陈延华^1,2, 王乐¹, 张淑香^,1, 郭宁³, 马常宝⁴, 李春花^,1, 徐明岗¹, 邹国元²1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京 100081
2 北京市农林科学院植物营养与资源研究所,北京 100097
3 北京市土肥工作站,北京 100029
4 农业农村部耕地质量监测保护中心,北京100125

Quality Change of Cinnamon Soil Cultivated Land and Its Effect on Soil Productivity

CHEN YanHua^1,2, WANG Le¹, ZHANG ShuXiang^,1, GUO Ning³, MA ChangBao⁴, LI ChunHua^,1, XU MingGang¹, ZOU GuoYuan² 1 Institute of Agricultural Resource and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081
2 Institute of Plant Nutrition and Resources, Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Beijing 100097
3 Beijing Soil Fertilizer Extension Service Station, Beijing 100029
4 Center of Arable Land Quality Monitoring and Protection, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100125

通讯作者: 张淑香,E-mail：zhangshuxiang@caas.cn李春花,E-mail：lichunhua@caas.cn

责任编辑: 李云霞
收稿日期:2019-07-20接受日期:2019-11-6网络出版日期:2019-12-16

基金资助:

国家重点研发计划.2017YFC0503805 国家公益性行业农业科研专项.201503120 北京市农林科学院创新能力建设项目.KJCX20170416

Received:2019-07-20Accepted:2019-11-6Online:2019-12-16
作者简介 About authors
陈延华,E-mail：yhchen55@126.com。










摘要
【目的】耕地质量是影响土壤生产力的关键因素,也是科学施肥的重要依据。褐土区为我国小麦和玉米的主产区,研究该区域31年间（1988—2018）耕地质量的演变,并分析它们对生产力的影响,为褐土区的科学施肥提供依据。【方法】基于31年全国103个褐土长期定位试验点的数据,分析褐土耕地质量的演变;并通过冗余分析,比较影响生产力的因素;在此基础上对褐土区的科学施肥提出了合理建议。【结果】（1）褐土区土壤理化性质的演变及现状：有机质、有效磷和速效钾2018年均值分别为17.9 g·kg ^-1、29.2 mg·kg ^-1和164 mg·kg ^-1,监测期间分别提高了21.2%、200.9%和55.0%;全氮和缓效钾2018年均值分别为1.1 g·kg ^-1和945 mg·kg ^-1,监测期间趋于平稳;中微量元素和重金属含量数值分布在合理范围;pH下降0.3个单位;耕层厚度为21.9 cm,容重为1.33 g·cm ^-3,均属于中等水平。（2）褐土区施肥量,2018年总量为730.2 kg·hm ^-2,肥料氮（N）磷（P₂O₅）钾（K₂O）的比例约为2﹕1﹕1,化肥与有机肥的比例约为3.45﹕1;氮肥用量378.9 kg·hm ^-2,监测期间趋于平稳,磷肥和钾肥用量监测期内呈下降趋势,分别降低24.1%和50.8%。（3）31年间褐土区小麦产量呈上升趋势,监测末期达到6 651 kg·hm ^-2,比初期提高27.6%;玉米产量较为平稳,监测末期达到8 851 kg·hm ^-2,监测中期和末期均与初期无显著性差异。小麦季和玉米季的地力贡献率分别为49.0%和59.6%;对产量的影响,物理指标中耕层厚度（对小麦产量的解释率,2.7%）和容重（对小麦和玉米产量的解释率分别为1.2%和1.5%）的作用较大;化学指标中有机质对小麦、玉米产量的解释率均较高,分别为2%和1.7%,有效磷对玉米产量的解释率也较高（3.6%）;肥料用量指标中,钾肥对小麦、玉米产量的解释率均最高,分别为5.6%和6%,其次,磷肥对小麦产量（1.3%）、氮肥对玉米产量（1.3%）的解释率也较高。【结论】31年间褐土的耕地质量得到提升,但是总体肥力偏低,物理指标处于中等水平。考虑耕地质量对生产力影响的基础上,对于小麦和玉米,需要制定不同的施肥方案,均需提高钾肥的投入,且重点保障小麦的磷肥和玉米的氮肥供应;对于物理指标需要引起高度关注,耕层和容重处于中等水平,但不需要继续优化,维持现状更利于获得高产。
关键词： 褐土;耕地质量;物理指标;化学指标;作物产量

Abstract
【Objective】The quality of cultivated land is a key factor affecting soil productivity, which serves also as scientific basis for rational fertilization. Cinnamon soil is the main soil type at the production area of wheat and corn in China. This study examined the current status of cultivated land quality and the evolution characteristics of cinnamon soil during the past 31 years (1988-2018). Though considering the evolution of fertilizer application rate, their influence on productivity was studied, and the guidance for reducing fertilizer input and increasing efficiency in cinnamon soil area was proposed.【Method】Using the data of 103 long-term (31 years) location test points in China, the evolution of cinnamon soil cultivated land quality was analyzed by combining physical and chemical indexes. The factors influencing the yield were compared through the redundancy analysis (RDA). Based on these results, reasonable suggestions were put forward to reduce fertilizer input and increase efficiency in cinnamon soil area.【Result】(1) The present situation and evolution of soil physical and chemical properties in cinnamon soil area were shown in the study. Specifically, the average values of organic matter content, available phosphorus and available potassium in 2018 were 17.9 g·kg ^-1, 29.2 mg·kg ^-1-and 164 mg·kg ^-1, respectively, which represented an increase of 21.2%, 200.9% and 52.0% during 31years, respectively. The average values of total nitrogen and slow available potassium in 2018 were 1.1 g·kg ^-1 and 945 mg·kg ^-1, respectively, which remained relatively stable during the monitoring period. The contents of soil secondary elements and micronutrient elements and heavy metals were in an acceptable range. The pH was reduced by 0.3 unit. Topsoil thickness was 21.9 cm and bulk density was 1.33 g·cm ^-3, which belonged to the middle level. (2) The fertilizer application rate in cinnamon soil area was 730.2 kg·hm ^-2 in 2018. The proportion of N (N):P (P₂O₅):K (K₂O) was about 2:1:1, and the proportion of chemical fertilizer to organic fertilizer was about 3.45:1. The nitrogen fertilizer application rate was 378.9 kg·hm ^-2, which was stable during the past 31 years. The application rate of phosphate and potassium fertilizer decreased by 24.1% and 50.8%, respectively. (3) The wheat yield showed an upward trend during 31 years, and the maximum reached 6 651 kg·hm ^-2 at the end of monitoring, which was 27.6% higher than the value at the initial stage. The corn yield was stable, reaching 8 851 kg·hm ^-2 at the end of monitoring. The contribution rate of soil fertility in wheat season and corn season was 49.0% and 59.6%, respectively. The yield was influenced by soil physical factors, including the thickness of plough layer (which could explain the wheat production for 2.7%, denoted as explanation rate), bulk density (explanation rates of wheat and corn productions for 1.2% and 1.5%, respectively) and chemical index, such as organic matter explanation rates of wheat and corn productions for 2% and 1.7%, respectively, and available phosphorus (explanation rate of corn for 3.6%). The explanation rates of potassium fertilizer were the highest for wheat and corn productions, which reached 5.6% and 6%, respectively. The explanation rates of phosphorus fertilizer for wheat yield (1.3%) and of nitrogen fertilizer for corn yield (1.3%) were also relatively high.【Conclusion】The cultivated land quality in cinnamon soil area has been improved in 31 years, but the overall fertility was low and the physical properties were in middle level. Considering the impact of land quality on productivity, different fertilization schemes needed to be formulated for wheat and corn. Both of which needed to increase the input of potassium fertilizers, and focused on ensuring the supply of phosphorus fertilizers for wheat and nitrogen fertilizers for corn. Physical indicators needed to be highly concerned. The topsoil thickness and bulk density were at a medium level, but there was no need to continue to optimize, and maintaining the status quo was more conductive to obtaining high yield.
Keywords：cinnamon soil;cultivated land quality;soil physical properties;soil chemical properties;crop yield


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本文引用格式
陈延华, 王乐, 张淑香, 郭宁, 马常宝, 李春花, 徐明岗, 邹国元. 我国褐土耕地质量的演变及对生产力的影响[J]. 中国农业科学, 2019, 52(24): 4540-4554 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.24.009
CHEN YanHua, WANG Le, ZHANG ShuXiang, GUO Ning, MA ChangBao, LI ChunHua, XU MingGang, ZOU GuoYuan. Quality Change of Cinnamon Soil Cultivated Land and Its Effect on Soil Productivity[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2019, 52(24): 4540-4554 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.24.009

0 引言

【研究意义】耕地是粮食生产的载体,耕地质量是保障国家粮食安全及社会可持续发展的关键^[1,2]。褐土为我国重要的土壤类型之一,面积2 516万hm²,在山西、河北、河南、甘肃、山东、陕西、四川、辽宁、北京等省市区均有分布,其中山西省分布面积最大。褐土区是我国粮食作物小麦和玉米的主产区,因此褐土的耕地质量是影响我国的粮食安全和科学施肥的重要因素^[3,4]。【前人研究进展】20世纪90年代以来,我国的化肥用量大幅提高,作物产量得以稳步提升^[5,6,7],对我国的粮食安全起到保障作用,然而肥料的长期过量施用,不仅造成产量的稳定性降低^[8]和肥料利用率下降^[9],也引发了一系列的环境问题^[10]。有预测表明,到2030年,中国实现粮食自给,粮食产量至少要比2011年增长35.8%^[7]。一方面是粮食产量的需求,另一方面是“化肥零增长”的要求,因此摸清耕地质量的演变及现状迫在眉睫,这是科学施肥的基础,同时科学施肥又能促进耕地质量的提升。土壤耕地质量的研究多采用长期定位试验的方式,有机质、全氮、有效磷、速效钾和pH是受关注最多的几个指标^[3-4,11-16],作物高产不仅需要土壤养分的供给,还需要水、气、热相协调的物理环境,因此土壤的物理性质也是耕地质量的一个重要组成部分^[2,17],但长期试验中物理指标与化学指标相结合的研究较少。土壤容重是土壤结构、透气性、透水性及保水能力的综合反映^[18,19],容重增大会增加根系生长的阻力,降低根系生长速率,降低产量^[20,21];合理的耕层厚度可以通过改善土壤结构、提高作物水分利用效率、提高根系活力、叶面积指数,提高产量^[22,23]。但是物理性质受土壤类型、气候、耕作方式、施肥等多个因素的影响,没有公认的标准^[17]。【本研究切入点】以往耕地质量的长期定位试验研究多集中在对化学性质的分析,对物理性质的研究不多,且物理性质的研究多为短期内对作物产量的影响;理化性质对产量的综合影响缺乏长期定位试验的数据支持。本文在褐土长期定位试验的基础上,采用理化性质相结合的方式——化学指标在常规指标基础上增加了中微量元素和重金属含量,物理指标选择了容重和耕层厚度,对褐土的耕地质量做一个更为全面的评估。【拟解决的关键问题】在对褐土耕地质量较为全面评估的基础上,结合多年来农民习惯施肥,对褐土区影响产量的因素进行综合比较,从而为褐土区科学施肥工作提供更有力的技术支撑。

1 材料与方法

1.1 监测点概况

褐土国家级耕地质量长期定位监测点按照褐土的主要分布区域进行布局,主要分布在华北区域,东北、西南等地区也有少量分布。前三批集中建点时间分别在1988年、1997年和1998年,建点44个,各站点的基本信息如表1所示。之后监测点增加,2018年达到290个,从监测点监测指标的完整性角度进行筛选,筛选出103个点。有的监测点属于一年一熟制,只有小麦的产量,多数为小麦和玉米一年两熟制,也有少数监测点种植有其他作物。

Table 1
表1
表1各站点的基本信息
Table 1Properties of original soils of every site

建站时间 Time	建站 数量 Number	分布省份及对应数量 Province-Number	种植制度 Crop rotation	作物类别 Crop type	酸碱度 pH	有机质 Organic matter (g·kg-1)	全氮 Total nitrogen (g·kg-1)	有效磷 Available phosphorus (mg·kg-1)	速效钾 Available potassium (mg·kg-1)	缓效钾 Slow available potassium (mg·kg-1)
1988	6	河北-4,山东-2 Hebei-4,Shandong-2	一年两熟 Two crops a year	小麦、玉米 Wheat, Corn	6.7-8.3	8.2-15.1	0.56-0.87	1.5-12.9	69.0-134	/
1997	8	天津-3,山西-3,辽宁-2 Tianjin-2, Shanxi-3, Liaoning-2	一年两熟或一年 一熟 Two crops a year/ One crop a year	小麦、玉米、芹菜、绿豆、花椰菜 Wheat, Corn, Celery, Mung bean, Broccoli	6.6-8.2	16.8-25.5	0.85-1.23	7.6-16.2	81.0-137	474-811
1998	30	北京-2,河北-6,山西-3,内蒙-2,江苏-4,安徽-2,山东-2 Beijing-2, Hebei-6, Shanxi- 3, Inner Mongolia-2, Jiangsu- 4, Anhui-2, Shandong-2	一年两熟或一年 一熟 Two crops a year/ One crop a year	小麦、玉米、菜豆、芥蓝、马铃薯、棉花、水稻 Wheat, Corn, Bean, Cabbage mustard, Potato, Cotton, Rice	6.1-8.8	5.1-32.4	0.30-2.00	4.8-43.0	37.5-184	332-1394

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1.2 试验处理

设空白区和常规施肥区,无重复。空白区处理除不施肥外,其他管理同常规施肥区,常规施肥区的施肥量同文献[4],即小麦季施化肥氮（N）180—250 kg·hm^-2,化肥磷（P₂O₅）120 —150 kg·hm^-2,化肥钾（K₂O）27—50 kg·hm^-2;有机肥氮（N）0—455 kg·hm^-2（均值72 kg·hm^-2）、有机肥磷（P₂O₅）0—556 kg·hm^-2（均值54 kg·hm^-2）、有机肥钾（K₂O）0—1 335 kg·hm^-2（均值130 kg·hm^-2）;玉米季施化肥氮（N）95—270 kg·hm^-2、化肥磷（P₂O₅）40—120 kg·hm^-2、化肥钾（K₂O）19—38 kg·hm^-2;有机肥氮（N）0—239 kg·hm^-2（均值27 kg·hm^-2）、有机肥磷（P₂O₅）0—309 kg·hm^-2（均值15 kg·hm^-2）、有机肥钾（K₂O）0—476 kg·hm^-2（均值47 kg·hm^-2）每个监测点的小区面积不小于334 m²。所有监测点均详细记录作物种类、肥料种类、施肥量、肥料养分含量、田间管理情况等信息,收获期分别测定各小区的产量。小麦季秸秆还田。收获期分别测定各小区的产量,采用实打实收和随机取样脱粒测产。各处理于每年秋季采取耕层（0—20 cm）土壤,采样后送相应省级土壤测试中心进行测定。土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、缓效钾含量和pH的监测始于1988年,土壤容重和耕层厚度的监测始于2015年,土壤的中微量元素（钙、铁、硫、铜、锌、镁、硅、锰、硼、钼）和重金属元素（镉、铬、铅、汞、砷）仅在2016年进行了测定。

土壤样品取自施肥区,肥力指标的测定采用常规方法^[24]：有机质用重铬酸钾滴定法,全氮用硫酸-硫酸钾-硫酸铜消煮-蒸馏滴定法,碱解氮用扩散法,有效磷用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法,速效钾用醋酸铵浸提-火焰光度计法,缓效钾用硝酸浸提-火焰光度计法,pH用电位法（水土比2.5﹕1）。土壤容重用环刀法,耕层厚度为旋耕深度。有效铁、锰、铜、锌用DTPA浸提-原子吸收分光光度法,有效硫采用硫酸钡比蚀法,钙和镁离子用EDTA滴定法,有效硅用硅钼蓝比色法,有效硼用分光光度法测定,有效钼用极谱仪测定法。重金属元素镉、铬、铅用电感耦合等离子体发射光谱仪测定,汞和砷用原子荧光仪测定。

1.3 统计分析方法

基础地力贡献率=不施肥处理作物产量/常规施肥处理作物产量×100%^[4]。

运用SPSS 22进行相关性分析及单因素ANOVA分析（Duncan）,运用 Origin8.5作柱状图和箱式图,运用R语言进行冗余分析。

2 结果

2.1 褐土耕地质量的演变及现状

2.1.1 土壤化学指标

2018年褐土监测点的有机质均值为17.9 g·kg^-1,其中分布在10.0—20.0 g·kg^-1区间的监测点最多,占62.9%,其次是20.0—30.0 g·kg^-1区间,占29.5%（图1-A）。监测的31年间（1988—2018）,褐土区土壤有机质含量呈上升趋势（图1-B）。1994—1998年为第一个显著的上升阶段,较监测初期（1988—1993年）提高15.9%,之后趋于平稳;2009年后又显著提高,2014—2018年达到17.8 g·kg^-1,比监测初期（1988—1993年）提高21.2%。

2018年褐土监测点的全氮均值为1.1 g·kg^-1,1.0—1.5 g·kg^-1区间的监测点62个,占监测点总数的52.1%;其次是0.75—1 g·kg^-1区间,35个,占29.4%。这两个区间的数量达到总监测点数的81.5%（图1-A）。31年间,褐土监测点土壤全氮含量变化不大,基本稳定在1.0 g·kg^-1左右（图1-B）。

图1

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图1常规肥力指标的现状及演变

箱式图内,中间实线代表中位数,空心圆圈代表平均值,箱子下边缘线和上边缘线分别代表下四分位数和上四分位数,星号代表异常值。不同小写字母表示不同监测时期差异显著（P＜0.05）。下同。A列为各肥力指标2018年的现状,即各区间监测点的比例,B列为各肥力指标的演变
Fig. 1Content and evolution of conventional fertility indexes

Solid line in box represents the median, the hollow circle represents the average value, the bottom edge line and the upper edge line represent the lower quartile and the upper quartile respectively, and the asterisk represents the abnormal value. Lowercase indicates the difference significance among different monitoring periods at the 0.05 level. The following is the same as this. A is listed as the present situation of each fertility index in 2018, which is the proportion of monitoring points in each interval, and B is listed as the evolution of each fertility index


2018年褐土监测点的有效磷均值为29.2 mg·kg^-1,10.0—20.0 mg·kg^-1区间监测点最多,占监测点总数的35.6%;其次是低于10.0 mg·kg^-1的区间,占20.2%;其余几个区间数量接近,占11.5%—17.3%（图1-A）。监测31年间,褐土监测点土壤有效磷含量处于缓慢上升趋势（图1-B）,1999年之后显著高于监测初期（1988—1993年）,提高了133.1%,但是1999之后的4个阶段无显著性差异,2014—2018年褐土监测点有效磷含量较监测初期（1988—1993年）提高200.9%。

2018年褐土监测点的速效钾均值为164 mg·kg^-1,100—150 mg·kg^-1区间的监测点数最多,占监测点总数的32.4%;＜50 mg·kg^-1的监测点数为0;其余几个区间监测点数量接近,比例分布在19.0%—27.6%（图1-A）。监测的31年间,褐土速效钾含量呈上升趋势（图1-B）,从监测初期102.9 mg·kg^-1上升至159. 4 mg·kg^-1,提高了55.0%。

2018年褐土监测点土壤缓效钾平均含量945 mg·kg^-1,40.0%的监测点分布在＞1 000 mg·kg^-1的区间,其次是800—1 000 mg·kg^-1区间,占28.6%（图1-A）。监测26年间（1988—1993年无数据）,褐土监测点土壤缓效钾含量变化幅度不大（图1-B）,主要分布在818—923 mg·kg^-1。

2018年,褐土监测点土壤pH在5.3—8.9之间,其中7.5—8.5区间的监测点最多,占监测点总数的73.3%（图1-A）。监测31年间,褐土的pH呈现小幅波动,总体下降的趋势。1999—2003和2009—2013年两个阶段出现显著下降,监测末期（2014—2018年）比监测初期（1988—1993年）下降了0.3个单位（图1-B）。

2.1.2 土壤物理指标

耕层厚度和容重（表2）由于监测时间短,变化趋势不明显。2015—2018年耕层厚度的均值为21.9 cm,属于3级（中）分类级别;容重的均值为1.33 g·cm^-3,属于3级（中）分类级别^[25]。

Table 2
表2
表2褐土物理性质（2015—2018）
Table 2Physical properties of cinnamon soil (2015—2018)

物理指标 Physical property	时间 Year	样本数 N	平均值 Ave	标准误 SE	中位值 Median	标准差 SD	最小值 Min	最大值 Max	等级 Level
耕层厚度 Topsoil thikness (cm)	2015	24	21.7	0.99	20	4.87	14.00	30.00	3级/中	Level3/ Medium
	2016	91	21.7	0.50	20	4.78	15.00	40.00	3级/中	Level3/ Medium
	2017	99	22.5	0.54	20	5.36	15.00	45.00	3级/中	Level3/ Medium
	2018	100	21.6	0.45	20	4.48	15.00	42.00	3级/中	Level3/ Medium
容重 Bulk density (g·cm-3)	2015	24	1.32	0.02	1.30	0.08	1.18	1.48	3级/中	Level3/ Medium
	2016	86	1.33	0.01	1.33	0.12	1.08	1.70	3级/中	Level3/ Medium
	2017	93	1.33	0.01	1.33	0.13	1.07	1.70	3级/中	Level3/ Medium
	2018	94	1.33	0.01	1.33	0.13	1.08	1.70	3级/中	Level3/ Medium

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2.1.3 土壤的中微量元素和重金属元素含量

由表3可见,褐土区2016年土壤的钙、铁、硫、铜、锌含量丰富,镁、硅、锰、硼、钼含量适中^[26];重金属含量均值在限量范围内,但是点位之间的数值差异较大,镉的最大值超标28.3%,砷的最大值超标28.8%^[27],需要对超标的监测点进行重点关注。

Table 3
表3
表3褐土的中微量元素及重金属含量（2016）
Table 3Soil secondary—micronutrient element and heavy metal content of cinnamon soil (2016)

指标 Index	样本数 N	平均值 Ave	标准误 SE	中位值 Median	标准差 SD	最小值 Min	最大值 Max
钙Ca (cmol·kg-1)	84	28.61	2.64	22.85	24.24	0.15	91.70
镁Mg (cmol·kg-1)	86	2.99	0.18	2.96	1.65	0.50	11.78
硫S (mg·kg-1)	86	30.95	4.51	19.83	41.85	0.13	300.00
硅Si (mg·kg-1)	88	142.50	9.18	134.82	86.14	0.12	357.56
铁Fe (mg·kg-1)	89	22.97	3.38	10.40	31.84	2.30	141.00
锰Mn (mg·kg-1)	89	14.68	1.13	11.20	10.68	2.00	64.70
铜Cu (mg·kg-1)	89	1.59	0.08	1.39	0.78	0.47	5.60
锌Zn (mg·kg-1)	89	2.37	0.27	1.68	2.57	0.16	18.87
硼B (mg·kg-1)	89	0.69	0.05	0.57	0.45	0.03	2.56
钼Mo (mg·kg-1)	89	0.17	0.01	0.12	0.14	0.00	0.86
铬Cr (mg·kg-1)	87	64.44	1.92	62.60	17.92	23.23	133.00
镉Cd (mg·kg-1)	85	0.19	0.01	0.14	0.14	0.06	0.77
铅 Pb (mg·kg-1)	84	20.04	0.76	19.20	7.00	10.00	49.70
砷 As (mg·kg-1)	87	10.85	0.38	11.00	3.57	2.92	32.20
汞 Hg (mg·kg-1)	87	0.06	0.01	0.05	0.05	0.02	0.38

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2.2 褐土区施肥量的演变及现状

2018年褐土区化肥氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）与有机氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）的投入量（kg·hm^-2）如图2所示。肥料的总投入量为730.2 kg·hm^-2,氮（N）磷（P₂O₅）钾（K₂O）比例约为2﹕1﹕1,化肥与有机肥的比例约为3.45﹕1。

图2

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图2褐土区2018年施肥量

C-N：化肥氮,C-P：化肥磷,C-K：化肥钾,O-N：有机肥氮,O-P：有机肥磷,O-K：有机肥钾
Fig. 2The fertilizer application rate in cinnamon soil area in 2018

C-N: Chemical fertilizer nitrogen, C-P: Chemical fertilizer phosphorus, C-K: Chemical fertilizer potassium, O-N: Organic fertilizer nitrogen, O-P: Organic fertilizer phosphorus, O-K: Organic fertilizer potassium


监测期间氮、磷、钾肥料的施用量,如图3所示。氮肥总量基本稳定,各阶段无显著性差异,均值为378.9 kg·hm^-2;磷肥总量,前期较为平稳,2009年开始显著下降,监测末期（2014—2018年）比初期（1988—1993年）降低24.1%;钾肥总量也呈下降趋势,从1994年开始显著下降,之后趋于稳定,1994—2018年的均值为183.7 kg·hm^-2,仅为监测初期（1988—1993年）的50.8%。在施肥总量中,氮肥所占比例最高,显著高于磷肥和钾肥,磷肥和钾肥所占的比例相近。监测期内,氮肥占的比例在初期最低（图3）,为42.9%,之后显著提高,最高的阶段2009—2013年比初期提高29.8%。磷肥占的比例,1988—2008年间各阶段无显著性差异,2009年后有降低趋势,且比1999—2003年数值显著降低21.5%。钾肥占的比例,初期1988—1993年最高,达到29.2%,之后显著降低,1994—2018年数值较为稳定,均值为20.3%。

图3

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图3褐土区氮、磷、钾肥料的用量及占比

Fig. 3Amount and ratio of different fertilizer in cinnamon soil area

2.3 褐土区生产力的演变及影响因素

2.3.1 生产力演变

小麦的产量在监测期内逐渐升高（图4）,2014—2018年产量为6 651 kg·hm^-2。1999年后的4个阶段显著高于监测初期（1988—1993年）,分别比监测初期高18.7%、20.1%、26.0%和27.6%,但是4个阶段之间差异不显著（P＜0.05）。

图4

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图4褐土区长期施肥下小麦、玉米的产量变化

Fig. 4Yield change of wheat and corn under long-term fertilizer application in cinnamon soil area



玉米的产量在监测期内较为平稳（图4）。监测末期（2014—2018年）产量达到8 851 kg·hm^-2,显著高于监测中期的3个阶段（1994—1998、1999—2003、2004—2008年）,分别提高26.2%、23.2%和14.0%,但是监测中期和监测末期均与初期无显著性差异（P＜0.05）。玉米产量较为平稳的原因可能是玉米季施肥量低,从前文^[4]可知,玉米季肥料的投入以低量的化肥为主,有机肥氮、磷、钾肥的投入为0的点位分别占61.8%、62.5%和62.8%,而且玉米季高温、多雨,肥料的转化和淋溶快。

2.3.2 褐土的基础地力贡献率

由图5可见,监测31年间,褐土基础地力对小麦和玉米产量的贡献率分别为49.0%（n=334,P＜0.01）和59.6%（n= 505,P＜0.01）,表明褐土基础地力对玉米产量的贡献率高于小麦,即外源肥料投入下小麦增产效应优于玉米。

图5

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图5土壤地力对产量的影响

Fig. 5Effect of soil fertility on yield



2.3.3 生产力的影响因素分析

土壤理化性质、施肥量与生产力的关系如图6所示,前三轴的贡献率达到78.4%（n=150）。与小麦产量正相关的指标依次是氮肥用量、钾肥用量、土壤有机质含量、磷肥用量、容重;耕层厚度与小麦产量负相关;解释率由大到小依次是钾肥用量（5.6%）、耕层厚度（2.7%）、有机质（2.0%）、磷肥用量（1.3%）、容重（1.2%）。与玉米产量正相关指标依次是磷肥用量、缓效钾、氮肥用量、钾肥用量;容重和耕层厚度与玉米产量负相关;解释率由大到小依次是钾肥用量（6.0%）、有效磷（3.6%）、有机质（1.7%）、容重（1.5%）、氮肥用量（1.3%）。由此可见,褐土区,耕层厚度和容重对产量的解释率均较高;有机质对两种作物的产量解释率均较高,有效磷对玉米产量的解释率也较高,超过了有机质的解释率;钾肥用量对两种作物的解释率均最高,此外,磷肥用量对小麦产量、氮肥用量对玉米产量的解释率也较高。

图6

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图6耕地质量和施肥量与作物产量关系的RDA分析

NF：氮肥用量,PF：磷肥用量,KF：钾肥用量,TST：土壤耕层厚度,BD：土壤容重,pH：土壤酸碱度,SOM：土壤有机质,Olsen-P：土壤有效磷,AK：土壤速效钾,SAK ：土壤缓效钾。数字1代表小麦产量的影响因素,数字2代表玉米产量的影响因素
Fig. 6RDA analysis of the relationship between cultivated land quality crop yield,fertilizer application and crop yield

NF, PF and KF represent N P K fertilizer application rate respectively. TST: Topsoil thickness, BD: Bulk density, SOM: Soil organic matter, Olsen-P: Soil available P, AK: Soil available K, SAK: Soil slow available K. 1 and 2 on the back of the index represent the effect of the influencing factors on the wheat yield and the corn yield respectively

3 讨论

3.1 褐土区耕地质量的演变及现状

施肥是提高土壤质量的重要措施。例如长期施肥提升了红壤的有机碳,有效磷,交换性钙、镁,有效铜、锌含量^[28];提升了黄壤的综合肥力（pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾）^[29];提高了潮褐土0—20 cm土层的有机质含量^[30]和全氮含量^[31]。

本文分析了31年间农民习惯施肥对褐土耕地质量的影响,常规肥力指标得到了提升,与田有国^[3]、赵秀娟等^[11]的结论相同,与其他类型土壤上的结论相似^{[28,29,30,31]}。褐土耕地质量的提升与20世纪80年代氮肥用量增加、90年代以来化肥用量进一步增加密不可分,并且秸秆还田也是一个重要因素。有研究发现,增加秸秆还田可以提高0—40 cm土层有机碳（SOC）的含量^[32]。尽管监测期间褐土耕地质量得到了提升,但是整体肥力依然偏低（图1-A）,这可能与多年来褐土区有机肥的投入量下降有关^[4],需要高度关注。pH值在监测期（1988—2018年）内降低了0.3个单位,与赵秀娟^[11]的结论相近。pH的降低可能是因为肥料投入中,氮肥的比例有所升高,磷、钾肥的比例有所降低（图3）。土壤pH的变化是一个缓慢的过程,监测时间越长,趋势越明显,因此该项监测需要持续开展。但是褐土区土壤pH的降低能够提高磷和多种微量元素的有效性,因此,如何评价pH降低的影响,有待深入研究。褐土区的中微量元素尚未出现缺乏现象,可能与褐土区的土质及pH的降低有关;5种重金属均值未超出农田重金属含量标准,但是超标的点位仍需要跟踪和关注。褐土的物理性质属于3级（中）水平,即耕层厚度偏低、容重偏高,这对作物的生长不利。

地力贡献率又称为地力贡献系数,是土壤自身生产力和养分供给能力的重要体现,也是耕地质量的体现,受地域^[33]、土壤基础性质^[34]及施肥^[35]的影响。地力贡献率与产量的稳定性有关,地力贡献率越高,产量稳定性越好,地力贡献率与产量变异系数呈显著负相关^[13]。地力贡献率因作物而异,小麦季和玉米季的地力贡献率分别为49.0%和59.6%,与陈延华等^[4]的结果相近。与徐明岗等^[36]提出的中国长期施肥基础地力贡献率逐年下降的结论不同,可能是由于褐土区氮沉降量大^[37]、灌溉水中养分含量升高^[38]等,也可能是由于本文的不施肥处理为每年不施肥,所以计算数值高于实际数值,即地力贡献率被高估了,有待进一步验证。褐土区玉米季的地力贡献率高于小麦季,与黄壤区的59%接近,可能褐土与黄壤的综合肥力相近,且玉米产量对土壤基础地力的依赖程度较大^[39]。即使对于同一种作物,地力贡献率也因作物类型而异,例如,水稻多年（＞20年）种植下,早稻、晚稻和单季稻的地力贡献率分别为 55.1% 、67.1% 和 54.9%^[13]。

耕地质量是土壤理化性质、生物性质等多方面的综合体现^[2]。化学指标在监测之初便进行了设定;物理指标的设置始于2015年,物理性质短期内趋势不明显,因此需要开展长期监测,而且需要继续完善,例如有效含水量、黏粒含量等^[40];生物指标也需要进一步补充。

3.2 褐土区产量的影响因素分析

本文分析了理化性质和施肥量等10个影响因素与产量的关系。土壤物理指标中容重和耕层厚度的解释率均较高。两种作物的产量与容重的关系不同：小麦产量与容重正相关,可能尽管容重的增加会通过限制根系的生长影响产量^[20,21],但小麦生长季（10月至次年6月）内提高土壤的保水、保肥、保温作用^[17,18] 对于高产更为关键;玉米产量与容重负相关,可能因为玉米季（6—9月）与雨季（7—9月）重合,降雨充足（年降雨500—700 mm）,温度高,因此对保水、保肥和保温的需求弱,容重的增加对根系生长的抑制作用更加明显,从而降低产量,与韩成卫等^[21]和郑存德^[17]的结论相同。耕层厚度增加,意味着疏松土壤的厚度增加,对于小麦季土壤的保水、保肥和保温不利,对玉米季影响不大,所以耕层厚度对小麦产量负相关,对玉米产量影响不大,与高建胜等^[22]和王育红等^[23]的结论吻合。化学指标中有机质对两种作物的产量解释率均较高,与康日峰等^[41]、陈延华等^[4]的结论相同。土壤有效磷对玉米产量的解释率高于有机质,可能因为玉米对于有效磷的供应更为敏感,有待进一步验证。钾肥用量对两种作物的解释率均最高,可能与褐土区速效钾含量偏低有关,尽管均值达到中等含量级别,但是分布在低含量（100—150 mg·kg^-1）区间的比例最高（图1-A）。此外,磷肥用量对小麦产量、氮肥用量对玉米产量的解释率也较高,可能因为磷肥对小麦、玉米产量影响最关键的时期是苗期,苗期磷肥供应充足,是作物获得高产的一个必要条件,小麦的苗期处于冬季,气温偏低,加上褐土区磷肥利用率不高,所以底肥中磷肥用量对于小麦产量的保障更加重要;玉米季温度高,玉米对肥料的吸收利用率高,氮肥的增产作用更为突出。

3.3 褐土的科学施肥建议

（1）对于褐土区两种主要作物小麦和玉米,分别制定不同的施肥方案,即对于小麦,提高钾肥投入,保障磷肥供应;对于玉米,提高钾肥投入,保障氮肥供应。钾肥对于两种作物产量的保障都是首要因素,因此钾肥的充足供应需要引起重视。钾肥的施用和/或秸秆还田能够减轻土壤钾的消耗,提高土壤钾的供应能力^[32]。李昊昱等^[42]研究发现,双季秸秆还田处理对提高小麦-玉米周年产量效果最好,两个周年平均增产达 14.3%。除了秸秆还田,各地应因地制宜广辟肥源,在提高钾供应的同时,做到用地与养地相结合,提高农业废弃物的资源化利用。对于玉米,除了钾肥,氮肥的用量需要重点保障。对于小麦,除了钾肥,磷肥的供应十分关键,但是磷肥的应用,并非单纯地增加用量。近年来,随着磷肥用量的增加,全球农田土壤磷含量普遍上升2—19倍^[43,44],我国农田土壤有效磷以11%的速度累积,累积速度高于世界均值^[45]。设施菜田、露地和大田的土壤有效磷均值分别为179、100和34 mg·kg^-1[46],当表层土壤有效磷超过环境阈值（60—80 mg·kg^-1）时,会增加水体富营养化的风险,当土壤有效磷超过农学阈值时,作物产量不再增加^[47,48],且阈值受作物类型、土壤类型、pH和有机质含量的影响显著^[48]。WU等^[47]指出褐土区玉米和小麦Olsen-P的农学阈值分别为14.2 mg·kg^-1和14.4 mg·kg^-1;给出未来5年磷肥用量（P）应控制在0—87.5 kg·hm^-2的施肥建议。本文2018年褐土监测点的有效磷含量均值为29.2 mg·kg^-1,超过了农学阈值;但是分布在10—20 mg·kg^-1区间监测点最多,占35.6%;其次是＜10 mg·kg^-1的区间,占20.2%,由此可见,褐土区监测点之间有效磷含量的差异需要引起重视,不能一概而论,对于超过农学阈值的监测点进行控磷,对于未达到农学阈值的监测点科学施用磷肥。

（2）重视物理指标的指示作用。肥效的发挥,不仅取决于投入肥料的合理配比、合理用量,还受土壤物理性质的影响,例如耕层厚度、容重等。褐土区耕层厚度均值21.9 cm,与郑存德^[17]提出的适宜的玉米耕层厚度为20—30 cm相吻合;与高建胜等^[22]提出的耕层厚度25 cm（与15 cm、20 cm和40 cm进行比较）更有利于小麦产量的提高的结论相似,即并非耕层厚度越高,产量越高。褐土区容重的均值为1.33g·cm^-3,容重与玉米产量的负相关性与郑存德^[17]的结论相同,研究发现产量＞11 250 kg·hm^-2的玉米田,容重为1.30— 1.33 g·cm^-3;产量6 750—11 250 kg·hm^-2的玉米田,容重为1.33—1.38 g·cm^-3。物理性质是土农田管理措施的综合体现,受多因素影响,例如气候、耕作方式、灌溉、施肥等。对于褐土区,容重并非越小越高产,耕层厚度并非越深越高产,保持现状对于获得高产更有利,相关研究有待进一步开展。

4 结论

4.1 长期施肥下,我国褐土耕地质量得到提升,但是总体肥力偏低。化学性质中有机质、有效磷和速效钾含量呈升高趋势,全氮和缓效钾含量趋于稳定,pH有降低趋势;中微量元素未出现缺乏,重金属未出现超标;土壤容重和耕层厚度均属于中等水平。

4.2 影响我国褐土区生产力的物理因素中,耕层厚度和容重的解释率均较高;化学因素中有机质的解释率均较高,有效磷对玉米产量的解释率较高;肥料用量因素中,钾肥用量解释率最高。此外,磷肥用量对小麦产量、氮肥用量对玉米产量的解释率也较高。

4.3 在科学施肥方面,对于褐土区两种主要作物小麦和玉米,均需提高钾肥投入,此外还要保障小麦的磷肥供应和玉米的氮肥供应;重视土壤的物理性质,容重和耕层厚度保持现状更利于获得高产。

参考文献 View Option 原文顺序
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被引期刊影响因子

[1] 吴大放, 刘艳艳, 董玉祥, 陈梅英, 王朝晖 . 我国耕地数量、质量与空间变化研究综述
热带地理, 2010,30(2):108-113.
[本文引用: 1]

WU D F, LIU Y Y, DONG Y X, CHEN M Y, WANG Z H . Review on the research of quantity, quality and spatial change of cultivated land in China
Tropical Geography, 2010,30(2):108-113. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[2] 温良友, 孔祥斌, 辛芸娜, 孙晓兵 . 对耕地质量内涵的再认识
中国农业大学学报, 2019,24(3):156-164.
[本文引用: 3]

WEN L Y, KONG X B, XIN Y N, SUN X B . Evolution of cultivated land quality connotation and its recognition
Journal of China Agricultural University, 2019,24(3):156-164. (in Chinese)
[本文引用: 3]

[3] 田有国, 张淑香, 刘景, 徐明岗, 李昆 . 褐土耕地肥力质量与作物产量的变化及影响因素分析
植物营养与肥料学报, 2009,16(1):98-104.
[本文引用: 3]

TIAN Y G, ZHANG S X, LIU J, XU M G, LI K . Change of soil fertility index and crop yield of cinnamon soil and its affecting factors
Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2009,16(1):98-104. (in Chinese)
[本文引用: 3]

[4] 陈延华, 王乐, 张淑香, 任意, 李春花, 徐明岗, 赵同科 . 长期施肥下褐土生产力的演变及其影响因素
植物营养与肥料学报, 2018,24(6):1445-1455.
[本文引用: 8]

CHEN Y H, WANG L, ZHANG S X, REN Y, LI C H, XU M G, ZHAO T K . Evolution of cinnamon soil productivity and the main influencing factors under long-term fertilization
Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2018,24(6):1445-1455. (in Chinese)
[本文引用: 8]

[5] TONG C L, HALL C A S, WANG H Q . Land use change in rice, wheat and maize production in China (1961-1998)
Agriculture Ecosystems and Environment, 2003,95(2/3):523-536.
[本文引用: 1]

[6] RONDANINI D P, GOMEZ N V, AGOSTI M B, MIRALLES D J . Global trends of rapeseed grain yield stability and rapeseed-to-wheat yield ratio in the last four decades
European Journal of Agronomy, 2012,37(1):56-65.
[本文引用: 1]

[7] LI Y X, ZHANG W F, MA L, WU L, SHEN J B, DAVIES W J, OENEMA O, ZHANG F S, DOU Z X . An analysis of China's grain production: Looking back and looking forward
Food & Energy Security, 2014,3(1):19-32.
[本文引用: 2]

[8] 林治安, 赵秉强, 袁亮 , HWAT BING-SO. 长期定位施肥对土壤养分与作物产量的影响
中国农业科学, 2009,42(8):2809-2819.
[本文引用: 1]

LIN Z A, ZHAO B Q, YUAN L, HWAT B S . Effects of organic manure and fertilizers long-term located application on soil fertility and crop yield
Scientia Agricultura Sinica, 2009,42(8):2809-2819. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[9] 张福锁, 王激清, 张卫峰, 崔振岭, 马文奇, 陈新平, 江荣风 . 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径
土壤学报, 2008,45(5):915-924.
[本文引用: 1]

ZHANG F S, WANG J Q, ZHANG W F, CUI Z L, MA W Q, CHEN X P, JIANG R F . Nutrient use efficiencies of major cereal crops in China and measures for improvement
Acta Pedologica Sinica, 2008,45(5):915-924. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[10] LIU Q P, GUO Y L, GIESY J P .Assessment on ecological safety of farmland fertilization of China.
Advanced Materials Research, 2014(962/965):2170-2174.
[本文引用: 1]

[11] 赵秀娟, 任意, 张淑香 . 25年来褐土区土壤养分演变特征
核农学报, 2017,31(8):1647-1655.
[本文引用: 3]

ZHAO X J, REN Y, ZHANG S X . Evolution characteristics of cinnamon soil nutrients in 25 years
Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2017,31(8):1647-1655. (in Chinese)
[本文引用: 3]

[12] 李建军, 辛景树, 张会民, 段建军, 任意, 孙楠, 徐明岗 . 长江中下游粮食主产区25 年来稻田土壤养分演变特征
植物营养与肥料学报, 2015,21(1):92-103.


LI J J, XIN J S, ZHANG H M, DUAN J J, REN Y, SUN N, XU M G . Evolution characteristics of soil nutrients in the main rice production regions, the middle-lower reach of Yangtze River of China
Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2015,21(1):92-103. (in Chinese)


[13] 李忠芳, 张水清, 李慧, 孙楠, 逄焕成, 娄翼来, 徐明岗 . 长期施肥下我国水稻土基础地力变化趋势
植物营养与肥料学报, 2015,21(6):1394-1402.
[本文引用: 2]

LI Z F, ZHANG S Q, LI H, SUN N, PANG H C, LOU Y L, XU M G . Trends of basic soil productivity in paddy soil under long-term fertilization in China
Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2015,21(6):1394-1402. (in Chinese)
[本文引用: 2]

[14] 黄兴成, 石孝均, 李渝, 张雅蓉, 刘彦伶, 张文安, 蒋太明 . 基础地力对黄壤区粮油高产、稳产和可持续生产的影响
中国农业科学, 2017,50(2):300-312.


HUANG X C, SHI X J, LI Y, ZHANG Y R, LIU Y L, ZHANG W A, JIANG T M . Inherent soil productivity effect on high, steady and sustainable yield of grain and oil crops in yellow soil region
Scientia Agricultura Sinica, 2017,50(2):300-312. (in Chinese)


[15] 郝小雨, 周宝库, 马星竹, 高中超 . 长期不同施肥措施下黑土作物产量与养分平衡特征
农业工程学报, 2015,31(16):178-185.


HAO X Y, ZHOU B K, MA X Z, GAO Z C . Characteristics of crop yield and nutrient balance under different long-term fertilization practices in black soil
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2015,31(16):178-185. (in Chinese)


[16] 蔡泽江, 孙楠, 王伯仁, 徐明岗, 黄晶, 张会民 . 长期施肥对红壤 pH、作物产量及氮 、磷 、钾养分吸收的影响
植物营养与肥料学报, 2011,17(1):71-78.
[本文引用: 1]

CAI Z J, SUN N, WANG B R, XU M G, HUANG J, ZHANG H M . Effects of long-term fertilization on pH of red soil crop yields and uptakes of nitrogen,phosphorous and potassium
Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2011,17(1):71-78. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[17] 郑存德 . 土壤物理性质对玉米生长影响及高产农田土壤物理特征研究
[D]. 沈阳: 沈阳农业大学, 2012.
[本文引用: 6]

ZHENG C D . Research of physical properties on maize growth and properties of high yield maize farmland
[D]. Shenyang: Shenyang Agricultural University, 2012. (in Chinese)
[本文引用: 6]

[18] 张玉娇, 王浩, 王淑兰, 王瑞, 李军, 王小利 . 小麦/玉米轮作旱地长期轮耕的保墒增产效应
农业工程学报, 2018,34(12):126-136.
[本文引用: 2]

ZHANG Y J, WANG H, WANG S L, WANG R, LI J, WANG X L . Soil moisture preservation and improving of crop yield in dry land under long-term wheat/maize rotation
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2018,34(12):126-136. (in Chinese)
[本文引用: 2]

[19] 申冠宇, 杨习文, 周苏玫, 梅晶晶, 陈旭, 彭宏扬, 蒋向, 贺德先 . 土壤耕作技术对小麦出苗质量、根系功能及粒重的影响
中国农业科学, 2019,52(12):2042-2055.
[本文引用: 1]

SHEN G Y, YANG X W, ZHOU S M, MEI J J, CHEN X, PENG H Y, JIANG X, HE D X . Impacts of soil tillage techniques on seedling quality, root function and grain weight in wheat
Scientia Agricultura Sinica, 2019,52(12):2042-2055. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[20] 李潮海, 李胜利, 王群, 郝四平, 韩锦峰 . 下层土壤容重对玉米根系生长及吸收活力的影响
中国农业科学, 2005,38(8):1706-1711.
[本文引用: 2]

LI C H, LI S L, WANG Q, HAO S P, HAN J F . A study on corn root growth and activities at different soil layers with special bulk density
Scientia Agricultura Sinica, 2005,38(8):1706-1711. (in Chinese)
[本文引用: 2]

[21] 韩成卫, 孔晓民, 宋春林, 吴秋平, 曾苏明, 蒋飞, 孙泽强 . 山东省褐土土壤容重对玉米生长发育及产量形成的影响.
中国土壤与肥料, 2017(6):143-148.
[本文引用: 3]

HAN C W, KONG X M, SONG C L, WU Q P, ZENG S M, JIANG F, SUN Z Q .Effects of different soil bulk density on growth and yield of corn under cinnamon soil in Shandong province.
Soils and Fertilizers Sciences in China, 2017(6):143-148. (in Chinese)
[本文引用: 3]

[22] 高建胜, 董国豪, 郭建军, 郭良海, 郭智慧, 崔慧妮 . 耕层厚度对冬小麦农艺性状及产量的影响
山东农业科学, 2018,50(8):54-57.
[本文引用: 3]

GAO J S, DONG G H, GUO J J, GUO L H, GUO Z H, CUI H N . Effects of topsoil thickness on agronomic traits and yield of winter wheat
Journal of Shandong Agricultural Sciences, 2018,50(8):54-57. (in Chinese)
[本文引用: 3]

[23] 王育红, 席玲玲, 周新, 沈东风 . 深耕对夏玉米产量形成及土壤理化性质的影响
山西农业大学学报(自然科学版), 2018,38(2):9-14.
[本文引用: 2]

WANG Y H, XI L L, ZHOU X, SHENG D F . Effects of deep tillage treatments on summer maize yield and soil physicochemical properties
Journal of Shanxi Agriculture University (Natural Science Edition), 2018,38(2):9-14. (in Chinese)
[本文引用: 2]

[24] 鲁如坤 . 土壤农业化学分析方法
北京:中国农业科技出版社, 1999.
[本文引用: 1]

LU R K. Analytical Methods for Soil and Agro-chemistry.
Beijing:China Agricutural Science and Technology Press, 1999. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[25] 全国土壤普查办公室. 中国土壤
北京: 中国农业出版社, 1998.
[本文引用: 1]

National Soil Census Office. Chinese Soil.
Beijing:China Agricutural Press, 1998. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[26] 姜存仓 . 果园测土配方施肥技术.
北京:化学工业出版社, 2011: 149.
[本文引用: 1]

JIANG C C. Soil Test Formula Fertilization Technology in Orchard.
Beijing:Chemical Industry Press, 2011: 149. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[27] 生态环境部国家市场监督管理总局. 土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准: GB15618—2018
北京: 中国环境科学出版社, 2018.
[本文引用: 1]

State Administration of Market Supervision and Administration, Ministry of Ecological Environment. Soil Environmental Quality Risk Control Standard for Soil Contamination of Agricultural Land: GB15618—2018.
Beijing: China Environmental Science Press, 2018. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[28] ZHANG H M, WANG B R, XU M G, FAN T Lu . Crop yield and soil responses to long-term fertilization on a red soil in southern China
Pedosphere, 2009,19(2):199-207.
[本文引用: 2]

[29] 黄兴成, 李渝, 白怡婧, 张雅蓉, 刘彦伶, 张文安, 蒋太明 . 长期不同施肥下黄壤综合肥力演变及作物产量响应
植物营养与肥料学报, 2018,24(6):1484-1491.
[本文引用: 2]

HUANG X C, LI Y, BAI Y J, ZHANG Y Y, LIU Y Y, ZHANG W A, JIANG T M . Evolution of yellow soil fertility under long-term fertilization and response of corp yield
Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2018,24(6):1484-1491. (in Chinese)
[本文引用: 2]

[30] 宋永林, 唐华俊, 李小平 . 长期施肥对作物产量及褐潮土有机质变化的影响研究
华北农学报, 2007,22(增刊):100-105.
[本文引用: 2]

SONG Y L, TANG H J, LI X P . The effects of long-term fertilization on crop yield and aqui-cinnamon soil organic matter
Acta Agriculture Boreali-Simica, 2007,22(Supplement):100-105. (in Chinese)
[本文引用: 2]

[31] 盖霞普, 刘宏斌, 翟丽梅, 杨波, 任天志, 王洪媛, 武淑霞, 雷秋良 . 长期增施有机肥/秸秆还田对土壤氮素淋失风险的影响
中国农业科学, 2018,51(12):2336-2347.
[本文引用: 2]

GAI X P, LIU H B, ZHAI L M, YANG B, REN T Z, WANG H Y, WU S X, LEI Q L . Effects of long-term additional application of organic manure or straw incorporation on soil nitrogen leaching risk
Scientia Agricultura Sinica, 2018,51(12):2336-2347. (in Chinese)
[本文引用: 2]

[32] ZHAO S C, HE P, QIU S J, JIA L L, LIU M C, JIN J Y, JOHNSTON A M . Long-term effects of potassium fertilization and straw return on soil potassium levels and crop yields in north-central China
Field Crops Research, 2014,169:116-122.
[本文引用: 2]

[33] 汤建东, 叶细养 . 土壤肥力长期定位试验研究初报
土壤与环境, 1999,8(2):113-116.
[本文引用: 1]

TANG J D, YE X Y . A preliminary report on long-term stationary experiment on soil fertility
Soil and Environmental Sciences, 1999,8(2):113-116. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[34] 汤勇华, 黄耀 . 中国大陆主要粮食作物地力贡献率及其影响因素的统计分析
农业环境科学学报, 2008,27(4):1283-1289.
[本文引用: 1]

TANG Y H, HUANG Y . Statistical analysis of the percentage of soil fertility contribution to grain crop yield and driving factors in mainland China
Journal of Agro-Environment Science, 2008,27(4):1283-1289. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[35] 沈善敏, 殷秀岩, 宇万太, 张璐, 陈欣, 刘鸿翔, 王德禄, 王凯荣, 周卫军, 谢小立 . 农业生态系统养分循环再利用作物产量增益的地理分异
应用生态学报, 1998,9(4):379-385.
[本文引用: 1]

SHEN S M, YIN X Y, YU W T, ZHANG L, CHEN X, LIU H X, WANG D L, WANG K R, ZHOU W J, XIE X L . Geographic differentiation of yield increase efficiency caused by recycled nutrients in agroecosystems
Chinese Journal of Applied Ecology, 1998,9(4):379-385. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[36] 徐明岗, 梁国庆, 张夫道 . 中国土壤肥力演变
北京:中国农业科学技术出版社, 2006.
[本文引用: 1]

XU M G, LIANG G Q, ZHANG F D. Variation of Soil Fertility in China.
Beijing:China Agricultural Science and Technology Press, 2006. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[37] 张婧婷 . 多因子变化对中国主要作物产量和温室气体排放的影响研究
[D]. 北京: 中国农业大学, 2017.
[本文引用: 1]

ZHANG J T . Influence of multifactor environmental changes on main crop yields and greenhouse gases emissions in China
[D] . Beijing: China Agricultural University, 2017. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[38] 鲁艳红, 廖育林, 周兴, 聂军, 谢坚, 杨曾平 . 长期不同施肥对红壤性水稻土产量及基础地力的影响
土壤学报, 2015,52(3):597-606.
[本文引用: 1]

LU Y H, LIAO Y L, ZHOU X, NIE J, XIE J, YANG Z P . Effect of long-term fertilization on rice yield and basic soil productivity in red paddy soil under double- rice system
Acta Pedologica Sinica, 2015,52(3):597-606. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[39] 李忠芳, 徐明岗, 张会民, 张文菊, 高静 . 长期施肥下中国主要粮食作物产量的变化
中国农业科学, 2009,43(7):2407-2414.
[本文引用: 1]

LI Z F, XU M G, ZHANG H M, ZHANG W J, GAO J . Grain yield trends of different food crops under long-term fertilization in China
Scientia Agricultura Sinica, 2009,43(7):2407-2414. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[40] 段兴武, 谢云, 冯艳杰, 王晓岚, 高晓飞 . 东北黑土区土壤生产力评价方法研究
中国农业科学, 2009,42(5):1656-1664.
[本文引用: 1]

DUAN X W, XIE Y, FENG Y J, WANG X L, GAO X F . Study on the method of soil productivity assessment in northeast black soil regions of China
Scientia Agricultura Sinica, 2009,42(5):1656-1664. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[41] 康日峰, 任意, 吴会军, 张淑香 . 26 年来东北黑土区土壤养分演变特征
中国农业科学, 2016,49(11):2113-2125.
[本文引用: 1]

KANG R F, REN Y, WU H J, ZHANG S X . Changes in the nutrients and fertility of black soil over 26 years in northeast China
Scientia Agricultura Sinica, 2016,49(11):2113-2125. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[42] 李昊昱, 孟兆良, 庞党伟, 陈金, 侯永坤, 崔海兴, 金敏, 王振林, 李勇 . 周年秸秆还田对农田土壤固碳及冬小麦-夏玉米产量的影响
作物学报, 2019,45(6):893-903.
[本文引用: 1]

LI H Y, MENG Z L, PANG D W, CHEN J, HOU Y K, CUI H X, JIN M, WANG Z L, LI Y . Effect of annual straw return model on soil carbon sequestration and crop yields in winter wheat-summer maize rotation farmland
Acta Agronomica Sinica, 2019,45(6):893-903. (in Chinese)
[本文引用: 1]

[43] SHARPLEY A, JARVIE H P, BUDA A, MAY L, SPEARS B, KLEINMAN P . Phosphorus legacy: Overcoming the effects of past management practices to mitigate future water quality impairment
Journal of Environmental Quality, 2013,42(5):1308-1326.
[本文引用: 1]

[44] MADONALD G K, BENNETT E M, POTTER P A, CARPENTER R S . Agronomic phosphorus imbalances across the world’s croplands
PNAS, 2011,108(7):3086-3091.
[本文引用: 1]

[45] MA J, HE P, XU X, HE W T, LIU Y X, YANG F Q, CHEN F, LI S T, TU S H, JIN J Y, JOHNSTON A M, ZHOU W . Temporal and spatial changes in soil available phosphorus in China (1990-2012)
Field Crops Research, 2016,192:13-20.
[本文引用: 1]

[46] YAN Z, LIU P, LI Y, MA L, ALVA A, DOU Z, CHEN Q, ZHANG F . Phosphorus in China’s intensive vegetable production systems: overfertilization, soil enrichment, and environmental implications
Journal of Environmental Quality, 2013,42(4):982-989.
[本文引用: 1]

[47] WU Q H, ZHANG S X, REN Y, ZHAN X Y, XU M G, FENG G . Soil phosphorus management based on the agronomic critical value of Olsen P
Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2018,49(8):934-944.
[本文引用: 2]

[48] BAI Z H, LI H G, YANG X Y, ZHOU B K, SHI X J, WANG B R, LI D C, SHEN J B, CHEN Q, QIN W, OENEMA O, ZHANG F S . The critical soil P levels for crop yield, soil fertility and environmental safety in different soil types
Plant and Soil, 2013,372(1/2):27-37.
[本文引用: 2]