砂质潮土长期施磷的农学效应及有效性演变

摘要

【目的】研究冬小麦–夏玉米轮作体系下砂质潮土长期施磷的作物产量效应、磷肥利用效率、土壤有效磷农学阈值及有效磷对土壤磷素盈亏的响应关系,为农田磷素养分管理提供依据。【方法】磷肥长期定位试验自2008年起在河北廊坊进行,种植制度为冬小麦–夏玉米轮作,供试土壤为砂质潮土,设置6个施磷(P2O5)水平(0、45、90、135、180、225 kg/hm^(2)),依次表示为P0、P45、P90、P135、P180、P225。在2020年(试验的第12年)测定作物产量、作物吸磷量、土壤有效磷含量,分析了周年产量和土壤有效磷演变特征、作物有效磷农学阈值、土壤有效磷与累积磷盈亏的关系。【结果】施磷显著提高了冬小麦–夏玉米周年产量和作物吸磷量,产量与吸磷量随施磷水平提高先升高后降低。达到最高周年产量(14627 kg/hm^(2))的施磷量为152 kg/hm^(2)。以该最高产量的90%为实际生产目标,适宜施磷量为90 kg/hm^(2)。磷肥利用率随轮作周期延长而提高,12年平均磷素表观利用率和累积利用率变幅分别为36.98%~98.10%和26.26%~71.85%。周年施磷量超过90 kg/hm^(2)时,施磷对作物吸磷量影响不显著,且磷肥表观利用率、累积利用率显著降低。P0~P225处理表观磷盈余12年平均值分别为–11.30、–7.38、0.94、20.05、37.21、57.68 kg/hm^(2);至2020年累积磷盈亏分别为–144.92、–88.57、11.33、240.56、446.48、692.15 kg/hm^(2)。砂质潮土有效磷含量随累积磷盈余量的变化呈现两段线性关系,拐点出现在土壤累积磷盈余量P 218.81 kg/hm^(2)。低于此值时,土壤每盈余P 100 kg/hm^(2),有效磷含量上升0.48 mg/kg;当土壤累积磷盈余高于此值时,土壤每盈余P 100 kg/hm^(2),有效磷含量上升3.37 mg/kg。冬小麦、夏玉米有效磷农学阈值分别为10.20、5.93 mg/kg,施磷量为90 kg/hm^(2)时,冬小麦、夏玉米季土壤有效磷含量最接近农学阈值。【结论】在作物秸秆还田条件下,砂质潮土冬小麦–夏玉米轮作体系周年施磷量为90 kg/hm^(2),可以兼顾冬小麦–夏玉米轮作周年对磷素的需求,维持土壤磷素的表观平衡,在保证产量的前提下实现磷素平衡和磷肥高效施用。砂质潮土磷的储存阈值为218.81 kg/hm^(2),当土壤磷累积量低于该阈值时,施磷提高土壤有效磷含量的效果较低;而当磷累积量高于该阈值时,施磷可显著提升土壤磷的有效性。