查 燕，武雪萍，貢付飛，張會(huì)民，徐明崗

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

(D×W4)+(E×W5)

隨著人口增加和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)對(duì)糧食的需求日益增多，潮土區(qū)作為中國(guó)主要糧食產(chǎn)區(qū)之一，其農(nóng)田生產(chǎn)潛力的挖掘成為亟待解決的問(wèn)題。目前潮土區(qū)施肥已達(dá)到較高的水平，通過(guò)增加施肥量來(lái)提高糧食產(chǎn)量不再是有效的途徑，甚至出現(xiàn)報(bào)酬遞減的問(wèn)題[1-2]。然而農(nóng)田基礎(chǔ)地力的提升對(duì)作物增產(chǎn)有著“水漲船高”的效應(yīng)[3]，因而提升農(nóng)田基礎(chǔ)地力，對(duì)于減少化肥投入、保證糧食增產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。農(nóng)田基礎(chǔ)地力是指特定立地條件、土壤理化性狀下農(nóng)田自身的生產(chǎn)能力[4]。目前國(guó)內(nèi)對(duì)農(nóng)田基礎(chǔ)地力的研究主要集中在施肥對(duì)基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率的影響，主要使用長(zhǎng)期不施肥條件下的對(duì)照(CK)產(chǎn)量與相應(yīng)施肥產(chǎn)量的比值來(lái)表征基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率。采用這種基礎(chǔ)地力表征方法研究得出，潮土[5]、水稻土[6]、黑土[7]等農(nóng)田基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率呈逐年下降趨勢(shì)。筆者利用DSSAT作物生長(zhǎng)模型，從基礎(chǔ)地力產(chǎn)量的角度研究長(zhǎng)期定位試驗(yàn)點(diǎn)不同施肥模式下農(nóng)田基礎(chǔ)地力的演變規(guī)律，結(jié)果表明，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥或秸稈與化肥配施提升了土壤有機(jī)碳，因而有效提高了農(nóng)田基礎(chǔ)地力產(chǎn)量和基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率[4,8-10]。

土壤生產(chǎn)力指數(shù)(Soil Productivity Index,簡(jiǎn)稱PI)模型，最早由Neill在1979年提出，用來(lái)研究土壤性質(zhì)對(duì)作物產(chǎn)量的影響[11]。與其他復(fù)雜的機(jī)理模型相比，PI模型簡(jiǎn)單，需要的土壤參數(shù)少，而且數(shù)據(jù)容易獲得，因此國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者結(jié)合研究區(qū)域土壤特性，對(duì)PI模型進(jìn)行了修正，并應(yīng)用修正的PI模型進(jìn)行了不同土壤類(lèi)型的生產(chǎn)力研究[12-15]。考慮到有機(jī)質(zhì)對(duì)作物生長(zhǎng)的重要性，段興武等[16]增加了有機(jī)質(zhì)含量指標(biāo)，改土壤容重指標(biāo)為粘粒含量指標(biāo)對(duì)東北黑土區(qū)的土壤生產(chǎn)力進(jìn)行了評(píng)價(jià)。羅霄等[17]認(rèn)為影響土地生產(chǎn)力的主要因素為土壤養(yǎng)分，主要選取了土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀以及pH值6個(gè)指標(biāo)構(gòu)建PI模型。因此，在具體地區(qū)應(yīng)用PI模型時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥郎a(chǎn)力影響因子的重要性，選擇適當(dāng)指標(biāo)進(jìn)行修訂。目前已有的基礎(chǔ)地力研究大都是基于單個(gè)或者多個(gè)定位試驗(yàn)點(diǎn)為研究對(duì)象，缺乏區(qū)域?qū)用娴难芯?，而農(nóng)民傳統(tǒng)習(xí)慣耕作施肥管理與定位試驗(yàn)也有很大的區(qū)別。因此，本研究以29個(gè)潮土區(qū)“國(guó)家級(jí)耕地土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)”記錄的當(dāng)?shù)剞r(nóng)民傳統(tǒng)耕作施肥管理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從土壤本身固有的物理化學(xué)特性出發(fā)，通過(guò)構(gòu)建的基礎(chǔ)地力指數(shù)(Basic Soil Productivity Index，簡(jiǎn)稱BSPI)模型，研究農(nóng)民習(xí)慣耕作施肥條件下，潮土區(qū)冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力的演變規(guī)律，為加強(qiáng)潮土農(nóng)田地力保育，挖掘農(nóng)田生產(chǎn)潛力和增加作物產(chǎn)量提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況與監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)

我國(guó)潮土面積38 488萬(wàn)hm2，在黃淮海平原和長(zhǎng)江中下游平原分布面積最大，潮土區(qū)地勢(shì)平坦、土層較厚，生產(chǎn)性狀良好，適宜種植多種作物，是我國(guó)重要的糧、棉、油的主產(chǎn)區(qū)。為了對(duì)耕地土壤的理化性狀、生產(chǎn)能力和環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)部在河北、山東、湖北、江蘇等省市區(qū)建立了29個(gè)潮土國(guó)家級(jí)耕地土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)(表1)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牧?xí)慣進(jìn)行輪作、施肥及灌溉管理等，主要種植水稻、玉米、小麥、棉花等糧食和經(jīng)濟(jì)作物，重點(diǎn)對(duì)耕地土壤進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

表1 29個(gè)潮土國(guó)家級(jí)耕地土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)基本情況

每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)常規(guī)施肥處理(農(nóng)民習(xí)慣施肥)，多年來(lái)小麥季的化肥施用量范圍為N 180～250 kg/hm2、P2O5120～150 kg/hm2、K2O 27～50 kg/hm2，小麥季部分秸稈還田。小區(qū)面積大于334 m2。年度觀測(cè)內(nèi)容包括田間作業(yè)情況、作物產(chǎn)量與施肥量情況和土壤養(yǎng)分狀況，具體包括播期、播種方式、收獲期、耕作情況、灌排情況、肥料施用種類(lèi)和施用量；作物種類(lèi)、產(chǎn)量；土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀等。pH值、微量元素和重金屬元素每5年測(cè)定一次。收獲時(shí)每個(gè)處理隨機(jī)取5個(gè)以上樣方進(jìn)行產(chǎn)量測(cè)定，小麥樣方面積1～2 m2。同時(shí)采集0～20 cm土層的土壤樣品，進(jìn)行土壤養(yǎng)分的測(cè)定。

1.2 基礎(chǔ)地力指數(shù)模型的構(gòu)建方法

1979年Neill提出生產(chǎn)力指數(shù)(PI)模型，用來(lái)評(píng)價(jià)土壤理化性質(zhì)對(duì)作物產(chǎn)量的影響。模型基于以下兩個(gè)假設(shè)提出:①在一定氣候條件與管理措施下，作物產(chǎn)量與根系生長(zhǎng)成正相關(guān);②根系的生長(zhǎng)依賴于土壤質(zhì)量。生產(chǎn)力指數(shù)的計(jì)算公式如下[11]：

(公式1)

式中PI為生產(chǎn)力指數(shù)，A、B、C、D、E分別為土壤有效含水量、土壤通氣性、土壤容重、pH值、土壤電導(dǎo)率的適宜性指數(shù)，WF為各土層的根系權(quán)重，n為土層的個(gè)數(shù)(每層厚10 cm)。A、B、C、D、E各指標(biāo)大小在 0～1之間。

2011年羅霄在Neill的研究基礎(chǔ)上，考慮到研究區(qū)內(nèi)影響農(nóng)田生產(chǎn)力的主要因素為土壤養(yǎng)分，對(duì)PI模型進(jìn)行了修正，主要選取了土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀以及pH值6個(gè)指標(biāo)作為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，其修正后的PI模型可表達(dá)為[17]:

(公式2)

式中,A為有機(jī)質(zhì)適宜度；B為全氮適宜度；C為堿解氮適宜度；D為有效磷適宜度；E為速效鉀適宜度；F為pH適宜度；W為權(quán)重因子。

本研究依據(jù)羅霄的研究成果，選取土壤養(yǎng)分和pH值作為潮土區(qū)基礎(chǔ)地力評(píng)價(jià)的指標(biāo)，結(jié)合我國(guó)潮土區(qū)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)點(diǎn)土壤理化性質(zhì)指標(biāo)的重要性及資料的可獲得性，對(duì)模型做了如下修訂：綜合考慮了潮土區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的情況，pH值監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺失較多，且目前pH變化尚不是影響產(chǎn)量變化的主要原因[18]，忽略pH在模型中的作用。實(shí)際生產(chǎn)中表層土對(duì)農(nóng)田基礎(chǔ)地力的貢獻(xiàn)最大且占有較高比例，監(jiān)測(cè)點(diǎn)多層次土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)不全，因而只考慮0～20 cm表層土壤。同時(shí)考慮到各養(yǎng)分因子對(duì)基礎(chǔ)地力的貢獻(xiàn)不同，于是在模型中增加了養(yǎng)分因子權(quán)重W，最終參考何毓蓉等[19]評(píng)價(jià)四川省耕地地力時(shí)使用土壤質(zhì)量系數(shù)K的表達(dá)形式，構(gòu)建了基于主成分分析的基礎(chǔ)地力指數(shù)模型，如下：

BSPI= (A×W1)+(B×W2)+(C×W3)+

(D×W4)+(E×W5)

(公式3)

式中，A為有機(jī)質(zhì)適宜度;B為全氮適宜度;C為堿解氮適宜度;D為有效磷適宜度;E為速效鉀適宜度;W1～W5為各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)由主成分分析法計(jì)算獲得，各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)分別為0.19、0.15、0.18、0.38和0.10。各指標(biāo)適宜度計(jì)算采用如下方法：有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀分別取一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的下限值作為滿分值，分別為40 g/kg、2 g/kg、150 mg/kg、40 mg/kg和200 mg/kg，當(dāng)各指標(biāo)大于或等于滿分值時(shí)，適宜度賦值為1，低于該值時(shí)，以實(shí)際含量與滿分值之比得到指標(biāo)適宜度，均介于0～1之間。

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

土壤理化性狀數(shù)據(jù)、作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)及地力等級(jí)劃分資料均來(lái)源于國(guó)家級(jí)耕地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)網(wǎng)，其中主要包括1987～2006年逐年的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀含量、冬小麥產(chǎn)量等。以監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，使用BSPI模型計(jì)算潮土區(qū)冬小麥農(nóng)田逐年的基礎(chǔ)地力指數(shù)，采用Microsoft Excel 2007軟件處理數(shù)據(jù)和制圖，運(yùn)用SAS 9.1軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。其中，基礎(chǔ)地力指數(shù)BSPI與冬小麥產(chǎn)量的相關(guān)性、基礎(chǔ)地力指數(shù)隨時(shí)間的演變規(guī)律，使用Excel進(jìn)行分析與制圖；不同省份及不同緯度帶的基礎(chǔ)地力指數(shù)差異采用最小顯著差異法分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)田基礎(chǔ)地力指數(shù)與冬小麥籽粒產(chǎn)量的相關(guān)分析

利用構(gòu)建的BSPI模型計(jì)算了各監(jiān)測(cè)點(diǎn)多年冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力指數(shù)，并將其與常規(guī)施肥措施下冬小麥籽粒產(chǎn)量進(jìn)行回歸分析，結(jié)果表明(圖1)，冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力指數(shù)BSPI與冬小麥產(chǎn)量的決定系數(shù)R2為0.138 7**(n=201),兩者達(dá)到了極顯著的相關(guān)水平，說(shuō)明在一定程度上可以用BSPI來(lái)表征冬小麥農(nóng)田的基礎(chǔ)地力。

圖1 冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力指數(shù)與冬小麥產(chǎn)量的關(guān)系

2.2 冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力的時(shí)間演變規(guī)律

在常規(guī)施肥方式下，潮土區(qū)冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖2所示。經(jīng)過(guò)19年的常規(guī)施肥，冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力呈顯著的上升趨勢(shì)，2004～2006年3年的基礎(chǔ)地力指數(shù)均值比監(jiān)測(cè)初期1988～1990年3年基礎(chǔ)地力指數(shù)均值提升了38.5%，年均增長(zhǎng)速率為2.0%。說(shuō)明多年來(lái)由于化肥和有機(jī)肥的施用，以及小麥季部分秸稈還田使農(nóng)田基礎(chǔ)地力得到了明顯的提升。

圖2 潮土區(qū)冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力變化趨勢(shì)

不同地力水平下的冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力隨時(shí)間演變規(guī)律不盡一致(圖3)，低地力區(qū)BSPI呈顯著上升趨勢(shì)，19年基礎(chǔ)地力指數(shù)年均增長(zhǎng)速率為3.2%。前10年(1988～1997年)冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力提升較快，1997年比1988年BSPI提高了25.2%，后9年(1998～2006年)BSPI提高了18.8%。

中地力區(qū)BSPI隨時(shí)間呈上升趨勢(shì)，但未達(dá)到顯著上升水平。與低地力區(qū)相似，1988～1997年冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力提升較快，BSPI提高了21.4%；1998～2006年冬小麥基礎(chǔ)地力變化平穩(wěn)，BSPI提高了5.6%。

圖3 潮土區(qū)不同地力水平下冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力變化趨勢(shì)

經(jīng)過(guò)19年的常規(guī)施肥，高地力區(qū)冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力曲線變化較為平緩，呈略微上升趨勢(shì)，提升幅度比中、低地力區(qū)較小，年均增長(zhǎng)速率僅為0.7%。常規(guī)施肥下低地力區(qū)BSPI呈顯著上升趨勢(shì)，但中、高地力區(qū)由于土壤肥力條件較好，19年平均基礎(chǔ)地力指數(shù)比低地力區(qū)均值高出31.6%～34.4%。說(shuō)明長(zhǎng)期施肥對(duì)培肥低地力農(nóng)田，提高土壤基礎(chǔ)肥力作用顯著。而對(duì)于中、高地力農(nóng)田，長(zhǎng)期施肥能穩(wěn)定土壤基礎(chǔ)肥力，對(duì)提高和穩(wěn)定潮土區(qū)糧食產(chǎn)量也十分重要。

2.3 冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力的空間變化分析

潮土國(guó)家級(jí)耕地土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要分布在緯度30°22′～41°10′之間，根據(jù)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的地理分布，將其劃分為5個(gè)緯度帶，分析研究了潮土區(qū)冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力隨緯度變化的規(guī)律(圖4)。研究結(jié)果表明，冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力隨著緯度變化先升高再下降，其中中緯度帶34°15′～35°19′的冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力指數(shù)均值最高，為0.443，基礎(chǔ)地力指數(shù)均值最低值出現(xiàn)在38°00′～41°10′高緯度帶，為0.375。前4個(gè)緯度帶之間的BSPI沒(méi)有顯著性差異，38°00′～41°10′緯度帶的基礎(chǔ)地力顯著低于32°01′～33°58′和34°15′～35°19′緯度帶。

圖4 潮土區(qū)不同緯度帶冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力變化

不同省份間冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力指數(shù)差異也十分顯著(圖5)。江蘇省的冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力最高，顯著高于安徽、河北、湖北、山東、山西5地，其中較安徽、山西省BSPI指數(shù)的平均值分別高出94.6%和64.6%。江蘇、北京和河南3省間基礎(chǔ)地力無(wú)顯著差異。各省冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力指數(shù)大小順序?yàn)榻K>北京>河南>湖北、山東>河北>山西、安徽。

圖5 潮土區(qū)不同省份監(jiān)測(cè)區(qū)域冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力變化

3 討論

3.1 基礎(chǔ)地力指數(shù)模型的構(gòu)建和完善

農(nóng)田基礎(chǔ)地力是土壤自身固有的生產(chǎn)能力。在我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田高強(qiáng)度利用方式下，注意土壤用養(yǎng)結(jié)合，加強(qiáng)農(nóng)田基礎(chǔ)地力培育，才能實(shí)現(xiàn)農(nóng)田的可持續(xù)利用。很多學(xué)者結(jié)合研究區(qū)域土壤特性，在綜合考慮影響因子的重要性、可獲得性的基礎(chǔ)上對(duì)指標(biāo)進(jìn)行了選取，修正了土壤生產(chǎn)力指數(shù)模型，并應(yīng)用修正的PI模型進(jìn)行了不同土壤類(lèi)型的生產(chǎn)力評(píng)價(jià)[12-17]。Riquier等[20]選擇了土壤厚度、土壤質(zhì)地和土壤的排水狀況等指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)了英國(guó)牛津(柯茨伍德)地區(qū)的表層土壤生產(chǎn)力；Doran等[21]將土壤生產(chǎn)力細(xì)化為6個(gè)特定的土壤生產(chǎn)力元素進(jìn)行評(píng)價(jià)；還有一些專(zhuān)家選擇有機(jī)質(zhì)、全氮等土壤養(yǎng)分含量、pH值、碳酸鈣[22-24]等構(gòu)建PI模型。因此，在具體地區(qū)應(yīng)用PI模型時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥郎a(chǎn)力影響因子的重要性，選擇適當(dāng)指標(biāo)進(jìn)行修訂。

本研究從土壤本身的特性出發(fā)來(lái)探討農(nóng)田基礎(chǔ)地力，參考國(guó)內(nèi)學(xué)者修正的PI模型，結(jié)合潮土區(qū)29個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)土壤理化特性指標(biāo)的重要性，以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可獲取性，選擇了評(píng)價(jià)土壤肥力和土壤生產(chǎn)力的5個(gè)重要指標(biāo)，即有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀來(lái)構(gòu)建基礎(chǔ)地力指數(shù)模型。此外，在農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，農(nóng)田表層土(0～20 cm)對(duì)農(nóng)田基礎(chǔ)地力的貢獻(xiàn)最大，因此在構(gòu)建模型時(shí)，只考慮0～20 cm的表層土壤對(duì)基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)中的權(quán)重。本研究結(jié)果表明，BSPI指數(shù)與冬小麥產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)，說(shuō)明BSPI指數(shù)可以在一定程度上表征農(nóng)田基礎(chǔ)地力，該指標(biāo)體系的選取適合研究潮土地區(qū)的農(nóng)田基礎(chǔ)地力演變。

3.2 潮土區(qū)農(nóng)田基礎(chǔ)地力演變規(guī)律分析

我國(guó)潮土分布區(qū)域廣，約占全國(guó)耕地面積的15.9%，黃淮海平原和長(zhǎng)江中下游平原分布面積最大[25]。王軍艷等[26]對(duì)潮土農(nóng)田土壤肥力變化研究表明，1982～2000年北京土壤肥力總體呈上升趨勢(shì)。尤其在20世紀(jì)90年代,由于農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及秸稈還田,使土壤有機(jī)質(zhì)含量持續(xù)上升,土壤的綜合肥力顯著提高。Zha等[9]、貢付飛等[10]利用DSSAT模型模擬分析了潮土區(qū)冬小麥/夏玉米農(nóng)田基礎(chǔ)地力演變規(guī)律，結(jié)果顯示，18年連續(xù)施用化肥，或者化肥配施有機(jī)肥、秸稈還田條件下潮土農(nóng)田基礎(chǔ)地力產(chǎn)量得到了顯著提升，平均每年提高1.6%～3.0%。陳百明等[27]通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、資料的分析得出，潮土區(qū)土壤肥力等級(jí)自20世紀(jì)80年代以來(lái)的20年總體表現(xiàn)為上升趨勢(shì)。本研究結(jié)果與上述結(jié)論一致，在常規(guī)施肥方式下潮土區(qū)冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力呈顯著上升趨勢(shì)，基礎(chǔ)地力指數(shù)平均每年提升約2.0%。

潮土類(lèi)型變化多樣，土壤肥力差異大。中、低產(chǎn)田形成原因比較復(fù)雜,有干旱缺水、水土流失、熱量不足、土壤瘠薄、鹽堿化、經(jīng)營(yíng)管理等多種原因,中、低產(chǎn)田的形成多是環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果。通過(guò)工程、施肥、生物技術(shù)等綜合運(yùn)用，中國(guó)各地中、低產(chǎn)田改造卓有成效[28]。石全紅等[29]研究結(jié)果表明，1985～2008年中國(guó)耕地質(zhì)量逐步提高，尤其是華北區(qū)以及長(zhǎng)江中下游區(qū)耕地基礎(chǔ)地力提高最為顯著，低產(chǎn)田比例減幅最大，均在30%點(diǎn)左右，中產(chǎn)田、高產(chǎn)田的比例也大幅度提高。馬桂秀[30]對(duì)華北地區(qū)中、低產(chǎn)麥田的研究顯示，中、低產(chǎn)麥田增加施肥量、秸稈還田或施用有機(jī)肥均對(duì)增強(qiáng)小麥長(zhǎng)勢(shì)、提高產(chǎn)量、提升土壤肥力有一定的作用。本研究結(jié)果也表明，常規(guī)施肥下高、中、低地力區(qū)農(nóng)田基礎(chǔ)地力均呈上升趨勢(shì)，尤其是低地力區(qū)農(nóng)田基礎(chǔ)地力呈顯著上升趨勢(shì)，年均增長(zhǎng)速率為3.2%，高、中地力區(qū)BSPI未達(dá)到顯著上升水平。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看，高、中、低地力區(qū)農(nóng)田有機(jī)質(zhì)含量分別提升了7.6%、5.3%和18.3%，低地力農(nóng)田有機(jī)質(zhì)含量提升幅度最大;同時(shí)，低地力農(nóng)田全氮和堿解氮含量也分別提高了7.6%和82.6%。說(shuō)明長(zhǎng)期施肥對(duì)培肥低地力農(nóng)田，提高土壤基礎(chǔ)肥力作用顯著。對(duì)于土壤肥力條件較好的中、高地力農(nóng)田，長(zhǎng)期平衡施肥能穩(wěn)定土壤基礎(chǔ)肥力，對(duì)提高和穩(wěn)定潮土區(qū)糧食產(chǎn)量也十分重要。

4 結(jié)論

利用構(gòu)建的基礎(chǔ)地力指數(shù)BSPI模型可以很好地分析潮土區(qū)常規(guī)施肥下冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力的時(shí)空演變規(guī)律。經(jīng)過(guò)19年的常規(guī)施肥，冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力呈顯著的上升趨勢(shì)，與監(jiān)測(cè)初期相比BSPI提升了38.5%，年均增長(zhǎng)速率為2.0%。說(shuō)明多年來(lái)由于化肥和有機(jī)肥的施用，以及小麥季部分秸稈還田，農(nóng)民常規(guī)施肥措施有利于農(nóng)田基礎(chǔ)地力的提升。

不同地力水平下的冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力隨時(shí)間演變規(guī)律不盡一致，低地力區(qū)BSPI呈顯著上升趨勢(shì)，前10年(1988～1997年)冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力提升較快，1997年比1988年BSPI提高了25.2%，后9年(1998年～2006年)BSPI提高了18.8%。高、中地力區(qū)BSPI均呈略微上升趨勢(shì)，都未達(dá)到顯著上升水平。說(shuō)明長(zhǎng)期施肥對(duì)培肥低地力農(nóng)田，提高土壤基礎(chǔ)肥力作用顯著。而對(duì)于中、高地力農(nóng)田，長(zhǎng)期施肥能穩(wěn)定土壤基礎(chǔ)肥力，對(duì)提高和穩(wěn)定潮土區(qū)糧食產(chǎn)量也十分重要。

潮土區(qū)不同省份監(jiān)測(cè)區(qū)域冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力指數(shù)差異也十分顯著，江蘇省的冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力最高，顯著高于安徽、湖北、河北、山東、山西5地，而江蘇、北京、河南3省間基礎(chǔ)地力無(wú)顯著差異。各省冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力指數(shù)大小順序?yàn)榻K>北京>河南>湖北、山東>河北>山西、安徽。

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