陳延華，王 樂(lè)，張淑香*，任 意，李春花，徐明崗，趙同科

（1 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081；2 北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源研究所，北京 100097；3 全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，北京 100026）

褐土為暖溫帶半濕潤(rùn)地區(qū)地帶性土壤，是我國(guó)重要的土壤類型之一，在我國(guó)許多省市均有分布，其中以山西分布面積最大，其次是河北、河南、甘肅、山東、陜西、四川、遼寧與北京等省市區(qū)，分布面積達(dá)到2516萬(wàn)公頃。褐土是我國(guó)糧食作物小麥和玉米的主產(chǎn)區(qū)，因此褐土生產(chǎn)力的高低對(duì)于我國(guó)的糧食安全起著重要作用。褐土的鉀含量豐富，有機(jī)質(zhì)、氮和磷含量中等偏低，鋅、錳和鐵等微量元素的有效性低，土壤呈中性到微堿性，整體肥力偏低，如何提高生產(chǎn)力是褐土區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重大問(wèn)題之一[1–2]。因此褐土生產(chǎn)力的研究對(duì)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、保障我國(guó)糧食安全有著深遠(yuǎn)意義。

大量研究發(fā)現(xiàn)，地力是影響土壤生產(chǎn)力的一個(gè)重要因素。國(guó)際著名長(zhǎng)期定位試驗(yàn)表明，在低肥力、不施肥情況下，土壤生產(chǎn)力持續(xù)下降[3]；在高肥力、不施肥情況下，種植作物50年后，土壤生產(chǎn)力仍在增加[4–5]，說(shuō)明了土壤地力對(duì)土壤生產(chǎn)力的重要性。我國(guó)多個(gè)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)也得到相似的結(jié)論，在33年雙季稻試驗(yàn)中，無(wú)論施肥或不施肥，土壤的生產(chǎn)力均隨土壤基礎(chǔ)地力提高而增加，增幅為12.8%～68.1%[6]。27年黃泥田水稻試驗(yàn)中，基礎(chǔ)地力對(duì)早稻和晚稻的平均貢獻(xiàn)率分別為47%和60%[7]。18年水稻—大麥輪作系統(tǒng)中，土壤地力對(duì)大麥和水稻生產(chǎn)力的貢獻(xiàn)率分別為69%和75%[8]。24年潮土區(qū)試驗(yàn)玉米種植中，地力貢獻(xiàn)率為49%～69%，小麥種植中，地力貢獻(xiàn)率為34%～53%[9–10]。由此可見(jiàn)，多種土壤類型的地力對(duì)土壤生產(chǎn)力均有影響，因不同類型間肥力差異導(dǎo)致對(duì)生產(chǎn)力的貢獻(xiàn)不同[11]。

除了地力因素外，施肥也是影響土壤生產(chǎn)力的主要因素。有研究表明，長(zhǎng)期施用氮磷鉀肥或氮磷鉀肥配施有機(jī)物料有利于雙季稻產(chǎn)量的增加[6,12]。砂姜黑土單施無(wú)機(jī)肥或無(wú)機(jī)肥與有機(jī)物料配施，小麥產(chǎn)量均呈逐年增高的趨勢(shì)[13]。黃土高原30年氮磷鉀配施下小麥產(chǎn)量增加，且高于單施氮肥和單施磷肥[14]。褐潮土和紅壤19年長(zhǎng)期定位試驗(yàn)也得到有機(jī)無(wú)機(jī)配施較單施化肥處理提高小麥產(chǎn)量的結(jié)論[11]。黃潮土區(qū)35年長(zhǎng)期定位試驗(yàn)表明，不同施肥處理的小麥產(chǎn)量變化為：有機(jī)無(wú)機(jī)配施 ＞ 氮磷鉀肥 ＞ 單施有機(jī)肥 ＞單施氮肥[15]。南方赤紅壤8年的甘蔗試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，推薦施肥產(chǎn)量最高[16]。黑土35年長(zhǎng)期定位試驗(yàn)表明，施肥處理小麥、玉米和大豆的產(chǎn)量總體呈上升趨勢(shì)，而且平衡施肥和化肥配施有機(jī)肥的增產(chǎn)幅度最大[17]。李忠芳等[18–19]對(duì)20個(gè)長(zhǎng)期試驗(yàn)點(diǎn)的8個(gè)肥料處理的分析，也得出了有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施對(duì)生產(chǎn)力促進(jìn)作用最大的結(jié)論。

以往對(duì)褐土方面的研究較少，對(duì)褐土生產(chǎn)力的關(guān)注不高，褐土生產(chǎn)力的演變及影響因素方面更是缺乏長(zhǎng)期定位試驗(yàn)的數(shù)據(jù)支撐。本研究分析了28個(gè)國(guó)家級(jí)褐土耕地質(zhì)量長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)點(diǎn)的資料，為全面掌握褐土生產(chǎn)力的演變趨勢(shì)、影響因素及褐土培肥制訂更科學(xué)的策略提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)概況

褐土國(guó)家監(jiān)測(cè)點(diǎn)按照褐土的主要分布區(qū)域進(jìn)行布局，主要位于河北 (4)、山東 (4)、陜西 (2)、山西(4)、河南 (5)、遼寧 (4) 和北京 (5)7個(gè)省市區(qū)，28個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。起始時(shí)間分別在1986年和1997年，二次監(jiān)測(cè)點(diǎn)不完全吻合。監(jiān)測(cè)時(shí)間1988—2016年，不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的起始與監(jiān)測(cè)時(shí)間有一定差異。其中，山西監(jiān)測(cè)點(diǎn)屬于一年一熟制，只有小麥產(chǎn)量，其他均為小麥–玉米一年兩熟，也有少數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)種植有其他作物。褐土監(jiān)測(cè)點(diǎn)的基本情況見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)處理設(shè)計(jì)

每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)小區(qū)面積不小于334 m2。詳細(xì)記錄作物種類、肥料種類、施肥量、肥料養(yǎng)分含量等?？瞻滋幚聿皇┓?，常規(guī)處理小麥季施化肥N 180～250 kg/hm2、P2O5120～150 kg/hm2、K2O 27～50 kg/hm2和有機(jī)肥，其有機(jī)肥N 0 ～455 kg/hm2(n =271，均值為72 kg/hm2，0值占38.75%，70.11%分布在100 kg/hm2以下)，P2O50～556 kg/hm2(n =272，均值為54 kg/hm2，0值占38.60%，80.51%分布在100 kg/hm2以下)、K2O 0～1335 kg/hm2(n =272，均值為130 kg/hm2。0值占38.60%，61.03%分布在100 kg/hm2以下)，小麥季秸稈還田。玉米季施化肥 N 95～270 kg/hm2、P2O540～120 kg/hm2、K2O 19～38 kg/hm2和有機(jī)肥，其有機(jī)肥N 0～239 kg/hm2(n = 301，均值為27 kg/hm2，0值占61.79%，83.72%分布在50 kg/hm2以下)，P2O50～309 kg/hm2(n =301，均值為15 kg/hm2，0值占62.47%，88.70%分布在 50 kg/hm2以下)，K2O 0～476 kg/hm2(n=301，均值為47 kg/hm2，0值占62.79%，82.39%分布在100 kg/hm2以下)。收獲期分別測(cè)定各小區(qū)的產(chǎn)量，采用實(shí)打?qū)嵤蘸碗S機(jī)取樣脫粒測(cè)產(chǎn)。各處理于每年秋季采取耕層 (0—20 cm) 土壤，采樣后送相應(yīng)省級(jí)土壤測(cè)試中心進(jìn)行測(cè)定，分析項(xiàng)目為土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀含量和pH值。

1.3 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)方法

地力貢獻(xiàn)系數(shù)=不施肥區(qū)的作物產(chǎn)量/施肥區(qū)的作物產(chǎn)量。

肥料養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率為單位養(yǎng)分量所增加的作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

運(yùn)用SPSS 22 進(jìn)行相關(guān)性分析及顯著性檢驗(yàn)，運(yùn)用Origin9 作產(chǎn)量的箱式圖。

式中：σ為標(biāo)準(zhǔn)差 (kg/hm2)；為平均產(chǎn)量 (kg/hm2)；Ymax為產(chǎn)量的最大值 (kg/hm2)。

2 結(jié)果與分析

2.1 褐土生產(chǎn)力的演變

土壤生產(chǎn)力反映的是土壤生產(chǎn)能力的高低，產(chǎn)量是土壤肥力在一定條件下的表現(xiàn)形式。褐土區(qū)長(zhǎng)期不施肥耕作管理措施下，小麥和玉米的產(chǎn)量變化趨勢(shì)相似，均為先降低，后緩慢升高 (圖1)。小麥產(chǎn)量的均值為3175 kg/hm2(n = 227，CV=0.48)。監(jiān)測(cè)初期 (1988—1991年) 小麥平均產(chǎn)量2505 kg/hm2，近期(2012—2016年) 平均3698 kg/hm2，比初期升高了47.59%。玉米產(chǎn)量的均值為4056 kg/hm2(n = 259，CV= 0.44)。2007—2011年，玉米平均產(chǎn)量最高，達(dá)到4446 kg/hm2，比1988—1991年的3244 kg/hm2增加了37.07%。

常規(guī)施肥小麥與玉米的產(chǎn)量均高于不施肥處理，小麥產(chǎn)量平均6124 kg/hm2(n=263，CV=0.26)，玉米產(chǎn)量平均7432 kg/hm2(n=301，CV=0.24)。變化趨勢(shì)與不施肥處理不同 (圖2)。小麥產(chǎn)量隨施肥年數(shù)增加而升高，玉米產(chǎn)量基本維持平穩(wěn)。1988—1991年間小麥產(chǎn)量為5112 kg/hm2，2012—2016年間增長(zhǎng)到6483 kg/hm2，提高了26.82%。

由圖 3 可見(jiàn)，與不施肥處理相比，施肥小麥和玉米平均增產(chǎn)2901 kg/hm2(n = 221，CV=0.60) 和3429 kg/hm2(n = 259，CV=0.55)。監(jiān)測(cè)初始階段(1988—1991年) 小麥增產(chǎn)量為 2530 kg/hm2，1992—1996年達(dá)到最高值3800 kg/hm2，之后逐漸下降，2002—2016年增產(chǎn)量2785 kg/hm2。監(jiān)測(cè)初始階段 (1988—1991年) 玉米增產(chǎn)量為4582 kg/hm2，1992—1996年達(dá)到最高值5066 kg/hm2，之后大幅降低，均值在3088～3385 kg/hm2。

可持續(xù)性指數(shù) (SYI) 是衡量系統(tǒng)能否持續(xù)生產(chǎn)的一個(gè)重要參數(shù)，SYI值越大表明系統(tǒng)的可持續(xù)性越好[18]。變異系數(shù) (CV) 是表征作物產(chǎn)量穩(wěn)定性的指標(biāo)，CV值越大表明系統(tǒng)的穩(wěn)定性越差。由表2可見(jiàn)，長(zhǎng)期施肥顯著提高了小麥和玉米兩種作物產(chǎn)量的SYI值，分別提高了54.82%和52.49%；同時(shí)降低了兩種作物的CV值，分別降低了44.70%和40.77%，說(shuō)明施肥提高了作物產(chǎn)量的可持續(xù)性和穩(wěn)定性，從而提高了作物抵御氣候等環(huán)境因素變化的能力。

表1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)褐土類型及基礎(chǔ)養(yǎng)分含量Table 1 The species of cinnamon soil and the basic nutrient contents of the monitor sites for cinnamon soil

2.2 褐土生產(chǎn)力演變的影響因素

圖1 褐土長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)點(diǎn)不施肥下小麥、玉米產(chǎn)量Fig. 1 Crop yield under no fertilization on long-term observation sites of cinnamon soil

圖2 褐土長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)點(diǎn)常規(guī)施肥下小麥、玉米產(chǎn)量Fig. 2 Crop yield under conventional fertilization on long-term observation sites of cinnamon soil

2.2.1 褐土的地力貢獻(xiàn)系數(shù)及其變化趨勢(shì) 土壤地力貢獻(xiàn)系數(shù)是反映農(nóng)田土壤自身生產(chǎn)力和養(yǎng)分供給能力的重要指標(biāo)。土壤地力貢獻(xiàn)系數(shù)越大，表明土壤越肥沃，施肥對(duì)作物產(chǎn)量提升的效果越弱，而土壤地力貢獻(xiàn)系數(shù)小，則表明土壤肥沃性差，作物對(duì)肥料依賴性強(qiáng)。由圖4可見(jiàn)，褐土對(duì)小麥、玉米作物的地力貢獻(xiàn)系數(shù)均為先降低后升高的趨勢(shì) (小麥n =226，玉米n = 257，P ＜ 0.05)，說(shuō)明地力隨施肥時(shí)間增加而增強(qiáng)，對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)也逐漸增強(qiáng)。褐土區(qū)小麥季地力對(duì)產(chǎn)量的平均貢獻(xiàn)率為53.0%，變異系數(shù)為41.2%，玉米季地力對(duì)產(chǎn)量的平均貢獻(xiàn)率為54.2%，變異系數(shù)為37.6%。

圖3 不同監(jiān)測(cè)時(shí)期常規(guī)施肥作物的增產(chǎn)量Fig. 3 Increase degree of crop yields in different periods under long-term conventional fertilization

表2 長(zhǎng)期施肥小麥和玉米產(chǎn)量的可持續(xù)性指數(shù) (SYI) 與變異系數(shù) (CV)Table 2 Sustainable yield index (SYI) and coefficient of variation (CV) of wheat and corn yields after long-term fertilization

2.2.2 施肥對(duì)產(chǎn)量的影響 肥料的農(nóng)學(xué)效率是施肥增產(chǎn)效應(yīng)的綜合體現(xiàn)，可以更加直觀地反映肥料的生物效應(yīng)。褐土區(qū)肥料總養(yǎng)分的農(nóng)學(xué)效率在玉米和小麥上表現(xiàn)不同 (圖5)。小麥的肥料農(nóng)學(xué)效率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，在1992—1996年達(dá)到最高值10.64 kg/kg，監(jiān)測(cè)期均值為6.36 kg/kg (n = 227)；玉米的肥料農(nóng)學(xué)效率則呈現(xiàn)先降低后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)，最高值為1988～1996年間的37.28 kg/kg，之后出現(xiàn)下降趨勢(shì)，監(jiān)測(cè)期均值為13.89 kg/kg(n = 249)。

由圖6可見(jiàn)，無(wú)論對(duì)于小麥還是玉米，氮肥的農(nóng)學(xué)效率均隨施肥年數(shù)增加顯著降低 (小麥，n =227，y = –0.274x + 564.18，R2= 0.021；玉米，n = 251，y = –0.9024x + 1833，R2= 0.047)。小麥的氮肥農(nóng)學(xué)效率均值為14.53 kg/kg (n = 227)，玉米的氮肥農(nóng)學(xué)效率均值為22.38 kg/kg (n = 251)。磷肥和鉀肥的農(nóng)學(xué)效率并沒(méi)有隨施肥年數(shù)出現(xiàn)明顯的變化趨勢(shì)。小麥的磷肥平均農(nóng)學(xué)效率為21.73 kg/kg (n=226)，玉米為45.85 kg/kg (n = 148)；小麥的鉀肥農(nóng)學(xué)效率平均值為29.04 kg/kg (n = 195)，玉米平均為35.72 kg/kg(n = 138)。

2.2.3 產(chǎn)量影響因素的主成分分析 利用主成分分析方法，計(jì)算了肥料因素 (有機(jī)肥氮、有機(jī)肥磷、有機(jī)肥鉀、化肥氮、化肥磷、化肥鉀) 和土壤因素(pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀) 對(duì)產(chǎn)量的影響。對(duì)于小麥，提取出5個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率為71.729% (表4)。有機(jī)肥氮、有機(jī)肥磷和有機(jī)肥鉀在第一主成分上有較高載荷，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮在第二主成分上有較高載荷，化肥氮和化肥磷在第三主成分上有較高載荷，土壤pH和化肥鉀在第四主成分上有較高載荷，化肥鉀在第五主成分上有較高載荷。對(duì)于玉米，提取出4個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率為67.948% (表3)。第一主成分上有較高載荷的指標(biāo)與小麥相同，第二主成分上有較高載荷的是土壤全氮、化肥磷、化肥鉀，第三主成分上有較高載荷的是土壤有機(jī)質(zhì)和化肥鉀，第四主成分上有較高載荷的是化肥氮和土壤有效磷。表明有機(jī)肥的用量對(duì)小麥和玉米的產(chǎn)量影響最大，其次是土壤全氮和有機(jī)質(zhì)含量。

圖4 不同監(jiān)測(cè)時(shí)期褐土的地力貢獻(xiàn)系數(shù)Fig. 4 Contribution coefficient of soil fertility in different periods under long-term fertilization

圖5 不同監(jiān)測(cè)時(shí)期肥料的農(nóng)學(xué)效率Fig. 5 Agronomy efficiency of fertilizers in different periods under conventional fertilization

3 討論

本研究對(duì)28個(gè)褐土長(zhǎng)期定位點(diǎn)從1988—2016年29年間的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，再一次證明地力和施肥是影響我國(guó)褐土生產(chǎn)力的兩個(gè)重要因素[1,6,8–12]，但是兩個(gè)因素的影響與眾研究結(jié)果不盡一致。

表3 小麥與玉米產(chǎn)量主成分分析結(jié)果Table 3 Results of principal component analysis of wheat and corn yield

長(zhǎng)期不施肥的作物產(chǎn)量應(yīng)該持續(xù)下降[13,16,20]，而本研究中小麥和玉米的產(chǎn)量均是先降低后緩慢升高，這一現(xiàn)象在中晚稻研究中也出現(xiàn)過(guò)[6]。這可能與試驗(yàn)地開(kāi)始前曾經(jīng)施肥，在試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)停止施肥導(dǎo)致作物產(chǎn)量的降低有關(guān)。后期產(chǎn)量緩慢升高，可能是因?yàn)楦鼡Q了高產(chǎn)品種，也可能由于空氣氮沉降的增加[21]或者降雨量的增加[14]，或者灌溉水中養(yǎng)分含量高引起的[6]，需要進(jìn)一步分析驗(yàn)證。由于不施肥處理產(chǎn)量出現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，地力貢獻(xiàn)系數(shù)也表現(xiàn)為類似的趨勢(shì)，本研究中地力貢獻(xiàn)系數(shù)小麥和玉米分別為53.0%和54.2%，略高于實(shí)際值。

對(duì)產(chǎn)量影響的主成分分析結(jié)果表明，對(duì)于小麥和玉米兩種作物，有機(jī)肥氮、磷、鉀對(duì)產(chǎn)量的影響最大，其次是土壤全氮和有機(jī)質(zhì)，可能是因?yàn)楹滞羺^(qū)肥力偏低，所以對(duì)于肥料的依賴性更大[13]。相關(guān)性分析表明，小麥的產(chǎn)量與土壤pH、全氮、有效磷、速效鉀均顯著相關(guān) (n = 270，P ＜ 0.05)，玉米的產(chǎn)量與有機(jī)質(zhì)和有效磷均顯著相關(guān) (n = 299，P ＜ 0.05)，驗(yàn)證了主成分分析的結(jié)果。這與魏猛的結(jié)論[15]相似，與田有國(guó)等的研究結(jié)果[1]不完全相同。田有國(guó)等[1]指出兩種作物的產(chǎn)量與土壤全氮、有效磷和速效鉀相關(guān)，可能是因?yàn)樗难芯繑?shù)據(jù)為1986—2006年，時(shí)間比本研究短8年，所以速效養(yǎng)分的貢獻(xiàn)更大，隨著種植年數(shù)的增加，有機(jī)質(zhì)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)逐漸增加。因此褐土區(qū)培肥地力的任務(wù)艱巨，例如可以通過(guò)秸稈還田、施用有機(jī)肥等措施提升地力，地力的提升為“減肥”提供良好的基礎(chǔ)。

變異系數(shù) (CV) 和可持續(xù)性指數(shù) (SYI) 是施肥對(duì)生產(chǎn)力影響的最直觀表現(xiàn)。SYI值能夠表征產(chǎn)量的可持續(xù)性，常被用于長(zhǎng)期定位試驗(yàn)的施肥評(píng)價(jià)方面。一般認(rèn)為，SYI值 ＞ 0.55時(shí)，產(chǎn)量可持續(xù)性較好，施肥模式合理；SYI值分布在0.45～0.55時(shí)，產(chǎn)量可持續(xù)性一般，施肥模式可進(jìn)一步改善；當(dāng)SYI ＜0.45時(shí)，產(chǎn)量可持續(xù)性差，施肥模式不可取[18]。本研究中，小麥和玉米產(chǎn)量SYI值在長(zhǎng)期施肥下，分別達(dá)到0.57和0.54，說(shuō)明產(chǎn)量可持續(xù)性較好。SYI值受施肥影響大，均衡施肥下尤其是有機(jī)無(wú)機(jī)配合施用 SYI值最高[22]。SYI值還因作物而異，小麥 ＞ 玉米[23]，因?yàn)橛衩诪榫哂懈吖庑У腃4植物，增產(chǎn)潛力大于C3植物小麥，所以玉米持續(xù)高產(chǎn)對(duì)施肥和有利的環(huán)境條件要求更高[24]。施肥提高SYI值的同時(shí)，可以降低CV值，小麥和玉米分別降低44.70%和40.77%，與多數(shù)結(jié)論相同[13,15]。施肥對(duì)生產(chǎn)力穩(wěn)定性的影響，與施肥量無(wú)明顯關(guān)系，與氮、磷、鉀配比明顯相關(guān)[25]，可能不僅得益于肥料對(duì)作物養(yǎng)分的供應(yīng)[15]，還得益于施肥對(duì)土壤理化性狀的改善，能夠降低土壤容重、提高土壤田間持水量、增加土壤 ＞ 0.25mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的數(shù)量，并且培肥地力[13,26,27]，利于作物根系的生長(zhǎng)和吸收[15]。

監(jiān)測(cè)的29年間，小麥產(chǎn)量穩(wěn)中有升，玉米產(chǎn)量基本維持平穩(wěn)，肥料總養(yǎng)分的農(nóng)學(xué)效率玉米高于小麥，可能與肥料的種類和用量都有關(guān)系[25]：1) 施肥種類 本研究主成分分析結(jié)果表明，褐土區(qū)無(wú)論小麥還是玉米，有機(jī)肥對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大于化肥?？赡苡袃蓚€(gè)原因，一是有機(jī)肥在土壤理化性狀改良方面優(yōu)于化肥[27]，有利于提高產(chǎn)量；二是褐土區(qū)土壤肥力整體偏低，盡管資料顯示29年來(lái)土壤肥力已經(jīng)得到了提高[1–2]，產(chǎn)量對(duì)肥料的依賴性依然很強(qiáng)[13]，有機(jī)肥因養(yǎng)分供應(yīng)持久，更利于產(chǎn)量的增加。肥料總量的農(nóng)學(xué)效率變化趨勢(shì) (圖5)也證實(shí)了該結(jié)論，即小麥先升高后降低，玉米先降低后趨于平穩(wěn)，說(shuō)明隨著土壤肥力的提高，肥料總量對(duì)產(chǎn)量的影響雖然很強(qiáng)，但是趨于平穩(wěn)。2) 施肥量 本文28個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)年投入肥料的N∶P2O5∶K2O約為1∶0.30∶0.44，磷和鉀的量遠(yuǎn)低于氮的量。對(duì)于小麥和玉米，肥料中的磷對(duì)產(chǎn)量的影響均較大，而氮的農(nóng)學(xué)效率隨施肥年數(shù)增加有降低趨勢(shì)，所以需要適當(dāng)提高磷肥的用量，降低氮的用量。本文28個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)年投入的有機(jī)養(yǎng)分和無(wú)機(jī)養(yǎng)分的比例約為0.8，有機(jī)肥的用量較為穩(wěn)定，由于主成分分析得到有機(jī)肥氮、磷、鉀為第一主成分的主要指標(biāo)，所以有機(jī)肥的用量需要適當(dāng)提高。本研究結(jié)果與田有國(guó)等[1]得出的產(chǎn)量與肥料投入的總氮、總磷和總鉀量顯著相關(guān)的結(jié)論并不矛盾，只是分析角度不同，本研究更為詳細(xì)地比較了不同肥料類型的貢獻(xiàn)。

綜上分析，褐土區(qū)生產(chǎn)力的提高、地力的提升都和肥料的科學(xué)施用密切相關(guān)[1]。在地力的提升方面，可以繼續(xù)加大秸稈還田的力度，并且摸索更加有效的秸稈還田模式；推廣化肥與有機(jī)肥配施的模式。在肥料的施用方面，由于磷肥的農(nóng)學(xué)效率顯著高于氮肥的農(nóng)學(xué)效率，因此需要適當(dāng)提高磷肥的比例，降低氮肥的比例；由于有機(jī)肥的氮磷鉀養(yǎng)分對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)高于化肥，因此褐土區(qū)需要適當(dāng)提高有機(jī)肥的比例。褐土區(qū)以種植大田作物為主，生產(chǎn)力的影響因素有很多，本文重點(diǎn)分析了地力和施肥兩個(gè)因素，氣候 (尤其是降雨和溫度)[14]、品種、種植管理措施等因素對(duì)產(chǎn)量的影響也不容忽視，因此需要進(jìn)一步開(kāi)展深入的研究。

4 結(jié)論

1) 施肥顯著提高了褐土區(qū)兩種作物的產(chǎn)量，提高了產(chǎn)量可持續(xù)性指數(shù)，降低了變異系數(shù)。

2) 有機(jī)肥用量對(duì)褐土生產(chǎn)力的影響最大，其次是土壤全氮和有機(jī)質(zhì)含量。褐土區(qū)生產(chǎn)力的提高，與地力的提升和肥料的科學(xué)施用密切相關(guān)，在促進(jìn)地力提升方面，可以繼續(xù)加大秸稈還田力度、推廣化肥配施有機(jī)肥模式；在肥料施用方面，需要適當(dāng)提高磷肥的比例，降低氮肥的比例，同時(shí)適當(dāng)提高有機(jī)肥的比例。