长期定位试验中模型选择对北卡罗来纳州玉米磷临界土壤测试值的影响及其农学意义

这篇研究通过对比四种数学模型（ALCC、LP-JP、QP-JP和QP-95）对北卡罗来纳州三个长期定位试验中玉米磷（P）临界土壤测试值（CSTV）的预测差异，揭示了模型选择对肥料推荐的关键影响。研究发现，不同模型估算的CSTV存在显著差异（如Coastal Plain站点为24.3–41.6 mg kg?1），但95%置信区间重叠，且结合响应频率分析提出了临界土壤测试范围（CSTR）概念，为优化磷肥管理提供了科学依据。

　　

Abstract

研究通过分析北卡罗来纳州Piedmont、Coastal Plain和Tidewater三个区域的长期定位试验数据（2010–2014年），评估了四种数学模型对玉米磷（P）临界土壤测试值（CSTV）的预测效果。结果表明，Coastal Plain站点的CSTV范围为24.3–41.6 mg kg^?1（模型差异显著），Tidewater站点为42.9–55.4 mg kg^?1，而Piedmont站点因数据变异未能拟合模型。研究强调了模型选择对肥料推荐的重要性，并引入频率响应分析定义了临界土壤测试范围（CSTR）。

Plain Language Summary

磷是玉米生长的必需养分，其临界值（CSTV）决定是否需要施肥以实现最高产量。研究发现，当土壤P浓度超过CSTV时，玉米产量不再增加，为农民提供了精准施肥的科学依据。

1 INTRODUCTION

土壤测试相关性研究是确定养分临界值的基础，但CSTV的预测受数学模型影响显著。研究对比了修正反正弦对数校准曲线（ALCC）、线性平台（LP-JP）、二次平台（QP-JP和QP-95）四种模型，并探讨了频率响应在CSTR定义中的作用。

2 MATERIALS AND METHODS

2.1 长期试验描述

试验位于北卡罗来纳州三个生态区，土壤类型分别为Hiwassee（Piedmont）、Goldsboro（Coastal Plain）和Portsmouth（Tidewater）。P施肥梯度为0–78 kg ha^?1，采用随机区组设计。

2.2 数据收集与分析

土壤P通过Mehlich-3提取，玉米产量通过相对产量（RY）标准化。使用ALCC、LP-JP、QP-JP和QP-95模型拟合数据，并通过自助法计算95%置信区间。频率响应通过Gompertz方程建模。

3 RESULTS AND DISCUSSION

3.1 Coastal Plain站点

CSTV模型预测差异显著：ALCC最高（41.6 mg kg^?1），LP-JP最低（24.3 mg kg^?1）。QP-95模型因平衡拟合优度与实用性被推荐，其CSTR为25.5–37.0 mg kg^?1。

3.2 Tidewater站点

CSTV范围为42.9–55.4 mg kg^?1，LP-JP模型置信区间最窄。频率响应分析显示，STP>44.9 mg kg^?1时响应率降至10%。

3.3 Piedmont站点

因高P缓冲能力和数据变异，模型无法拟合，凸显高黏土土壤的独特管理挑战。

3.4 频率响应与CSTR

结合CSTV与10%响应频率定义的CSTR，为肥料推荐提供了动态范围。例如，Coastal Plain站点的CSTR（26–37 mg kg^?1）显著低于北卡罗来纳州现行推荐值（53 mg kg^?1）。

4 CONCLUSIONS

研究证实模型选择显著影响CSTV预测，QP-95模型因其平衡性成为优选。CSTR概念的引入为区域化施肥提供了新思路，建议修订现行推荐值以优化资源利用和环境可持续性。

（注：以上内容严格基于原文缩编，未添加非原文信息。）