肥料长期定位试验能系统地研究土壤肥力和肥效的变化规律，能反映因气候年变化对肥效的影响；能对土壤中养分的平衡，作物对肥料的反应，施肥对土壤肥力的影响，轮作施肥制度的建立等合理施肥问题进行长期、系统、历史的定位研究，并做出科学的评价。它具有常规试验不可比拟的优点，是农业生产和农业科学的一项重要基础工作，历来受到土壤肥料界的重视。
一、国外长期肥料试验的研究概况
19世纪初，英国人 Rotamsted 庄园的继承人 J.B.Lawes 和化学家J.H. Gilbert，于1843年建立了英国洛桑土壤肥料长期定位试验站。距今已持续了150多年，取得了许多短期试验难以获得的重要成果，为现代农业的发展作出了重要贡献。其后，法国、美国、德国、丹麦、荷兰、前苏联、波兰、捷克、奥地利、比利时、印度、日本等相继建立了长期肥料试验站。迄今全世界依然存，且年限超过100年的长期试验可能还有5-6个以上，而持续30-50年的长期试验恐怕难以计数。这批“经典性"的长期肥料试验，为发展化肥生产，合理施用化肥，提高农作物产量和质量等打下了理论和实践基础，对世界农业的发展起到了重要作用。国外长期肥料试验主要成果表现在以下方面：
1、土壤养分的自然供给力
洛桑试验场的试验（连作小麦）证明，1865-1987年的120年间不施氮肥，表层土壤（0-20cm）氮素并无明显降低，但产量只有施肥区的一半；加拿大埃德蒙顿的小麦和三叶草长期试验年表明，不施肥区产量并不下降，土壤肥力状况也没下降，作物亦无缺素症状；日本琦玉农业试验站的长期试（1926-1985）表明，在不施肥山区，水稻产量大体保持在1.7吨/公顷。因为大气降水和灌溉水中补充部分养分（水体富营养化，甚至降水也被污染，而使灌溉水中养分（首先是氮）含量上升），这对于产量将产生影响；土壤中自生固氮生物的固氮作用；土壤潜在养分的有效化及轮作中豆科作物的固氮。土壤养分的自然供给力能够持续的维持低产，土壤肥力也不下降，但不论是有机肥料或化学肥料，对所有作物都有极好的增产效果。且两者的产量效果几乎不相上下。
2、化肥具有和有机肥一样持续的增产效果，连续施用化肥并不影响土壤生产力。在热带湿润地区，长期持续施用化肥可保持禾谷类作物持续高产，并不降低作物子实的营养价值。另据西德Gottingen农业研究所1879-1975年的统计, 化肥和厩肥对谷类作物的增产效果可分为三段: 第一段是试验开始的头19年, 化肥肥效显著优于厩肥, 一般增产5.8%-20.9% ;第二段是中间的55年, 化肥与厩肥肥效趋于相等; 第三段是近22年, 即厩肥连续施用74年后, 厩肥肥效又高于化肥, 一般增产10.4%-23.5%。
3、在相同施肥条件下，作物轮作较之连作可获得较好产量；但在施用足够的N、P、K化肥或厩肥的情况下，连作也可达到相当高的产量水平。
4、美国Morrow长期肥料试验结果表明，79年不施肥料的瘠薄土壤，一旦施用N、P、K矿质肥，可以大幅度提高土壤生产力。说明即使肥力低的土壤，只要合理耕作、施肥也能获得高产。
5、长期试验中养分的利用率显著高于短期试验的利用率 ，这显然是因为施入土壤中的化肥或厩肥均有后效。厩肥具有远比想象要长久得多的残效。几乎在所有土壤，残留在土壤中的来自有机肥或化肥的磷，对作物均具有持续的残效；长期、持续地施用磷肥或有机肥可显著扩大土壤中的有效磷库。
英国Widdowason 等人( 1972,1979)在洛桑试验站进行连续15年的一组轮作肥料试验结果表明, 不同作物对肥料中的N,P,K 利用率不同, 如牧草、马铃薯对钾的利用率特别高, 分别为91.0% 和65.7%, 而小麦对N 的利用率高于其他作物, 达50%。但农作物对N 的吸收利用并不受氮肥施用量的影响。即多施氮肥不一定能多被作物吸收利用。和化肥相比, 厩肥中的养分利用率要低得多,一般厩肥中N , P 的利用率不超过20%,K为30%-40%。
6、长期施肥对土壤肥力的影响表现在能显著提高土壤养分贮量和有效性。
长期施用有机肥可明显改变土壤的物理、化学和生物学特性。 通过长期施肥（化肥、有机肥）而建立起来的土壤养分库，对作物的增产作用时常超过当季施用足量肥料的效果，这可以说明土壤培肥的重要性。
英国洛桑试验站Broadbalk 和Hoos-field 试验地连作百年以上的试验表明, 长期施用厩肥, 能显著提高土壤的有机碳和氮、磷、钾含量, 且残效期长; 而长期施用化肥,土壤有机碳和氮素含量提高甚微； 磷、钾含量提高显著, 但提高幅度不及施用厩肥。无论厩肥或化肥均能维持和提高土壤肥力, 而以厩肥的作用为优。
7、热带长期施用无机氮肥的土壤酸化作用
热带地区长期试验表明，即使在微酸性土壤施用无机氮肥也能导致pH值显著下降。
8、施用化肥对土壤微量元素的影响，主要是通过对土壤pH的影响产生的。
9、化肥与厩肥对农作物品质的影晌
古典的长期肥料定位研究没有注意施肥对农作物产品品质的影响。本世纪60 年代以后这方面才逐渐被重视。建于1906年的奥地利Grossenzersdonf黑麦试验地,1970-1974年收获的黑麦谷粒中的蛋白质含量, 化肥区均高于无肥区和厩肥区;1973年采黑麦花分析表明, 花中四种维生索, 大多以化肥区最高, 无肥区第二, 厩肥区最低。
综合上述可以得到下述结论;
1.有机肥和化肥在提高作物产量和维持土壤肥力方面有相同的作用, 连续单施化肥百年以上也可创造作物高产, 即使单一作物长期连作也可以通过施用化肥来获得高产。
2. 长期施用化肥不会破坏土壤, 相反可略微改善土壤有机营养库,并能提高作物产品中的蛋白质含量。
二、我国长期肥料试验的研究概况
我国长期肥料试验起步较晚且几经周折。早在1950年，中国科学院南京土壤所在江西甘家建立了试验场和长期试验区，主要研究磷肥问题，试验延续不到8年，后被中断。60年代以后，各省都设置过长期肥料试验，但都是屡设屡停，直到70年代末和80 年代初，全国化肥试验网又布置了一批肥料长期试验，数量多、分布广，但因这些试验大多分布在农民的承包地上，长期坚持下来的不多。为此，1987年国家计委和农业部又在全国重点农区和主要土壤类型上建立了9个土壤肥力和肥料效益长期定位监测基地，这9个监测基地横跨我国中温带、暖温带、中亚热带、南亚热带4个气候带，9种土壤类型，采用统一的试验设计及观察研究方法，具有空间上的多点性和时间上的连续性，具有广泛的代表性，是目前国内最为系统和全面的长期定位试验基地。
中国土壤学会于1994年召开了“全国土壤肥料长期定位试验学术讨论会"，据该会议统计，我国超过10年试验的有63个。 现以化肥试验网的肥料长期试验简述其主要结果：
1、施肥与作物产量
1 )氮、磷化肥在我国具有普遍的增产效果；北方土壤富钾，持续几年乃至10年钾肥不显效或显微效；南方相对缺钾，试验开始3-5年钾肥不显效或显微效，但3-5年后，钾肥逐渐显效。
2）不施氮肥的PK处理，一开始产量就较低，说明了氮肥的重要性。但氮肥偏施如N、NK、NP处理，短期内可获得较高产量，但随后产量明显下降，尤其是N和NK处理产量下降最为明显。要获得持续高产，必须有NPK化肥配合。在不长的时间内（10-20年) ,我国复种集约种植条件下，氮磷钾化肥配合施用，可获得持续高产，但集约农作制度下，施用化肥高产到底能持续多久？尚须有更长时间的试验来说明。
3）氮肥与有机肥配合，改变了单施氮肥产量迅速下降的状况。氮磷钾化肥与有机肥配合，不仅可以持续高产，而且可获得比氮磷钾化肥处理更高的产量。
4）磷肥有累积增产效应，氮肥累积增产效应则很小甚至没有。
2、氮肥利用率
1）长期施用化肥（N，NP,NK,NPK平均） ，氮肥利用率30％左右（10年平均，下同）；有机无机配合（NPK + M，1.5[ NPK + M ]，NPK + S平均）氮肥利用率可超过40％。
2）氮肥偏施（N，NK，NP），尤其是N,NK处理，氮肥利用率低，持续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，增加了氮肥的环境风险。持续10年的氮磷钾配合或化肥与有机肥配施，氮肥利用率没有明显的提高或下降；另外，即使是化肥与有机肥配合，投入过多的氮素（如 1.5[ NPK + M ]处理，即每季作物投入225kg/公顷氮素以上），氮肥利用率下降，不仅效益下降，并且氮肥的环境风险可能会增大。
3、土壤肥力变化
1)有机质：持续10年左右不施肥，土壤有机质是下降的；投入化肥，有机质平衡或稍有增加；有机无机配合，土壤有机质增加明显。
2）全氮：持续10年左右不施氮肥，土壤全氮多数是下降的；投入氮素化肥（每季作物150kg/公顷左右），土壤全氮没有表现出一致的和明显的增加，即使是偏施氮肥的N、NK处理，氮肥利用率极低，但耕层中土壤全氮几乎没有增加多少，这至少说明化学氮肥在耕层土壤中的积累作用不明显；施用有机肥或化肥与有机肥配合，土壤全氮有明显增加，然而，增加土壤全氮对培肥土壤有利，但是否有更大的环境风险，需要加强研究。
3）速效氮（碱解氮）：施用化肥，土壤速效氮含量多数表现为增加；化肥与有机肥配合，土壤速效氮含量有较大幅度的提高。
4）全磷：磷的移动性和损失相对较少，土壤全磷的增减主要取决于农田磷素的收支状况。不施磷的土壤，全磷下降；每季作物施磷45-75 kg/公顷，土壤全磷大多表现为增加；每季作物施磷低于45 kg/公顷，土壤全磷增加很少或下降；化肥与有机肥配合使用，土壤全磷增加较为明显。
5）速效磷：不施磷的土壤，速效磷下降很快，持续10年左右的监测中，平均每年下降超过1mg/kg；每季作物施磷45-75 kg/公顷，土壤速效磷可维持平衡或表现出明显增加；化肥与有机肥配合使用，土壤速效磷含量有明显的增加。
6）全钾：作物吸钾量较大，不施钾肥，土壤全钾含量下降；每季作物施50 kg/公顷左右的钾肥，土壤钾素多处于亏损状态，土壤全钾多为下降；化肥和有机肥配合，可缓解土壤全钾的下降趋势，量大时（如单施有机肥150 吨/公顷)，可维持全钾平衡。
7）速效钾：不施钾肥，土壤速效钾含量下降；每季作物施60-120 kg/公顷的钾肥，土壤速效钾可维持原有水平；化肥与有机肥配合，土壤速效钾多表现为增加。
8）微量元素：长期施用氮磷钾化肥，微量元素得不到补充，土壤有效态微量元素有下降趋势，长期得不到补充，有可能成为新的限制因子；施用有机肥可使土壤微量元素得到补充，维持或提高土壤有效态微量元素的含量。
9）土壤容重：土壤容重的季节变化和田间变异较大，因此长期施肥对容重的影响结果多种多样，矛盾的结果亦较多，明确统一的结论尚少。长期不施肥或偏施肥（如N，NK，PK处理）土壤容重有增加的趋势；氮磷钾配合施用，土壤容重无明显增加；化肥与有机肥配合，有使土壤容重稍有下降的趋势。
10）土壤生物与土壤酶：长期施用化肥比不施肥土壤微生物数量增加，在有有机肥施用的情况下，增加更明显。
施肥比不施肥比较，多数土壤酶活性提高。土壤酶活性与土壤肥力之间具有较好的相关性。磷酸酶、脲酶、转化酶活性与有机质、全磷、速效磷含量正相关，磷酸酶与碱解氮、速效钾，脲酶与速效钾，转化酶与碱解氮均呈显著相关。
以上这些试验结果基本上反映了我国长期施肥下作物产量和土壤肥力变化的规律。为我国不同地区肥料的宏观需求、合理配比和施用，以及因地因作物制宜生产专用肥料提供了依据。
德德沐农业小编总结：
有机肥对改良土壤，提高保肥性，提高养分有效性，养分的全面性以及残效高于化肥；科学的单用化学肥料，也能获得持续的高产，并不会降低土壤肥力和作物品质。
参考文献：
1、田秀英. 国内外的长期肥料试验研究
2、赵秉强，张夫道. 我国的长期肥料定位试验研究
3、李贵华. 国外近百年来的长期肥料定位试验
