肥料長期定位試驗能系統地研究土壤肥力和肥效的變化規律，能反映因氣候年變化對肥效的影響；能對土壤中養分的平衡，作物對肥料的反應，施肥對土壤肥力的影響，輪作施肥制度的建立等合理施肥問題進行長期、系統、歷史的定位研究，并做出科學的評價。它具有常規試驗不可比擬的優點，是農業生產和農業科學的一項重要基礎工作，歷來受到土壤肥料界的重視。?
一、國外長期肥料試驗的研究概況
19世紀初，英國人 Rotamsted 莊園的繼承人 J.B.Lawes 和化學家J.H. Gilbert，于1843年建立了英國洛桑土壤肥料長期定位試驗站。距今已持續了150多年，取得了許多短期試驗難以獲得的重要成果，為現代農業的發展作出了重要貢獻。其后，法國、美國、德國、丹麥、荷蘭、前蘇聯、波蘭、捷克、奧地利、比利時、印度、日本等相繼建立了長期肥料試驗站。迄今全世界依然存，且年限超過100年的長期試驗可能還有5-6個以上，而持續30-50年的長期試驗恐怕難以計數。這批“經典性"的長期肥料試驗，為發展化肥生產，合理施用化肥，提高農作物產量和質量等打下了理論和實踐基礎，對世界農業的發展起到了重要作用。國外長期肥料試驗主要成果表現在以下方面：
1、土壤養分的自然供給力
洛桑試驗場的試驗（連作小麥）證明，1865-1987年的120年間不施氮肥，表層土壤（0-20cm）氮素并無明顯降低，但產量只有施肥區的一半；加拿大埃德蒙頓的小麥和三葉草長期試驗年表明，不施肥區產量并不下降，土壤肥力狀況也沒下降，作物亦無缺素癥狀；日本琦玉農業試驗站的長期試（1926-1985）表明，在不施肥山區，水稻產量大體保持在1.7噸/公頃。因為大氣降水和灌溉水中補充部分養分（水體富營養化，甚至降水也被污染，而使灌溉水中養分（首先是氮）含量上升），這對于產量將產生影響；土壤中自生固氮生物的固氮作用；土壤潛在養分的有效化及輪作中豆科作物的固氮。土壤養分的自然供給力能夠持續的維持低產，土壤肥力也不下降，但不論是有機肥料或化學肥料，對所有作物都有極好的增產效果。且兩者的產量效果幾乎不相上下。
?2、化肥具有和有機肥一樣持續的增產效果，連續施用化肥并不影響土壤生產力。在熱帶濕潤地區，長期持續施用化肥可保持禾谷類作物持續高產，并不降低作物子實的營養價值。另據西德Gottingen農業研究所1879-1975年的統計, 化肥和廄肥對谷類作物的增產效果可分為三段: 第一段是試驗開始的頭19年, 化肥肥效顯著優于廄肥, 一般增產5.8%-20.9% ;第二段是中間的55年, 化肥與廄肥肥效趨于相等; 第三段是近22年, 即廄肥連續施用74年后, 廄肥肥效又高于化肥, 一般增產10.4%-23.5%。
3、在相同施肥條件下，作物輪作較之連作可獲得較好產量；但在施用足夠的N、P、K化肥或廄肥的情況下，連作也可達到相當高的產量水平。
4、美國Morrow長期肥料試驗結果表明，79年不施肥料的瘠薄土壤，一旦施用N、P、K礦質肥，可以大幅度提高土壤生產力。說明即使肥力低的土壤，只要合理耕作、施肥也能獲得高產。
5、長期試驗中養分的利用率顯著高于短期試驗的利用率 ，這顯然是因為施入土壤中的化肥或廄肥均有后效。廄肥具有遠比想象要長久得多的殘效。幾乎在所有土壤，殘留在土壤中的來自有機肥或化肥的磷，對作物均具有持續的殘效；長期、持續地施用磷肥或有機肥可顯著擴大土壤中的有效磷庫。
英國Widdowason 等人( 1972,1979)在洛桑試驗站進行連續15年的一組輪作肥料試驗結果表明, 不同作物對肥料中的N,P,K 利用率不同, 如牧草、馬鈴薯對鉀的利用率特別高, 分別為91.0% 和65.7%, 而小麥對N 的利用率高于其他作物, 達50%。但農作物對N 的吸收利用并不受氮肥施用量的影響。即多施氮肥不一定能多被作物吸收利用。和化肥相比, 廄肥中的養分利用率要低得多,一般廄肥中N , P 的利用率不超過20%,K為30%-40%。
6、長期施肥對土壤肥力的影響表現在能顯著提高土壤養分貯量和有效性。
長期施用有機肥可明顯改變土壤的物理、化學和生物學特性。 通過長期施肥（化肥、有機肥）而建立起來的土壤養分庫，對作物的增產作用時常超過當季施用足量肥料的效果，這可以說明土壤培肥的重要性。
英國洛桑試驗站Broadbalk 和Hoos-field 試驗地連作百年以上的試驗表明, 長期施用廄肥, 能顯著提高土壤的有機碳和氮、磷、鉀含量, 且殘效期長; 而長期施用化肥,土壤有機碳和氮素含量提高甚微； 磷、鉀含量提高顯著, 但提高幅度不及施用廄肥。無論廄肥或化肥均能維持和提高土壤肥力, 而以廄肥的作用為優。
7、熱帶長期施用無機氮肥的土壤酸化作用
熱帶地區長期試驗表明，即使在微酸性土壤施用無機氮肥也能導致pH值顯著下降。
8、施用化肥對土壤微量元素的影響，主要是通過對土壤pH的影響產生的。
9、化肥與廄肥對農作物品質的影晌
古典的長期肥料定位研究沒有注意施肥對農作物產品品質的影響。本世紀60 年代以后這方面才逐漸被重視。建于1906年的奧地利Grossenzersdonf黑麥試驗地,1970-1974年收獲的黑麥谷粒中的蛋白質含量, 化肥區均高于無肥區和廄肥區;1973年采黑麥花分析表明, 花中四種維生索, 大多以化肥區最高, 無肥區第二, 廄肥區最低。
綜合上述可以得到下述結論;
1.有機肥和化肥在提高作物產量和維持土壤肥力方面有相同的作用, 連續單施化肥百年以上也可創造作物高產, 即使單一作物長期連作也可以通過施用化肥來獲得高產。
2. 長期施用化肥不會破壞土壤, 相反可略微改善土壤有機營養庫,并能提高作物產品中的蛋白質含量。
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二、我國長期肥料試驗的研究概況
我國長期肥料試驗起步較晚且幾經周折。早在1950年，中國科學院南京土壤所在江西甘家建立了試驗場和長期試驗區，主要研究磷肥問題，試驗延續不到8年，后被中斷。60年代以后，各省都設置過長期肥料試驗，但都是屢設屢停，直到70年代末和80 年代初，全國化肥試驗網又布置了一批肥料長期試驗，數量多、分布廣，但因這些試驗大多分布在農民的承包地上，長期堅持下來的不多。為此，1987年國家計委和農業部又在全國重點農區和主要土壤類型上建立了9個土壤肥力和肥料效益長期定位監測基地，這9個監測基地橫跨我國中溫帶、暖溫帶、中亞熱帶、南亞熱帶4個氣候帶，9種土壤類型，采用統一的試驗設計及觀察研究方法，具有空間上的多點性和時間上的連續性，具有廣泛的代表性，是目前國內最為系統和全面的長期定位試驗基地。
中國土壤學會于1994年召開了“全國土壤肥料長期定位試驗學術討論會"，據該會議統計，我國超過10年試驗的有63個。 現以化肥試驗網的肥料長期試驗簡述其主要結果：
1、施肥與作物產量
1 )氮、磷化肥在我國具有普遍的增產效果；北方土壤富鉀，持續幾年乃至10年鉀肥不顯效或顯微效；南方相對缺鉀，試驗開始3-5年鉀肥不顯效或顯微效，但3-5年后，鉀肥逐漸顯效。
2）不施氮肥的PK處理，一開始產量就較低，說明了氮肥的重要性。但氮肥偏施如N、NK、NP處理，短期內可獲得較高產量，但隨后產量明顯下降，尤其是N和NK處理產量下降最為明顯。要獲得持續高產，必須有NPK化肥配合。在不長的時間內（10-20年) ,我國復種集約種植條件下，氮磷鉀化肥配合施用，可獲得持續高產，但集約農作制度下，施用化肥高產到底能持續多久？尚須有更長時間的試驗來說明。
3）氮肥與有機肥配合，改變了單施氮肥產量迅速下降的狀況。氮磷鉀化肥與有機肥配合，不僅可以持續高產，而且可獲得比氮磷鉀化肥處理更高的產量。
4）磷肥有累積增產效應，氮肥累積增產效應則很小甚至沒有。
2、氮肥利用率
1）長期施用化肥（N，NP,NK,NPK平均） ，氮肥利用率30％左右（10年平均，下同）；有機無機配合（NPK + M，1.5[ NPK + M ]，NPK + S平均）氮肥利用率可超過40％。
2）氮肥偏施（N，NK，NP），尤其是N,NK處理，氮肥利用率低，持續10年后氮肥利用率不足5％（至少在旱地上如此）。氮肥偏施利用率低，增加了氮肥的環境風險。持續10年的氮磷鉀配合或化肥與有機肥配施，氮肥利用率沒有明顯的提高或下降；另外，即使是化肥與有機肥配合，投入過多的氮素（如 1.5[ NPK + M ]處理，即每季作物投入225kg/公頃氮素以上），氮肥利用率下降，不僅效益下降，并且氮肥的環境風險可能會增大。
3、土壤肥力變化
1)有機質：持續10年左右不施肥，土壤有機質是下降的；投入化肥，有機質平衡或稍有增加；有機無機配合，土壤有機質增加明顯。
2）全氮：持續10年左右不施氮肥，土壤全氮多數是下降的；投入氮素化肥（每季作物150kg/公頃左右），土壤全氮沒有表現出一致的和明顯的增加，即使是偏施氮肥的N、NK處理，氮肥利用率極低，但耕層中土壤全氮幾乎沒有增加多少，這至少說明化學氮肥在耕層土壤中的積累作用不明顯；施用有機肥或化肥與有機肥配合，土壤全氮有明顯增加，然而，增加土壤全氮對培肥土壤有利，但是否有更大的環境風險，需要加強研究。
3）速效氮（堿解氮）：施用化肥，土壤速效氮含量多數表現為增加；化肥與有機肥配合，土壤速效氮含量有較大幅度的提高。
4）全磷：磷的移動性和損失相對較少，土壤全磷的增減主要取決于農田磷素的收支狀況。不施磷的土壤，全磷下降；每季作物施磷45-75 kg/公頃，土壤全磷大多表現為增加；每季作物施磷低于45 kg/公頃，土壤全磷增加很少或下降；化肥與有機肥配合使用，土壤全磷增加較為明顯。
5）速效磷：不施磷的土壤，速效磷下降很快，持續10年左右的監測中，平均每年下降超過1mg/kg；每季作物施磷45-75 kg/公頃，土壤速效磷可維持平衡或表現出明顯增加；化肥與有機肥配合使用，土壤速效磷含量有明顯的增加。
6）全鉀：作物吸鉀量較大，不施鉀肥，土壤全鉀含量下降；每季作物施50 kg/公頃左右的鉀肥，土壤鉀素多處于虧損狀態，土壤全鉀多為下降；化肥和有機肥配合，可緩解土壤全鉀的下降趨勢，量大時（如單施有機肥150 噸/公頃)，可維持全鉀平衡。
7）速效鉀：不施鉀肥，土壤速效鉀含量下降；每季作物施60-120 kg/公頃的鉀肥，土壤速效鉀可維持原有水平；化肥與有機肥配合，土壤速效鉀多表現為增加。
8）微量元素：長期施用氮磷鉀化肥，微量元素得不到補充，土壤有效態微量元素有下降趨勢，長期得不到補充，有可能成為新的限制因子；施用有機肥可使土壤微量元素得到補充，維持或提高土壤有效態微量元素的含量。
9）土壤容重：土壤容重的季節變化和田間變異較大，因此長期施肥對容重的影響結果多種多樣，矛盾的結果亦較多，明確統一的結論尚少。長期不施肥或偏施肥（如N，NK，PK處理）土壤容重有增加的趨勢；氮磷鉀配合施用，土壤容重無明顯增加；化肥與有機肥配合，有使土壤容重稍有下降的趨勢。
10）土壤生物與土壤酶：長期施用化肥比不施肥土壤微生物數量增加，在有有機肥施用的情況下，增加更明顯。
施肥比不施肥比較，多數土壤酶活性提高。土壤酶活性與土壤肥力之間具有較好的相關性。磷酸酶、脲酶、轉化酶活性與有機質、全磷、速效磷含量正相關，磷酸酶與堿解氮、速效鉀，脲酶與速效鉀，轉化酶與堿解氮均呈顯著相關。
以上這些試驗結果基本上反映了我國長期施肥下作物產量和土壤肥力變化的規律。為我國不同地區肥料的宏觀需求、合理配比和施用，以及因地因作物制宜生產專用肥料提供了依據。
德德沐農業小編總結：
有機肥對改良土壤，提高保肥性，提高養分有效性，養分的全面性以及殘效高于化肥；科學的單用化學肥料，也能獲得持續的高產，并不會降低土壤肥力和作物品質。
參考文獻：
1、田秀英. 國內外的長期肥料試驗研究
2、趙秉強，張夫道. 我國的長期肥料定位試驗研究
3、李貴華. 國外近百年來的長期肥料定位試驗
