长期定位施肥对农作物的影响

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。