2.2 长期定位试验方案
本研究所选用的黄淮海地区8个肥料长期定位点［图2.1（b）］，分别为北京昌平（40°02′N，116°10′E）、河北衡水A和B（37°42′N，115°42′E）、河北辛集A和B（37°54′N，115°13′E）、河南郑州A和B（N34°46′N，113°40′E）以及江苏徐州（33°54′N，117°57′E）。小麦或玉米收获后进行耕作前采集土样，并用外加热-重铬酸钾消煮法测定土壤有机质，1年1次。各试验点每茬作物收获后都进行翻耕，有机肥和磷肥在耕作时基施，氮肥部分基施，部分追施，灌溉充分，昌平试验点在1985—1986年为冬小麦1年1熟，1987年后为冬小麦/夏玉米-春玉米2年3熟。除昌平外，其余试验点均为冬小麦/夏玉米1年2熟。
昌平点采用裂区设计。主处理为化肥用量，N水平3个：N0、N1、N2（0、135、270，以N计，单位kg／hm2），P水平3个：P0、P1、P2（0、67.5、135，以P2O5计，单位kg／hm2），完全组合形成9个处理，再加上1个N2P2K处理（其中，K225，以K2O计，单位kg／hm2）。副处理为鸡粪用量（M3937.5，干重，单位kg／hm2），设施用和不施用2个水平（N0P0为无肥处理，也用CK表示，肥料用量表示方法下同）。鸡粪含水量和养分含量年度间变异较大，多年平均含水量47.5%，养分以风干重计，有机质13.4%、N1.25%、P2O5 2.15%、K2O 1.53%。鸡粪、全部磷肥及40%氮肥做冬小麦或春玉米基肥，另外60%的氮肥分别在冬小麦拔节期或春玉米喇叭口期追肥。夏玉米不施基肥，只在喇叭口期追施氮肥，氮肥用量为小麦用量的1/4，1991年起改为1/2，1993年起改为等量。试验地有渠灌和喷灌条件，田间管理均按大田生产要求进行。小麦及春玉米进行灌溉，夏玉米一般不灌溉（郭李萍，1998）。
衡水A为有机无机配比试验，采用裂区设计。试验方案最初的设计是肥料后效观测试验。主处理为化肥用量，4个水平，用A1、A2、A3、A4表示（N0P0、N90P60、N180P120、N360P180，单位为kg／hm2）。副处理为玉米秸秆（CnSt）用量，4个水平，用B1、B2、B3、B4表示（1981—1983年用量为0、1125、2250、4500，单位：kg／hm2；1987—1989年用量0、2250、4500、9000，单位：kg／hm2；1993—1995年、1999—2001年用量同1987—1989年）。3年施肥，3年不施（后效观测），施肥阶段化肥用量不变。1999年以后为改为连续施肥，且无机肥和玉米秸秆用量保持不变。1993年后，小麦收获时秸秆就地覆盖，直到玉米收获后才翻耕入土。氮素化肥施用为小麦、夏玉米各半，小麦氮肥用量底追各半，夏玉米氮肥全部用作追肥。
衡水B为物料类型试验，5个处理，分别为无肥（CK）、化肥（NP）、小麦秸秆（WhSt）、紫穗槐叶（ShFa）、豆饼肥（BnCk），有机肥用量均为1500kg／hm2，氮、磷养分含量以施1500kg／hm2豆饼为准，折合氮105kg／hm2、磷19.8kg／hm2。其他施肥处理养分不足饼肥部分，采用氮、磷化肥补到等量水平。均在小麦生长期间施用肥料，夏玉米不施肥。有机肥、磷肥一次底施，氮素化肥小麦底追各半。秸秆在收获时移出，粉碎后按处理量还田翻压（李科江等，1999）。
辛集A为氮肥、磷肥、堆肥（M）组合设计。其中堆肥设置4个水平：M1、M2、M3、M4（18750、37500、56250、67500，单位为kg/hm2），共12个处理：CK、N、NP、P、M1P、M1NP、M2P、M2NP、M3P、M3NP、M4P、M4NP。试验开始于1979年。试验每小区面积为133.3m2，不设重复，顺序排列。作物轮作方式为小麦-玉米轮作，1年2熟。每季小麦施氮肥180kg/hm2，2/3作基肥，1/3作追肥在小麦返青期施用；磷肥150kg/hm2（隔年施用）。有机肥为牛马粪、麦秸与家禽粪混合堆沤而成，含水量约为50%，风干后有机质含量为12%，全氮为0.5%，全磷为0.22%。其中，M3、M4处理1997年后不再施用有机肥。小麦收获后种植玉米时，各处理施氮150kg/hm2，分别在苗期和大喇叭期追施，以后不再施用任何肥料。小麦生育期内一般灌水5次，玉米灌水3次（梁国庆等，2001）。
辛集B亦采用裂区设计。主处理为化肥，4个水平：CK、N、NP、NPK。副处理为堆肥，设施用和不施用2个水平。供试土壤为潮土。土壤母质为河流冲积物，土壤质地为轻壤土。试验前耕层土壤有机质含量1.12%，全磷0.12%。小麦施肥方案为N150、P150、K150，单位kg/hm2，有机肥用量为M37500（鲜重），单位kg/hm2。有机肥为牛马粪、秸秆和猪厩粪混合堆沤而成，含水约为50%，风干后有机质含量为12%，全氮0.5%。有机肥、磷肥、钾肥全部基施，氮肥40%底施，60%在小麦返青期追施。玉米种植时，所有8个处理均在玉米抽雄前6～7天追施一次氮肥，施用量为120kg/hm2，以后不再施任何肥料。小麦品种分别在1987年、1995年、1996年和1998年更换过4次。玉米品种更换较为频繁，并且在1986年、1988年、1989年和1990年曾用玉米制种，所以这些年份各个处理玉米产量都很低（史吉平等，2002）。
郑州A采用裂区设计。主处理为化肥，4个水平：CK、N、NP、NPK，肥料用量分别为：1992年前N240、P120、K120，1993年后N300、P150、K120，单位kg/hm2。副处理为饼肥（M约1500kg/hm2，各年不等），设施用和不施2个水平。供试土壤为黄潮土，土壤母质为黄河冲积物。试验前耕层土壤有机质含量1.23%、全氮0.672%。小麦品种为当地主要栽培品种，一般3～4年更换一次。玉米品种则一直采用郑单8号，20年未予改变（朱洪勋和沈阿林，1997）。
郑州B设置化肥和玉米秸秆（S）共7个处理，分别为CK、N、NP、NK、PK、NPK、NPKS（N330、P82.5、K82.5、CnSt6000，单位kg/hm2）。各处理采用等N原则，磷钾肥用量按照N：P2O5：K2O比例为1.0：0.5：0.5施用。小麦季施氮165kg/hm2，玉米季施氮187.5kg/hm2。玉米秸秆每公顷还田约6000kg/hm2。玉米氮肥1/3做底肥，2/3做追肥（张鸿程等，2002）。
江苏省徐淮地区徐州农科所长期定位试验点为裂区设计。主处理为有机肥，副处理为氮、磷、钾肥。试验处理为CK、N、NP、NK、M、MN、MNP、MNPK。化肥用量每季施氮150kg/hm2，磷75kg/hm2和钾112.5kg/hm2。其中除1/2氮肥做追肥外，其余肥料均做基肥施用。有机肥用量1980—1984年为每季马粪37500kg/hm2，1985—1995年每季牛粪18750kg/hm2。有机肥平均含N 0.631%、P2O5 0.514%、K2O 0.793%，碳氮比为20.31。小区面积主区为133.3m2，副区为33.3m2，重复4次，轮作方式为小麦-玉米（蒋仁成等，1990；张爱君和张明普，2002）。
表2.1中列出了不同试验点基本概况，其中年均降雨量、年均积温（大于0℃）、年均温为1981—2000年的平均结果。
表2.1 定位试验基本情况描述
定位试验点测定的主要物理性质由土壤容重、土壤机械组成，其中，土粒粒径分析采用吸管法，参见《土壤物理学》（华孟和王坚，1993）；土壤有机质采用重铬酸钾-外加热法；土壤全氮采用半微量凯氏法；全磷采用HClO4-H2SO4或NaOH熔融-钼蓝比色法；全钾采用NaOH熔融-火焰光度法；pH值采用1：1水土比测定法；有机物料全碳采用重铬酸钾-硫酸氧化外加热法；全氮采用凯氏定氮法；磷采用钼蓝比色法；钾采用火焰光度法，详细参见《土壤农业化学常规分析方法》（中国土壤学会农业化学专业委员会编，1983）。