连续多年灌水施磷肥对紫花苜蓿产量和土壤环境的影响

紫花苜蓿作为畜牧业生产中最主要的优质绿色饲料，是发展草食畜牧业的物质基础。本研究在连续6年紫花苜蓿灌水施磷肥实验的基础上，通过对紫花苜蓿产量、土壤养分和土壤水分对水肥的响应及磷肥后效的研究，对水肥试验因子的增产作用进行定量评价，根据降水与土壤水分时空变化规律，建立区域“量水施肥”的决策模式，确立紫花苜蓿达到高产的最佳磷肥施用水平和灌水量，为京南地区苜蓿高产及水肥的高效利用提供可借鉴的水肥管理技术，对于优化农田水肥的区域管理具有重要的指导意义。论文研究获得如下结果： 1）通过连续6年的紫花苜蓿灌溉模式试验，明确年际降雨波动背景下京南地区苜蓿产量、水分生产力和农田水平衡对灌溉管理的响应，为研究区域优化水资源管理和制定水资源约束条件下的灌溉管理决策提供依据。目前已经确定京南地区苜蓿高产的需水量为755-785mm，并根据不同降雨年型和苜蓿水分需求提出对应的灌溉模式，即京南地区无论是丰水年还是欠水年，除第4茬苜蓿不需要灌水外，第1、2茬苜蓿都需要进行大量灌水（75mm）；第3茬苜蓿则根据不同降雨年型情况不同，在欠水年需继续保持大量灌水（75mm），平水年和丰水年需要分别灌水50mm和25mm。 2）磷肥可以显著提高苜蓿干重产量（比不施磷肥提高19.7%-30.7%）和水分利用效率（比不施磷肥提高3.7%-12.8%）；连续5年施磷肥后停止施磷处理，其第6年苜蓿全年干重产量是继续施磷肥的92.2%-103.6%，说明磷肥具有明显的后效作用。定量磷肥施入土壤后，不仅对当季苜蓿有明显的增产效果，而且对后茬也表现了较大的增产作用。因此，在苜蓿生产中，经过连续几年施磷肥后，可以选择停施1-2年磷肥的方式保证苜蓿产量，从而避免肥料的浪费。 3）分析了连续6年灌水施磷肥下紫花苜蓿土壤水分和养分变化状况，连续施用磷肥对土壤磷素形态变化与有效性的影响。施磷肥显著提高020cm土层土壤全氮、全磷、速效磷含量及2040cm土层土壤速效磷含量，但显著降低了各土层土壤pH；灌水可以提高土壤pH及020cm土层土壤全氮含量；施用磷肥使各形态的无机磷均有不同程度的增加, Ca2-P增加幅度最大，提高19-36倍。 4）研究连续6年灌水施磷肥下土壤碳氮磷和紫花苜蓿碳氮磷生态化学计量变化特征，分析土壤碳氮磷含量、植物碳氮磷含量和苜蓿干重三者之间的相关关系。灌水对土壤和苜蓿碳氮磷生态化学计量特征没有显著影响，而磷肥影响差异显著，随着磷肥用量的增加，土壤和苜蓿植株的N/P、C/P均下降，土壤C/N则升高，但施磷肥对苜蓿C/N没有影响。 5）综合考虑紫花苜蓿产量、水肥利用效率、土壤养分等指标，京南地区苜蓿高产的最佳水肥组合为灌水50mm/次和施加P205210kg/hm2，平均干重产量达到13961.1kg/hm2，比不施肥不灌水提高30.7%；与高水肥（75mm/次和315kg/hm2P205）相比产量差异不显著，水肥使用量分别减少33%。