磷肥施用对间作系统产量和养分吸收的影响：基于全球数据的Meta分析

针对农业土壤普遍缺磷(P)及磷肥利用效率低下的问题，研究人员通过整合39项研究907组数据，系统评估了磷肥施用对单作与间作系统产量、磷氮吸收及土地当量比(LER)的影响。研究发现磷肥显著提升非谷物间作系统的LER，揭示了土壤性质、气候条件和作物组合对磷肥效应的调控作用，为区域特异性磷管理策略提供了重要依据。

　　

磷素作为植物生长的必需营养元素，在能量转移、光合作用和养分运输中起着关键作用。然而全球磷矿资源正面临枯竭危机，预计50-100年内可能耗尽，这对未来农业生产构成严峻挑战。与此同时，农业土壤普遍存在磷缺乏问题，而传统单作系统中磷肥利用率通常不足30%。间作系统因其通过物种间互补作用提高资源利用效率的特性，被视为可持续农业的重要实践，但磷肥在间作系统中的效应机制尚不明确。

悉尼大学碳、水与食品研究中心（Centre for Carbon, Water and Food, University of Sydney）的Md Zillur Rahman团队通过整合全球39项研究的907组观测数据，采用Meta分析方法，系统评估了磷肥施用对不同种植系统产量、磷(P)和氮(N)吸收的影响，及其对土地当量比(LER)的调控作用。研究发现磷肥虽然对单作系统产量提升更显著，但能显著提高间作系统的LER，特别是在非谷物作物组合中。这项研究为优化磷肥管理策略提供了重要依据，成果发表在植物学领域权威期刊《Plant and Soil》。

研究采用加权响应比(lnRR)作为效应量指标，通过随机效应模型分析磷肥对单作和间作系统产量、P/N吸收及LER的影响。关键方法包括：(1)整合全球田间和盆栽试验数据；(2)按实验年限、施肥类型/用量、土壤特性（黏粒含量、pH）和气候分区（K?ppen分类）进行亚组分析；(3)建立P/N吸收与产量的响应关系模型；(4)采用Egger检验和Rosenthal失效安全数评估发表偏倚。

研究结果揭示：

1. 产量响应：磷肥使单作系统产量增幅显著高于间作系统（p=0.006），但间作系统的LER-Yield普遍提升，表明土地利用率提高。这种优势主要源于某些作物对磷肥的响应强于其伴生作物。

1. 管理因素影响：长期试验（>2年）中磷肥效应减弱，但LER-Yield提升更显著（p=0.002）。施肥类型（无机/有机/混合）和用量（≤50或>50 kg P ha^-1 yr^-1）对产量无显著差异。

2. 土壤与气候效应：低黏土（≤30%）土壤中LER-Yield增幅更大（p=0.002）；碱性土壤（pH>7.5）表现出最强的LER响应（p=0.0002）。气候分区分析显示，冷温带地区LER提升最显著。

1. 作物组合差异：谷物-豆科间作系统的LER未显著提升，而非谷物组合（特别是豆科与其他作物间作）表现出最强的LER响应（p=0.0002）。这可能与谷物对磷的强竞争性吸收有关。

2. 生理机制：间作系统表现出更高的磷利用效率，单位P吸收带来的产量增益显著大于单作系统（p<0.0001）。P与N吸收间存在显著正相关，表明养分协同作用。

这项研究首次在全球尺度上量化了磷肥对间作系统生产力的影响，揭示了作物组合特异性响应规律。研究发现谷物作物在间作中可能通过强竞争性抑制伴生作物的磷响应，而非谷物组合（如豆科与其他作物）则表现出更强的互补效应。这一发现为针对不同农业生态区（特别是黏土含量低、碱性土壤和冷温带气候区）制定精准施肥策略提供了理论依据。研究强调，在磷肥管理中应充分考虑种植制度、土壤特性和区域气候的交互作用，这对实现联合国可持续发展目标中的"零饥饿"和"负责任的资源消费"具有重要实践意义。