: K ratios of each treatment showed significant differences among different years (P < 0.05). Soil C: K, N: K, and AN: AP ratios all showed significant differences among different fertilization modes in 2018 and 2019, respectively (P < 0.05). There was a significantly linearly positive relationship between soil C and N concentration and soil P and K concentration. There were very significant linear positive correlations between soil C: K and C: P, N: K, N: P, and P: K; N: K with C: P, P: K, and N: P; and N: P with C: P, N: P, and C: P. Soil P concentration was highly significantly linearly negatively correlated with C: K and N: K ratios. There were significant positive correlations between soil NO3--N, NH4+-N, AN: AP, and AN: AK; NH4+-N, AN: AP, and AN: AK; and AN: AP and AN: AK. The results suggested that balanced fertilization and straw mulching was a more suitable management mode for purple soil sloping cropland.
Key words: straw mulching      long-term fertilization      combined application of organic fertilizer      nutrient content      nitrogen surplus     

长期以来, 我国粗放的农业生产方式以及以增产增收为目标的农耕趋势, 促使氮磷施用过量与钾肥施用不足等现象普遍发生[1, 2], 导致土壤质量恶化与生态环境污染等问题.农业增收与绿色发展已成为农业生产中的主要矛盾之一, 寻求优质增产和改良环境的施肥模式迫在眉睫.秸秆覆盖还田作为一种重要的保护性农业措施, 可有效改良土壤质量, 减少地表蒸发, 增加土壤孔隙度和入渗能力.目前, 已有大量学者探究了施肥与秸秆覆盖模式下的土壤养分特征.聂云等[3]研究发现, 秸秆还田伴随氮、磷化肥减量能够减少黄壤中过多的氮磷盈余, 减少环境污染; 张鑫尧等[4]研究表明只减施磷肥20%(P2 O5: 72 kg·hm-2)能够有效实现巢湖流域稻麦轮作体系的磷肥减量增效和作物优质生产; 贾良良等[5]研究发现增施钾肥和秸秆还田能够促进土壤中钾肥力的提高.氮(N)、磷(P)和钾(K)平衡施用在农业生产上可以实现增产、提质、节肥、增收和平衡土壤养分等显著效果.但目前对于施肥配施秸秆模式的研究主要集中于对N、P、K单种肥料配施模式效益的对比, 而N、P和K这3种肥料综合调整施用与平衡配施对于土壤养分整体效益的研究相对较少.

生态化学计量学是探究生态系统内多重化学元素的平衡关系, 判断限制性元素和生态系统稳定性的重要方法[6~8].土壤是陆地生态系统的重要组成部分, 是植物生长的主要物质来源, 且直接影响植物的生命活动, 其中C、N、P和K不仅是土壤的重要养分元素, 更是维持植物生长的基础元素[9, 10].土壤生态化学计量比是判断土壤质量状况及养分供给能力的重要指标, 由于生态系统中土壤养分之间存在相互耦合, 仅仅探究土壤养分含量是不够全面的, 深入研究土壤养分及其化学计量特征可以进一步反映土壤C、N、P和K的矿化和固持作用, 全面理解土壤养分供应, 阐明土壤养分之间的耦合关系和平衡机制[11, 12].

因此, 本文基于平衡施肥和秸秆覆盖下的紫色土坡耕地的长期定位试验点, 对比不同施肥模式下土壤C、N、P和K及其化学计量比变化特征, 探究平衡施肥及秸秆覆盖对土壤养分的内在机制, 以期为紫色土坡耕地改良、肥料高效利用和实现农业增产增收提供理论依据.

1 材料与方法 1.1 试验区概况

试验区位于重庆市垫江县(E 107°24′、N 30°24′)农田氮磷流失监测点, 属亚热带湿润季风气候, 年平均气温17.1℃, 无霜期329 d, 平均降水量1 104.8 mm(图 1), 年日照时数为973.1~1 251.6 h.试验区主要土壤类型为紫色土, 主要种植禾本类、薯类和豆类, 农作物有稻谷、小麦、玉米、高粱、甘薯和马铃薯等.

图 1 研究区1978~2020年降水量 Fig. 1 Precipitation in the study area from 1978 to 2020

1.2 试验设计

长期定位试验开始于2010年, 试验在坡度为15°的紫色土坡面上, 建立9个小区, 规格为21 m2(长7 m×宽3 m), 各小区之间用水泥田埂隔开, 埂宽25 cm, 埂体高出地面20 cm, 小区内垄高5~8 cm, 垄宽40~50 cm, 垄距40 cm.各小区均采用当地典型种植模式, 为马铃薯-玉米-甘薯轮作, 移栽、播种和收获日期见表 1.

表 1 各作物播种和移栽日期1) Table 1 Date of sowing and transplanting of each crop

本试验共设置3个处理：常规施肥模式(CK)、平衡施肥模式(M1)和平衡施肥+秸秆覆盖模式(M2).CK处理依据当地常规施肥方式和施肥量, M1处理相比常规模式减少氮、磷施肥量, 增施钾肥, M2处理相比常规模式在减少氮、磷施肥量, 增施钾肥的同时, 每次作物收获后, 将马铃薯藤和甘薯藤覆盖还田、玉米秸秆粉碎覆盖还田.试验执行期间每年施肥量保持一致, 每个处理设置3个重复.N、P、K肥分别采用尿素、过磷酸钙和硫酸钾.尿素含N≥46.4%, 过磷酸钾含P2 O5≥12%, 硫酸钾含K2 O≥51%, 有机肥为农家肥(人畜粪), 含N 0.019%和P2 O5 0.015%, 具体施肥量见表 2.

表 2 各处理施肥量1) Table 2 Fertilizer application rate for each treatment

1.3 土壤样品采集及分析

于2018~2020年每年九月中旬甘薯收获后采集土样.采用梅花5点采样法, 在各小区分别选取5个样点, 共计45个样点(3个处理×3个重复×5个样点).采用直径5 cm不锈钢土钻在每个点采集0~20 cm土层的土样, 将同一小区不同点位的土壤混合均匀, 用四分法剔除多余土壤后, 装入自封袋, 带回实验室.自然条件风干后, 过筛, 装入自封袋保存.采用重铬酸钾容量法测定土壤有机C, 半微量凯氏蒸馏法测定土壤全N, 钼蓝比色法测定土壤全P和AP, 火焰光度法测定土壤全K和AK, 酚二磺酸比色法测定土壤NO3--N, 氯化钾浸提-靛酚蓝比色法测定土壤NH4+-N[13].

1.4 数据处理

采用摩尔质量比计算土壤C、N、P、K、AP、AK、NO3--N和NH4+-N的化学计量比.采用SPSS 25.0对数据进行单因素方差分析和Duncan法进行多重比较; 相关性分析取各处理2018~2020年的平均值计算; 采用Pearson相关分析探究C、N、P和K含量和化学计量比之间的关系, Origin 2016进行线性方程拟合; 采用OriginPro 2016绘图.

2 结果与分析 2.1 土壤C、N、P和K含量变化

长期不同施肥模式下C、N、P和K的含量如图 2所示.不同施肥模式下仅2018年K含量差异显著(P＜0.05), 表现为：CK>M2>M1, C、N和P的含量变化相对稳定.而不同年份间土壤养分含量则呈现不同规律.在CK处理中, P和K含量在各年份差异显著(P＜0.05), P含量表现为：2018年>2020年>2019年, 2018年分别比2020年和2019年高10.67%和20.29%, K含量也于2018年达最大值, 分别比2019年和2020年显著提升了78.26%和98.79%, 而C和N含量差异不显著(P＞0.05); M1处理中, 不同年份间C、N和P含量差异不显著(P＞0.05), 仅K含量显著差异(P＜0.05), 且2018年显著高于2019年和2020年19.13%和35.40%; M2处理中, 各年份C、P和K含量差异显著(P＜0.05), 仅N含量无差异显著(P＞0.05).2019年C含量比2018年和2020年分别高出5.07%和8.53%; 2018年P、K含量较2019年和2020年分别高出39.68%和17.33%, 54.49%和41.76%.

不同大写字母表示同一处理下, 不同年份的C、N、P和K含量的差异性显著, 不同小写字母表示同一年份下, 不同处理的C、N、P和K含量的差异性显著, 下同 图 2 平衡施肥和秸秆覆盖下紫色土坡耕地C、N、P和K含量 Fig. 2 Contents of C, N, P, and K in purple soil slope under balanced fertilization and straw mulching

长期不同施肥模式下, 2018~2020年间速效养分的含量如图 3所示.仅2019年NO3--N和NH4+-N含量在不同管理模式下差异显著(P＜0.05), 表现为：M1>M2>CK, 其他速效养分的含量差异均不显著(P＞0.05). 但各处理下不同年份间呈现不同规律：CK处理中, 各年份AP和NH4+-N的含量差异显著(P＜0.05), 其中2019年和2020年AP含量显著高出2018年85.97%和87.80%, 而2020年NH4+-N含量显著高出2018年和2019年69.20%和201.85%, NO3--N和AK含量不同年份间差异不显著(P＞0.05); M1与M2处理中, 仅NH4+-N含量在不同年份间显著差异(P＜0.05), 且均在2020年达最大值, 2020年M1处理, M2处理的NH4+-N含量显著高出2018年115%和112%, 高出2019年105%和168%.

图 3 平衡施肥和秸秆覆盖下紫色土坡耕地速效养分含量 Fig. 3 Contents of available nutrients in purple soil slope under balanced fertilization and straw mulching

2.2 土壤C、N、P和K化学计量特征

长期不同施肥模式下, 2018~2020年C、N、P和K化学计量比如图 4所示.与土壤养分含量规律相似, 土壤C、N、P和K化学计量特征仅于2018年在不同施肥模式间有显著差异, 其中C∶K和N∶K差异显著(P＜0.05), 但C∶N、C∶P、N∶P和P∶K差异不显著(P＞0.05).各年份之间不同处理下呈现不同的差异规律. CK处理中, C∶K、N∶P、N∶K和P∶K差异显著(P＜0.05), 而C∶N和C∶P差异不显著(P＞0.05), 其中, N∶P呈现出2019年>2020年>2018年的规律, 2019年高出2020年和2018年8.66%和21.86%; C∶K、N∶K和P∶K均呈现出2020年>2019年>2018年的规律, 2020年相比2019年和2018年分别增加12.11%和95.98%, 11.89%和97.53%, 23.4%和75.76%; M1处理中, 仅C∶K差异显著(P＜0.05), 2020年分别比2019和2018年高27.8%和6.41%; M2处理中, 各年份间除C∶N和P∶K外, 其他化学计量比均差异显著(P＜0.05), 其中, C∶P、C∶K、N∶P、N∶K均在2019年达到最大值, 与2018年和2020年相比分别高出45.3%和27.85%、62.01%和18.61%、38.55%和20.21%、55.26%和12.03%. 2018~2020年各处理C∶N、C∶P、C∶K、N∶P、N∶K和P∶K的平均值分别为12.31、35.21、17.26、2.87、1.40和0.49.

图 4 平衡施肥和秸秆覆盖下紫色土坡耕地C、N、P和K化学计量特征 Fig. 4 Stoichiometric characteristics of C, N, P, and K in purple soil slope under balanced fertilization and straw mulching

长期不同施肥模式下, 速效养分化学计量比如图 5所示, 土壤速效养分化学计量特征仅2019年AN∶AP差异显著(P＜0.05).各年份之间不同处理下呈现如下差异规律：CK处理中, 仅AN∶AP差异显著(P＜0.05), 2018年和2020年分别比2019年显著高出208%和216%; M1处理中, 仅AN∶AK差异显著(P＜0.05), 2020年分别比2019年和2018年显著高出94.28%和142.86%; M2处理中, 仅AP∶AK差异显著(P＜0.05), 2019年和2020年分别比2018年显著高出46.67%和53.33%. 2018~2020年各处理AN∶AP、AN∶AK和AP∶AK的平均值分别为1.78、0.39和0.23.

图 5 平衡施肥和秸秆覆盖下紫色土坡耕地AN、AP和AK化学计量特征 Fig. 5 Stoichiometric characteristics of AN, AP, and AK in purple soil slope under balanced fertilization and straw mulching

2.3 土壤C、N、P和K的含量与化学计量的相关性

由表 3可知, 土壤NO3--N与NH4+-N, AN∶AP, AN∶AK、NH4+-N与AN∶AP, AN∶AK、AP与AK, AP∶AK和AN∶AP与AN∶AK之间呈极显著正相关(P＜0.01), NH4+-N与AP呈显著正相关关系(P＜0.05).

表 3 速效养分之间的相关性分析1) Table 3 Correlation analysis of available nutrients

由图 6可知, 土壤C含量与N含量呈显著的正相关线性关系(P＜0.05)；土壤C∶K与N∶K、C∶K与N∶P、C∶K与P∶K、C∶P与C∶K、C∶P与N∶K、C∶P与N∶P、N∶K与P∶K和N∶P与N∶K呈显著的正相关线性关系(P＜0.05), 其中C∶K与N∶K的相关性最强(R2=0.88)；而土壤P含量与C∶K、N∶K呈显著的负相关线性关系(P＜0.05).

图 6 土壤C、N、P和K含量与化学计量比之间的相关性分析 Fig. 6 Correlation analysis between soil C, N, P, and K contents and stoichiometric ratio

3 讨论 3.1 平衡施肥和秸秆覆盖对紫色土坡耕地C、N、P和K含量的影响

长期不同施肥模式下, 2018~2020年间土壤C和N的含量变化相对稳定, 说明平衡施肥与平衡施肥配施秸秆均可有效维持土壤肥力, 满足当地作物生长的基本养分需求, 同时秸秆覆盖有效补偿了平衡施肥条件下的养分亏缺, 且当地的常规施肥模式已超出肥料最佳施用量, 导致土壤处于氮素盈余状态.当农田施氮量超过最佳水平后, 过量的氮素一部分会通过硝化和反硝化作用排放到空气中, 另一部分则通过淋溶作用和径流损失, 加剧对生态环境的污染[14, 15].同时, 在不同施肥模式下, NO3--N和NH4+-N在2018年和2020年差异均不显著, 而在2019年常规施肥处理显著低于平衡施肥处理, 这进一步证实该常规施肥模式并不符合当地最佳施肥水平.平衡施肥模式下有机C含量高于常规模式, 但却低于平衡施肥+秸秆覆盖模式, 这表明秸秆覆盖有利于增加土壤中有机C的含量, 该结果与俄胜哲等[16]和潘剑玲等[17]研究的结论一致.有研究发现, 长期施肥有利于增加土壤中全P和全K的含量[18, 19].但在本试验中2019年和2020年不同施肥模式下土壤全P和K与2018年相比其含量均呈下降趋势, 基于相关性分析进一步发现, 紫色土全P与K呈协同关系, 说明这两种养分的变化受到同一因素影响.研究区降水量记录显示, 2020年的降雨量高于2018年和2019年, 同时2019年中几次施肥后突降暴雨, 导致土壤中P随着径流流失[20, 21], K向下迁移淋溶[22].其中, 本研究发现2018~2020年连续3 a增施钾肥, 但全K随年份呈下降趋势, AK呈增长趋势.这可能是因为供试土壤因常年施氮、磷肥, 改变了土壤的理化性质, 使得土壤对钾的固定能力下降, 同时增加了速效钾离子的释放[23, 24], 其他方面原因还需进一步探究.

3.2 平衡施肥和秸秆覆盖对紫色土坡耕地C、N、P和K化学计量比的影响

土壤中的C∶N值是衡量土壤肥力、碳氮养分平衡的重要指标[25].土壤C∶N值高表明有机质更容易积累, 比值低表明有机质分解释放的速率快.与全国尺度相比, 紫色土坡耕地有机质分解速率较慢, 有效氮的含量较低[17], 本研究中紫色土C∶N均值为12.31, 略高于中国土壤C∶N的平均水平(11.90)[16], 进一步印证该结论.

土壤C∶P值是衡量土壤微生物对于土壤有机物矿化且释放出磷潜力的重要指标.本研究中的土壤C∶P均值为35.28, 远低于中国土壤C∶P的平均水平(61.0), 这表明研究区域有机质矿化能力强, 可能分解过程释放的磷元素多, 使得土壤中磷的有效性增加, 这与卓志清等[26]研究的结果一致.

N∶P通常用来评定植物群落或者土壤养分的限制格局, 本研究中的土壤N∶P均值为2.87, 低于中国土壤N∶P的平均水平(5.2).有研究表明, 化肥配施有机肥会导致P的积累速率高于N[27], 从而降低了N∶P值.不同处理中, 除2020年M1处理的N∶P低于CK, 其他年份M1和M2处理都高于CK.这表明平衡施肥配施秸秆覆盖在一定程度上可以增加土壤中N的含量：一方面, 经过腐殖化的秸秆丰富了土壤养分, 激发固氮微生物与相关酶的活性, 促进了土壤N的累积; 另一方面, 秸秆覆盖能够有效减少径流带走的N, 这与朱浩宇等[28]研究的结果一致.

本研究结果显示不同年限间C∶K和N∶K差异显著, 但C和N随年份无显著变化, K含量变化显著, 主要是因为随着年份的增加C和N的含量相对稳定, 所以C∶K和N∶K主要受到土壤K的影响.这与杜映妮等[29]研究的结果有差异, 可能是由于研究区域年降水量不平衡, 导致K的流失量呈现出无规律性.一般来说, 外源输入的钾养分被植株利用程度低, 未被利用的钾通常会被积累下来, 但可能由于NH4+-N的常年积累, 影响了土壤的固钾能力, 促使钾随地表径流流失量相对增加[24], 造成了土壤钾在年际间的显著差异.

本研究中, 土壤C与N、C∶K与C∶P, N∶K, N∶P, P∶K、C∶P与N∶K, N∶P和N∶K与P∶K, N∶P呈显著的正相关线性关系; 而土壤P与C∶K、N∶K呈显著的负相关线性关系; 土壤NO3--N与AN∶AP, AN∶AK、NH4+-N与AN∶AP, AN∶AK、AP与AK, AP∶AK和AN∶AP与AN∶AK之间呈极显著正相关.李树斌等[30]的研究发现在亚热带地区不同人工林土壤中, C、N与C∶N、C∶P和N∶P呈极显著正相关.王霖娇等[31]的研究发现在西南喀斯特石漠化地区土壤N与N∶P、P与P∶K呈线性关系, C与N、P和C∶N呈二次函数关系, N与C∶N、C∶P和C∶K呈幂函数关系.王家乐等[32]的研究发现在红壤坡耕地区域土壤C和N均与C∶P和N∶P呈显著正相关.土壤速效养分及其生态化学计量比之间, 土壤C、N、P和K及其生态化学计量比之间都存在一定的耦合关系, 且它们之间的关系呈现不稳定性, 可能是因为受到不同土壤类型和农艺措施的影响[29].所以, 仅用相关性分析或者线性方程拟合不能完全指示土壤中各养分及其生态化学计量特征的关系, 还需进一步地研究来确定它们之间的关系.

本研究以垫江县农田氮磷流失长期监测点为研究样地, 通过采集2018~2020年的土壤对紫色土坡耕地的养分及化学计量特征进行了分析, 探讨了平衡施肥和秸秆覆盖下紫色土坡耕地的土壤养分变化及化学计量特征, 与徐曼等[33]依托中国科学院三峡库区水土保持与环境研究站, 于2018~2020年进行试验, 发现土壤氮素的流失风险期为5~10月, 加强三峡库区5~10月的施肥管理措施对于库区养分流失和农业面源污染具有重要意义的研究相似; 同时, 吴春晓等[34]的研究也是以中国科学院安塞水土保持综合试验站养分长期定位试验样地为基础, 于2019年采样分析, 发现长期有机肥与磷肥混施可以缓解土壤微生物面临的资源限制.综合来看, 施肥量和秸秆还田对于紫色土坡耕地土壤养分含量有较大影响, 且紫色土区土壤一般受到氮元素限制[29, 35].本研究发现, 当氮素达到适宜水平后, 限制因子转变为钾元素.目前, 关于紫色土坡耕地整体生态系统中养分的相互作用及特征变化尚不明确, 下一步可重点研究土壤-微生物-作物的养分特征关系, 揭示它们之间的耦合关系.

4 结论

本试验点建于2010年, 共设置3个处理：CK、M1和M2, 于2018~2020年分别采样分析, 发现长期不同施肥模式下, 2018~2020年间, 各处理土壤速效养分含量均在2020年最高, 表明连续施肥有利于紫色土坡耕地速效养分的积累; 各施肥模式下土壤C和N含量无显著差异, 与常规施肥模式相比, 平衡施肥与平衡施肥+秸秆覆盖模式均可有效维持土壤C、N和AN的供应.综合来看, 常规施肥模式并不符合当地最佳施肥水平量, 平衡施肥+秸秆覆盖模式是紫色土坡耕地较为适宜的施肥管理模式.

参考文献
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