謝 勇，孫洪仁，張新全，劉愛紅，孫雅源，劉治波，丁 寧

(1.四川農業(yè)大學動物科技學院草業(yè)科學系，四川 雅安 625014； 2.中國農業(yè)大學草地研究所，北京 100193)

20世紀80年代初，我國在推廣測土配方施肥過程中總結出3類共計6種方法用于確定作物施肥量，簡稱“三類六法”。其中地力分區(qū)(級)配方法、地力差減法和氮磷鉀比例法屬于較為粗放的方法，在測土配方施肥初期具有一定的應用價值，隨后則被較為精準的養(yǎng)分平衡法、肥料效應函數(shù)法和土壤養(yǎng)分豐缺指標法所替代[1]。養(yǎng)分平衡法是以目標產量養(yǎng)分吸收量減去土壤養(yǎng)分供應量得到養(yǎng)分施用量。此法理論上可靠，但實踐上存在缺陷，即土壤養(yǎng)分供應量很難準確確定，且較難估計年際變化。肥料效應函數(shù)法是利用施肥量與植物產量間的相關性，在田間施肥量試驗的基礎上，建立植物產量與施肥量之間的回歸方程，計算出最高施肥量、最佳施肥量和最大利潤施肥量。該法依據(jù)較為堅實，缺陷是試驗田能夠代表的農田區(qū)域較難確定，且土壤肥力的年際變化難以準確計算。土壤養(yǎng)分豐缺指標法是利用土壤速效養(yǎng)分含量與植物產量之間的相關性，在各種不同速效養(yǎng)分含量的土壤上進行田間缺素和全肥處理對比試驗，建立缺素區(qū)植物相對產量與土壤速效養(yǎng)分含量間的回歸方程，按人為制定的缺素區(qū)植物相對產量分級標準將土壤速效養(yǎng)分含量劃分為若干豐缺等級，依據(jù)養(yǎng)分歸還學說和可持續(xù)發(fā)展原則確定各等級的適宜施肥量，建立豐缺等級與適宜施肥量的檢索表，測定地塊土壤速效養(yǎng)分含量，對照檢索表確定該地塊的適宜施肥量。該法對氮素不適用，但對其他養(yǎng)分實踐效果很好，且簡便易行，應用最為廣泛[2-4]。英國的ADAS系統(tǒng)、德國的LUFA系統(tǒng)都有數(shù)十年的歷史，美國各州基本都有各自的土壤養(yǎng)分豐缺指標推薦施肥系統(tǒng)[5-6]。我國土壤養(yǎng)分豐缺指標體系建設與國外相比較為落后[1-2,4]，針對紫花苜蓿(Medicagosativa)的研究更是處于探索階段[2,7-10]。本研究旨在對壩上地區(qū)紫花苜蓿土壤養(yǎng)分豐缺指標進行探討，為下一步田間試驗提供參考，進而為壩上地區(qū)紫花苜蓿施肥及土壤養(yǎng)分豐缺指標體系的建立提供依據(jù)及參考。

1 材料與方法

1.1試驗區(qū)域自然概況 試驗于2009年5-9月在中國農業(yè)大學“河北沽源草地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測站”之“塞北現(xiàn)代草地農業(yè)研究站”進行。該站位于河北省張家口市塞北管理區(qū)(115°48.159′ E， 41°52.281′ N)，海拔1 367 m。年均氣溫1.4 ℃，最熱月(7月)平均氣溫17.6 ℃，最冷月(1月)平均氣溫-18.6 ℃，>0 ℃年積溫2 370 ℃·d，無霜期100 d。年均降水量400 mm，集中于6-9月，約占全年80%；年均蒸發(fā)量1 800 mm。風多且大，春季尤甚，年均風速4.3 m/s。

1.2試驗材料

1.2.1供試土壤 2008年9月于河北省沽源縣、內蒙古多倫縣、內蒙古正藍旗、內蒙古太仆寺旗采集土壤樣品計17個。在實驗室內測定土壤樣品養(yǎng)分含量。pH值采用電位法測定，有機質采用重鉻酸鉀容量法-稀釋熱法測定，土壤有效磷、有效鉀采用Mehlich 3 (M3) 法測定[11-12]。從中選取綜合肥力差異較大的5個地點的土壤用于試驗。供試土壤性狀見表1。

表1 供試土壤性狀

1.2.2供試肥料 氮肥為尿素，含N 46.4%。磷肥為過磷酸鈣， P2O5含量12.0%。鉀肥為硫酸鉀，含K2O 50.0%。

1.2.3供試牧草 供試牧草為盆栽阿爾岡金紫花苜蓿。試驗用盆規(guī)格為：上口直徑20 cm，下底直徑15 cm，深30 cm。2009年5月15日播種，每盆均勻播種30粒。5月23日出苗，6月18日定苗，每盆10株。充足供水，隨時拔除雜草。

1.3試驗設計 每個地點的土壤設有全肥、缺磷、缺鉀、不施肥4個處理，每個處理重復3次。每盆為1個試驗單元，5個地點的土壤共計60盆。所有肥料均作基肥一次施入。每個地點土壤的試驗方案見表2。

表2 單一土壤施肥處理方案 g/盆

1.4測定項目與方法

1.4.1鮮草產量 分別在2009年8月6日和9月26日于苜蓿初花期進行刈割。全盆刈割，留茬2 cm。采用電子秤(精度0.005 g)當場測定鮮草產量。

1.4.2干物質產量 將鮮草裝入紙袋，置于烘箱中，105 ℃條件下烘干8 h，用前述電子秤測定干物質量。

1.5養(yǎng)分豐缺指標確定方法

1.5.1計算相對產量 分別計算5個不同地點土壤缺素處理產草量占全肥區(qū)產草量的百分數(shù)，即得缺素處理相對產量。本研究中產草量為干物質產量。1.5.2建立回歸方程 利用缺素處理相對產量與對應土壤養(yǎng)分含量建立回歸方程：

y=alnx+b

式中，y為缺素處理相對產量，x為供試土壤有效養(yǎng)分含量，a、b為常數(shù)。

1.5.3選取分級標準 選取被廣泛采用的缺素處理相對產量分級標準作為本研究的分級標準，即相對產量小于55%為極低，55%～75%為低，75%～90%為中，90%～95%為高，大于95%為極高[4-5,13]。

1.5.4確定豐缺指標 將分級標準中相對產量的起訖點數(shù)值作為y值代入回歸方程，計算出相應的x值，即為土壤養(yǎng)分豐缺分級的起訖點。

1.6數(shù)據(jù)處理方法 試驗所測得的各項指標的數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel軟件進行處理，SPSS 15.0統(tǒng)計軟件進行回歸分析[14-15]。

2 結果與分析

2.1紫花苜蓿產草量 不同土壤、不同施肥處理和不同茬次紫花苜蓿干草產量見表3。

由表3可知，各地點土壤的全肥處理(處理1)產草量均明顯高于不施肥處理(處理4)；除B2、D2和E4處理外，其他各地點土壤的各個處理第2茬干草產量均高于第1茬。E1處理(全肥)全年干草產量最高，約為11 650 kg/hm2，B2處理(缺磷)全年干草產量最低，約為879 kg/hm2。全年干草產量除C地點土壤處理2(缺磷)最高外，其余各地點土壤均為處理1(全肥)最高。A、C和E地點土壤處理4(不施肥)全年干草產量最低，但B和D地點土壤處理2(缺磷)全年干草產量最低。

2.2缺素處理相對產量 不同土壤和不同茬次缺素處理紫花苜蓿相對產量見表4。

表3 不同土壤、不同施肥處理和不同茬次紫花苜蓿干草產量 kg/hm2

表4 不同土壤和不同茬次缺素處理紫花苜蓿相對產量 %

由表4可知，缺磷處理全年相對產量除C地點土壤有超過100%外，其余各地點土壤皆在30%以下；缺鉀處理各地點土壤各茬次相對產量均高于85%，全年相對產量除A地點土壤略低(87%)外，其余各地點土壤皆在90%以上。

2.3土壤養(yǎng)分含量與缺素處理相對產量回歸方程

2.3.1土壤有效磷含量與缺磷處理相對產量回歸方程 利用表1中不同土壤有效磷含量數(shù)據(jù)與表4中相應土壤缺磷處理相對產量數(shù)據(jù)進行回歸分析，得出缺磷處理相對產量與土壤有效磷含量回歸方程：

第1茬：y=0.193lnx+0.309，r=0.828*

(1)

第2茬：y=0.115lnx+0.269，r=0.705

(2)

全年：y=0.146lnx+0.276，r=0.764

(3)

式中，y為缺磷處理相對產量，x為供試土壤有效磷含量，r為相關系數(shù)。

查r顯著數(shù)值表[16]可得出第1茬回歸方程相關系數(shù)達到顯著水平，第2茬和全年未達到顯著水平。

2.3.2土壤有效鉀含量與缺鉀處理相對產量回歸方程 利用表1中不同土壤有效鉀含量數(shù)據(jù)與表4中相應土壤缺鉀處理相對產量數(shù)據(jù)進行回歸分析，得出缺鉀處理相對產量與土壤有效鉀含量回歸方程：

第1茬：y=0.112lnx+0.444，r=0.779

(4)

第2茬：y=0.104lnx+0.465，r=0.755

(5)

全年：y=0.107lnx+0.456，r=0.959**

(6)

式中，y為缺鉀處理相對產草量，x為供試土壤有效鉀含量，r為相關系數(shù)。

全年回歸方程達到極顯著水平，第1茬和第2茬未達到顯著水平。

2.4壩上地區(qū)紫花苜蓿土壤有效磷、有效鉀豐缺指標 分別選用相關系數(shù)最高的式(1)和式(6)，結合缺素處理相對產量分級標準，計算土壤有效磷和有效鉀含量的豐缺指標，結果見表5。

3 討論與結論

3.1盆栽試驗 盆栽試驗一般用于預備試驗或探索性研究[14]。廖志文[17]在土壤養(yǎng)分限制因子判定研究中指出，盆栽試驗結果的有效性介于化學分析和田間試驗之間。陳曉靜等[18]指出盆栽試驗對于闡明理論性問題頗具價值，通過田間試驗進一步驗證后可應用于生產。本研究通過盆栽試驗得出壩上地區(qū)紫花苜蓿土壤磷鉀養(yǎng)分豐缺指標，可為進一步的田間試驗提供基本依據(jù)，同時對指導施肥實踐具有一定的參考價值。

3.2數(shù)據(jù)外推 由于試驗所用土壤份數(shù)偏少(5個不同地點)，且有效養(yǎng)分含量差距不夠理想，導致所得豐缺指標存在不同程度的數(shù)據(jù)外推問題。將數(shù)據(jù)外推獲得的指標用于指導實踐顯然存在風險。避免數(shù)據(jù)外推的方法是增加處理數(shù)量和擴大處理間距。

表5 壩上地區(qū)紫花苜蓿土壤有效磷、有效鉀豐缺指標 mg/kg

3.3土壤有效養(yǎng)分測定方法 不同測定方法得到的土壤養(yǎng)分測定結果不同，自然會影響到養(yǎng)分豐缺指標。于群英和段立珍[19]、李建勇[20]、張敏[21]等的研究表明，用Mehlich 3法測得的土壤養(yǎng)分含量高、變幅寬，利于養(yǎng)分豐缺指標的劃分與應用。宋建蘭等[22]、黃明等[23]、王永歡等[24]、楊俐蘋等[25]、熊桂云等[26]的研究表明Mehlich 3法與常規(guī)方法具有良好的相關性，但回歸方程不盡相同。M3-P測定值為Olsen-P測定值的1.1～2.3倍，M3-K測定值為NH4OAc-K測定值的1.0～2.1倍[17,23-31]。不同測定方法建立的土壤養(yǎng)分豐缺指標之間的轉換關系還需進一步探討。

3.4苜蓿土壤有效磷豐缺指標 除藺蕊等[8]的研究得出新疆紫花苜蓿土壤有效磷豐缺指標為0～18 mg/kg外，國內暫無關于紫花苜蓿土壤有效磷豐缺指標的研究。胡靄堂[3]、魯劍巍[4]、沈善敏[32]和黃德明[33]等未區(qū)分地域和作物種類的總結結果多介于0～40 mg/kg。國外紫花苜蓿土壤有效磷豐缺指標為0～134 mg/kg，但大多介于0～31 mg/kg[2,34-41]。本研究確定的壩上地區(qū)紫花苜蓿土壤有效磷豐缺指標高于藺蕊等[8]關于新疆地區(qū)的研究結果(常規(guī)方法)，但低于國外的研究結果(Mehlich 3法)。以中等范圍為例，本研究為9.8～21.4 mg/kg，美國愛荷華州為31～40 mg/kg，肯塔基州為17.4～38.0 mg/kg，北卡萊羅拉州為34.2～67.2 mg/kg，阿肯色州為38.0～75.6 mg/kg[2,34-41]。

3.5苜蓿土壤有效鉀豐缺指標 除藺蕊等[8]的研究得出新疆紫花苜蓿土壤有效鉀豐缺指標為0～338 mg/kg外，國內暫無關于紫花苜蓿土壤鉀素豐缺指標的研究。胡靄堂[3]、魯劍巍[4]、沈善敏[32]、黃德明[33]等未區(qū)分地域和作物種類的總結結果多介于0～250 mg/kg。國外紫花苜蓿土壤有效鉀豐缺指標為0～281 mg/kg[2,34-41]。本研究確定的壩上地區(qū)紫花苜蓿土壤有效鉀豐缺指標低于藺蕊等[8]關于新疆地區(qū)的研究結果(常規(guī)方法)，亦比國外的許多研究結果(Mehlich 3法)低。以中等范圍為例，本研究為15.6～63.4 mg/kg，美國愛荷華州為111～150 mg/kg，肯塔基州為128～186 mg/kg，北卡萊羅拉州為56.6～109.0 mg/kg，阿肯色州為94～188 mg/kg[2,34-41]。

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