施磷对华北平原壤质潮土小麦/玉米产量、磷素利用及磷平衡的影响

　　

摘要： 为明确壤质潮土区秸秆还田条件下小麦/玉米轮作体系的最佳磷肥管理策略,本研究基于2011—2023年在华北平原典型潮土区开展的长期定位试验,设置4个施磷(P₂O₅)水平:P₀(0 kg·hm^-2)、P₁(小麦季105 kg·hm^-2、玉米季63 kg·hm^-2)、P₂(小麦季150 kg·hm^-2、玉米季90 kg·hm^-2)、P₃(小麦季195 kg·hm^-2、玉米季117 kg·hm^-2),于第12个轮作周期进行土壤和植物样品的采集分析,探讨长期不同施磷水平对秸秆还田条件下小麦/玉米轮作体系产量、磷素累积、转运、分配特征及土壤-植物系统磷平衡的影响。结果表明: 与P₀相比,增施磷肥显著提高了小麦、玉米产量,增产率最高分别达38.8%和18.5%,周年产量最高提高了25.9%。3个施磷水平中以P₁的综合效应最佳,与P₂和P₃相比,P₁的小麦、玉米、周年产量分别显著提高13.0%和16.3%、4.1%和21.0%、7.6%和19.1%,花后干物质累积量分别显著提高12.8%和22.0%(小麦)、11.0%和38.6%(玉米),花后磷素累积量分别显著提高94.5%和177.4%(小麦)、46.8%和146.2%(玉米),花后磷素累积量对籽粒的贡献率分别显著提高39.3%和81.4%(小麦)、24.4%和65.4%(玉米)。连续12年不施磷处理土壤的表观磷平衡周年亏缺33.4 kg·hm^-2,其他施磷水平下则均有盈余,小麦季P₂、P₃磷盈余量分别是P₁的2.0、2.7倍,玉米季分别是P₁的1.5、3.3倍。小麦、玉米产量与土壤磷盈余量(P₂O₅)及有效磷含量之间的关系均呈抛物线趋势,以95%最高产量计算,小麦季土壤适宜的有效磷和磷盈余量分别为15.5～24.3 mg·kg^-1和37.1～86.7 kg·hm^-2,玉米季分别为12.4～18.5 mg·kg^-1和6.7～32.8 kg·hm^-2。综上,适量施磷肥可通过改善土壤供磷能力,促进花后小麦、玉米干物质和磷素的累积及转运,来提高产量和磷肥利用效率,降低磷素淋溶损失风险。小麦、玉米季分别施磷63.5～113.3和28.4～57.2 kg·hm^-2,是华北平原壤质潮土区秸秆还田条件下小麦/玉米轮作体系兼顾产量和养分利用效率并降低环境风险的最佳磷肥管理策略。