《Canadian Journal of Plant Science》：Exploring phosphorus use efficiency of different potato cultivars on the Canadian Prairies
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土豆作为重要粮食作物，磷素利用效率（PUE）低导致化肥过量施用。本研究在加拿大草原高磷土壤（66–110 kg P ha?1）进行三年试验，评估六种常见品种（Clearwater Russet, Dark Red Norland, Milva, Poppy, Russet Burbank, Sangre）的PUE。结果表明：品种显著影响总产量（14.8–38.6 Mg ha?1）、干物质含量及磷浓度，其中Milva、Sangre和Dark Red Norland表现优异；PUE指标（磷平衡强度PBI和PUpE）显示，高产量品种更有效利用土壤磷，即使不施磷肥也能维持产量，且PBI和PUpE与总产量呈显著正相关（R2=0.76–0.98）。建议通过选择高产且高效利用磷的品种（如Dark Red Norland、Sangre）减少化肥依赖，实现农业可持续性。
土豆（Solanum tuberosum L.）作为一种重要的粮食作物，对于保障全球粮食安全具有关键作用。然而，土豆对磷的利用效率（PUE）普遍较低，这导致农民通常需要大量施用磷肥以维持产量。本研究在加拿大萨斯喀彻温省的高土壤磷测试水平地区（66–110 kg ha?1 可提取磷）进行了为期三年的试验，评估了六种常见的土豆品种（Clearwater Russet、Dark Red Norland、Milva、Poppy、Russet Burbank 和 Sangre）在磷肥施用量为0–30 kg P ha?1的条件下对磷利用效率的影响。研究结果显示，品种对总产量、块茎磷浓度、块茎磷含量、磷平衡强度（PBI）和块茎磷吸收效率（PUpE）均产生了显著影响，而磷肥施用量及其与品种的交互作用则未显示出显著影响。
在高土壤磷水平的条件下，磷肥的施用量并未显著提升产量，这表明在这些土壤中，磷并不是限制产量的主要因素。相反，品种的差异在产量和磷利用效率方面表现得尤为明显。在2021年，Milva 和 Sangre 产量最高，分别是其他品种的1.3–1.7倍；2022年，Poppy 和 Russet Burbank 产量显著高于其他品种；2023年，Dark Red Norland 和 Milva 产量最高。这些结果表明，不同品种在高磷土壤中的表现存在显著差异，而这些差异主要来源于品种本身的生理特性和生长潜力，而非磷肥的施用量。
研究还发现，品种对磷利用效率的影响尤为显著。在PBI和PUpE这两个磷利用效率指标中，Dark Red Norland、Sangre 和 Milva 品种在所有三年中均排名靠前。PBI 是衡量磷肥输入与块茎磷输出之间平衡的指标，而 PUpE 则衡量块茎从土壤磷供应中吸收的磷比例。这两个指标均未受到磷肥施用量和品种交互作用的显著影响，但在某些情况下，品种差异确实对这些指标产生了重要影响。例如，在2021年，Sangre 在0 kg P ha?1处理下的 PUpE 显著高于其他品种，这可能与其根系结构和吸收能力有关。
在磷肥施用量为0–30 kg P ha?1的范围内，总产量和块茎磷含量的变化主要由品种决定，而不是磷肥的施用量。在2021年和2023年，所有品种的块茎磷含量均高于行业标准 Russet Burbank，而在2022年，Dark Red Norland 和 Poppy 的块茎磷含量也显著高于其他品种。这表明，在高磷土壤条件下，高产品种能够更有效地利用土壤中的磷，从而提高磷利用效率。此外，块茎磷含量与总产量之间的正相关关系进一步支持了这一观点，即高产品种在吸收磷方面具有更强的能力。
研究还发现，磷利用效率与总产量之间存在显著的线性关系。在2021年，总产量与 PBI 和 PUpE 的相关系数分别为0.812和0.785；在2022年，相关系数分别为0.975和0.973；在2023年，分别为0.913和0.908。这表明，无论土壤磷水平如何，总产量是影响磷利用效率的主要因素。因此，在高磷土壤条件下，选择高产品种不仅可以提高产量，还可以有效提高磷利用效率，从而减少磷肥的使用量和环境风险。
此外，研究还探讨了不同品种在干旱条件下的表现。在2022年，干旱条件限制了产量，而早期成熟品种（如 Poppy 和 Dark Red Norland）在保持产量和磷吸收方面表现更为优异。这可能与其较早的成熟期有关，使得这些品种能够在干旱条件下更早完成关键的生长阶段，从而更有效地利用土壤中的磷。早期成熟品种的高光合能力、高淀粉积累和更高的根冠比可能也是其在干旱条件下表现良好的原因。
研究还指出，在磷供应充足的情况下，选择高产品种是提高磷利用效率的重要策略。这不仅有助于维持高产量，还能减少磷肥的使用量和对环境的影响。因此，农民在选择品种时，应考虑其在不同土壤和环境条件下的表现，尤其是在高磷土壤条件下，选择能够有效利用磷并保持高产量的品种将有助于实现可持续的农业生产。
综上所述，本研究的结果表明，在高磷土壤条件下，品种对产量和磷利用效率具有显著影响。通过选择高产且磷利用效率高的品种，农民可以在不增加磷肥施用量的情况下，维持甚至提高产量，同时减少磷的残留和对环境的影响。这一发现对于优化磷肥管理、促进可持续农业实践具有重要意义。未来的研究应进一步探索这些品种在不同土壤和环境条件下的生理特性和遗传机制，以期为育种和农业管理提供更科学的依据。
