前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的长期定位施肥对农作物的影响，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
作物的生长发育离不开光、温、水、气、热等自然因子，同时也与肥料类型、施肥制度以及田间管理等环节密切相关。随着人类对粮食需求数量和质量等要求的不断提高、可利用耕地资源的不断减少以及全球气候和环境的不断变化，在新形势下研究不同的肥料类型和施肥制度对作物生长发育、产量以及品质的影响就成为农业领域持续关注的热点领域之一。长期定位肥料试验以信息量丰富、数据准确可靠、解释力强，具有常规试验不可比拟的优点和特点，而且通过长期定位施肥研究，可以克服因气候变化对作物生长发育的影响[1]，能系统研究不同的施肥制度对作物生长发育以及产量等因子影响，并做出科学的评价，为农业的可持续发展提供重要决策和依据等方面发挥着举足轻重的作用。国内、外有关长期定位施肥研究的文献相当多，但主要还是围绕“作物-土壤”两大方面进行研究，长期定位施肥对土壤效应的研究，另有论述。本文就国内、外长期定位施肥试验点的分布情况、长期定位施肥对作物效应的研究进行总结和归纳，以期能为我国长期定位施肥在作物领域开展相关研究提供参考和借鉴。 1国内、外长期定位施肥研究站概述 1.1国外长期定位施肥研究站概述 有关国外的长期定位研究，我国学者沈善敏先生等曾经做过相关的论述。国外的长期定位研究开始的较早，法国学者布森高于1834年建立了第一个农业试验站。而最早开始长期肥料试验的是英国Rothamsted庄园的继承人，由J.B.Lawes和化学家J.H.Gibert于1843年开始的Broadbalk冬小麦肥料试验，以后1848年开始的Agdell作物轮作-肥料试验，以及1852年开始的Hoosfitld大麦肥料残效试验，当时的试验面积1公顷，各种肥料处理共22个小区，1986年到现在，该试验结果向世界证明了单施化肥作物可以高产，并持续百年不衰。在其它地方，许多农业试验站相继成立，田间肥料试验研究陆续展开。其它较为有名的如，在法国，1861、1867年由G.Ville、Deherain分别Vincennes、Grignon建立了相关的长期肥料研究站；在德国，1873年由Drechsler在Gottingen，1878年由J.Kühn在Halle；在丹麦，1894年在Askov建立的著名的长期肥料试验等（表1）。美国于1875年在康涅狄格州建立了第一个比较规范的农业试验站，而比较有名的则是1876年由GeorgeMorrow在伊利诺斯州立大学建立了Morrow试验站，开始了肥料与轮作的长期试验。这些长期定位肥料试验中的一部分一直保持到现在，如英国的洛桑试验站，美国的Morrow试验站，法国的Grignon和德国的Gottingen长期试验等；其它试验则在持续一段时间后先后停止。这些试验到现在有的已经成为长期试验的“博物馆”，其研究内容仍在继续扩大和不断深入，并且由历史最悠久的一批长期肥料试验，相继成为农业综合试验站，其中100年以上的有6个国家的6个试验站，洛桑试验站是最早从一个冬小麦肥料试验田间小区试验发展起来的，经过165年的发展，由简单的肥料试验到长期试验站，2004年上升为国际研究中心，研究范围不仅肥料、土壤、作物，其研究内容扩大到全球环境、生态，由英国国内走向国际，不仅是科学研究机构，也是国际技术交流、人才交流和技术传播的国际机构。 1.2国内长期定位施肥研究站概述 与国外长期定位施肥研究开始的时间相比，我国的长期定位施肥研究起步较晚，60年代初在全国典型农业区建立一批肥料试验，但由于种种原因，这些试验有绝大部分半途而废，只有中国农科院刘更另院士于1960年在湖南祁阳建立的红壤肥料试验站坚持了下来，目前是我国历史最长的长期试验站(61年)，同时也率先成为我国的重点野外科学观测站。其它大部分的长期定位肥料研究开始于20世纪80年代，当时中国科学院中国农科院以及各省市的农业科研机构大都建有长期的肥料研究站；2005年，由国家农业部[2]组织专家对农业各个单位的92个野外试验站进行审查和评审，最终入选58个，命名为农业部重点野外科学观测研究试验站，其中与肥料有关的长期定位试验站有32个(表2)。2006年国家科技部[2]对1999～2001分3批从有关部门遴选了35个野外站中的29个野外站进行评估认证，最终将“国家土壤肥力与肥料效益监测站网”等27个试点站正式纳入国家野外科学研究站序列。涉及农田生态领域的有6个长期研究站(网)，分别是位于陕西安塞县、山东禹城县、河南封丘县、湖南桃园县、湖南祁阳市的农田生态系统国家野外科学观测研究站和“国家土壤肥力与肥料效益监测站网”；其中只有后者真正以肥料命名，它成立于1987年，由中国农业科学院主持，联同分布在河南、吉林、新疆、陕西、重庆、湖南和浙江的8个土壤肥料研究所，监测和研究我国不同土壤长期施肥条件下肥料的农学效应、养分利用率、肥力质量以及环境质量演变等内容；是建设的国家级大型土壤肥力和肥料效益长期定位检测试验站网络。 对长期肥料试验研究的内容进行概括和归纳，主要有包括以下3个方面：⑴研究不同营养元素对植物的相对重要性；⑵研究施肥对各种作物的增产效果，比较粪肥和矿质肥料的营养价值；⑶研究施肥对土壤肥力的影响，特别是长期施用不同类型肥料对作物产量和土壤肥力的影响等。国、内外关于长期定位施肥的研究中，施肥制度主要包括以下几个方面：长期的不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配施(NP)、氮钾配施(NK)、磷钾配施(PK)、氮磷钾配施(NPK)和氮磷钾配施有机肥(NPK+OM)等7个方面；随着研究的深入，增加了氮磷钾配施秸秆有机肥(NPK+S)制度的研究。 1.3国内外长期定位施肥研究的文献分析 对ElsevierScienceDirect数据库1823至2009年近200年发表的文章分析(图1)，可以看出长期定位肥料研究的文章最早发表在20世纪60年代，从20世纪60年代到90年代是缓慢发展阶段，研究报道的文章和成果相对较少；从20世纪90年代至今是长期定位肥料研究的飞速发展阶段，特别是近10年来，有大量的文章和研究结论被报道，为农业生产的发展和施肥技术的改进提供了宝贵的科技信息和技术支持。对中国期刊全文数据库(1994～2009)中检索到农业领域中长期定位施肥有关的文章分析看出(表3)，当前农业领域的长期定位施肥研究主要集中在农业基础学科、农艺学两个领域，发表的文章分别占到了总篇数的74.8%、72.0%；而在农作物和园艺学科两个领域，当前的研究所占的比例相对较小，分别占到了21.2%、3.6%。在农作物领域研究中，近年来发表的文章呈逐年增加的趋势（图2），特别是近10年来，在国内核心期刊发表的文章篇数在飞速的增长，说明在长期定位施肥对农作物的研究正在愈发受到农业科研人员的关注和重视。#p#分页标题#e# 2国内、外长期定位施肥对农作物效应的研究现状 2.1国外长期定位施肥对农作物效应的研究现状 长期定位施肥对作物效应的影响，国外的研究主要侧重于对产量的影响。研究表明有机肥和化肥对作物有极好的增产效果和持续的增产作用，且两者产量几乎不相上下；G.W.Cooke分别统计了洛桑试验站各试验地18-61年6种农作物长期施用化肥与厩肥的效果表明，总的趋势是化肥的肥效略高于厩肥；化肥和厩肥配合无论是近期或者长期都可以取得较高的产量和经济效益[3,4~9]。在印度，Bhandari等研究表明无机肥配施有机肥能显著提高水稻、小麦籽粒的产量[10]；在亚热带半干旱地区，化肥配施农家肥有助于维持高产的稳定性[11~12]；在淋溶土上研究表明，长期的小麦/大豆轮作条件下，长期不施肥以及仅施NP肥处理的大豆和长期不施肥以及仅施N肥处理的小麦产量下降；然而NPK配施粪肥或者石灰的处理小麦产量增加[13]。在法国西南部的石灰性土上，长期不施钾肥严重影响谷子-油菜-蚕豆轮作系统的产量，钾的投入则影响开花期的吸收总量，且有助于产量的提高；长期不施肥土壤中的可交换钾含量轻微下降，但是没有达到营养平衡水平[14]。在美国德克萨斯州南部进行了16年玉米/棉花轮作施肥研究，结果表明在长期的轮作施肥条件下，长期的高施氮量比低施氮量增加8%的作物残差覆盖度，说明增加了地上部的生物量；在哥伦比亚北部的沙土上，长期不施肥导致木薯的产量下降，8年试验表明，牧草覆盖还田可以增加木薯的块根产量和地上部生物量，增加根部干物质重，并缩小年际间的差异[15]；平衡施用NPK肥可以提高块根和地上部生物量[16]。在德国，小麦/玉米轮作施肥近50年的研究表明，小麦、玉米施用厩肥或者秸秆还田配施NPK化肥的效果较好，可以获得较高的产量；对小麦来说，轮作的增产效应不受施肥的影响，对玉米来说，施肥降低了几乎一半的轮作效应[17]。在非洲，Rebafka等研究发现，秸秆还田配施磷肥可以显著的提高谷子的产量[18]。在南美洲的巴西，长期施肥可以增加金丝桃属植物的生物产量[19]。在非洲尼日尔的酸性沙土上，无论长期还是短期的残差还田可使谷子增产高达60%，不还田的则迅速减产；而且残差还田配施磷肥，可以获得更高的产量和干物质生物量[20]。 对农作物品质的研究则开始于20世纪60年代以后，研究结果认为施矿质氮肥和厩肥可提高产品蛋白质的含量，但化肥区比厩肥区还高4.5%，且不影响蛋白质的氨基酸组成；施肥对子实产品中灰分元素含量几乎无影响；奥地利Grossenzersdorf试验地1973年对黑麦花4种维生素含量VB1、VB2、泛酸和烟酸分析，化肥区最高，无肥区第二，厩肥区最低；面包烘焙质量以NPK区产品最高，厩肥次之，无肥区最差；冬小麦除半胱氨酸和异亮氨酸外，其余15种氨基酸和氨基酸的总量化肥区均高于厩肥；大麦17中氨基酸和氨基酸总量化肥区都高于厩肥区，认为施化肥并不影响产品品质[8]。在地中海地区雨养条件下，传统耕作，小麦/豆类轮作以及高施氮量结合可以提高籽粒的蛋白石含量和面粉的面团参数；其中氮肥是决定面包质量的重要因素[21]。 对各国肥料试验对产量和品质的影响可以得出以下几点结论：⑴不论有机肥或者化肥，对所有作物有极好的增产效果，且两者的产量效果几乎不相上下；施肥与轮作、品种结合，对作物的产量具有叠加效应；⑵化肥具有和有机肥一样的持续增产效果；对英国、丹麦、美国以及法国的超过100年的长期试验进行分析，连续施用化肥并不影响土壤的生产力；⑶在相同施肥条件下，作物轮作比连作可获得较高的产量。对作物品质的影响：⑴施用矿质氮肥和厩肥可以提高籽粒蛋白质含量，但是不影响蛋白质的氨基酸组成；⑵长期施NPK肥可以改善面包的烘烤质量，施用化肥比施用厩肥有助于提高某些氨基酸的总量，但不影响产品的品质，认为氮肥是决定面包质量的重要因素。 2.2国内长期定位施肥对农作物效应的研究现状 我国长期定位施肥对作物的影响虽然开始的时间短，但是研究的内容相对较为丰富。主要围绕不同的施肥制度对作物生长发育、品质以及产量等方面进行研究。 ⑴对生长发育的影响 研究表明有机肥和氮肥配施能明显增大玉米在灌浆期的株高、开花期的茎粗和单株叶面积[22]，降低丛枝菌（AM）真菌对玉米的侵染率（MCP）、丛枝着生率（ACP）以及侵入点数（NE）等[23]；随着氮肥或有机肥施用量的增加，小麦、玉米叶片SPAD值均增大[24]。化肥和秸秆配施在促进玉米生长的同时还能延缓叶片衰老，更大程度地增加穗粒数，提高千粒重[25]；而有机肥配施氮肥或氮磷钾肥配施能够促进夏玉米叶片的氮代谢，提高玉米吐丝后期穗位叶硝酸还原酶活性、游离氨基酸含量和蛋白质含量，改善叶片的荧光反应[26，27]。与单施无机肥相比，有机无机肥配施可以降低小麦在灌浆盛期旗叶的膜脂过氧化作用，提高旗叶的光合速率；且不均衡施肥时，小麦旗叶膜脂过氧化作用升高，光合速率降低[28]。不同的肥料配施对作物的发育有一定的影响，研究表明栏肥配施化肥与秸秆还田配施化肥的小麦、单季稻相比，有效小穗数2季共增加86.9万hm-2；秸秆还田配施化肥的有效小穗数比单施化肥小麦、单季稻2季增加11.65万hm-2；同时施栏肥的有效小穗数比秸秆还田小麦、单季稻2季增加33.3万hm-2，秸秆还田的有效小穗数比不施肥对照小麦、单季稻2季增加19.95万hm-2[29]。曹彩云等研究得出化肥和秸秆配合施用不仅能增加小麦、玉米的穗粒数，提高干物质积累速率；而且可以延缓叶片的衰老，更好的促进籽粒干物质的积累，提高千粒重[30]。氮磷钾配施有利于甘薯块根内碳氮代谢和淀粉的积累，有利于淀粉型甘薯生长[31]。在黄淮海平原的长期试验表明，单施有机肥对土壤碳的固定有负面的影响，有机无机肥配施则有利于碳的固定[32]。 ⑵对作物品质的影响 作物的品质除受作物品种遗传特性影响外，与施肥制度有着密切的关系。与不施肥相比，氮磷钾配施可以明显提高小麦子粒的蛋白质、总氨基酸和必需氨基酸含量，改善面粉品质和面团品质，增加灰分含量[33]。氮磷配施、氮磷钾配施可以明显提高强筋麦郑麦9023的湿面筋和蛋白质组分及含量，有机无机肥配施和秸秆还田配施化肥可以不同程度的提高籽粒蛋白质含量[34]；NPK和有机肥配施可以提高豫麦49-986麦籽粒蛋白质含量，优化蛋白质组分比[27]。但是也有研究认为长期施用有机肥与氮磷钾配施与不施肥或者单施氮肥相比，降低了籽粒的蛋白质含量、湿面筋含量、干面筋含量以及沉淀值，使小麦籽粒的品质有所下降[35]。在其它农作物品质方面，研究认为连续施用有机肥、有机无机配施虽降低了稻米的外观品质，但是提高了食用和蒸煮品质、水稻籽粒蛋白质含量，改善了稻米淀粉粘度[36]。皱德乙等研究表明施用猪厩肥和化学氮肥均可提高玉米、大豆籽实氨基酸总量及必需氨基酸含量，在施用猪厩肥或氮磷化肥基础上配合施用钾肥，增加玉米籽实氨基酸和必需氨基酸效果显著，对大豆亦有增加趋势[37]。另外，长期施用N肥可以提高花生籽粒中蛋白质含量，施用NPK肥，显著地提高了籽粒产量和蛋白质含量；施用NK、NP、PK肥，则会降低了籽粒中粗脂肪和蛋白质含量[38]。#p#分页标题#e# ⑶对产量的影响 大量的长期定位研究表明，氮磷钾配施以及与有机肥配施，均可以不同程度的提高作物的产量。在土壤肥力较低的情况下，氮磷配施可以显著提高夏玉米生物产量和子粒产量，而且有机无机肥配施的促进作用大于单施[39~49]。林治安等研究认为长期施用有机肥与化肥均表现出持续提高小麦、玉米产量[32,50~52]。樊廷录等在黄土高原冬小麦/玉米轮作制中通过连续24年的田间试验研究，结果是以氮磷配施、有机无机肥配施在干旱年、丰水年均具有较高的增产效果[53]。且单施氮肥的增产作用受水分的影响较大，有机肥配施化肥处理的产量受水分影响较小；随着施肥年限的延长，长期施用氮肥增产作用下降，而秸秆还田及有机无机配合则有逐年递增趋势[54,55]。黄绍敏等[56,57]研究了不同施肥方式对不同作物以及同一作物不同品种的产量影响，结果表明氮磷钾配施、有机无机肥配施不仅可以保持土地生产力的可持续性，同时也有利于提高小麦、玉米的产量[58~60]。在陕西长武县研究表明长期施NP肥配施可以显著提高小麦产量；长期不施肥、单施N或P肥的小麦产量呈下降趋势，各处理间差异不显著[54]。在黄淮海平原，施NPK肥处理的小麦、玉米产量最高，缺素施肥的NP处理可以获得较高的产量，但是没有可持续性；有机无机肥配施可以维持较高的产量[32]。在甘肃平凉地区，小麦/玉米轮作条件下，长期氮磷肥配施粪肥或者秸秆肥较单施氮肥、不施肥以及氮磷配施的处理相比，可以获得持续较高的作物产量[61,63]。在湖南祁阳，NPK化肥配施有机肥的小麦、玉米产量均显著高于不施肥或者单施无机肥的处理[64]。在石灰性红壤上，由于土壤含钾量丰富，施用N/P肥就可获得较高的水稻产量；施P是维持水稻获得高产的必要条件[65]。长期施用有机肥、有机肥配施化肥、施用NPK可以提高植物的生物量和产量[66]。在南方红壤上，长期施用有机肥或者与化肥配施可以极大的提高玉米的产量和增强肥效[51]；此外，有机肥与无机肥配施也可明显提高水稻的产量[67,68]。在其它作物研究方面，甄志高等研究认为NPK配施，显著地提高了花生籽粒产量[38]；有机肥配施化肥可以提高甘薯的产量[31]。 ⑷对养分吸收的影响 不同的施肥制度对作物吸收养分的能力和利用程度也有一定的影响。研究表明施有机肥可以使小麦对N、P、K的吸收较为均衡，缺素施肥直接导致小麦植株体内相应养分的明显亏缺，不施N肥则制约小麦对K的吸收[69]。氮肥单施时小麦和玉米N的农学效率降低，而NPK配施时N的农学效率有上升趋势；磷肥肥效具有短期叠加效应[59]。NPK配施、NP配施小麦的氮、磷利用率较高，其它施肥处理的小麦对肥料的利用率较低；且氮磷钾配施有机肥的肥料利用率有累加效应[56,57]。在施氮量相同的情况下，常量施用有机肥配施化肥可以提高黄瓜、番茄的肥料利用率，养分不均衡处理肥料的利用率较低[70,71]。长期施用有机肥、有机肥配施化肥、施用NPK明显提高微生物量磷、碱性磷酸酶活性以及玉米对磷的吸收量[66]。在湖南祁阳的长期研究表明，NPK配施有机肥处理的土壤有机碳、速效磷、Ca2+和Mg2+交换量、Cu2+和Zn2+交换量均高于施无机肥的处理[64]。在甘肃平凉地区小麦/玉米轮作条件下，长期氮磷肥配施粪肥或者秸秆肥较单施氮肥、不施肥以及氮磷配施的处理相比，在干旱年份显著提高作物的水分利用率[63] 。我国各地对长期定位的研究可以得出以下结论：⑴有机肥配施化肥可以有利于作物的生长和发育；如在改善植株的营养生长（株高、茎粗、叶面积等）的同时，改善某些生理生化过程（荧光反应、膜脂过氧化、增加小穗数等）；⑵长期的氮磷钾肥配施或者与有机肥配施可以改善作物产品的某些品质，同时也降低了另外一些品质；如提高小麦、水稻籽粒蛋白质含量，降低了稻米的外观品质等；⑶长期氮磷钾肥配施有机肥可以持续提高作物的产量，增产的后效性比较好；同时也能提高作物对土壤养分的吸收量和利用效率。 3我国长期定位施肥在农作物领域研究的重点及发展趋势 通过对国内、外长期定位施肥作物效应的研究分析可以看出，长期采用氮磷钾肥配施、氮磷钾肥配施有机肥比单一施肥、不均衡施肥有着不可比拟的优点。首先影响到作物的生长和发育，表现在改善光合器官的功能，为作物的发育提供良好的营养基础；其次提高了养分的吸收能力和利用效率，为作物的获得较高的产量提供保证；最后改善了作物的产品品质，提高了经济效益。 综观国内、外的长期定位施肥对作物效应的研究，明显的发展变化趋势就是研究的对象、研究的内容在广度和深度上不断的扩大。国外的长期定位施肥研究开始的较早，持续的时间长，对作物效应的研究主要集中在产量、品质方面；我国的长期定位研究开始的晚些，持续的时间也较短，但是对作物效应的研究除了产量、品质外，还开始研究作物的生长发育、养分吸收等方面。因此，未来我国长期定位施肥对农作物效应的研究将重点体现在以下几个方面： ⑴我国幅员辽阔，气候生态类型多样，各个长期定位研究基地之间的气候类型差异较大，大量的研究证明有机肥无机肥配施以及氮磷钾化肥配施均可提高当季作物的产量。从作物生长发育的角度去探讨增产的机理，研究和报道的相对较少。 ⑵大量研究表明，水体富营养化、地下水污染以及温室效应等造成的全球生态环境的恶化主要原因之一是农田过量施用化肥，超过了作物对养分的需求量[72]；在过量施肥条件下，改进种植制度可以减少对环境的负面影响[73,74]。因此，研究在不同施肥制度和种植制度下，获得作物的高产、高效的同时，减少对环境的负面影响将成为未来长期定位研究的热点领域。 ⑶在作物品质方面，研究认为长期施用有机肥与化肥配施可以提高小麦籽粒的品质[14,33,34]，但也有研究认为降低了小麦籽粒的品质[35]。说明同一作物以及同一作物的不同品种在不同的研究地点对长期定位施肥的响应效果机理不同，因此研究长期定位施肥对作物产品品质影响的机理需要进一步研究和探讨。 #p#分页标题#e#
⑷与国外同类研究相比，我国的长期定位研究开始的时间短，当前研究中得出的结论需要在今后长期定位研究中进行进一步的研究和总结，如不同的肥料配施也对田间杂草的Shannon多样性指数（H’）、Shannon均匀度指数（E）和Margalef物种丰富度指数（DMG）均产生影响[75]。 综上所述，由于当前长期定位施肥对作物效应的研究在整个长期定位研究中所占的比例相对较小，随着对长期定位研究的不断深入和新技术的不断不用，人类对作物产量、品质要求的不断提高以及气候、环境等因素的变化，长期定位施肥在农作物领域的研究将越来越成为关注的热点领域。