通过氮肥和磷肥管理优化埃塞俄比亚东阿姆哈拉高地的尼蒂索尔（Nitisols）土壤中面包小麦（Triticum aestivum L.）的产量和养分利用效率

《Agrosystems, Geosciences & Environment》：Optimizing bread wheat (Triticum aestivum L.) yield and nutrient use efficiency through nitrogen and phosphorus management in Nitisols of Eastern Amhara Highlands, Ethiopia

土壤肥力不足制约了埃塞俄比亚小麦生产，本研究通过田间试验确定Wadla地区最佳氮磷配比。试验采用3×3 factorial RCBD设计，氮磷水平分别为0、46、92、138 kg N ha?1和0、23、46、69 kg P?O? ha?1。结果表明138 kg N与92 kg P?O?组合使生物产量达7910 kg ha?1，但经济最优为138 N+69 P，净收益258,954.2 ETB ha?1，边际收益率5825.3%。过量氮肥（184 kg N）导致产量下降，磷肥过量（92 kg P）则抑制氮吸收效率。建议推广138 N+69 P的优化施肥方案，并加强长期土壤监测以平衡养分利用与环境保护。

　　在埃塞俄比亚，土壤肥力的下降，尤其是氮和磷的缺乏，是影响小麦（*Triticum aestivum* L.）产量和粮食安全的重要障碍。本研究在埃塞俄比亚北沃尔洛地区的瓦德拉区开展田间试验，旨在确定氮和磷的最佳施用量，以提升小麦产量、养分吸收、养分利用效率以及经济回报。试验采用的是因子完全随机区组设计，进行了三次重复。试验处理包括四个氮肥施用量（46、92、138、184 kg/ha）和四个磷肥施用量（23、46、69、92 kg/ha）。研究过程中收集了产量、产量构成参数以及植株样本数据，并利用统计软件进行混合模型分析。

研究结果表明，氮和磷的施用量显著影响了产量、产量构成、养分吸收、养分利用效率以及经济回报。在138 kg N/ha和92 kg P?O?/ha的组合下，生物产量（7910 kg/ha）和籽粒产量（3840 kg/ha）均达到最高水平。此外，138 kg N/ha与69 kg P?O?/ha的组合在经济产量参数方面表现出最佳性能，使得生物产量和籽粒产量分别达到7800 kg/ha和3770 kg/ha。氮的总吸收量在138 kg N/ha时达到82.52 kg N/ha，而磷的吸收量在69 kg P?O?/ha时达到18.42 kg P/ha。随着施用量增加，吸收效率呈下降趋势。同时，养分利用效率在较低至中等的氮和磷施用量下达到最高值。从经济分析来看，138 kg N/ha与69 kg P?O?/ha的组合给出了最高的净收益258,954.2 ETB/ha，边际回报率高达5825.3%。因此，建议在瓦德拉及类似农业生态区应用138 kg N/ha和69 kg P?O?/ha，以最大化小麦产量、经济收益并提升养分吸收和利用效率。此外，还需进一步研究磷的长期残留效应和养分利用效率，通过定期土壤检测和监测来提高养分吸收，同时减少环境影响。

### 土壤肥力与作物产量的关联

土壤肥力的下降是影响作物产量的主要因素之一。瓦德拉区的土壤属于低氮和中等磷水平，这与该地区土壤有机质含量较低、作物残渣未得到补充以及土壤侵蚀有关。在这样的土壤条件下，氮和磷的缺乏对小麦生长构成了明显限制。研究表明，土壤的物理化学特性，如质地、pH值、有机碳含量和阳离子交换容量（CEC），均对作物产量和养分吸收具有重要影响。该地区土壤的质地为黏壤土，pH值为中度酸性，有机碳含量为中等，CEC为中等。这些土壤特性表明，该地区土壤在养分保留和交换方面具有一定能力，但仍需通过肥料补充来改善其肥力状况。

### 氮和磷对小麦生长参数的影响

氮和磷的施用量对小麦的生长参数有显著影响。植物高度受到氮和磷的主效应以及它们的交互效应的显著影响。在氮和磷施用量较低时，植物高度增加较为明显，而随着施用量的增加，植物高度的提升趋于稳定甚至略有下降。这表明，超过一定阈值后，氮和磷的增加对植物高度的提升作用减弱，可能由于养分的过量导致吸收效率下降。在氮和磷施用量为138 kg/ha和69 kg/ha的组合下，植物高度达到最大值（86.13 cm），显示出氮和磷的协同效应。此外，小麦的穗长和每穗粒数也受到氮和磷的显著影响，特别是在中等氮和较高磷的施用量下，这些参数表现最佳。这表明，氮和磷的合理搭配对提高作物的生长性能具有重要作用。

### 氮和磷对产量构成的影响

产量构成参数，如穗长和每穗粒数，对小麦总产量具有决定性作用。穗长随着氮和磷施用量的增加而提高，最高达到8.58 cm。每穗粒数在氮和磷施用量增加时也显著提升，最高达到63.8粒。这些结果表明，氮和磷的合理施用量能够显著改善小麦的产量构成，从而提高总产量。然而，当氮和磷的施用量过高时，产量构成参数的增长开始趋于平缓，甚至出现下降。这可能是由于过量养分导致植物生长不协调，影响了产量的进一步提升。因此，找到合适的氮磷配比对于优化产量至关重要。

### 氮和磷对产量的影响

氮和磷的施用量对小麦总产量有显著影响。在138 kg N/ha和92 kg P?O?/ha的组合下，总产量达到最高（3840.0 kg/ha），而最低产量则出现在氮和磷施用量均为最低的组合（46 kg N/ha和23 kg P?O?/ha）。这表明，氮和磷的协同作用对于提升小麦产量具有关键意义。然而，当氮的施用量超过一定水平时，其对产量的促进作用可能减弱，甚至出现负面影响。例如，当氮施用量为184 kg/ha时，尽管总产量仍然较高，但其增长幅度已不如中等施用量。这说明，过量的氮施用量可能造成养分流失或吸收效率下降，从而影响最终产量。

### 养分吸收与利用效率

氮和磷的施用量对小麦的养分吸收和利用效率有显著影响。在138 kg N/ha的施用量下，总氮吸收量达到82.52 kg/ha，而磷的总吸收量在69 kg P?O?/ha时达到18.42 kg/ha。这些结果表明，氮和磷的施用量对作物的养分吸收具有重要影响，但过量施用可能导致吸收效率下降。氮的利用效率（NUE）在中等氮和磷施用量下达到最高，而磷的利用效率则在中等氮和较低磷施用量下表现最佳。这些数据支持了氮和磷的合理配比对于提高养分利用效率的重要性。

### 经济分析与推荐施用量

从经济角度分析，138 kg N/ha和69 kg P?O?/ha的组合在净收益和边际回报率方面表现最优，分别达到258,954.2 ETB/ha和5825.3%。这表明，该组合在经济效益上具有显著优势。然而，其他施用量组合虽然在产量上表现良好，但其经济回报率较低。因此，推荐采用138 kg N/ha和69 kg P?O?/ha的组合，以实现产量最大化、经济效益提升以及养分利用效率的优化。

### 未来研究方向

尽管本研究提供了氮和磷的最佳施用量，但仍需进一步研究以评估磷的长期残留效应和养分利用效率。通过定期土壤测试和监测，可以更精确地了解土壤养分状况，从而优化施肥策略。此外，还需关注养分过量施用可能带来的环境影响，如氮的淋失和磷的流失，以确保可持续的农业生产。

### 总结

本研究强调了氮和磷在提高小麦产量和养分利用效率中的关键作用。通过合理的施肥策略，可以有效提升作物产量和经济效益。然而，过量施肥可能导致养分吸收效率下降，增加环境负担。因此，制定基于土壤状况和作物需求的精准施肥方案，对于实现高产、高效、可持续的农业发展目标具有重要意义。