埃塞俄比亚西南部Nitisols土壤中氮磷限制对玉米产量的影响及石灰改良效应研究

这篇研究通过营养缺失试验（NOTs）系统评估了埃塞俄比亚西南部Omo Nada地区Nitisols土壤中氮（N）、磷（P）、钾（K）对玉米生长的限制效应。研究发现NPK配施石灰（120-46-50 kg ha-1 + 3吨石灰）使玉米籽粒产量达10.89吨/公顷，其中氮缺失导致59.38%减产，磷缺失导致40.52%减产。研究证实氮磷是该地区玉米生产的关键限制因子，而石灰通过改善土壤酸性（pH 5.26-5.68）显著提升养分利用效率（AEN达68.39 kg/kg）。

　　

研究背景与方法

在埃塞俄比亚西南部Omo Nada地区（7°35′-8°00′N，36°46′-37°14′E）的Nitisols土壤上，采用随机区组设计开展营养缺失试验。试验设置6个处理：对照（无施肥）、PK（-N）、NK（-P）、NP（-K）、NPK全肥及NPK+石灰，使用Bako杂交种（BH-661），种植密度44,444株/公顷。土壤分析显示该地区呈中度酸性（pH 5.26-5.68），有效磷（11.55-26.71 mg/kg）和全氮（0.10%-0.14%）含量偏低，而钾含量充足（331-547 mg/kg）。

生长指标响应

NPK+石灰处理使玉米株高达到294.58 cm，较对照提高26.2%。叶片发育方面，全肥处理使单株叶面积达1.04 m²，叶面积指数（LAI）提升至4.59。值得注意的是，缺氮处理使叶片数减少26.7%，证实氮素对营养生长的主导作用。石灰的添加使LAI额外提高5.45%，显示其通过改善钙镁供应促进冠层发育。

产量构成分析

果穗性状呈现显著差异：NPK+石灰处理的穗长（21.6 cm）和穗粗（4.9 cm）均达最大值，千粒重（248.73 g）较对照提高46.4%。缺磷导致穗行数减少14.3%，而缺氮使单穗粒重降低34.8%。引人注目的是，尽管土壤钾含量充足，NPK处理的穗粒重仍比NP（-K）高5.1%，表明钾肥对籽粒充实有边际效应。

产量与效率表现

NPK+石灰组合实现最高产量（10.89吨/公顷），较单施NPK增产10.93%。营养缺失试验揭示氮磷的关键限制作用：缺氮造成5.76吨/公顷（59.38%）减产，缺磷导致3.93吨/公顷（40.52%）损失。农艺效率分析显示，NPK+石灰处理的氮肥利用率（AEN）达68.39 kg/kg，磷肥效率（AEP）更达178.42 kg/kg，较缺素处理提高2.5倍以上。

生理机制探讨

相关性分析表明，籽粒产量与生物量（r=0.91）、LAI（r=0.88）及收获指数（HI=46.61%）均呈极显著正相关。石灰处理通过提升土壤pH（0.3-0.5单位）和阳离子交换量（CEC），促进磷的有效性并减轻铝毒害，这解释了其使NPK处理的氮肥效率提升16.9%的机制。

实践意义

该研究为埃塞俄比亚酸性土壤区提供了明确施肥策略：1）必须保证120 kg N/ha和46 kg P/ha的基准用量；2）3吨/公顷石灰可协同增效；3）当前土壤钾库尚可维持生产，但需监测以防耗竭。这些发现对实现该地区玉米水限潜力（12.5吨/公顷）的87%具有重要指导价值。