全 文 ：小麦2玉米轮作长期肥料定位试验中土壤磷库的变化 3
Ⅰ. 磷肥产量效应及土壤总磷库、无机磷库的变化
刘建玲 3 3 　张福锁　(中国农业大学植物营养系 ,北京 100094)
【摘要】　研究了冬小麦2夏玉米 →春玉米轮作中 ,长期施用磷肥、有机肥对土壤总磷库、无机磷库的影响及磷肥
的产量效应. 结果表明 ,长期施用磷肥、有机肥土壤全磷、总无机磷均有不同程度的积累 ,土壤磷素的积累以无
机磷为主. 根据土壤磷素的收支平衡状况 ,计算出维持土壤磷素收支平衡磷肥的临界用量 :冬小麦2夏玉米种植
年份为 P2O5 94. 7kg·hm - 2 ,春玉米种植年份为 P2O5 51. 5 kg·hm - 2 . 根据肥料效应函数计算出磷肥 ( P2O5) 的经
济最佳、最高产量用量分别为 :冬小麦2夏玉米种植年份为 135. 8、149. 8kg·hm - 2 ,春玉米种植年份为88. 6、95. 9
kg·hm - 2 .
关键词 　磷肥效应 　土壤磷库变化 　长期定位试验 　冬小麦2夏玉米 →春玉米轮作
Dynamics of soil P pool in a long2term fertilizing experiment of wheat2maize rotation Ⅰ. Crop yield effect of fertiliz2
er P and dynamics of soil total P and inorganic P. L IU Jianling and ZHAN G Fusuo ( China A gricultural U niversity ,
Beijing 100094) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2000 ,11 (3) :360～364.
The effects of long2term applying fertilizer P and manure on the pools of soil total P and inorganic P and the crop yield
in rotation of winter wheat2summer maize →spring maize were studied. The results showed that the pool of soil total P
and inorganic P were increased by applying fertilizer P and manure , and the phosphorus mostly accumulated in soil was
inorganic P. The critical amounts of fertilizer P ( P2O5) for balancing soil P were 94. 7 kg·hm - 2 to winter wheat2sum2
mer maize and 51. 5 kg·hm - 2 to spring maize. Based on regression equations , the application rates of fertilizer P
(P2O5) for economic optimum and highest yields were 135. 8 and 149. 8 kg·hm - 2 to winter wheat2summer maize ,
and 88. 6 and 95. 9 kg·hm - 2 to spring maize , respectively.
Key words 　Effect of fertilizer P , Changes of soil phosphorus pool , Long2term experiment , Rotation of winter wheat2
spring maize →spring maize.
　　3 国家自然科学基金重大项目 (3970100) 、河北省自然科学基金
(397141)资助项目.
　　3 3 通讯联系人 ,现工作单位 :河北农业大学农学院 071001.
　　1999 - 04 - 02 收稿 ,1999 - 10 - 14 接受.
1 　引 　　言
磷是植物生长所需的大量元素之一 ,然而 ,磷肥的
当季利用率一般只有 10 %～25 % ,而 75 %～90 %的磷
肥以不同形态的磷酸盐积累在土壤中[5 ,11 ] . 因此关于
土壤中磷肥的转化、影响因素及有效性等已有不少的
研究资料. 已有试验结果表明 ,土壤磷素的积累与消
耗量与磷肥用量密切相关 ,当磷肥用量相当或略低于
作物需磷量时可维持耕层土壤总磷库的平衡[2 ] ,长期
施用磷肥 ,土壤总磷库及无机磷库均有不同程度的增
加[3 ,12 ] . 长期大量施用磷肥明显地增加了 0～40cm 土
壤 Olsen2P 的含量[9 ] . 作物的种植方式、轮作制度等对
土壤中磷肥转化也有不同程度的影响[6～9 ] . 综上研究
资料多为对长期施用磷肥时土壤各形态磷库变化的研
究 ,但对北方主要种植方式冬小麦2夏玉米 →春玉米轮
作中 ,长期施用不同量磷肥及长期磷肥有机肥配合施
用时的磷肥效应 ,不同磷肥用量下土壤磷素的积累与
消耗量、维持土壤磷素平衡时磷肥的临界用量及持续
农业中磷肥高效利用的合理用量等问题的研究尚属少
见.为此 ,本试验选用北方主要种植制度小麦2夏玉米
→春玉米轮作的长期肥料定位试验为供试土壤 ,对以
上问题进行系统的研究 ,从而为持续农业中磷肥的合
理施用提供理论依据.
2 　材料与方法
211 　试验条件
中国农业大学昌平试验站位于北京市昌平县温榆河中游 ,
属于暖温带半湿润半干旱季风气候区 ,年平均气温 11～12 ℃,
降水量 600～650mm ,蒸发量 2002mm ,无霜期 190～197d. 土壤
为砂姜潮土 ,冲积母质. 在 60～90mm 土层内有砂姜层. 该试验
占地 1. 07hm2 ,1981～1984 年进行匀地播种 , 1984 年取样测
定 ,土壤的基本理化性质列于表 1. 1985、1986 年冬小麦单作 ,
1987～1996 年为冬小麦2夏玉米 →春玉米 2 年 3 熟轮作 (1988、
1994、1996 年夏玉米夏涝较严重 ,产量较低) .
212 　研究方法
21211 试验设计 　试验采用裂区设计 ,主处理 2 个 ,每年施用鸡
应 用 生 态 学 报 　2000 年 6 月 　第 11 卷 　第 3 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J un. 2000 ,11 (3)∶360～364
表 1 　供试土壤的基本理化形状 3
Table 1 Physico2chemical properties of tested soil
全氮
Total2N
(g·kg - 1)
有机质
O. M.
(g·kg - 1)
全磷
Total2P
(mg·kg - 1)
无机磷
Total2Pi
(mg·kg - 1)
有效磷
Olsen2P
(mg·kg - 1)
速效钾
Avail2K
(mg·kg - 1)
碱解氮
Alkali2N
(mg·kg - 1)
0. 71 13. 1 550 490 6. 0 114. 0 68. 13 1984 年基础土壤 Basic soil tested in 1984.
粪 7500kg·hm - 2 (M)和不施鸡粪 ( F) :副处理 9 个 ,由 3 ×3 设
计 ,即 FN0 P0 、FN1 P0 、FN2 P0 、FN0 P1 、FN1 P1 、FN2 P1 、FN0 P2 、
FN1 P2 、FN2 P2 、MN0 P0 、MN1 P0 、MN2 P0 、MN0 P1 、MN1 P1 、
MN2 P1 、MN0 P2 、MN1 P2 、MN2 P2 共 18 个处理 , 小区面积为
533. 6m2 . 其中 N0 、N1 、N2 分别为 N 用量 : 0、135、270kg·hm - 2
(氮肥为尿素 N 42 %) , P0 、P1 、P2 分别为 P2O5 用量 : 0、67. 5、
135kg·hm - 2 (磷肥 :单施磷处理用重过磷酸钙 ,其他处理用磷
酸二铵 ,用尿素补足氮素) ; M 为有机肥 (鸡粪) 用量 : 7500kg·
hm - 2 (平均含水量 47. 5 % ,养分以风干计 ,有机质为 13. 35 % ,
N 为 1. 25 % ,P2O5 为2. 60 % , K2O 为 1. 53 %) .
鸡粪、磷肥及 40 % 氮肥作为冬小麦或春玉米基肥施入 ,其
余氮素作为冬小麦、春玉米的追肥 ,夏玉米不施基肥 ,1985～
1990 年氮肥用量为冬小麦氮肥用量 1/ 4 ,1991～1993 年为冬小
麦氮肥用量的 1/ 2 ,1994～1996 年与冬小麦氮肥用量相同.
21212 取样及测定方式 　每年秋施基肥前取 0～20cm 土壤样
品 ,进行土壤养分的测定. 各项目分析均采用常规分析方法.
3 　结果与讨论
311 　长期施用磷肥作物的产量效应
长期施用磷肥下 ,磷肥的增产效应如表 2 所示. 结
果表明 ,单施磷肥及氮、磷肥配合施用小麦、玉米均表
现出显著的增产作用. 12 年间 FN0 P1 比 FN0 P0 处理 ,
小麦、春玉米的平均增产率分别为 30. 1 %和 34. 6 % ,
1kg P2O5 增产小麦、春玉米分别为 9. 0、18. 0kg. FN1 P1
比 FN1 P0 处理 ,小麦、春玉米的增产率分别为 79. 3 %、
小麦、春玉米分别为 35. 6、57. 3kg. 在 FN1 P1 基础上增
施 1 倍的磷肥 ,磷肥增产效应显著下降 ,与 FN1 P1 处
理比较 ,1kg P2O5 增产小麦、春 96. 9 % ,1kg P2O5 增产
表 2 　氮肥、磷肥在冬小麦、夏玉米、春玉米上的产量效应( 1985～1996
年的平均产量)
Table 2 Yield responses of wheat and maize to N and P fertilizer( average
yield during 1985～1996) ( kg·hm - 2)
处理
Treat2
ments
F1)
冬小麦
Winter
wheat
夏玉米
Summer
maize
春玉米
Spring
maize
M2)
冬小麦
Winter
wheat
夏玉米
Summer
maize
春玉米
Spring
maize
N0P0 2026 3148 3513 3432 4702 5335
N1P0 3034 4097 3743 4724 5451 6287
N2P0 2982 3767 3846 4204 5586 6082
N0P1 2636 3000 4727 3777 3673 6272
N1P1 5439 5181 7370 5319 5941 6896
N2P1 5331 4985 6610 4801 5561 6318
N0P2 2918 3073 5622 3746 4072 6019
N1P2 5838 5358 6110 5421 6597 6407
N2P2 5594 6138 6229 4927 6543 6182
1)单施化学肥料 Applied N and P fertilizer ,2)施用化肥 + 有机肥 Applied
N and P ,and manure fertilizer.
玉米分别为 5. 9、18. 6kg. 以上结果表明 ,冬小麦2夏玉
米→春玉米轮作中 ,长期施用磷肥 ,小麦、玉米均表现
出显著的增产效应 ,氮、磷肥表现出明显的正交互作
用 ,磷肥增产效应随磷肥用量的增加而下降. 在冬小麦2夏玉米种植年份 ,磷肥一次施在小麦茬口上 ,夏玉米
利用其后效 ,从夏玉米的产量数据分析 ,在 N1 、N2 基
础上施用磷肥分别增产 26. 5 %、21. 7 % ,说明在小麦
茬口积累的土壤磷素在夏玉米上表现了明显的增产效
果.
　　施用 7500kg·hm - 2有机肥 ( 鸡粪) 基础上磷肥的
增产效应为 :单施有机肥处理 (MN0 P0) 比不施肥的处
理 ( FN0 P0 ) ,小麦、春玉米的增产率分别为 69. 4 %、
51. 9 %. MN1 P1 处理比 MN1 P0 处理分别增产 12. 5 %、
9. 7 %.由此可见 ,增施有机肥的基础上磷肥的增产效
应明显下降. 这是由于每年施用 7500kg·hm - 2鸡粪 ,
相当于施用 P2O5 102. 4kg·hm - 2 . 从维持土壤收支平
衡的生态学上考虑 ,7500kg·hm - 2有机肥的供磷量足
以满足当前产量水平下作物的需磷量 ,因此 ,施用有机
肥的基础上磷肥的效益显著降低. 由此可见 ,为了提高
磷肥的增产效益 ,施用 7500kg·hm - 2有机肥时 ,磷肥
施用量应适量地减少或不施. 对于小麦2夏玉米 →春玉
米轮作中不同种植年份磷肥的合理用量应依据土壤2
作物2肥料系统内的磷素平衡、肥料效应及肥料的边际
效益来确定.
312 　不同年份施用磷肥、有机肥的土壤磷素输入支出
平衡状况
冬小麦2夏玉米 →春玉米轮作中 ,12 年间不同施
肥处理、不同年份、不同种植方式下 (1985、1986 年两
年冬小麦单作 ,5 季冬小麦2夏玉米 →春玉米轮作) 土
壤磷素收支平衡状况如表 3、4 所示. 结果表明 ,不同种
植年份、不同磷肥用量下土壤总磷素的盈亏量不同. 以
不同氮肥用量下每年施用 P2O5 67. 5kg·hm - 2的各处
理为例 ,计算土壤磷素收支的表观平衡. 根据 12 年间
平均磷素输入与作物输出 (籽粒、秸秆吸磷总量) 的差
值 ,计算土壤磷素的输入支出表观平衡为 :土壤磷素略
亏 ,其亏缺量相当于磷肥用量的 2. 6 %～6. 8 % ( P2O5
1. 8kg·hm - 2～4. 6kg·hm - 2) . 因此 ,要维持不同氮肥
用量下土壤磷素的收支平衡 ,平均每年磷肥的临界用
量应不低于作物从土壤中输出的磷量 ,即 P2O5 69. 2～
72. 1kg·hm - 2 . 其中 ,在冬小麦2夏玉米种植年份 ,由于
两茬作物需磷量较多 ,两种作物的吸磷量相当于冬小
麦2夏玉米 →春玉米一个轮作周期中作物吸磷总量
67. 5 %(表 4) . 磷肥 ( P2O5)用量为 67. 5kg·hm - 2 ( P1 水
平 ) 时 ,土壤磷素输入量大于作物支出量 ,其平均亏缺
1633 期 　　　　　　　　　　　刘建玲等 :小麦2玉米轮作长期肥料定位试验中土壤磷库的变化 Ⅰ.
表 3 　不同种植方式下的不同年份土壤磷素收支平衡状况
Table 3 Balance of soil P in difference crop rotation from 1985 to 1996
年份
Year
种植方式1)
Models
总投入 P
Input P
总支出 P
Total output P(kg·hm - 2) ( P2O5)
N0 N1 N2
相对 ( + 盈) ( - 亏)率3)
( Input P2Output P) / Input P ×100 ( %)
N0 N1 N2
1985～1986 F1 135. 0 60. 9 103. 3 102. 6 54. 9 23. 6 31. 0
1987～1988 F2 135. 0 84. 7 117. 5 128. 5 37. 3 13. 1 4. 9
1989～1990 F2 135. 0 120. 5 159. 4 156. 8 10. 9 218. 0 218. 1
1991～1992 F2 135. 0 129. 6 184. 3 177. 5 4. 1 236. 4 231. 3
1993～1994 F2 135. 0 90. 9 186. 6 165. 8 32. 7 238. 1 222. 6
1995～1996 F2 135. 0 41. 9 114. 3 106. 9 69. 0 15. 3 220. 8
平均 Average 135. 0 87. 9 144. 3 140. 2 34. 8 26. 8 22. 6
1985～1986 M1 339. 82) 76. 5 99. 8 98. 7 77. 5 70. 6 71. 0
1987～1988 M2 339. 8 112. 9 125. 3 131. 0 66. 8 63. 1 61. 4
1989～1990 M2 339. 8 142. 2 167. 6 154. 1 58. 2 50. 7 54. 7
1991～1992 M2 339. 8 153. 2 179. 1 169. 0 54. 9 47. 3 50. 3
1993～1994 M2 339. 8 205. 6 203. 8 183. 0 39. 5 40. 0 46. 2
1995～1996 M2 339. 8 113. 1 114. 0 99. 4 66. 7 16. 5 70. 8
平均 Average 339. 8 134. 0 148. 4 139. 2 60. 6 56. 4 59. 1
1) F1 :施用化肥下冬2冬 :冬小麦2冬小麦种植 The rotation of wheat2wheat applied N and P fertilizer ; F2 :施用化肥下冬2夏2春 :冬小麦2夏玉米→春玉米轮
作 The rotation of wheat2summer maize →spring wheat applied N and P fertilizer ;M1 :施用有机肥下冬2冬 :冬小麦2冬小麦种植 The rotation of wheat2wheat
applied manure ;M2 :施用有机肥下 冬2夏2春 :冬小麦2夏玉米→春玉米轮作 The rotation of wheat2summer maize →spring wheat applied manure. 下同 The
same below. 2)施用有机肥基础上施用 67. 5kg·hm - 2 P2O5 的总磷量 ( P2O5 kg·hm - 2) Total P2O5 for applied 67. 5kg·hm - 2 P2O5 and manure. 3)盈 (亏) % :
盈为正值 ,亏为负值 Surplus (loss) % : Positive number for surplus ,negative number for loss.
表 4 　小麦2夏玉米、春玉米各种植年份土壤磷素支出状况
Table 4 Status of taking in by wheat2summer maize and spring maize from 1985 to 1996
年份
Years
种植方式
Model
总支出 P( P2O5 ,kg·hm - 2)
Total output P
N0 N1 N2
小麦2夏玉米支出 P( %)
WC P/ total output P
N0 N1 N2
春玉米支出 P( %)
SC P/ total output P
N0 N1 N2
1985～1986 F1 60. 9 103. 3 102. 6 - - - - - -
1987～1988 F2 84. 7 117. 5 128. 5 51. 8 57. 3 61. 3 48. 2 42. 7 38. 7
1989～1990 F2 120. 5 159. 4 156. 8 74. 1 68. 6 61. 4 25. 9 31. 4 38. 6
1991～1992 F2 129. 6 184. 3 177. 5 71. 2 62. 9 62. 9 28. 8 37. 1 37. 1
1993～1994 F2 90. 9 186. 6 165. 8 67. 4 57. 9 63. 1 32. 6 42. 1 36. 9
1995～1996 F2 41. 9 114. 3 106. 9 73. 7 76. 6 75. 0 26. 3 23. 4 25. 0
平均 Average 87. 9 144. 3 140. 2 67. 6 64. 7 64. 8 32. 4 35. 3 35. 2
1985～1986 M1 76. 5 99. 8 98. 7 - - - - - -
1987～1988 M2 112. 9 125. 3 131. 0 63. 8 62. 2 67. 9 36. 2 37. 8 32. 1
1989～1990 M2 142. 2 167. 6 154. 1 69. 4 67. 8 62. 8 30. 6 32. 2 37. 2
1991～1992 M2 153. 2 179. 1 169. 0 61. 3 59. 6 58. 0 38. 7 40. 4 42. 0
1993～1994 M2 205. 6 203. 8 183. 0 68. 8 64. 2 65. 9 31. 2 35. 8 34. 1
1995～1996 M2 113. 1 114. 0 99. 4 75. 2 80. 6 79. 8 24. 6 19. 4 20. 2
平均 Average 134. 0 148. 4 139. 2 67. 7 66. 9 66. 9 22. 3 32. 1 32. 1
表 5 　长期施用磷肥下土壤总磷库、无机磷库的变化
Table 5 Changes of total soil P and inorganic P from 1985 to 1996
处理
Treat2
ments
总施入 P1)
Applied P
(kg·hm - 2)
总吸收 P2)
Intake P
(kg·hm - 2)
土壤磷素
平衡状况3)
Balance P
(kg·hm - 2)
全磷
Total2P
(mg·kg - 1)
无机磷
Total2Pi
(mg·kg - 1)
N1P0 0 230. 7 2230. 7 457. 7 416. 2
N1P1 354. 0 387. 2 233. 2 561. 0 499. 6
N1P2 708. 0 397. 7 310. 3 687. 9 617. 9
MN1P0 536. 4 350. 9 185. 5 632. 4 512. 2
MN1P1 890. 4 388. 5 501. 9 761. 9 638. 8
MN1P2 1244. 4 421. 6 822. 8 868. 4 719. 9
N0P0 0 180. 1 2180. 1 480. 0 428. 0
N0P1 354. 0 216. 4 137. 6 611. 2 545. 1
N0P2 708. 0 259. 2 448. 8 739. 5 642. 1
MN0P0 536. 4 281. 4 255. 0 663. 3 599. 7
MN0P1 890. 4 290. 4 600. 0 790. 0 665. 8
MN0P2 1244. 4 312. 4 932. 0 923. 2 729. 8
1) 12 年施入土壤的总 P 量 ( P) Total P applied for 12 years ,2) 12 年小麦、
玉米的籽粒、秸秆的吸磷总量 ( P) Total P intaked for 12 years ,3) 12 年施
入总磷量2作物吸收总磷量 Total P applied2total P intaked for 12 years.
量相当于磷肥用量的 44. 6 % (即亏缺 P2O5 30. 1 kg·
hm - 2) . 因此 ,在冬小麦2夏玉米种植年份 ,磷肥施用量 应适量增加 ,其临界用量应不低于保持土壤磷素表观收支平衡的用量 ,即 P2O5 89. 8～97. 6kg·hm - 2 ,平均为 94. 8kg·hm - 2 . 而在春玉米种植年份 ,由于单茬作物需磷量少 ,土壤磷素略盈 ,其盈余量相当于土壤磷肥用量 ( P1 水平)的 19. 8 %～27. 7 % ,平均为 23. 8 %. 所以 ,在春玉米种植年份 ,土壤磷肥 ( P2O5) 的临界用量为 48. 8～54. 1kg·hm - 2 ,平均为 51. 5kg·hm - 2 . 而FN0 P1 、FN0 P2 、FN1 P2 及 FN2 P2 处理 ,作物支出磷量相当于磷肥用量的 36. 6 %～61. 1 % ,平均为 51. 3 % (表4、5) ,土壤磷素处于积累状态. FN1 P1 、FN2 P1 处理 ,土壤磷素的积累量差异不显著 ,说明磷肥用量 67. 5kg·hm - 2时 ,施用 135kg·hm - 2氮素是满足作物生长所需氮磷养分合理的氮、磷养分配比.313 　长期施用磷肥、有机肥下土壤全磷、无机磷库的变化
263 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 卷
冬小麦2夏玉米 →春玉米轮作种植 12 年 ,不同施
磷处理的土壤全磷、无机磷总量的变化如表 5 所示 ,长
期不施磷处理 ( FN1 P0) ,土壤全磷处于耗竭状态 ,从绝
对量计算 ,12 年间 ,作物从土壤中输出的磷养分量为
230. 7kg·hm - 2 ( P) , 0～20cm 土壤全磷总贮量减少了
207. 6kg·hm - 2 ,土壤全磷含量降低了 92. 3mg·kg - 1 ,
无机磷降低了 73. 1mg·kg - 1 ,0～20cm 土壤总磷库的
消耗量占作物吸磷量的 90. 0 % ,说明作物吸收的磷主
要来自 0～20cm 的土壤 ,但仍有少量的磷来自 20cm
以下的土层. FN1 P1 处理 ,土壤磷素输入支出基本持
平 ,12 年间肥料的输入磷相当于作物吸磷总量的
91. 4 %. 从土壤磷素积累与消耗表观平衡计算 ,土壤总
磷量略有消耗 ,而 0～20cm 土壤全磷、无机磷含量略
有增加 (11. 0、9. 6mg·kg - 1) ,这也说明作物吸收的磷
少量来自 0～20cm 以下的土壤 ,这一结果与陈欣等的
结果是一致的[2 ] . FN0 P1 、FN0 P2 、FN1 P2 及 FN2 P2 处理
土壤总磷库及无机磷库均有不同程度的积累 ,12 年土
壤总磷库的积累量占磷肥施入量的 38. 9 %～63. 4 % ,
平均为 48. 7 % ,其中无机磷的积累量占土壤磷库积累
量的 80. 3 %～93. 0 % ,平均为 87. 8 %. 土壤总磷量、无
机磷含量分别增加了 61. 2～189. 5mg·kg - 1 、55. 1～
152. 1mg·kg - 1 .
施用有机肥 (7500kg·hm - 2 . a - 1鸡粪 ,相当于每年
施入 P2O5 102. 4kg·hm - 2)基础上施用磷肥 ,土壤磷素
均处于积累状态. 12 年间各施肥处理土壤磷素的积累
量相当于磷肥用量的 34. 6 % ～ 74. 9 % , 平均为
57. 8 %.其中无机磷的积累量占土壤总磷库积累量的
79. 1 %～90. 4 % ,平均为 83. 5 %. 土壤全磷、无机磷含
量分别增加了 82. 4～373. 2mg·kg - 1 、82. 2～239. 8mg
·kg - 1 .
　　综上结果说明 ,冬小麦2夏玉米 →春玉米轮作中 ,
N1 P1 处理 (施用 N 135kg ·hm - 2 , P2O5 67. 5kg ·
hm - 2) ,土壤磷素积累与消耗量基本持平. 在此基础上
增加磷肥或减少氮肥用量及施用有机肥 ,土壤磷素的
积累量均大于作物的输出量 ,磷肥积累量为 76. 4 %～
89. 7 % ,平均为 84. 9 %. 土壤磷素的积累以无机磷积
累为主 ,其平均积累量占土壤磷素积累总量的83. 4 %.
314 　冬小麦2夏玉米 →春玉米轮作中各作物的肥料效
应函数及经济合理施肥量的确定
根据 1987～1996 年 10 年 5 个冬小麦2夏玉米 →
春玉米轮作周期的冬小麦夏玉米、春玉米的平均产量 ,
计算出不施有机肥时 ,冬小麦2夏玉米 →春玉米的肥料
效应函数分别为 :
冬小麦2夏玉米 : Y w = 3871. 06 + 20. 1867N +
35. 0148P - 0. 0393N2 - 0. 1894P2 + 0. 0588N ×P ( F =
21. 9 3 3 )
春玉米 : Y m = 2216. 92 + 12. 6013N + 57. 1546P
- 0. 03565N2 - 0. 03054P2 + 0. 00752N ×P( F = 6. 3)
从经济学上考虑 ,当肥料用量达到经济最佳量时 ,
单位面积农田获得的经济效益最大 ,此时 ,边际利润 R
= 0 ,即边际产值等于边际成本[1 ,4 ] . 而从持续农业中
维持土壤磷素积累与消耗平衡、节约磷肥资源上考虑 ,
磷肥的最低用量应为维持土壤磷素收支平衡的肥料用
量 ,此时 ,虽然单位量肥料的增产效益较高 ,但由于作
物的增产量较低 ,单位面积土壤上获得的效益较低. 在
此冬小麦2夏玉米 →春玉米长期肥料定位试验中 ,根据
其氮、磷肥效应函数关系 ,计算出冬小麦、夏玉米、春玉
米的经济最佳、最高产量施肥量 (表 6) ,冬小麦2夏玉
米种植年份 ,磷肥的经济最佳、最高产量用量分别为
135. 8、149. 8kg·hm - 2 . 而根据长期肥料定位试验中土
壤磷素的动态平衡 ,计算出维持土壤2作物2肥料系统
中磷素收支平衡的磷肥临界用量为 94. 8kg·hm - 2 ;春
玉米种植年份 ,磷肥的经济最佳用量、最高用量分别为
88. 6、95. 9kg·hm - 2 ; 磷肥的临界用量为 51. 5 kg ·
hm - 2 . 当磷肥用量低于临界用量时 ,土壤磷素消耗大
于积累 ,土壤磷养分将逐渐降低 ;高于此施肥量时 ,土
壤磷库将不断增加. 当施肥量为经济最佳施肥量时 ,边
际产值等于边际成本 ,施肥的边际利润为 0. 因此 ,在
农业生产上 ,为了避免自然灾害等造成的施肥风险 ,经
济合理施肥量一般应略低于其经济最佳用量 ,从而在
保证单位面积上获得较高施肥利润的同时 ,又避免了
施肥的经济风险. 如 R = 0. 5 时 ,冬小麦2夏玉米、春玉
米种植年份磷肥的合理用量分别为 128. 9、85. 0kg·
hm - 2 . 但磷肥的用量不应超过最高产量用量.
表 6 　冬小麦夏玉米、春玉米经济合理施肥量 3
Table 6 Rational amount of P fertilizer to wheat summer maize and spring
maize
作物
Crops
边际利润
R
N
(kg·hm - 2)
P2O5
(kg·hm - 2)
冬小麦2夏玉米1) - 1 368. 9 149. 8
Winter wheat2 0 324. 5 135. 8
Summer maize 0. 5 302. 3 128. 9
临界用量2) 233. 2 94. 8
春玉米 - 1 186. 9 95. 9
Spring maize 0 130. 0 88. 6
0. 5 101. 6 85. 0
临界用量2) 65. 6 51. 23 Pyw = 1. 5yuan·kg - 1 , Pym = 1. 0yuan·kg - 1 ,PN = 4. 0yuan·kg - 1 ,PP =
4. 0yuan·kg - 1 ;1)冬小麦、夏玉米两季作物的氮磷肥用量 Total N and P
applied for winter wheat and summer maize ;2)临界用量 = P1 水平下作物
的吸磷量 Critical P = P intaked by crops under P1 level.
4 　结 　　论
411 　长期施用磷肥在当季及下茬作物上均表现出了
3633 期 　　　　　　　　　　　刘建玲等 :小麦2玉米轮作长期肥料定位试验中土壤磷库的变化 Ⅰ.
显著的增产作用 ,氮磷肥表现出明显的正交互作用.
412 　维持土壤2作物2肥料系统中磷素平衡的磷肥临
界用量 ,冬小麦2夏玉米种植年份为 P2O5 94. 8kg·
hm - 2 ,经济最佳、最高产量用量分别为 135. 8、149. 8
kg·hm - 2 ;春玉米种植年份 ,磷肥的临界用量为51. 5kg
·hm - 2 ,经济最佳、最高产量用量分别为 :88. 6、95. 9kg
·hm - 2 .
413 　长期施用磷肥、有机肥时 ,土壤各形态磷库均有
不同程度的积累 ,土壤磷素的积累以无机磷为主.
致谢 　中国农业大学王兴仁教授提供了作物产量数据、试验地
的基本资料及土壤测试样品. 河北农业大学李仁岗教授 ,中国
农业大学曹一平教授对论文进行了斧正 ,在此一并表示感谢.
参考文献
1 　Chen L2Sh (陈伦寿) ,Li R2G(李仁岗) . 1984. The Principle and Prac2
tice of Applying Fertilizer on Cropland. Beijing :Agriculture Press. (in
Chinese)
2 　Chen X(陈 　欣) , Yu W2T (宇万太) , Shen Sh2M (沈善敏) . 1997.
Changes of soil phosphorus pool under low2input phosphorus fertiliza2
tion system Ⅱ. Soil available phosphorus and the composition of soil in2
organic phosphorus. Acta Pedol S in (土壤学报) , 34 (1) : 81～87 (in
Chinese)
3 　Gu Y2C (顾益初) , Qin Sh2W (钦绳武) . 1997. The availability of
phosphorus and transformation of residual phosphorus in meadow soil
in Long2term experiment . Soil J (土壤) ,1 :13～17 (in Chinese)
4 　Li R2G(李仁岗) . 1985. Function of the yield response of crops to fer2
tilizer. Beijing :Agriculture Press. (in Chinese)
5 　Lu R2K(鲁如坤) ,Shi Zh2Y(时正元) , Gu Y2C(顾益初) . 1995. The
studies on residual phosphorus in soil Ⅱ. The accumulated recovery of
phosphorus fertilizer. Soil J (土壤) ,27 (6) :286～287 (in Chinese)
6 Mckenzie RH , Stewart J WB , Dormaar J F and Schaalje GB. 1992.
Long2term crop rotation and fertilizer effcets on phosphorus transfor2
mations in a chernozmic soil. Can J Soil Sci ,72 :569～579
7 　Rao AN ,Subba RK ,Reddy KS , Takkar PN. 1996. Residual effects of
phosphorus applied to soybean or wheat in a soybean2wheat cropping
system on a typic haplustert . J A gric Sci ,127 :325～330
8 　Rubaek GH and Sibbesen E. 1995. Soil phosphorus dynamics in a long2
term field experiment at Askov. Biol Fertil Soils ,20 :86～92
9 　Schwab AP and Kulyingong S. 1989. Changes in phosphate activities
and availability indexes with depth after 40 years of fertilization. Soil
Sci ,147 (3) :179～186
10 　Sharpley AN and Smith SJ . 1985. Fractionation of inorganic and organ2
ic phosphorus in virgin and cultivated soils. Soil Sci Soc A m J ,49 :127
～130
11 　Shi Zh2Y(时正元) ,Lu R2K(鲁如坤) , Gu Y2C(顾益初) . 1995. The
studies on residual phosphorus in soil Ⅰ. The yield response of crop to
high2input fertilizer at one time. Soil J (土壤) ,27 (2) :57～59 (in Chi2
nese)
12 　Yao B2G(姚炳贵) , Yao L2Zh (姚丽竹) . 1997. Long2term experimen2
tal study on components and changes of phosphorus in fluvo2agric soil
of Tianjin suburbs. Acta Pedol S in (土壤学报) ,34 (3) :286～293 (in
Chinese)
作者简介 　刘建玲 ,女 ,1962 年生 ,博士 ,教授 ,主要从事植物营
养及施肥的生态效应研究 ,发表论文 15 篇. E2mail :Jianling @
bd2user. he. cninfo. net
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463 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 卷