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太湖流域苏州地区地处长江下游，是我国经济最为发达的地区之一，同时也是人为活动对生态环境影响强烈的地区，水稻是该区主要粮食作物。长期施用化肥和有机肥不仅对水稻产量产生显著影响，而且会导致土壤性质发生变化。本研究在苏州地区大致均匀地采集了301个水稻土耕层样品，分析了土壤pH、有机质、阳离子代换量、土壤全量养分和速效养分，基于地统计学和GIS技术研究了该区土壤特性的空间变异特征，并结合第二次土壤普查的数据资料，分析了20多年间，该区土壤肥力质量的时空变异特征。结合江苏常熟农田生态系统国家野外研究站的长期施肥定位试验，开展了以下三个方面的研究：1)长期施肥对土壤性质的影响；2)长期不同施肥处理对稻田生产力的影响；3)不同施肥处理对环境的潜在影响。主要研究结果如下：
1)土壤肥力特性的时空变异对研究区土壤性质的空间特征的分析表明，土壤pH、全磷和全钾的块金效应系数均小于25％，说明pH、全磷、全钾和速效钾的空间变异主要是由母质、地形、土壤类型等结构性因素引起的；而有机质、CEC、全氮和速效磷的块金效应均大于25％而低于75％，体现出中等的空间相关性，说明这些养分因子受施肥、作物、管理水平等随机因素引起的空间变异性占较大比重。
与第二次全国土壤普查资料相比较，苏州地区的土壤有机质、全氮、全磷、速效磷含量均有所上升，这与耕作方式、秸秆还田与化肥用量增加有关；土壤速效钾呈下降趋势，主要是由于农作物产量提高，钾肥投入不足，土壤钾素呈长期亏缺状态。
2)长期施肥对土壤性质及土壤生产力的影响长期施肥试验分析表明，施肥可导致土壤不同程度的地酸化，化肥施用量越大，其土壤酸化的风险越大。长期有机-无机肥配合施用，也降低了土壤pH，但相对于单施化肥处理，酸化程度有所缓解。秸秆还田土壤pH降低程度高于单施化肥处理，这是由于秸杆还田后在微生物的作用下，逐渐腐解，释放有机酸，从而造成土壤pH的大幅下降。
单施氮肥土壤有机质含量下降，氮磷肥或氮磷钾配合施用有机质含量有所增加。化肥配施不同用量的秸杆均能显著提高土壤有机质。土壤氮、磷、钾全量受施肥的影响不大，主要受母质、地形、土壤类型等结构性因素的影响。相对而言，土壤速效养分受施肥影响较大，化肥、化肥+猪粪、化肥+秸秆处理均能显著提高土壤的速效养分。
3)施肥对环境的潜在影响原装土柱渗漏研究表明，水稻施肥后一定时期内田面水溶解性总氮(DTN)、NH4+-N、NO3--N与氮肥施用量呈正相关，NPK+高量猪粪的处理，田面水DTN浓度高达180 mg L-1。田面水中溶解性氮以NH4+-N为主。80cm处渗漏水中DTN、NH4+-N、NO3--N浓度施肥处理均高于对照，但各处理间没有显示与施肥量的相关性。
在磷肥及有机肥做基肥一次性施用的情况下，田面水中溶解性总磷(DTP)整个生育期内与猪粪施用量呈显著相关，这可能是由于猪粪矿化缓慢释放造成的。当猪粪用量超过40t ha-1时，渗漏液中全磷含量与其他处理呈极显著差异，表明猪粪过量施用，养分不能被当季作物吸收，过量的磷素由于有机肥的存在也不易被土壤固定，容易随渗漏进入地下水，成为水体富营养化的诱因。
合理的有机无机肥的配合施用，能显著提高土壤肥力与土地生产力，但有机肥的过量施入也会造成土壤氮磷淋洗，产量下降，乃至对环境造成不良影响。