前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的長期定位施肥對農作物的影響，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
作物的生長發育離不開光、溫、水、氣、熱等自然因子，同時也與肥料類型、施肥制度以及田間管理等環節密切相關。隨著人類對糧食需求數量和質量等要求的不斷提高、可利用耕地資源的不斷減少以及全球氣候和環境的不斷變化，在新形勢下研究不同的肥料類型和施肥制度對作物生長發育、產量以及品質的影響就成為農業領域持續關注的熱點領域之一。長期定位肥料試驗以信息量豐富、數據準確可靠、解釋力強，具有常規試驗不可比擬的優點和特點，而且通過長期定位施肥研究，可以克服因氣候變化對作物生長發育的影響[1]，能系統研究不同的施肥制度對作物生長發育以及產量等因子影響，并做出科學的評價，為農業的可持續發展提供重要決策和依據等方面發揮著舉足輕重的作用。國內、外有關長期定位施肥研究的文獻相當多，但主要還是圍繞“作物-土壤”兩大方面進行研究，長期定位施肥對土壤效應的研究，另有論述。本文就國內、外長期定位施肥試驗點的分布情況、長期定位施肥對作物效應的研究進行總結和歸納，以期能為我國長期定位施肥在作物領域開展相關研究提供參考和借鑒。 1國內、外長期定位施肥研究站概述 1.1國外長期定位施肥研究站概述 有關國外的長期定位研究，我國學者沈善敏先生等曾經做過相關的論述。國外的長期定位研究開始的較早，法國學者布森高于1834年建立了第一個農業試驗站。而最早開始長期肥料試驗的是英國Rothamsted莊園的繼承人，由J.B.Lawes和化學家J.H.Gibert于1843年開始的Broadbalk冬小麥肥料試驗，以后1848年開始的Agdell作物輪作-肥料試驗，以及1852年開始的Hoosfitld大麥肥料殘效試驗，當時的試驗面積1公頃，各種肥料處理共22個小區，1986年到現在，該試驗結果向世界證明了單施化肥作物可以高產，并持續百年不衰。在其它地方，許多農業試驗站相繼成立，田間肥料試驗研究陸續展開。其它較為有名的如，在法國，1861、1867年由G.Ville、Deherain分別Vincennes、Grignon建立了相關的長期肥料研究站；在德國，1873年由Drechsler在Gottingen，1878年由J.Kühn在Halle；在丹麥，1894年在Askov建立的著名的長期肥料試驗等（表1）。美國于1875年在康涅狄格州建立了第一個比較規范的農業試驗站，而比較有名的則是1876年由GeorgeMorrow在伊利諾斯州立大學建立了Morrow試驗站，開始了肥料與輪作的長期試驗。這些長期定位肥料試驗中的一部分一直保持到現在，如英國的洛桑試驗站，美國的Morrow試驗站，法國的Grignon和德國的Gottingen長期試驗等；其它試驗則在持續一段時間后先后停止。這些試驗到現在有的已經成為長期試驗的“博物館”，其研究內容仍在繼續擴大和不斷深入，并且由歷史最悠久的一批長期肥料試驗，相繼成為農業綜合試驗站，其中100年以上的有6個國家的6個試驗站，洛桑試驗站是最早從一個冬小麥肥料試驗田間小區試驗發展起來的，經過165年的發展，由簡單的肥料試驗到長期試驗站，2004年上升為國際研究中心，研究范圍不僅肥料、土壤、作物，其研究內容擴大到全球環境、生態，由英國國內走向國際，不僅是科學研究機構，也是國際技術交流、人才交流和技術傳播的國際機構。 1.2國內長期定位施肥研究站概述 與國外長期定位施肥研究開始的時間相比，我國的長期定位施肥研究起步較晚，60年代初在全國典型農業區建立一批肥料試驗，但由于種種原因，這些試驗有絕大部分半途而廢，只有中國農科院劉更另院士于1960年在湖南祁陽建立的紅壤肥料試驗站堅持了下來，目前是我國歷史最長的長期試驗站(61年)，同時也率先成為我國的重點野外科學觀測站。其它大部分的長期定位肥料研究開始于20世紀80年代，當時中國科學院中國農科院以及各省市的農業科研機構大都建有長期的肥料研究站；2005年，由國家農業部[2]組織專家對農業各個單位的92個野外試驗站進行審查和評審，最終入選58個，命名為農業部重點野外科學觀測研究試驗站，其中與肥料有關的長期定位試驗站有32個(表2)。2006年國家科技部[2]對1999～2001分3批從有關部門遴選了35個野外站中的29個野外站進行評估認證，最終將“國家土壤肥力與肥料效益監測站網”等27個試點站正式納入國家野外科學研究站序列。涉及農田生態領域的有6個長期研究站(網)，分別是位于陜西安塞縣、山東禹城縣、河南封丘縣、湖南桃園縣、湖南祁陽市的農田生態系統國家野外科學觀測研究站和“國家土壤肥力與肥料效益監測站網”；其中只有后者真正以肥料命名，它成立于1987年，由中國農業科學院主持，聯同分布在河南、吉林、新疆、陜西、重慶、湖南和浙江的8個土壤肥料研究所，監測和研究我國不同土壤長期施肥條件下肥料的農學效應、養分利用率、肥力質量以及環境質量演變等內容；是建設的國家級大型土壤肥力和肥料效益長期定位檢測試驗站網絡。 對長期肥料試驗研究的內容進行概括和歸納，主要有包括以下3個方面：⑴研究不同營養元素對植物的相對重要性；⑵研究施肥對各種作物的增產效果，比較糞肥和礦質肥料的營養價值；⑶研究施肥對土壤肥力的影響，特別是長期施用不同類型肥料對作物產量和土壤肥力的影響等。國、內外關于長期定位施肥的研究中，施肥制度主要包括以下幾個方面：長期的不施肥(CK)、單施氮肥(N)、氮磷配施(NP)、氮鉀配施(NK)、磷鉀配施(PK)、氮磷鉀配施(NPK)和氮磷鉀配施有機肥(NPK+OM)等7個方面；隨著研究的深入，增加了氮磷鉀配施秸稈有機肥(NPK+S)制度的研究。 1.3國內外長期定位施肥研究的文獻分析 對ElsevierScienceDirect數據庫1823至2009年近200年發表的文章分析(圖1)，可以看出長期定位肥料研究的文章最早發表在20世紀60年代，從20世紀60年代到90年代是緩慢發展階段，研究報道的文章和成果相對較少；從20世紀90年代至今是長期定位肥料研究的飛速發展階段，特別是近10年來，有大量的文章和研究結論被報道，為農業生產的發展和施肥技術的改進提供了寶貴的科技信息和技術支持。對中國期刊全文數據庫(1994～2009)中檢索到農業領域中長期定位施肥有關的文章分析看出(表3)，當前農業領域的長期定位施肥研究主要集中在農業基礎學科、農藝學兩個領域，發表的文章分別占到了總篇數的74.8%、72.0%；而在農作物和園藝學科兩個領域，當前的研究所占的比例相對較小，分別占到了21.2%、3.6%。在農作物領域研究中，近年來發表的文章呈逐年增加的趨勢（圖2），特別是近10年來，在國內核心期刊發表的文章篇數在飛速的增長，說明在長期定位施肥對農作物的研究正在愈發受到農業科研人員的關注和重視。#p#分頁標題#e# 2國內、外長期定位施肥對農作物效應的研究現狀 2.1國外長期定位施肥對農作物效應的研究現狀 長期定位施肥對作物效應的影響，國外的研究主要側重于對產量的影響。研究表明有機肥和化肥對作物有極好的增產效果和持續的增產作用，且兩者產量幾乎不相上下；G.W.Cooke分別統計了洛桑試驗站各試驗地18-61年6種農作物長期施用化肥與廄肥的效果表明，總的趨勢是化肥的肥效略高于廄肥；化肥和廄肥配合無論是近期或者長期都可以取得較高的產量和經濟效益[3,4~9]。在印度，Bhandari等研究表明無機肥配施有機肥能顯著提高水稻、小麥籽粒的產量[10]；在亞熱帶半干旱地區，化肥配施農家肥有助于維持高產的穩定性[11~12]；在淋溶土上研究表明，長期的小麥/大豆輪作條件下，長期不施肥以及僅施NP肥處理的大豆和長期不施肥以及僅施N肥處理的小麥產量下降；然而NPK配施糞肥或者石灰的處理小麥產量增加[13]。在法國西南部的石灰性土上，長期不施鉀肥嚴重影響谷子-油菜-蠶豆輪作系統的產量，鉀的投入則影響開花期的吸收總量，且有助于產量的提高；長期不施肥土壤中的可交換鉀含量輕微下降，但是沒有達到營養平衡水平[14]。在美國德克薩斯州南部進行了16年玉米/棉花輪作施肥研究，結果表明在長期的輪作施肥條件下，長期的高施氮量比低施氮量增加8%的作物殘差覆蓋度，說明增加了地上部的生物量；在哥倫比亞北部的沙土上，長期不施肥導致木薯的產量下降，8年試驗表明，牧草覆蓋還田可以增加木薯的塊根產量和地上部生物量，增加根部干物質重，并縮小年際間的差異[15]；平衡施用NPK肥可以提高塊根和地上部生物量[16]。在德國，小麥/玉米輪作施肥近50年的研究表明，小麥、玉米施用廄肥或者秸稈還田配施NPK化肥的效果較好，可以獲得較高的產量；對小麥來說，輪作的增產效應不受施肥的影響，對玉米來說，施肥降低了幾乎一半的輪作效應[17]。在非洲，Rebafka等研究發現，秸稈還田配施磷肥可以顯著的提高谷子的產量[18]。在南美洲的巴西，長期施肥可以增加金絲桃屬植物的生物產量[19]。在非洲尼日爾的酸性沙土上，無論長期還是短期的殘差還田可使谷子增產高達60%，不還田的則迅速減產；而且殘差還田配施磷肥，可以獲得更高的產量和干物質生物量[20]。 對農作物品質的研究則開始于20世紀60年代以后，研究結果認為施礦質氮肥和廄肥可提高產品蛋白質的含量，但化肥區比廄肥區還高4.5%，且不影響蛋白質的氨基酸組成；施肥對子實產品中灰分元素含量幾乎無影響；奧地利Grossenzersdorf試驗地1973年對黑麥花4種維生素含量VB1、VB2、泛酸和煙酸分析，化肥區最高，無肥區第二，廄肥區最低；面包烘焙質量以NPK區產品最高，廄肥次之，無肥區最差；冬小麥除半胱氨酸和異亮氨酸外，其余15種氨基酸和氨基酸的總量化肥區均高于廄肥；大麥17中氨基酸和氨基酸總量化肥區都高于廄肥區，認為施化肥并不影響產品品質[8]。在地中海地區雨養條件下，傳統耕作，小麥/豆類輪作以及高施氮量結合可以提高籽粒的蛋白石含量和面粉的面團參數；其中氮肥是決定面包質量的重要因素[21]。 對各國肥料試驗對產量和品質的影響可以得出以下幾點結論：⑴不論有機肥或者化肥，對所有作物有極好的增產效果，且兩者的產量效果幾乎不相上下；施肥與輪作、品種結合，對作物的產量具有疊加效應；⑵化肥具有和有機肥一樣的持續增產效果；對英國、丹麥、美國以及法國的超過100年的長期試驗進行分析，連續施用化肥并不影響土壤的生產力；⑶在相同施肥條件下，作物輪作比連作可獲得較高的產量。對作物品質的影響：⑴施用礦質氮肥和廄肥可以提高籽粒蛋白質含量，但是不影響蛋白質的氨基酸組成；⑵長期施NPK肥可以改善面包的烘烤質量，施用化肥比施用廄肥有助于提高某些氨基酸的總量，但不影響產品的品質，認為氮肥是決定面包質量的重要因素。 2.2國內長期定位施肥對農作物效應的研究現狀 我國長期定位施肥對作物的影響雖然開始的時間短，但是研究的內容相對較為豐富。主要圍繞不同的施肥制度對作物生長發育、品質以及產量等方面進行研究。 ⑴對生長發育的影響 研究表明有機肥和氮肥配施能明顯增大玉米在灌漿期的株高、開花期的莖粗和單株葉面積[22]，降低叢枝菌（AM）真菌對玉米的侵染率（MCP）、叢枝著生率（ACP）以及侵入點數（NE）等[23]；隨著氮肥或有機肥施用量的增加，小麥、玉米葉片SPAD值均增大[24]?；屎徒斩捙涫┰诖龠M玉米生長的同時還能延緩葉片衰老，更大程度地增加穗粒數，提高千粒重[25]；而有機肥配施氮肥或氮磷鉀肥配施能夠促進夏玉米葉片的氮代謝，提高玉米吐絲后期穗位葉硝酸還原酶活性、游離氨基酸含量和蛋白質含量，改善葉片的熒光反應[26，27]。與單施無機肥相比，有機無機肥配施可以降低小麥在灌漿盛期旗葉的膜脂過氧化作用，提高旗葉的光合速率；且不均衡施肥時，小麥旗葉膜脂過氧化作用升高，光合速率降低[28]。不同的肥料配施對作物的發育有一定的影響，研究表明欄肥配施化肥與秸稈還田配施化肥的小麥、單季稻相比，有效小穗數2季共增加86.9萬hm-2；秸稈還田配施化肥的有效小穗數比單施化肥小麥、單季稻2季增加11.65萬hm-2；同時施欄肥的有效小穗數比秸稈還田小麥、單季稻2季增加33.3萬hm-2，秸稈還田的有效小穗數比不施肥對照小麥、單季稻2季增加19.95萬hm-2[29]。曹彩云等研究得出化肥和秸稈配合施用不僅能增加小麥、玉米的穗粒數，提高干物質積累速率；而且可以延緩葉片的衰老，更好的促進籽粒干物質的積累，提高千粒重[30]。氮磷鉀配施有利于甘薯塊根內碳氮代謝和淀粉的積累，有利于淀粉型甘薯生長[31]。在黃淮海平原的長期試驗表明，單施有機肥對土壤碳的固定有負面的影響，有機無機肥配施則有利于碳的固定[32]。 ⑵對作物品質的影響 作物的品質除受作物品種遺傳特性影響外，與施肥制度有著密切的關系。與不施肥相比，氮磷鉀配施可以明顯提高小麥子粒的蛋白質、總氨基酸和必需氨基酸含量，改善面粉品質和面團品質，增加灰分含量[33]。氮磷配施、氮磷鉀配施可以明顯提高強筋麥鄭麥9023的濕面筋和蛋白質組分及含量，有機無機肥配施和秸稈還田配施化肥可以不同程度的提高籽粒蛋白質含量[34]；NPK和有機肥配施可以提高豫麥49-986麥籽粒蛋白質含量，優化蛋白質組分比[27]。但是也有研究認為長期施用有機肥與氮磷鉀配施與不施肥或者單施氮肥相比，降低了籽粒的蛋白質含量、濕面筋含量、干面筋含量以及沉淀值，使小麥籽粒的品質有所下降[35]。在其它農作物品質方面，研究認為連續施用有機肥、有機無機配施雖降低了稻米的外觀品質，但是提高了食用和蒸煮品質、水稻籽粒蛋白質含量，改善了稻米淀粉粘度[36]。皺德乙等研究表明施用豬廄肥和化學氮肥均可提高玉米、大豆籽實氨基酸總量及必需氨基酸含量，在施用豬廄肥或氮磷化肥基礎上配合施用鉀肥，增加玉米籽實氨基酸和必需氨基酸效果顯著，對大豆亦有增加趨勢[37]。另外，長期施用N肥可以提高花生籽粒中蛋白質含量，施用NPK肥，顯著地提高了籽粒產量和蛋白質含量；施用NK、NP、PK肥，則會降低了籽粒中粗脂肪和蛋白質含量[38]。#p#分頁標題#e# ⑶對產量的影響 大量的長期定位研究表明，氮磷鉀配施以及與有機肥配施，均可以不同程度的提高作物的產量。在土壤肥力較低的情況下，氮磷配施可以顯著提高夏玉米生物產量和子粒產量，而且有機無機肥配施的促進作用大于單施[39~49]。林治安等研究認為長期施用有機肥與化肥均表現出持續提高小麥、玉米產量[32,50~52]。樊廷錄等在黃土高原冬小麥/玉米輪作制中通過連續24年的田間試驗研究，結果是以氮磷配施、有機無機肥配施在干旱年、豐水年均具有較高的增產效果[53]。且單施氮肥的增產作用受水分的影響較大，有機肥配施化肥處理的產量受水分影響較小；隨著施肥年限的延長，長期施用氮肥增產作用下降，而秸稈還田及有機無機配合則有逐年遞增趨勢[54,55]。黃紹敏等[56,57]研究了不同施肥方式對不同作物以及同一作物不同品種的產量影響，結果表明氮磷鉀配施、有機無機肥配施不僅可以保持土地生產力的可持續性，同時也有利于提高小麥、玉米的產量[58~60]。在陜西長武縣研究表明長期施NP肥配施可以顯著提高小麥產量；長期不施肥、單施N或P肥的小麥產量呈下降趨勢，各處理間差異不顯著[54]。在黃淮海平原，施NPK肥處理的小麥、玉米產量最高，缺素施肥的NP處理可以獲得較高的產量，但是沒有可持續性；有機無機肥配施可以維持較高的產量[32]。在甘肅平涼地區，小麥/玉米輪作條件下，長期氮磷肥配施糞肥或者秸稈肥較單施氮肥、不施肥以及氮磷配施的處理相比，可以獲得持續較高的作物產量[61,63]。在湖南祁陽，NPK化肥配施有機肥的小麥、玉米產量均顯著高于不施肥或者單施無機肥的處理[64]。在石灰性紅壤上，由于土壤含鉀量豐富，施用N/P肥就可獲得較高的水稻產量；施P是維持水稻獲得高產的必要條件[65]。長期施用有機肥、有機肥配施化肥、施用NPK可以提高植物的生物量和產量[66]。在南方紅壤上，長期施用有機肥或者與化肥配施可以極大的提高玉米的產量和增強肥效[51]；此外，有機肥與無機肥配施也可明顯提高水稻的產量[67,68]。在其它作物研究方面，甄志高等研究認為NPK配施，顯著地提高了花生籽粒產量[38]；有機肥配施化肥可以提高甘薯的產量[31]。 ⑷對養分吸收的影響 不同的施肥制度對作物吸收養分的能力和利用程度也有一定的影響。研究表明施有機肥可以使小麥對N、P、K的吸收較為均衡，缺素施肥直接導致小麥植株體內相應養分的明顯虧缺，不施N肥則制約小麥對K的吸收[69]。氮肥單施時小麥和玉米N的農學效率降低，而NPK配施時N的農學效率有上升趨勢；磷肥肥效具有短期疊加效應[59]。NPK配施、NP配施小麥的氮、磷利用率較高，其它施肥處理的小麥對肥料的利用率較低；且氮磷鉀配施有機肥的肥料利用率有累加效應[56,57]。在施氮量相同的情況下，常量施用有機肥配施化肥可以提高黃瓜、番茄的肥料利用率，養分不均衡處理肥料的利用率較低[70,71]。長期施用有機肥、有機肥配施化肥、施用NPK明顯提高微生物量磷、堿性磷酸酶活性以及玉米對磷的吸收量[66]。在湖南祁陽的長期研究表明，NPK配施有機肥處理的土壤有機碳、速效磷、Ca2+和Mg2+交換量、Cu2+和Zn2+交換量均高于施無機肥的處理[64]。在甘肅平涼地區小麥/玉米輪作條件下，長期氮磷肥配施糞肥或者秸稈肥較單施氮肥、不施肥以及氮磷配施的處理相比，在干旱年份顯著提高作物的水分利用率[63] 。我國各地對長期定位的研究可以得出以下結論：⑴有機肥配施化肥可以有利于作物的生長和發育；如在改善植株的營養生長（株高、莖粗、葉面積等）的同時，改善某些生理生化過程（熒光反應、膜脂過氧化、增加小穗數等）；⑵長期的氮磷鉀肥配施或者與有機肥配施可以改善作物產品的某些品質，同時也降低了另外一些品質；如提高小麥、水稻籽粒蛋白質含量，降低了稻米的外觀品質等；⑶長期氮磷鉀肥配施有機肥可以持續提高作物的產量，增產的后效性比較好；同時也能提高作物對土壤養分的吸收量和利用效率。 3我國長期定位施肥在農作物領域研究的重點及發展趨勢 通過對國內、外長期定位施肥作物效應的研究分析可以看出，長期采用氮磷鉀肥配施、氮磷鉀肥配施有機肥比單一施肥、不均衡施肥有著不可比擬的優點。首先影響到作物的生長和發育，表現在改善光合器官的功能，為作物的發育提供良好的營養基礎；其次提高了養分的吸收能力和利用效率，為作物的獲得較高的產量提供保證；最后改善了作物的產品品質，提高了經濟效益。 綜觀國內、外的長期定位施肥對作物效應的研究，明顯的發展變化趨勢就是研究的對象、研究的內容在廣度和深度上不斷的擴大。國外的長期定位施肥研究開始的較早，持續的時間長，對作物效應的研究主要集中在產量、品質方面；我國的長期定位研究開始的晚些，持續的時間也較短，但是對作物效應的研究除了產量、品質外，還開始研究作物的生長發育、養分吸收等方面。因此，未來我國長期定位施肥對農作物效應的研究將重點體現在以下幾個方面： ⑴我國幅員遼闊，氣候生態類型多樣，各個長期定位研究基地之間的氣候類型差異較大，大量的研究證明有機肥無機肥配施以及氮磷鉀化肥配施均可提高當季作物的產量。從作物生長發育的角度去探討增產的機理，研究和報道的相對較少。 ⑵大量研究表明，水體富營養化、地下水污染以及溫室效應等造成的全球生態環境的惡化主要原因之一是農田過量施用化肥，超過了作物對養分的需求量[72]；在過量施肥條件下，改進種植制度可以減少對環境的負面影響[73,74]。因此，研究在不同施肥制度和種植制度下，獲得作物的高產、高效的同時，減少對環境的負面影響將成為未來長期定位研究的熱點領域。 ⑶在作物品質方面，研究認為長期施用有機肥與化肥配施可以提高小麥籽粒的品質[14,33,34]，但也有研究認為降低了小麥籽粒的品質[35]。說明同一作物以及同一作物的不同品種在不同的研究地點對長期定位施肥的響應效果機理不同，因此研究長期定位施肥對作物產品品質影響的機理需要進一步研究和探討。 #p#分頁標題#e#
⑷與國外同類研究相比，我國的長期定位研究開始的時間短，當前研究中得出的結論需要在今后長期定位研究中進行進一步的研究和總結，如不同的肥料配施也對田間雜草的Shannon多樣性指數（H’）、Shannon均勻度指數（E）和Margalef物種豐富度指數（DMG）均產生影響[75]。 綜上所述，由于當前長期定位施肥對作物效應的研究在整個長期定位研究中所占的比例相對較小，隨著對長期定位研究的不斷深入和新技術的不斷不用，人類對作物產量、品質要求的不斷提高以及氣候、環境等因素的變化，長期定位施肥在農作物領域的研究將越來越成為關注的熱點領域。