植物营养与肥料学报   2018, Vol. 24  Issue (6): 1456-1464 
0
PDF 
近30年来典型黑土肥力和生产力演变特征
武红亮1, 王士超1, 槐圣昌1, 闫志浩1, 马常宝2, 薛彦东2, 徐明岗1 , 卢昌艾1    
1. 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/耕地培育技术国家工程实验室,北京 100081;
2. 农业部耕地质量监测保护中心,北京 100125
摘要: 【目的】 东北黑土区是我国粮食生产优势区和最重要的商品粮供应基地,明确黑土肥力现状及演变规律对黑土区耕地质量建设和粮食安全生产有重要意义。本研究拟以13个国家级黑土长期定位试验监测点为平台,对20世纪80年代以来近30年的黑土肥力和生产力水平进行分析,以期探明我国黑土肥力和生产力的演变特征,为黑土耕地质量管理和培肥提供科学依据和指导。【方法】 利用时间趋势分析和平均值及中值分析的方法对近30年黑土常规施肥下土壤养分和作物产量的变化趋势进行了分析,分别总结了黑土有机质 (SOM)、全氮、有效磷、速效钾、pH以及玉米产量在不同监测时期的演变特征和总体变化趋势;运用主成分分析和相关分析分别对上述5个肥力因子和作物产量进行分析,得出黑土土壤肥力的主要贡献因子和影响黑土作物产量的主要肥力因子。【结果】 与初始监测阶段相比,黑土有机质、全氮、有效磷和速效钾含量均有提高,土壤速效养分含量增幅明显,2012—2016年黑土有效磷含量平均值为37.73 mg/kg,较监测初期的平均值 (17.38 mg/kg) 显著提高了117.1%;土壤速效钾含量也显著升高,2012—2016年速效钾的平均含量 (224.31 mg/kg) 较监测初期 (171.50 mg/kg) 提高44.9%。黑土的pH值呈现下降趋势,经过近30年长期施肥,黑土的pH值下降了0.59个单位。主成分分析结果表明,黑土土壤肥力整体增加的两个决定因子是土壤速效钾和有效磷,主要障碍因素是较低的土壤全氮和有机质含量。相关分析结果表明,影响玉米产量的主要肥力因子是土壤有机质和全氮含量。【结论】 在农民习惯施肥管理模式下,近30年黑土肥力和生产力水平整体提高,但持续提升肥力后效不足,同时土壤pH值降低,存在酸化的风险;黑土肥力提升的主要障碍因子是土壤全氮和有机质含量,所以黑土耕地培肥应该在平衡配施氮磷钾肥的基础上增加有机物料投入。
关键词: 黑土     土壤肥力     土壤养分     产量     演变特征    
Evolutionary characteristics of fertility and productivity of typical black soil in recent 30 years
WU Hong-liang1, WANG Shi-chao1, HUAI Sheng-chang1, YAN Zhi-hao1, MA Chang-bao2, XUE Yan-dong2, XU Ming-gang1 , LU Chang-ai1    
1. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/National Engineering Laboratory for Improving of Arable Land, Beijing 100081, China;
2. Center of Arable Land Quality Monitoring and Protection, Ministry of Agriculture, Beijing 100125, China
Abstract: 【Objectives】 To analysis the changes of fertility and productivity of the black soils in the past 30 years by using 13 national long-term black soil test sites, to provide scientific basis and guidance for improvement of soil quality and fertilizer management of black soils. 【Methods】 The trends of soil nutrients and crop yield under conventional fertilization in black soils were analyzed using time trend analysis and mean and median value analysis methods. The evolution characteristics and overall trends of soil organic matter (SOM), total nitrogen, available phosphorus, readily available potassium, pH, and maize yield in different monitoring periods were summarized. Using principal component analysis and correlation analysis, the five fertility factors and crop yields were analyzed to indentify the major contribution factors for soil fertility and the major fertility factors affecting crop yield. 【Results】 Compared with the initial monitoring stage, the contents of organic matter, total nitrogen, available phosphorus and available potassium in black soils all increased, and the available soil nutrients content increased significantly. The average content of available phosphorus in 2012−2016 was 37.73 mg/kg, which was significantly greater than the average content of the initial monitoring period (17.38 mg/kg). The soil available potassium content also showed a significant increasing trend. The average available potassium content (224.31 mg/kg) in 2012−2016 was increased by 44.9% compared to the initial monitoring period (171.50 mg/kg). The pH of black soils showed a downward trend. After nearly 30 years of long-term fertilization, soil pH decreased by 0.59 units. The principal component analysis showed that the two determinants of soil fertility in the black soil were the soil available potassium and available phosphorus, and the major constraint was the low soil total nitrogen and organic matter content. Correlation analysis showed that the major fertility factors affecting maize yield were soil organic matter and total nitrogen content. 【Conclusion】 Under conventional farmer's fertilization management, the fertility and productivity of the black soil has been increased in the past 30 years, but the effect is not sustainable. Meanwhile, soil pH has been decreased and there is a risk of acidification. The major constraint to the improvement of soil fertility is soil total nitrogen and organic matter content. Therefore, fertility management of the arable land in the black soil region should pay attention to rational application of organic materials on the basis of balanced application of N, P and K fertilizers.
Key words: black soil     soil fertility     soil nutrients     yield     evolution characteristics    

黑土是草原草甸植被下深厚的、富含腐殖质的疏松土层,其特征是自然肥力高,物理性质和结构良好。东北黑土耕地总面积3200万hm2,绝大部分分布在黑龙江和吉林两省,辽宁、内蒙古有少量分布[1]。黑土区粮食产量占全国1/4,商品量占全国1/4,调出量占全国1/3,是我国最重要的粮食主产区和商品粮供应基地[2]。长期农业实践证明,土壤肥力是维持粮食生产和安全的关键前提,因此,掌握黑土区耕地有机质和养分水平现状及演变趋势,以及人为管理对黑土耕地肥力的调控和影响,对提升黑土耕地质量以及保障黑土生产力稳定输出有重要的指导意义。

关于黑土肥力状况,尤其是典型黑土肥力水平及演变趋势是多数研究关注的重点。马强等[3]基于黑土南北样带115个土样发现黑土肥力水平分布规律在东西向为东高西低,南北向为中部最高,北部次之,南部最低;中等肥力土壤占比73.6%。汪景宽等[4]研究发现不同地区黑土中的有机质、全氮、全磷和全硫含量存在明显差异,公主岭地区各项指标均低于北安地区,海伦地区居中,土壤肥力随纬度增加而提高;另外,1980—2000年间观测点土壤pH、有机质和速效钾含量有降低趋势。20世纪80年代黑土区土壤肥力综合指数以一、二级为主 (80%以上),到21世纪初土壤肥力质量由二、三级耕地主导 (98%以上)[5]。而有研究也表明黑土有机质、全氮和有效磷含量呈上升趋势,有效磷含量升幅较大[56],这可能与长期化学氮磷肥尤其是磷肥的大量施用有关。长期施用单一化肥对培肥黑土作用不明显,通常引起土壤环境养分失衡,且存在环境风险。国内外研究均表明平衡施肥 (多种元素肥料配施,有机无机肥料配施) 可维持和提升土壤肥力,是土壤培肥的重要途径[7, 8]。韩晓增等[9]分析认为黑土由低纬度向高纬度逐步开垦,时间和空间差异导致黑土肥力状况分布不匀,且开垦前期误认为肥沃的黑土地可以在没有任何投入的情况下持续利用,进而以掠夺性生产方式贯穿整个黑土地开垦过程,导致黑土肥力快速下降,后期生产必须依赖投入大量化肥才能获得高产。

长期重用轻养且不平衡的培肥措施导致黑土区出现土壤退化、肥力下降等问题,同时受风蚀、水蚀作用影响,水土流失面积逐渐扩增,黑土层越来越薄,耕地质量恶化趋势明显,甚至有人指出黑土50年之后将不复存在[10]。因此,如何在保护黑土基础上提高黑土耕地质量,同时满足国家粮食安全和生态安全的可持续发展需求,是亟待解决的重大问题。针对黑土区土壤肥力指标及变化特征的研究较多,但相关研究年份较早,往往基于短期试验或田间调查结果,且涉及观测或调查点位相对单一,覆盖面较窄;土壤肥力指标在特定时间或点位的增减变化并不能科学解释土壤肥力的演变规律,不能全面揭示黑土耕地质量整体状况以及长期施肥管理下黑土肥力水平的演变特征。综上,本研究拟依托国家级黑土长期定位监测点近30年的监测数据,深入分析黑土耕地肥力和生产力水平的演变特征和趋势,为合理利用和管理黑土地以及黑土区农业的可持续发展提供科学依据和指导。

1 材料和方法 1.1 监测点概况

国家级黑土长期监测点主要分布在黑龙江和吉林两省,共13个。其中黑龙江省11个,3个于1997年建点,8个于2003年建点;吉林省2个监测点均建于1987年。这些监测点囊括平地中层黄土质黑土、厚层黄土质黑土、平地中层黏底黑土、平地岗地薄层黏质黑土、坡地薄层黄土质黑土、漫坡岗地薄层黏底黑土、漫川厚层黏底黑土和沟谷厚层草甸黑土等主要黑土土种类型。截止2016年秋收,各监测点监测年限均在13年以上,主要监测点最长监测年限已有29年,为黑土区土壤养分和生产力状况以及耕地质量建设提供了宝贵的资料。

黑土监测区主要种植制度为一年一熟,轮作或连作,复种指数高,主要作物类型为玉米和大豆,小麦和马铃薯也有少量种植。监测点耕作和栽培技术按照农民常规习惯操作,以机械化操作为主,基本无农田灌溉。监测点概况如表1

表1 监测点概况 Table 1 General situation of monitoring points
1.2 样品采集与分析

各监测点设对照 (不施肥) 和常规施肥 (农民习惯施肥) 两个处理,并定位记录施肥种类和数量、作物产量以及管理措施等信息。各监测点每季作物秋季收获后分别采集对照区和常规施肥区耕层土壤 (0—20 cm) 样品,三次重复,土壤样品置阴凉通风处自然风干,人工除去肉眼可见根茬及秸秆碎屑,过2 mm筛,混匀后备用。

监测点年度监测指标包括土壤有机碳含量、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、pH值及作物产量;各指标检测方法依据《土壤分析技术规范》[11]和NY/T1121.1-18土壤检测方法[12]

1.3 数据处理

监测数据统一用Excel 2010整理及制表,运用SigmaPlot12.5作图,借助SPSS (19.0) 进行差异显著性检验[LSD,Duncan (D),P < 0.05]。

2 结果分析

土壤肥力、pH值和作物产量变化见图1

图1 常规施肥下土壤肥力、pH和作物产量变化 Fig. 1 Trends of soil fertility, pH and crop yields under conventional fertilization [注(Note):实心圆圈‘●’为异常值;箱式图的横线从下至上依次为除异常值外的最小值、下四分位数、中位数、上四分位数和最大值,虚线为各项的平均值;箱式图上的不同小写字母表示不同时间段的平均值在0.05水平差异显著,n表示样本数;*表示方程在0.05水平显著,**表示方程在0.01水平显著。The solid points represented the vertical outliers. The lines of the boxplot are the minimum, lower quartile, median, upper quartile and maximum values except the vertical outliers from bottom to top and the dash lines represented the average values. Different lowercase letters above the boxplot indicate that the mean value of different time periods was significant at 0.05 level; n represents the number of samples; * means that the equation was significant at 0.05 level; ** indicates that the equation is significant at 0.01 level.]
2.1 土壤有机质含量

1988—2016年各监测点长期定位监测数据显示,我国黑土区土壤有机质含量稳中有升,变化范围在18.7~41.2 g/kg之间,平均值为29.3 g/kg。1988—2001年土壤有机质含量基本保持稳定,平均水平为25.6 g/kg;2002—2006年土壤有机质含量显著上升,平均水平达到28.8 g/kg,较之前提高12.5%;2007—2016年土壤有机质含量无显著变化,平均水平维持在30.7 g/kg。

2.2 土壤全氮含量

长期监测结果表明,土壤全氮含量与有机质含量变化趋势类似,整体呈上升趋势。黑土区13个监测点土壤全氮含量范围在1.02~3.15 g/kg之间,平均值为1.95 g/kg。1988—2001年土壤全氮含量基本保持稳定,平均水平为1.60 g/kg;2002—2006年土壤全氮含量呈快速上升趋势,提升到2.07 g/kg;2007—2016年土壤全氮含量无显著升降,平均值维持在2.03 g/kg,较监测前期的土壤全氮含量提高30.1%。

2.3 土壤有效磷含量

近30年来,黑土区土壤有效磷含量明显提高,从建点初期的13.5 mg/kg提高到目前的39.4 mg/kg,提高了191.9%。1988—2011年,土壤有效磷含量随时间呈显著线性增长 (y = 14.6244 + 4.5667x,R2 = 0.8910*);2012—2016年土壤有效磷含量趋于稳定。

2.4 土壤速效钾含量

1988—2016年,黑土区土壤速效钾含量总体呈上升趋势。1988—2011年土壤速效钾含量 (y) 逐年增长 (y = 140.0376 + 15.0496x,R2 = 0.9897*);2012—2016年速效钾含量平均为224.3 mg/kg,较1988—1991年的速效钾含量 (171.5 mg/kg) 显著提高30.8%。

2.5 土壤pH值

黑土区土壤pH值总体变化呈先降低后稳定的趋势。1988—1991年土壤pH值平均水平保持在7.08,2002—2006年土壤pH平均值为6.58,1988—2006年土壤pH值显著下降 (y = 7.2099 – 0.1643x,R2 = 0.9034*),每5年降低约0.16个单位;2007—2016年pH值无显著变化。2012—2016年,土壤pH值平均水平为6.49,相比监测初期显著降低0.59个单位,土壤有酸化趋势。

2.6 黑土区玉米产量

黑土区常规施肥处理下玉米产量总体呈增长趋势,2016年黑土监测点玉米产量平均水平稳定在10000 kg/hm2。1988—1991年常规施肥区玉米年均产量为6997 kg/hm2,2012—2016年常规施肥区玉米年均产量为9930 kg/hm2,显著增长37.63%。1997—2001年玉米产量大幅增长,最高产量达到11000 ~13000 kg/hm2,这可能与有机肥的增量施用有关。

2.7 黑土区生产力演化 2.7.1 黑土地力贡献系数

本文定义无肥区作物产量与常规施肥区作物产量之比为土壤地力贡献系数,该比值可反映农田土壤养分供应和生产力输出的基础能力。地力贡献系数与土壤肥力水平呈正相关,即地力贡献系数越大,土壤基础肥力水平越高,外源养分对作物产量提升效果相对较弱;地力贡献系数越小,土壤基础肥力水平越低,作物生产对外源养分依赖性强。黑土地力贡献系数总体稳定,平均水平为0.62 (图2)。可见,黑土基础肥力为作物生产提供主要的养分来源,但是长期施肥并没有显著提升黑土肥力水平,仅仅满足作物需求。

图2 常规施肥下玉米产量地力贡献系数变化趋势 Fig. 2 Trends of contribution coefficient of soil fertility to corn yields under conventional fertilization
2.7.2 土壤肥力演变的主控因子分析

图3可以看出,PC1轴和PC2轴对总方差的贡献率分别为89.85%和9.55%,两者对总方差的贡献率达到了99.4%,因此,利用主成分分析黑土肥力属性的变异情况是可靠的。由分析结果可以看出,近30年来,黑土速效钾和有效磷含量增幅较显著,是黑土土壤肥力演变的两个决定因子,而土壤全氮和有机质含量在一定施肥年限后基本稳定,没有对土壤肥力演变产生主要影响作用,甚至可以说土壤全氮和有机质含量是土壤培肥的主要限制因素。

图3 黑土肥力演变主成分分析 Fig. 3 Principal component analysis of fertility in black soil
2.7.3 土壤肥力与作物产量关系

玉米产量与土壤有机质和全氮含量显著相关 (图4)。玉米产量 (y) 与土壤有机质含量 (x) 显著正相关,回归曲线为y = 7124.1 + 70.7x,R2 = 0.7422*,即有机质中的碳含量每提升一个单位,可以增产70.7个单位;土壤全氮含量 (x) 与玉米产量 (y) 的关系呈抛物线型曲线,显著相关,回归曲线为y = 2972.5 + 7106.1x – 1417.9x2R2 = 0.7532*,玉米产量与全氮含量正相关,土壤全氮含量超过一定阈值是否会对作物产量产生负面影响有待进一步研究。而监测结果发现土壤有效磷和速效钾含量与玉米产量无显著关系,土壤肥力对玉米产量的贡献主要是通过土壤有机质和全氮含量主导。

图4 作物产量与土壤肥力响应关系 Fig. 4 The response relationship between crop yield and soil fertility
3 讨论 3.1 土壤有机质和养分演变

土壤有机质含量变化主要取决于有机物料输出和输入相对速率。在农民习惯施肥 (化肥与有机肥) 管理下,黑土监测点近30年的监测结果表明,黑土有机质含量稳中有升,从监测前期 (1988—1991年) 的25.2 g/kg,提高到监测后期 (2012—2016年) 的30.7 g/kg,提高21.8%。这与前人研究发现长期施肥管理可提高土壤有机质含量的结果一致[1];长期施用化肥,尤其是氮磷钾肥配施,可以维持或提高土壤有机质含量[13],而施用有机肥或有机无机肥配施对提高土壤有机碳含量的作用更持久[1415]。监测前期 (1998—2001年),黑土有机质含量无显著升降,施肥措施对土壤无明显培肥作用,外源养分仅仅满足作物生产的需求;2002—2006年土壤有机质含量由25.6 g/kg快速提升到28.8 g/kg,这可能与该阶段化肥增量施用以及前期投入有机肥有关;而已有研究表明施用有机肥或有机无机肥配施可以明显提高土壤活性有机质组分的含量及比例,促进土壤有机质积累[16]。监测后期土壤有机质含量在30.7 g/kg附近波动,该时期施肥结构相对单一,作物生产主要依赖大量化肥的施用,土壤有机质含量仅仅得以维持。黑土区土壤全氮含量在1.02~3.15 g/kg之间,平均值为1.95 g/kg。黑土全氮的变化趋势与有机质类似,总体呈上升趋势,后期趋于稳定。1988—2001年土壤全氮含量基本保持在1.60 g/kg,2002—2006年土壤全氮含量显著增加,提升到2.07 g/kg。2004年后土壤全氮含量没有显著变化。可见监测中期 (2002—2006年) 是土壤的快速培肥期,该阶段化肥施用量增加,土壤环境中养分通量增加,从而提高系统养分可利用性,在前期有机肥料投入基础上有利于外源有机碳向土壤有机碳库的转化[17]。土壤有机质和全氮含量在相同施肥管理下表现出一致的变化趋势,这与Kirkby等[18]研究得出土壤碳与氮等养分循环存在耦合关系的结论类似。

近30年来,黑土区土壤速效养分含量总体呈上升趋势。土壤有效磷含量上升趋势明显,从监测初期的13.5 mg/kg增加到39.4 mg/kg,提高了191.9%,土壤有效磷含量的升高与磷肥的增量施用有关。1988—2011年间,土壤有效磷含量随时间显著线性增长,该时期磷肥施用量逐年增加,而磷素移动性差,在土壤中不断积累,提高了磷的容量和强度,土壤有效磷含量也随之增加[19];2012—2016年土壤有效磷含量基本稳定,该阶段磷肥施用量下调。土壤有效磷含量增长较快,是否会出现营养元素富集,超过土壤磷素淋溶临界点,致使磷素淋洗进入地下水,需要引起注意[20]。土壤速效钾含量总体呈降低、升高再稳定的趋势。监测初期 (1988—1991年) 土壤速效钾含量平均水平为171.5 mg/kg,该时期对钾肥及其贡献重视不足,施用量普遍较低,土壤速效钾含量只能维持在初始水平,作物收获和径流造成钾素进一步损失[21],从而引起土壤速效钾含量有降低趋势;监测中期钾肥的施用和效益得到人们的关注和认可,钾肥施用量提高,且随着秸秆还田的大力推广,土壤速效钾含量迅速提高;2012—2016年各监测点速效钾含量平均为224.3 mg/kg,较监测初期显著提高30.8%。添加外源钾素或秸秆还田可以提高耕层土壤速效钾和全钾的含量,同时提高速效钾占全钾的比例;且长期连续供应钾肥和秸秆还田可以显著降低土壤对外源钾素的固定量,有利于土壤速效钾的积累和提升[22]

土壤肥力演变的主成分分析表明,农民习惯施肥下黑土肥力演变的主控因子是土壤速效钾和有效磷,而土壤有机质和全氮后期对黑土肥力合理演变贡献不足。长期农民习惯施肥下,土壤速效钾和有效磷含量显著提高,在满足作物生长需要的同时可以维持和培肥地力,是土壤肥力的核心来源;而黑土有机质和全氮含量在施肥后期基本保持稳定,可能限制了黑土整体肥力改善和生产力持续提升。较多研究已表明,施用有机肥或有机肥和无机肥配施可以显著提高土壤有机质含量,其培肥效果优于单施化肥[18],因此,黑土培肥应注重化肥、有机肥和秸秆的平衡施用,同时调整合适的养分比例。

3.2 土壤pH变化

近30年来,黑土区土壤pH值总体呈先降低后平稳的趋势,前17年土壤pH值迅速降低,pH由7.15降为6.64,降低0.51个单位,后期土壤pH值相对稳定。这与前人研究结果一致[23]。自上世纪80年代起,化肥的广泛施用导致我国农田土壤面临明显的酸化趋势。Guo等[24]对我国154份农田土壤20年间的pH值变化进行分析发现,农田耕层土壤显著下降0.13 ~0.76个单位;高洪军等[25]研究发现连续19年施用化肥 (NP、NK和NPK) 处理黑土pH值下降1.4个单位左右;张喜林等[26]研究同样发现连续27年施氮肥后黑土耕层土壤pH值下降1.5个单位。长期连续的化肥投入会导致土壤pH值和土壤酸缓冲能力下降,而在施用化肥的基础上配合施用有机肥,土壤pH值会高于单施化肥处理,有机肥或秸秆还田处理有改善和抑制土壤酸化的趋势[27]。针对黑土区土壤pH值变化及可能的酸化趋势,应优化施肥结构和方法,积极施用有机肥 (秸秆、农家肥和商品有机肥),避免长期施用单一养分化肥,注重氮肥与磷钾肥平衡配施。

3.3 作物产量变化

黑土监测点近30年监测结果表明,常规施肥措施下玉米产量总体呈增长趋势。2012—2016年常规施肥区玉米年均产量 (9930 kg/hm2) 较监测前期玉米产量 (6997 kg/hm2) 显著提高37.6%。长期不施肥和偏施肥作物产量较低,稳定性减弱,土壤生产力贡献率下降;施肥可以显著提高作物产量,并且平衡施用化肥可有效提高作物产量稳定性和可持续性,有机肥与化肥配施具有更加明显的增产和稳产效果[28]。大量的研究结果均证明有机肥与氮、磷、钾化肥配施对土地生产力贡献居首, 能有效增加土壤养分含量, 是提高生产力水平和培肥地力的最佳施肥结构[2930]

具体来说,黑土施肥区玉米产量前期增长迅速,后期逐渐趋于稳定,一方面可能是因为前期施用肥料包括无机肥和有机肥两类,且施肥总量逐年增长,满足作物高产的养分需求,后期施肥量保持在一定水平,作物生产和土壤培肥主要依赖于化肥,有机肥施用比例急剧降低甚至不再施用;另一方面可能是因为长期耕作种植下黑土肥力仅仅依靠化肥维持,持续高效输出生产力的能力降低。通过分析玉米产量与土壤养分的响应关系发现,黑土有机质和全氮含量可显著影响玉米产量,且均表现为较高的有机质和全氮含量水平对作物高产有积极作用,但也应该警惕人为施肥管理中肥料尤其是氮磷肥的过量施用。

4 结论

近30年来,农民习惯施肥黑土区土壤肥力水平总体得到改善。黑土有机质、全氮、有效磷和速效钾含量均有所提高,其中土壤速效养分 (有效磷和速效钾) 含量上升趋势明显;土壤全氮和有机质持续提升能力有限,可能是黑土肥力演变的主要限制因子。但长期习惯施肥管理,黑土pH值呈下降趋势,应避免氮肥的过量施用,并且注重平衡施肥 (无机氮磷钾肥配施,无机肥有机肥配施等)。黑土区作物产量连年增长,主要取决于黑土基础生产力稳定输出和外源肥料的增产效应,但是目前培肥措施基于满足作物生长需要,持续提升土壤肥力的后效不足,因此需要改善目前的施肥结构,提高有机肥或秸秆的投入量。

参考文献
[1] 康日峰, 任意, 吴会军, 等. 26年来东北黑土区土壤养分演变特征[J]. 中国农业科学, 2016, 49(11): 2113–2125.
Kang R F, Ren Y, Wu H J, et al. Changes in the nutrients and fertility of black soil over 26 years in northeast China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2016, 49(11): 2113–2125. DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.11.008
[2] 韩长赋. 加强东北黑土地保护推进农业绿色发展[N]. 人民日报, 2018-02-05(7).
Han C F. Strengthening the protection of black soil in northeast China and promoting agricultural green development [N]. People's Daily, 2018-02-05(7).
[3] 马强, 宇万太, 赵少华, 等. 黑土农田土壤肥力质量综合评价[J]. 应用生态学报, 2004, 15(10): 1916–1920.
Ma Q, Yu W T, Zhao S H, et al. Comprehensive evaluation of cultivated black soil fertility[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2004, 15(10): 1916–1920. DOI:10.3321/j.issn:1001-9332.2004.10.042
[4] 汪景宽, 张旭东, 王铁宇, 等. 黑土土壤质量演变初探II不同地区黑土中有机质、氮、硫和磷现状及变化规律[J]. 沈阳农业大学学报, 2002, 33(4): 270–273.
Wang J K, Zhang X D, Wang T Y, et al. An approach to the changes of black soil quality(II) -The status and changes of organic matter, total N, total S and total P in black soils (Isohumosols) in different areas[J]. Journal of Shenyang Agricultural University, 2002, 33(4): 270–273. DOI:10.3969/j.issn.1000-1700.2002.04.009
[5] 汪景宽, 李双异, 张旭东, 等. 20年来东北典型黑土地区土壤肥力质量变化[J]. 中国生态农业学报, 2007, 15(1): 19–24.
Wang J K, Li S Y, Zhang X D, et al. Spatial and temporal variability of soil quality in typical black soil area in Northeast China in 20 years[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2007, 15(1): 19–24.
[6] 韩秉进, 张旭东, 隋跃宇, 等. 东北黑土农田养分时空演变分析[J]. 土壤通报, 2007, 38(2): 238–241.
Han B J, Zhang X D, Sui Y Y, et al. Analysis for temporal and spatial changes of black soil cropland in the northeast area of China[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2007, 38(2): 238–241. DOI:10.3321/j.issn:0564-3945.2007.02.007
[7] 张淑香, 张文菊, 沈仁芳, 等. 我国典型农田长期施肥土壤肥力变化与研究展望[J]. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(6): 1389–1393.
Zhang S X, Zhang W J, Shen R F, et al. Variation of soil quality in typical farmlands in China under long-term fertilization and research expedition[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2015, 21(6): 1389–1393.
[8] Zhao S C, He P, Qiu S J, et al. Long-term effects of potassium fertilization and straw return on soil potassium levels and crop yields in north-central China[J]. Field Crops Research, 2014, 169: 116–122. DOI:10.1016/j.fcr.2014.09.017
[9] 韩晓增, 邹文秀. 我国东北黑土地保护与肥力提升的成效与建议[J]. 中国科学院院刊, 2018, 33(2): 206–211.
Han X Z, Zhou W X. Effectiveness and suggestions on black soil protecting and fertility enhancement in Northeast China[J]. Chinese Academy of Sciences, 2018, 33(2): 206–211.
[10] 黄健, 张惠琳, 傅文玉, 等. 东北黑土区土壤肥力变化特征的分析[J]. 土壤通报, 2006, 36(5): 659–663.
Huang J, Zhang H L, Fu W Y, et al. Analysis of the changing characteristics of the soil fertilities in the black soil area of northeast China[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2006, 36(5): 659–663.
[11] 全国农业技术推广服务中心. 土壤分析技术规范[M]. 北京: 中国农业科学技术出版社, 2006.
The Center of Extending and Service of Agricultural Technique in China. Soil analysis technical specifications [M]. Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 2006.
[12] 全国农业技术推广服务中心. 耕地质量演变趋势研究[M]. 北京: 中国农业科学技术出版社, 2008.
The Center of Extending and Service of Agricultural Technique in China. The evolution trend of cultivated land quality [M]. Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 2008.
[13] 赵广帅, 李发东, 李运生, 等. 长期施肥对土壤有机质积累的影响[J]. 生态环境学报, 2012, 21(5): 840–847.
Zhao G S, Li D F, Li Y S, et al. Effects of long-term fertilization on soil organic matter accumulation[J]. Ecology and Environment Sciences, 2012, 21(5): 840–847.
[14] Song Z W, Zhu P, Gao H J, et al. Effects of long-term fertilization on soil organic carbon content and aggregate composition under continuous maize cropping in Northeast China[J]. The Journal of Agricultural Science, 2014, 153(2): 236–244.
[15] 徐明岗, 张文菊, 黄绍敏, 等. 中国土壤肥力演变[M]. 北京: 中国农业科学技术出版社, 2015.
Xu M G, Zhang W J, Hang S M, et al. Soil fertility evolution in China [M]. Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 2015.
[16] 梁尧. 有机培肥对黑土有机质消长及其组分与结构的影响[D]. 哈尔滨: 中国科学院博士学位论文, 2012.
Liang Y. Effect of organic amendments application on dynamics, fractions and structure properties of soil organic matter in black soil [D]. Harbin: PhD Dissertation of Chinese Academy of Sciences, 2012.
[17] Kirkby C A, Richardson A E, Wade L J, et al. Nutrient availability limits carbon sequestration in arable soils[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2014, 68: 402–409. DOI:10.1016/j.soilbio.2013.09.032
[18] Kirkby C A, Richardson A E, Wade L J, et al. Carbon-nutrient stoichiometry to increase soil carbon sequestration[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2013, 60: 77–86. DOI:10.1016/j.soilbio.2013.01.011
[19] 沈浦. 长期施肥下典型农田土壤有效磷的演变特征及机制[D]. 北京: 中国农业科学院博士学位论文, 2014.
Shen P. Evolution Characteristics and Mechanisms of Soil Available Phosphorus in Typical Croplands under Long-term Fertilization [D]. Beijing: PhD Dissertation to Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2014.
[20] 吕家珑. 农田土壤磷素淋溶及其预测[J]. 生态学报, 2003, 23(12): 2689–2700.
Lü J L. Phosphorus leaching from agricultural soils and its prediction[J]. Acta Ecologica Sinica, 2003, 23(12): 2689–2700. DOI:10.3321/j.issn:1000-0933.2003.12.024
[21] 董艳红, 王火焰, 周健民, 等. 不同土壤钾素淋溶特性的初步研究[J]. 土壤, 2014, 46(2): 225–231.
Dong Y H, Wang H Y, Zhou J M, et al. Preliminary study on potassium leaching characteristics of different soils[J]. Soils, 2014, 46(2): 225–231.
[22] 谭德水. 长期施钾对北方典型土壤钾素及作物产量、品质的影响[D]. 北京: 中国农业科学院博士学位论文, 2007.
Tan D S. Effect of long-term application of potassium on soil K, crop yield and quality in selected soils from north China [D]. Beijing: PhD Dissertation of Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2007.
[23] 周晓阳, 周世伟, 徐明岗, 等. 长期施肥下我国南方典型农田土壤的酸化特征[J]. 植物营养与肥料学报, 2015, 48(23): 4811–4817.
Zhou X Y, Zhou S W, Xu M G, et al. Evolution characteristics and influence factors of acidification in paddy soil of southern China[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2015, 48(23): 4811–4817.
[24] Guo J H, Liu X J, Zhang Y, et al. Significant acidification in major Chinese croplands[J]. Science, 2010, 327(19): 1008–1010.
[25] 高洪军, 彭畅, 张秀芝, 等. 长期施肥对黑土活性有机质、pH 值和玉米产量的影响[J]. 玉米科学, 2014, 22(3): 126–131.
Gao H J, Peng C, Zhang X Z, et al. Effects of long-term fertilization on maize yield, active organic matter and pH value of black soil[J]. Journal of Maize Sciences, 2014, 22(3): 126–131.
[26] 张喜林, 周宝库, 孙磊, 等. 长期施用化肥和有机肥料对黑土酸度的影响[J]. 土壤通报, 2008, 39(5): 1221–1223.
Zhang X L, Zhou B K, Sun L, et al. Black soil acidity as affected by applying fertilizer and manure[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2008, 39(5): 1221–1223. DOI:10.3321/j.issn:0564-3945.2008.05.051
[27] 蔡泽江, 孙楠, 王伯仁, 等. 长期施肥对红壤 pH、作物产量及氮、磷、钾养分吸收的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(1): 71–78.
Cai Z J, Sun N, Wang B R, et al. Effects of long-term fertilization on pH of red soil, crop yields and uptakes of nitrogen, phosphorous and potassium[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2011, 17(1): 71–78.
[28] 孟红旗. 长期施肥农田的土壤酸化特征与机制研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学博士学位论文, 2013.
Meng H Q. Characteristics and mechanisms for soil acidification under long-term fertilization in Chinese cropland [D]. Yangling: PhD Dissertation of Northwest Agricultural and Forestry University, 2013.
[29] 高洪军, 彭畅, 张秀芝, 等. 长期不同施肥对东北黑土区玉米产量稳定性的影响[J]. 中国农业科学, 2015, 48(23): 4790–4799.
Gao H J, Peng C, Zhang X Z, et al. Effect of long-term different fertilization on maize yield stability in the northeast black soil region[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2015, 48(23): 4790–4799. DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.23.020
[30] 高洪军, 朱平, 彭畅, 等. 黑土有机培肥对土地生产力及土壤肥力影响研究[J]. 吉林农业大学学报, 2007, 29(1): 65–69.
Gao H J, Zhu P, Peng C, et al. Effects of organic soil fertility improving material in black soil on soil productivity and fertility[J]. Journal of Jilin Agricultural University, 2007, 29(1): 65–69. DOI:10.3969/j.issn.1000-5684.2007.01.016