长期施肥下黑土有机肥替代率变化特征*

龚海青, 付海美, 徐明岗**, 郜红建, 朱 平, 高洪军



长期施肥下黑土有机肥替代率变化特征*

龚海青1,2, 付海美2, 徐明岗2**, 郜红建1**, 朱 平3, 高洪军3

(1. 农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院 合肥 230036; 2. 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; 3. 吉林省农业科学院农业资源与环境研究所 长春 130033)

探索长期施肥下黑土有机肥替代率与土壤肥力提升的关系, 可为农田土壤培肥和有机替代提供理论依据。对吉林省公主岭黑土32年的长期肥力试验定位观测数据进行系统分析, 基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程探讨高产条件下施用不同量有机肥的黑土有机肥替代率的变化特征。研究表明, 作物产量随着有机肥施用年限增加逐渐提高, 32年的持续施肥, 施用有机肥的作物产量趋同甚至高于NPK化肥处理的作物产量。基于作物氮素吸收量, 高产条件下有机肥替代率与施肥年限呈极显著线性正相关(<0.01), 高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率高于常量有机肥处理(M1); 且有机肥施用29年后, 高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率达到100%, 并保持稳定不变。基于土壤氮素供需方程估测的常量和高量有机肥处理(M1和M2)的有机肥替代率与基于作物氮素吸收量得到的有机肥替代率相关系数(2)达到0.78和0.84(<0.01), 相对均方根误差(RMSE)均小于15%(分别为10.4%和14.6%), 表明土壤氮素供需方程可以较好地估测土壤有机肥替代率。基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程能够准确反映长期有机培肥下黑土有机肥替代率的变化规律。本研究结果表明, 基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程两种方法验证, 高产条件下有机肥替代率是土壤肥力的函数; 随着有机肥施肥年限的增加, 土壤肥力提升, 有机肥替代率逐渐增加。

黑土; 长期施肥; 有机肥; 替代率; 土壤肥力

施肥是作物稳产、高产的重要措施[1]。长期定位试验研究表明, 化肥对我国粮食作物产量的贡献率约40.8%[2]。而长期单施或过量施用化肥导致土壤理化性质恶化、肥料利用率降低及作物产量下降等问题, 严重影响了土壤综合生产能力[3]。有机肥对改善土壤结构, 增加土壤肥力, 提高作物产量等方面具有重要作用[4-5]。近年来, 为了减少化肥施用量, 缓解作物高产条件下化肥对土壤和环境的污染等问题, 我国提出了以有机肥替代部分化肥养分的战略。即在保证作物高产的前提下, 减少化肥投入, 用有机肥替代化肥。因此, 提出了有机肥替代率的概念, 即保证作物高产的条件下用有机肥料养分替代部分化学肥料养分的比率, 一般通过有机肥氮磷钾养分折合所替代的化学肥料养分的百分比进行计算(%)。然而有机肥替代化肥并不是施用有机肥的比例越高越好, 不同土壤地力可能存在最佳有机肥替代率[6]。长期、固定的施肥管理模式使土壤形成了具有不同肥力性状的土壤[7], 结合长期定位试验, 研究长期有机培肥下黑土有机肥替代率与土壤肥力提升的关系, 对实现黑土资源可持续利用和进一步实现化肥零增长的目标具有重要的意义。

大量研究表明不同土壤高产条件下有机肥替代率是有差异的。孟琳等[8]在水稻土上研究表明, 有机肥料氮替代化肥氮的最适有机肥替代率为10%~20%。王志勇等[9]在潮土上认为, 有机肥料氮替代化肥氮的合理有机肥替代率为75%; 谢军等[10]在紫色土上报道, 有机肥最佳替代率为50%, 可显著提高玉米经济产量和生物产量, 提高氮的利用效率。刘占军等[11]在黑土上研究发现, 有机肥替代率为30%能够维持作物产量, 还可减少氮肥投入, 提高氮肥利用效率。有关有机肥替代率的研究多局限于不同比例有机无机肥料配施对作物产量、肥料利用率等方面的比较, 且研究结果也不一致, 研究高产条件下有机肥替代率, 没有考虑土壤肥力因素的影响。

目前关于高产条件下有机肥替代率的有机培肥试验期限较短, 且高产条件下有机肥替代率与土壤肥力提升的关系的研究还鲜有报道。本文利用我国黑土区土壤肥力与肥料效益监测网站长期定位试验数据, 研究长期高产条件下施用不同量有机肥的替代率与土壤肥力提升的关系, 为黑土区农田土壤培肥和有机替代提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

本试验土壤采自国家黑土区土壤肥力与肥料效益监测基地。该试验基地位于吉林省公主岭市(124°48′34″E, 43°30′23″N)。试验始于1980年。试验地地势平坦, 海拔220 m, 年平均气温4~5 ℃, 无霜期125~140 d, 有效积温2 600~3 000 ℃, 年降水量450~600 mm, 年蒸发量1 200~1 600 mm, 年日照时数2 500~ 2 700 h。种植制度为一年1熟, 玉米()连作, 收获后作物地上部分全部移走, 秋季常规耕作15~20 cm深度。小区按国家土壤肥力长期定位监测标准统一设置, 面积为100 m2(20 m×5 m), 无重复, 随机排列。

1.2 试验材料

供试土壤: 供试土壤为典型的中层黑土(中国土壤分类系统), 成土母质为第四纪黄土状沉积物。试验前土壤有机质27.8 g·kg–1、全氮1.90 g·kg–1、全磷1.39 g·kg–1、全钾22.1 g·kg–1、碱解氮114 mg·kg–1、速效磷27.0 mg·kg–1、速效钾190 mg·kg–1、pH 7.60。

供试肥料: 试验所用的有机肥为堆肥(猪粪和牛粪)(平均含N 20.9 g·kg–1、P2O58.96 g·kg–1、K2O 11.2 g·kg–1; 平均含水量为68.7%); 氮肥为尿素, 磷肥为过磷酸钙, 钾肥为硫酸钾。有机肥作底肥, 磷、钾和1/3氮肥作基肥随播种时同时施入, 其余2/3氮肥于拔节前追施于表土下10 cm处。

供试作物: 供试玉米品种为杂交种‘吉单101’(1980—1988年)、‘丹玉13’(1989—1993年)、‘吉单304’(1994—1996年)、‘吉单209’(1997—2003年)和‘郑单958’(2004—2011年)。

1.3 试验设计

该长期试验设有24个处理, 本研究选取其中的4个处理即不施肥(CK)、单施化学氮磷钾肥(NPK)、单施常量有机肥(M1)和单施高量有机肥(M2), 不同处理的具体施肥量见表1。

表1 田间试验设计方案

有机肥施用量为鲜基。Manure application rate is estimated with fresh weight.

1.4 样品采集及测定方法

各处理均于每年10月玉米收获后采取多点取样法, 采集0~20 cm耕层土样和地上部植株样。小区样方计产, 每小区3个样方, 样方面积10 m2。土样和植株样的测试均参考鲍士旦[12]的分析方法, 分别测定作物产量、植株含氮量和土壤有机碳含量。

1.5 计算方法

1.5.1 基于作物氮素吸收量的有机肥替代率(N)

有机肥替代是在保证作物高产的情况下, 实现用有机肥料部分替代化学肥料, 从而减少化肥施用量, 实现农业生产的可持续发展[13]。氮素是作物生长的主要限制因子, 有机肥替代率主要是指有机氮肥替代率。基于作物氮素吸收量的高产条件下有机肥替代率计算的理论图如图1, 计算公式为:

式中:CK为土壤氮素养分自然供给能力, 是指长期未施氮素处理(CK), 作物地上部从土壤和环境中吸收的氮素养分量;M指长期施有机肥处理(M), 作物地上部吸收的氮素养分量;HNPK指现阶段高强度集约化农田施肥措施下, 长期施化肥处理(NPK), 养分均衡供给, 作物达到最高产量时(为11 892 kg·hm-2)地上部吸收的氮素养分量;M-CK指有机肥料替代部分化肥氮素养分量;HNPK-CK指施化肥NPK作物达到最高产量时化肥需要提供的氮素养分量。

1.5.2 基于土壤氮素供需方程的有机肥替代率(N’)

根据养分平衡原理, 有机肥替代部分化肥作物达到高产的需氮量来自于有机肥供氮量、土壤供氮量以及化肥供氮量3部分, 计算如下:

t=m+s+f(2)

式中:t为作物高产需氮量,m为有机肥供氮量,s为土壤供氮量,f为化肥供氮量。

图1 长期施肥下黑土有机肥替代率计算的理论图

在现阶段高强度集约化农田施肥措施下, 长期单施化肥(NPK)养分均衡供给, 实现作物高产稳产。以长期单施化肥(NPK)作物达到最高产量(11 892 kg·hm-2)的需氮量为黑土区合理施肥下作物高产需氮量, 计算如下:

t=s+f’ (3)

式中:f’为作物高产时化肥供氮量。

根据有机肥替代率的计算公式(N’)如下:

黑土区作物高产需氮量(t)以每生产100 kg玉米籽粒需要2.57 kg N计[14]。

土壤供氮量(s), 土壤全氮含量可反映土壤氮素状况, 由于全氮含量与有机碳含量之间有极显著的相关性, 在一定的自然气候条件下, 土壤中存在有一定的C/N比值[15]。长期定位施肥试验的大量数据分析结果表明, 黑土区土壤中C/N比值平均约为10/1。故可通过测定土壤有机碳含量并按其C/N比率来换算成全氮量, 然后根据土壤氮矿化率系数来估测土壤供氮量(s)[16-17]。

利用有机肥的施用量、有机肥氮素含量以及有机肥氮素回收率估算有机肥供氮量, 即有机肥供氮量(m)=有机肥施用量´有机肥氮素含量´有机肥氮素回收率。其中有机肥氮素回收率是一定时期内作物吸收有机肥中氮素养分的数量占施用肥料中氮素养分总量的百分数。有机肥氮素回收率在不同理化性质的土壤上存在较大差异。研究表明, 有机肥的氮素回收率为22.5%~38.3%, 并随有机肥施用量的增加而降低[18]。也有研究发现, 有机肥氮素回收率仅为10%[19]。基于此本研究确定施用常量和高量有机肥处理(M1和M2)的有机肥的氮素回收率的范围为10%~38.3%。作物吸收的氮素主要来源于土壤中的矿质氮, 占土壤总氮的2%~8%左右[20], 研究表明, 黑土区作物吸氮量来自土壤的矿质氮占土壤总氮的2.8%~6.6%[21]。通过调整有机肥氮素回收率和土壤氮矿化率系数, 估测有机肥替代率, 并与基于作物氮素养分吸收量计算的高产条件下有机肥替代率相比较。本文针对不同施肥量下有机肥氮素回收率参数进行了校验, 使同施肥量下有机肥氮素回收率参数和初始年份有机肥氮素回收率相吻合, 确定常量有机肥(M1)的有机肥氮素回收率为32%, 高量有机肥(M2)的有机肥氮素回收率为17%, 应用校验后的有机肥氮素回收率参数, 将土壤氮素供需方程估测的结果与基于氮素养分吸收量计算的高产条件下有机肥替代率进行各种对比分析, 两种方法得出的有机肥替代率基本吻合, 确定施用常量和高量有机肥处理(M1和M2)的土壤氮矿化率系数为4%(介于2.8%~6.6%)。

1.5.3 有机肥替代率计算方法验证

对估测结果的验证方法主要有平均偏差法、相关系数法、相对误差法和均方根法[22-23]。本研究主要采用的统计参数是平均绝对误差MAE(mean absolute error)、相对均方根误差RMSE(root mean square error)和决定系数2(coefficient of determination)。

2越接近于1, 表明基于作物氮素吸收量的有机肥替代率与基于土壤氮素供需方程估测值线性相关性越好。RMSE的值越小, 表明两种方法得到有机肥替代率的拟合度越高。基于土壤氮素供需方程估测的有机肥替代率与基于作物氮素吸收量的有机肥替代率之间的偏差越小, 有机肥替代率的估测结果越准确、可靠。一般情况下, RMSE<10%为极好; 10%≤RMSE<20%为好; 20%≤RMSE<30%为中等; RMSE≥30%为差[24]。

1.6 数据处理

采用Microsoft Excel 2010进行数据计算和统计, 采用SigmaPlot 10.0作图。

2 结果与分析

2.1 长期施肥对玉米产量的影响

从32年的田间试验结果看, 不同施肥处理下玉米产量差异明显(图2)。不施肥处理(CK)的玉米产量最低, 平均为3 573 kg·hm-2; 施用NPK化肥的玉米产量较不施肥处理有较大幅度提升,产量提高78.98%, 年平均产量为6 395 kg·hm-2; 施用常量和高量有机肥处理(M1和M2)的玉米产量年际间波动趋势大致相同, 平均产量分别为8 085 kg·hm-2和8 477 kg·hm-2, 分别比NPK化肥处理增产26.43%和32.56%。在试验前期, NPK化肥处理的玉米产量均高于施用常量和高量有机肥(M1和M2); 但是通过32年的持续施肥, 施用常量和高量有机肥(M1和M2)的玉米产量趋同于NPK化肥处理的玉米产量, 甚至高于NPK化肥处理。这说明随着施肥年限的持续增加, 在高强度集约化农田施肥措施下, 有机肥提供的养分可以替代化肥供应的养分而保持作物高产, 有机肥和化肥同样具有持续增产的作用和满足作物高产需要的能力。

图2 长期不同施肥处理玉米产量变化趋势

CK: 不施肥; NPK: 单施化学氮磷钾肥; M1: 单施常量有机肥; M2: 单施高量有机肥。CK: no fertilization; NPK: NPK fertilization; M1: application of manure at conventional level; M2: application of manure at high level.

2.2 基于作物氮素吸收量的黑土有机肥替代率

基于作物氮素吸收量研究高产条件下有机肥替代率的结果表明(图3), 高产条件下有机肥替代率与施肥年限存在极显著线性相关(<0.01)。随有机肥施肥年限的增加, 施用常量有机肥处理(M1)的有机肥替代率逐渐提高, 且呈线性增加的趋势, 年增长率为1.33%, 并达到极显著差异水平(<0.01)。施用高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率随施肥年限增加呈现先增加后稳定的变化趋势。采用线性加平台模型拟合施用高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率(, %)与施肥年限(, a)响应之间的关系, 拟合方程为:2.21+35.99 (<29),=100 (>29)。模型的相关系数为0.97, 达到极显著差异水平(<0.01)。施用29年后, 高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率达到100%, 且保持稳定不变。这说明在现阶段高强度集约化农田施肥措施下, 随着施肥年限的增加, 土壤肥力提升, 高量有机肥处理(M2)的有机肥提供的氮素可以100%替代化肥氮素而保持作物达到高产。在相同施肥年限下, 高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率高于常量有机肥处理(M1), 常量有机肥处理(M1)的年平均有机肥替代率为56%, 高量有机肥处理(M2)的年平均有机肥替代率为71%, 表明高产条件下有机肥替代率与有机肥的施用量有关, 在合理的有机肥施用量范围内, 增加有机肥的施用量, 可以在维持作物高产条件下提高有机肥替代率。

图3 长期施肥下黑土有机肥替代率的变化

M1: 单施常量有机肥; M2: 单施高量有机肥。M1: application of manure at conventional level; M2: application of manure at high level.

2.3 基于土壤氮素供需方程的有机肥替代率估测及验证

基于土壤氮素供需方程估测的有机肥替代率与基于作物氮素吸收量计算的有机肥替代率比较接近(图4和图5)。土壤氮素供需方程估测常量和高量有机肥处理(M1和M2)的有机肥替代率与基于作物氮素吸收量计算的有机肥替代率相关系数(2)达到0.78和0.84(<0.01), 说明基于土壤氮素供需方程可以很好地估测有机肥替代率的变化趋势。对不同处理来说, 基于土壤氮素供需方程和作物氮素吸收量均表明, 高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率高于常量有机肥处理(M1)。对于时间变化来说, 估测的有机肥替代率符合基于作物氮素吸收量计算的结果在时间上的波动, 另外, 常量和高量有机肥处理(M1和M2)的有机肥替代率估测的平均绝对误差MAE(%)分别为10.4%和14.6%, 均方根误差RMSE(%)均在15%以内。均表明基于土壤氮素供需方程可以较好地估测有机肥替代率, 能够准确反映长期有机培肥下黑土有机肥替代率的变化规律。

图4 长期施肥下黑土基于作物氮素吸收量与土壤氮素供需方程有机肥替代率(RN与RN’)比较

M1: 单施常量有机肥; M2: 单施高量有机肥。M1: application of manure at conventional level; M2: application of manure at high level.

图5 长期施肥下黑土基于作物氮素吸收量与土壤氮素供需方程有机肥替代率(RN与RN’)相关分析

M1: 单施常量有机肥; M2: 单施高量有机肥。MAE: 平均绝对误差; RMSE: 相对均方根误差。M1: application of manure at conventional level; M2: application of manure at high level. MAE: mean absolute error; RMSE: root mean square error.

3 讨论

3.1 长期施肥对玉米产量的影响

作物生产力的提高是土壤肥力提升的表征[25]。本研究结果表明, 在施肥前期, 长期施用有机肥的玉米产量均低于单施化肥处理(NPK), 但是通过32年的持续施肥, 长期施用有机肥的玉米增产效果趋同于单施化肥处理(NPK)。这可能是因为有机肥的主要作用是提高土壤养分库容, 增加土壤缓冲性能, 化肥的作用主要在于增加土壤速效养分含量, 提高土壤供肥强度[26]。与化学肥料养分不同, 有机肥中大部分的养分为有机态, 需经过矿化释放出无机态养分, 才能被作物吸收利用。有机肥中含有较多缓效养分, 较少速效养分, 有机肥处理前期养分释放缓慢而不能及时供应作物生长, 作物产量低; 而化学肥料则可迅速、及时地提供速效养分, 能够满足作物前期养分需求[27-28]。但长期单施化肥处理使养分淋失率高, 导致作物生长后期土壤养分供应不足, 作物产量增加不多[29]。长期施用有机肥的增产效果趋同于单施化学氮磷钾肥(NPK), 这与林治安等[30]研究的长期定位试验结果一致。说明从作物产量方面考虑, 长期施用有机肥, 作物产量提高, 土壤肥力提升, 有机肥养分可以替代部分化学肥料养分而保持作物达到高产。

3.2 长期施肥对黑土有机肥替代率的影响

本文研究结果表明, 基于土壤氮素供需方程估测的有机肥替代率基本上符合基于作物氮素吸收量计算的有机肥替代率的动态变化。长期施用常量和高量有机肥(M1和M2)的高产条件下有机肥替代率随着施肥年限的增加而逐渐增加, 且高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率高于常量有机肥处理(M1), 这可能是因为有机肥含有的大量氮素, 施入土壤后直接增加了土壤中氮素的输入, 长期施用会使土壤有机氮库增加明显, 进而提升土壤全氮水平, 提高土壤肥力[31]。而且有机肥中含有大量易被微生物分解利用的物质, 施入土壤后刺激微生物迅速生长增殖, 加之有机肥本身也会将部分微生物带进土壤, 进而使得土壤微生物数量随有机肥施入量的增加而增加。土壤微生物数量的增加会促进土壤有机质的分解和有效养分的释放, 进而提高土壤中有效养分的有效性和利用率, 土壤供肥能力增强, 导致土壤供氮量增加[32], 有机肥施用量越大, 土壤供氮量越多(M2>M1)。在现阶段高强度集约化农田施肥措施下, 黑土区作物达到高产的需氮量是一定的, 是长期单施化肥(NPK)下, 肥料养分均衡供给作物达到最高产量的需氮量, 土壤供氮量增加, 土壤肥力提高, 导致作物达到高产的需氮量来自化肥供应的氮素相应减少, 使得高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率高于常量有机肥处理(M1)。

3.3 长期施肥下黑土有机肥替代率计算方法的验证

本文基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程探讨长期施肥下黑土有机肥替代率的变化规律。基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程研究常量和高量有机肥处理(M1和M2)的相关系数(2)达到0.78和0.84(<0.01), 拟合程度整体表现较好(RMSE< 15%), 说明两种方法计算长期高产条件下有机肥替代率均是可行的。

本文采用氮素供需方程估测的有机肥替代率与基于作物氮素吸收量计算出的高产条件下有机肥替代率之间仍有一定的差异。在常量有机肥(M1)试验初期, 基于氮素供需方程估测的有机肥替代率高于基于作物氮素吸收量计算出的有机肥替代率; 在高量有机肥处理(M2)试验后期, 基于氮素供需方程估测的有机肥替代率低于基于作物氮素吸收量计算出的有机肥替代率, 这可能是因为土壤氮素供需方程受有机肥氮素回收率以及氮素矿化系数的限制, 有机肥施入土壤后的变化以及作物对氮的吸收是复杂的生物生化过程, 并且有机肥氮素回收率和土壤氮素矿化受到环境因素(降水、气温等)的影响[33-34], 由于环境因素的影响导致氮素供需方程可能存在高估或者低估基于作物氮素吸收量计算出的有机肥替代率。此外, 氮素供需方程估测忽略了有机肥的后效作用。长期投入有机肥, 土壤中硝态氮逐渐增加。当有机肥矿化释放氮素的过程与植物吸收氮素的规律不一致, 或者植物不能充分利用有机肥矿化出来的氮素时, 土壤溶液中就会有硝态氮的积累, 可能导致硝态氮淋失的增加[35], 减少了土壤氮素的供应, 进而导致基于氮素供需方程估测的有机肥替代率偏小。

4 结论

在现阶段高强度集约化农田施肥措施下, 从作物产量来看, 长期施用有机肥的增产效果趋同于单施化肥(NPK), 长期施用有机肥使土壤肥力提升, 有机肥可以替代化肥维持作物高产。

高产条件下有机肥替代率随着土壤肥力提升而增加, 长期有机培肥, 土壤肥力提升, 有机肥替代率增加。且高量有机肥(M2)的有机肥替代率高于常量有机肥(M1)。

基于土壤氮素供需方程可用于初步估测黑土有机肥替代率, 但对其中所涉及到的有机肥氮素回收率以及氮素矿化率系数的确定还需进一步加以研究。还需要对土壤样本数据的统计分析来确定有机肥氮素回收率以及氮素矿化率系数, 为更准确研究长期高产条件下有机肥替代率提供合理的依据。

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Substitution rate of organic fertilizer under long-term fertilization in black soils*

GONG Haiqing1,2, FU Haimei2, XU Minggang2**, GAO Hongjian1**, ZHU Ping3, GAO Hongjun3

(1. Anhui Province Key Lab of Farmland Ecological Conservation and Pollution Prevention / School of Resources and Environment, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China; 2. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences / National Engineering Laboratory for Improving Quality of Arable Land, Beijing 100081, China; 3. Institute of Agricultural Resources and Environment Research, Jilin Academy of Agricultural Sciences, Changchun 130033, China)

This study explored the relationship between the substitution rate of organic fertilizer (SROF) and soil fertility under long-term fertilizer application in black soils and thereby laid the basis of theoretical guidance for optimal fertilization in black soils. A 32-year dataset on black soil fertilization from Gongzhuling in Jilin Province experimental site was analyzed to determine the changes in SROF under different rates of organic fertilizer application based on crop removal of nitrogen (N) and soil N supply-demand balance. Results showed that crop yield increased gradually with increasing application years of organic fertilizer, which was slightly higher than for NPK fertilization after 32 years. A significant positive correlation existed between SROF and fertilization years as driven by crop removal of N (< 0.01). Furthermore, SROF reached 100% and was stable after 29 years of high quantity manure (M2) application, higher than that of the application of conventional manure quality (M1). The correlation coefficients (2) between SROFs of conventional and high quantity manure (M1 and M2) applications between based on crop N absorption (N) and soil N supply-demand balance (N’) were 0.78 and 0.84 (< 0.01), respectively. The corresponding root mean square errors (RMSE) were 10.4% and 14.6%, validating the method of calculation of SROF based on soil N supply-demand balance. The results suggested that SROF under high crop yield could be used as a fertility index under current intensive fertilization. Longer applications of organic fertilizers led to higher soil fertility and crop productivity and a gradual increase in SROF.

Black soil;Long-term fertilization; Manure; Substitution rate; Soil fertility

XU Minggang, E-mail: xuminggang@caas.cn; GAO Hongjian, E-mail: hjgao@ahau.edu.cn

Feb. 6, 2018;

May 15, 2018

10.13930/j.cnki.cjea.180146

S153

A

1671-3990(2018)09-1398-09

徐明岗, 主要从事土壤培肥与改良研究, E-mail: xuminggang@caas.cn; 郜红建, 主要从事植物营养与施肥研究, E-mail: hjgao@ahau.edu.cn 龚海青, 主要从事土壤培肥与改良研究。E-mail: gonghq0805@126.com

2018-02-06

2018-05-15

* This work was supported by the National Key Research and Development Project of China (Intergovernmental Project) (2016YFE0112700) and the National Key Technologies R & D Program of China (2014BAD14B03).

* 国家重点研发计划(政府间专项)项目(2016YFE0112700)和国家科技支撑计划项目(2014BAD14B03)资助

龚海青, 付海美, 徐明岗, 郜红建, 朱平, 高洪军. 长期施肥下黑土有机肥替代率变化特征[J]. 中国生态农业学报, 2018, 26(9): 1398-1406

GONG H Q, FU H M, XU M G, GAO H J, ZHU P, GAO H J. Substitution rate of organic fertilizer under long-term fertilization in black soils[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(9): 1398-1406