论文部分内容阅读
施肥是提高作物产质量的重要措施之一,但不合理的施肥不仅不会提高产量,还会破坏土壤,甚至污染环境。采用长期定位施肥试验研究方法,不仅可以系统地考察施肥处理对土壤肥力的影响规律,而且可以为马铃薯种植中合理施肥和提高土壤肥力提供科学依据。本研究以2010年设置于呼和浩特市武川县的马铃薯长期定位施肥试验为基础,研究了厩肥+氮磷钾（MNPK）、厩肥（M）、氮磷钾（NPK）、氮磷（NP）、氮钾（NK）、磷钾（PK）、不施肥对照（CK）7个施肥处理在连续定位施肥7年至10年后,土壤理化性状、土壤微生物群落结构、马铃薯植株生长生理以及产量等的变化。主要研究结果如下:（1）不同施肥处理下土壤团粒结构发生了较大的差异性变化。土壤水稳性团聚体组分中,单施厩肥的处理其大团聚体含量最高,粒径大于250μm的水稳性团聚体含量达到了85.5%,较NPK、PK分别显著提高了25.6%和27.7%。NPK处理粒径为20μm～53μm的粘粒含量和粒径为53μm～106μm微团聚体含量最高,分别为12.54%和6.56%,皆显著高于M、NP、NK、PK处理。马铃薯生育时期内土壤体积含水量随土层深度的增大呈“（?）”形曲线变化规律,30～40 cm土层中含水量最高,且变化范围在25%～33%;此深度土层中NPK、M以及MNPK的含水量相对较高,且M和MNPK的含水量非常接近。各施肥处理间40 cm以下土层的土壤含水量差异较大,其中MNPK的含水量最高,变化范围在20%～30%;NPK、PK以及CK土壤含水量降幅较大,变化范围在3%～30%。长期施用厩肥显著降低了耕作层土壤容重,M、MNPK的0～20 cm土壤容重分别为1.12 g·cm-3和1.18 g·cm-3,较NPK、PK、CK分别显著降低10.4%,10.4%,9.7%和5.6%,5.6%,4.8%。在20～40 cm和40～60 cm土层中M处理的土壤容重最小,分别为1.30 g·cm-3、1.36 g·cm-3,但与各处理间的差异均不显著。施用厩肥能够显著增加0～40 cm土层的孔隙度,其中在0～20 cm土层中,M处理的孔隙度为56.27%,显著高于NPK、PK、CK处理,分别高4.2%、3.4%、4.2%,在20～40 cm土层中M的孔隙度为50.85%,显著高于NK、CK处理,分别提高了3.6%、3.1%。长期施用磷肥和钾肥会造成0～20 cm土壤容重增加。（2）NPK和MNPK都显著降低了土壤p H;其中,MNPK的土壤p H为7.9～8.0,降低p H值的幅度最大,相较于CK降幅为0.2～0.3。氮肥是降低土壤p H的主要因素。长期单施厩肥对土壤p H值没有显著性变化。不同施肥处理对土壤碱解氮含量的影响较小,配施氮肥的化肥处理和厩肥处理的碱解氮含量基本一致。MNPK显著提高了土壤速效磷含量,在0～20 cm和20～40 cm土层中MNPK的速效磷含量皆显著高于NPK,在两年中分别高出140.1%和136.6%。配施钾肥的处理下土壤速效钾含量显著增加,且NK的速效钾含量的增幅最大,而M、NP以及CK的土壤速效钾含量远低于其它施肥处理。基于土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量以及p H综合评价土壤质量,MNPK显著提高了土壤肥力质量,化肥偏施显著降低了马铃薯块茎膨大期间的土壤肥力质量,其中缺施钾肥的影响程度最大。0～40 cm土层土壤肥力状况与块茎产量呈极显著或显著正相关关系,且0～20 cm土层土壤质量与产量的正相关的显著性高于20～40 cm土层土壤,超过40 cm深度土壤的肥力状况对于马铃薯块茎产量形成的贡献显著地减弱。（3）不同施肥处理显著影响了耕作层土壤细菌和真菌群落的发展,α多样性分析结果表明,长期施用厩肥显著提升了土壤细菌群落的优势度,降低了群落均匀度和多样性。化肥各处理的土壤细菌多样性与CK相似。M的真菌群落多样性显著高于MNPK、NK,其它化肥各处理皆不同程度降低了土壤真菌群落的多样性。M、PK、CK处理的假杆菌属相对丰度较高,M、MNPK、NPK、CK的芽生球菌属和类诺卡氏菌属丰度显著高于NP、NK、PK。M处理的担子菌门丰度显著高于其它各处理,NPK的壶菌门丰度显著高于其它处理。（4）长期施用厩肥可以显著的增加马铃薯的株高和茎粗,较化肥处理的马铃薯株高可以增加了10 cm以上,茎粗增加了4 mm左右。长期施用厩肥显著增加马铃薯叶面积指数（LAI）,2016年和2018年MNPK、M处理的最大LAI分别为6.06、6.35和4.65、4.20,较NPK、NP、NK、PK、CK分别提高了50.0%～183.5%和46.3%～203.9%。除施用厩肥之外,氮肥对马铃薯株高、茎粗和LAI的增加也有重要作用。马铃薯的株高、茎粗、LAI以及总光合势等茎叶生长状况与块茎产量的正相关关系均达到极显著水平。（5）配施氮肥显著提高了马铃薯叶片SPAD值,NPK、NP、NK的叶片SPAD值在马铃薯生长初期显著高于M,出苗40 d后MNPK、NP的叶片SPAD值高于其它各处理。不同施肥处理下马铃薯叶片光合特性指标变化皆呈先增后减的单峰曲线规律。CK和PK的净光合速率显著低于其它各施肥处理,表明氮肥的施用能够显著促进马铃薯叶片净光合速率。NP、NK、PK的气孔导度在生长后期明显低于其它处理,表明偏施化肥降低了马铃薯叶片在生长后期的气孔导度。单施厩肥显著降低了马铃薯叶片在生长初期的胞间CO2浓度。不同施肥处理均未对马铃薯叶片蒸腾速率产生显著影响。马铃薯叶片净光合速率、SPAD、光能利用效率与块茎产量呈极显著正相关关系,叶片气孔导度、蒸腾速率与块茎产量呈显著正相关关系。（6）长期施用厩肥显著提高了马铃薯干物质积累速率,单施厩肥能够使马铃薯更早的进入干物质快速积累期,较除PK外的其它各处理两年平均早4 d～11 d,从而提高马铃薯最大干物质积累量。MNPK、M的各器官干物质量都显著高于其它处理,氮肥和钾肥也可以提升块茎干物质量。随施肥年限增加,PK、CK、M与MNPK、NP、NK、NPK之间马铃薯达干重平衡期用时差距在逐渐加大;PK,CK,M处理用时为34 d～46 d,NPK,NK,NP,MNPK处理用时为47 d～60 d。MNPK、M、NPK、NP、NK、PK、CK的马铃薯单产在2016年～2019年4年的均值依次为27407 kg·hm-2、28532 kg·hm-2、21325 kg·hm-2、16702 kg·hm-2、16406 kg·hm-2、15763 kg·hm-2、13979 kg·hm-2,施用厩肥显著增加了马铃薯产量。此外,施用厩肥显著增加了马铃薯商品薯率和单株结薯数,且PK的单株结薯数明显高于其它化肥配施处理。M和MNPK处理能显著地提升马铃薯产量的稳定性和可持续性,厩肥的施用兼顾了马铃薯产量形成和农田土壤培肥地力。M和MNPK处理对马铃薯产量的贡献率显著高于其它各化肥处理,而偏施化肥的方式对产量的贡献率相对较低。M和MNPK处理的马铃薯趋势产量显著高于各化肥处理,且偏施化肥处理的马铃薯趋势产量与不施肥处理的水平相近。