長期有機培肥黑土有機碳、全氮及玉米產量穩定性的變化特征

摘要：[目的]探討東北黑土區長期有機培肥對土壤有機碳、全氮含量及產量穩定性的影響,為優化黑土培肥技術及玉米穩產高效提供指導。[方法]以 38 年長期定位試驗為研究平臺,選擇 6 個施肥處理:不施肥(CK),氮磷鉀配施(N 150 kg/hm^2、P2O5 75 kg/hm^2、K2O 75 kg/hm^2,NPK),常量有機肥(有機肥 30 t/hm^2,折純 N150 kg/hm^2、P2O5 135 kg/hm^2、K2O 45 kg/hm^2,m^2),常量有機肥配施氮磷鉀肥(m^2NPK),高量有機肥(有機肥 60t/hm^2,M4),高量有機肥配施氮磷鉀肥(M4NPK)。測定耕層土壤有機碳、全氮含量及玉米籽粒產量。[結果]玉米籽粒產量以 M4NPK 處理最高,平均產量為 9637 kg/hm^2,其次是 m^2NPK 處理,平均產量為 9422 kg/hm^2,CK 處理產量最低,平均產量為 3551 kg/hm^2,且顯著低于其他各處理。前 10 年試驗施用有機肥可顯著提升土壤基礎地力,降低玉米籽粒產量對化肥的依賴,m^2 與 M4 處理的籽粒產量與 NPK 處理均無顯著差異。之后至2017 年,單施有機肥處理玉米產量較 NPK 處理平均提高 3.8%。擬合方程表明,地力產量每增加 1000 kg/hm^2,肥料貢獻率降低 9.2%~12.2%。在培肥 30 年后,肥料對籽粒產量貢獻率開始下降。有機無機配施處理下,玉米產量變異系數較低,平均為 19.3%,產量可持續性指數 SYI 為 0.58,達到穩定水平。土壤有機碳含量隨施肥年限在不同施肥處理間差異逐步變大,且在 10 年后出現顯著差異,增施有機肥后,土壤有機碳顯著增加,以M4NPK 和 M4 處理最高;土壤全氮與土壤有機碳呈顯著正相關(r = 0.826**),土壤有機碳每升高 1 g/kg,土壤全氮含量增加 0.086 g/kg。施用有機肥,玉米籽粒產量與土壤有機碳、土壤全氮含量顯著正相關,表明長期有機培肥對實現玉米高產穩產具有重要貢獻。[結論]在供試黑土條件下,單施有機肥在一段時間內主要提高土壤有機碳含量,有機碳達到一定水平后才可以提高產量。有機肥配合氮磷鉀化?