晋南地区小麦–玉米轮作体系维持作物高产和土壤磷素水平的适宜施磷量研究

杨梦棣，赵萍萍，于志勇，李林燕，王宏庭*，崔宝玉，贾俊芳

（1 山西大学生物工程学院，山西太原 030006；2 山西农业大学资源环境学院（山西省农业科学院农业环境与资源研究所），山西太原 030031；3 襄汾县农作物原种场，山西襄汾 041500）

保障粮食安全、生态安全及土壤肥力的可持续发展是人类社会面临的重大科技问题[1–2]，化肥施用是实现粮食高产、稳产和维持土壤肥力可持续发展的重要措施[3]，我国粮食总产中约有1/3归功于化肥的贡献[4]。磷作为植物必需的三大营养元素之一，在植物的生命周期中起着不可替代的作用[5]。磷肥施用在保障粮食增产和土壤磷素肥力可持续发展方面发挥着重要作用，引起了国内外学者的广泛关注，在不同气候条件[6–11]、土壤条件[7–11]、不同作物类型[6–11]和不同生产系统[11–14]下开展了大量的研究，磷肥的适宜施用量[6–7,11–12]及磷肥利用效率的提高[15]一直是研究关注的重点，因为磷肥施用不足，虽然有较高的磷肥利用效率，但会造成作物减产和收益降低[7,16]，而磷肥施用过量，往往会造成土壤磷素过量累积，导致磷肥利用效率低下，容易引发生态环境风险[17–18]。据报道，磷肥施用对我国三大粮食作物水稻、小麦、玉米的增产率分别为9.2%、14.3%和12.2%[19]，而磷肥的当季利用率一般只有10%～25%[20]。就冬小麦–夏玉米轮作生产系统而言，适宜施磷量的研究多关注单季作物(冬小麦或夏玉米)的当季效应，而关注冬小麦–夏玉米轮作整体作物效应的中长期的适宜施磷量研究相对较少。在当前生产条件下，如何提出既能保障冬小麦–夏玉米轮作系统持续高产、稳产，又能维持土壤磷素肥力不降低的适宜施磷量是一个值得研究的课题。本研究于2016年10月在晋南石灰性褐土上冬小麦–夏玉米轮作主产区建立了磷肥用量田间定位试验，连续3年定位监测冬小麦–夏玉米轮作体系周年土壤有效磷变化特征和作物施磷效应，应用直线平台模型求得当前生产条件下，既保持冬小麦–夏玉米轮作体系高产又维持土壤磷素肥力可持续发展的适宜施磷量，以期为晋南地区冬小麦–夏玉米轮作体系的磷肥管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

临汾市是山西省南部冬小麦–夏玉米轮作的主产区，种植制度为一年两熟制。据报道，2018年临汾市小麦播种面积为19.9万hm2，占山西省小麦播种面积的35.5%，小麦玉米总产为244.5万t[21]。临汾市属半干旱温带大陆性气候，年均气温在11.5℃左右，年均降水量约550 mm，无霜期185天左右。田间试验于2016年10月冬小麦季开始建立，试验地位于临汾市襄汾县西贾乡义顺村(111°18′21″E，35°49′24″N)，气压 956.5 hPa，海拔 412 m，供试的土壤类型为石灰性褐土，质地为中壤。试验前耕层(0—20 cm)土壤基本理化性质如下：pH 8.3，有机质 17.5 g/kg，全氮 0.96 g/kg，全磷 0.97 g/kg，硝态氮 14.8 mg/kg，铵态氮 1.3 mg/kg，有效磷 18.5 mg/kg，速效钾 180.3 mg/kg，有效钙 1867.6 mg/kg。

1.2 试验设计

田间试验为随机区组设计，重复3次，小区面积为 11.0 m (长)×4.55 m (宽)≈50 m2，东西向种植。试验在冬小麦/夏玉米轮作周期施氮 (N) 400 kg/hm2、施钾 (K2O) 180 kg/hm2的基础上设置了 6个磷(P2O5)水平，分别为0、120、180、240、300、360 kg/hm2，分别以 P0、P120、P180、P240、P300、P360表示。每个冬小麦/夏玉米轮作氮、磷、钾肥总用量的50%依处理在冬小麦季、夏玉米季分别施用，其中每季作物45%氮肥与100%的磷、钾肥在播种前混匀后一起底施，每季作物55%氮肥用作追肥，分别在冬小麦拔节期和夏玉米10叶期追施。供试肥料品种包括尿素(N 46%)、粒状过磷酸钙(P2O512%)和氯化钾(K2O 60%)。供试冬小麦品种为济麦22，夏玉米品种为先玉335。冬小麦播种时间分别为2016年10月16日、2017年10月22日、2018年10月18日，播种量为300 kg/hm2，收获时间分别为2017年6月12日、2018年6月11日、2019年6月13日；夏玉米播种时间分别为2017年6月16日、2018年6月17日、2019年6月15日，播种量为 22.5 kg/hm2，种植密度为 60000 株/hm2，收获时间分别为2017年10月21日、2018年10月11日、2019年10月19日。每个小麦季和玉米季收获后的秸秆全部还田。小麦生育期间通常浇水4次(越冬前、返青期、抽穗期、灌浆期各1次)，玉米生育期间通常浇水2次(拔节期、大喇叭口期各1次)，其它管理措施按当地习惯。

1.3 样品采集与测定

植株样品的采集和全磷含量测定：冬小麦成熟期，分别在每个小区的中心区域，离地1～2 cm用镰刀人工收割3行行长为1 m的小麦植株，打捆后用精度为1 g的电子秤称重，记录收割时的生物量重，之后单独脱粒计小麦籽粒重和秸秆重，在105℃下杀青30 min，然后在70℃下烘干至恒重，分别计算小麦籽粒和秸秆的水分含量，之后用植株粉碎机粉碎成粉末后制成小麦籽粒和秸秆样品供实验室分析；夏玉米成熟期，分别在每个小区的中心区域，选择具有代表性的植株样品3株，离地1～2 cm用镰刀人工收割玉米地上部植株，同样用电子秤分别称穗重和秸秆重，之后玉米穗单独脱粒计玉米籽粒重和穗芯重，在105℃下杀青30 min，然后在70℃下烘干至恒重，分别计算玉米籽粒和植株的水分含量，之后用植株粉碎机粉碎成粉末后，制成玉米籽粒和秸秆样品供实验室分析。小麦、玉米籽粒和秸秆样品均采用H2SO4–H2O2消煮，钼锑抗比色法测定全磷含量。

作物产量、生物量的测定：冬小麦成熟期，分别在每个小区的中心区域，离地1～2 cm人工收割小麦地上部3 m2，用精度为1 g的电子秤称重后记录收割时的生物量重，折成小区50 m2生物量重，之后根据小麦籽粒和秸秆样品的水分含量折算籽粒和秸秆干物重，小麦籽粒产量按水分含量13.5%折算；夏玉米成熟期，在每个小区离地1～2 cm人工收割玉米地上部中间4行植株，记录玉米植株数后，同样用电子秤分别称穗重和秸秆重，之后折成小区50 m2的穗重和秸秆重。根据玉米籽粒和秸秆样品的水分含量折算籽粒和秸秆干物重，玉米籽粒产量按水分含量15.5%折算。

土壤样品的采集与测定：每季作物收获后，每个小区采用5点法用土钻采集土壤表层(0—20 cm)混合样品，风干、碾磨过1 mm网筛制成土壤样品供实验室分析。采用0.5 mol/L NaHCO3浸提—钼锑抗比色法测定土壤有效磷(Olsen-P)含量。

1.4 主要计算公式

磷肥农学效率(kg/kg)=(施磷处理籽粒产量–不施磷处理籽粒产量)/磷肥 (P2O5)施入量 (1)

磷肥偏生产力(kg/kg)=施磷处理籽粒产量/磷肥(P2O5)施入量 (2)

磷肥利用率(%)=(施磷处理吸磷量–不施磷处理吸磷量)/磷肥(P2O5)施入量×100 (3)

1.5 数据处理

数据处理使用Excel 2016，方差统计分析采用SAS 9.4，数据差异显著性分析采用Duncan法(P<0.05为差异显著)，直线平台模型采用SAS 9.4，y=kx+b(x

2 结果与分析

2.1 施磷对冬小麦–夏玉米轮作体系磷素吸收量、产量及净收益的影响

冬小麦–夏玉米轮作是晋南地区主要的轮作方式，施用磷肥往往是提高冬小麦–夏玉米轮作体系土壤供磷能力、促进作物的磷素吸收、产量增加和收益提高的重要措施，但不同磷肥用量对冬小麦–夏玉米轮作体系磷素吸收、产量和净收益的影响均存在差异，且不同年份的表现也存在差异(表1)。从两因素方差统计结果看，施磷量、年份及施磷量与年份的交互效应均显著影响冬小麦–夏玉米轮作体系的吸磷量、产量和净收益。

表1 不同施磷量下冬小麦–夏玉米轮作体系磷素吸收量、产量和净收益Table 1P uptake, yield, andprofit of the winter wheat andsummer maize rotation system under different phosphorus applicationrates

表1结果显示，就同一处理的不同年份而言，不施磷处理(P0)的吸磷量、产量、净收益随着种植年份的延长呈下降的趋势，且各参数年度间的变异系数在所有处理中均表现为最大，这主要与连续不施磷造成土壤磷素肥力耗竭有关。随着施磷量的增加，土壤磷素供应能力逐渐提高，各参数年度间的变异系数逐渐变小，当施磷量达到或超过180 kg/hm2时，各参数的变异系数变幅相对较小(小于10%)，这说明较高的施磷量有助于维持体系各参数的稳定性。2017年的平均吸磷量、产量、净收益均高于2018、2019年，且变异系数较小，随着试验年份的延长，平均吸磷量、产量、净收益均呈下降趋势，而变异系数呈增加趋势，这主要与不施磷、低量施磷处理造成土壤磷素肥力耗竭有关。

冬小麦–夏玉米轮作体系的吸磷量、产量和净收益均以P0处理最低，之后随施磷量的增加均呈现先显著增加后平稳的趋势。这表明在一定范围内施磷，体系的磷素吸收量、产量、净收益随施磷量的增加而增加，当超过某一施磷量后，体系的磷素吸收量、产量、净收益呈现相对平稳状态，基本不随施磷量的变化而变化，达到平稳状态的施磷量基本稳定在180～240 kg/hm2范围内。

2.2 冬小麦–夏玉米轮作体系吸磷量、产量、净收益与施磷量的拟合关系

为探求获得磷素吸收量、产量、净收益最高值的施磷量，根据田间试验设计的肥力均一性原则，同时也考虑不同磷肥用量连续施用的平稳性，用直线平台模型分别对冬小麦–夏玉米轮作体系3年平均的磷素吸收量、产量、净收益与施磷量的关系进行了拟合(图1)，由此求得达到3年平均最高磷素吸收量的施磷量、最高产量施磷量和最高净收益施磷量分别为239、210和193 kg/hm2，可见，获得各参数最高值的施磷量存在差异，获得最高吸磷量的施磷量高于获得最高产量的施磷量，这表明试验的磷素吸收存在奢侈吸收的现象。

图1 2017—2019年冬小麦–夏玉米轮作体系平均吸磷量、产量、净收益与施磷量之间的直线平台拟合关系Fig. 1 The relationship fitted by linear plateau model between P uptake, yield or profit and the average rate of phosphorus application from 2017 to 2019 in the winter wheat and summer maize rotation system

2.3 施磷对冬小麦–夏玉米轮作体系增产及增收的影响

从磷肥施用的增产增收情况(表2)看，冬小麦–夏玉米轮作体系各年份的施磷处理均较不施磷处理具有增产增收作用，增产率和增收率均随施磷量的增加呈现先增加后略有降低的趋势。2017、2018、2019年轮作体系施磷处理比不施磷处理的增产率变幅分别为10.2%～17.0%、10.7%～21.5%、23.8%～53.1%；增收率变幅分别为8.1%～13.3%、8.8%～16.5%、24.2%～52.9%，施磷处理的增产率和增收率随着年份的增加而增加，这主要是不施磷处理土壤磷素肥力持续耗竭造成的。从3年增产的平均效应看，P240和P300处理增产率最高，为28.0%，与P360处理无明显差异，显著高于P120和P180处理，施磷处理比不施磷处理3年平均增产23.9%；从3年增收情况平均效应看，P240处理增收率最高，为24.7%，与P180和P300处理无明显差异，显著高于P120和P360处理，施磷处理比不施磷处理3年平均增收20.4%。可见，不同年份P240处理均有较高的增产增收效应。

表2 不同施磷量下冬小麦–夏玉米轮作增产率和增收率Table 2 The yield and profit increase rate of the rotation system of winter wheat and summer maize under different phosphorus application rates

2.4 施磷对冬小麦–夏玉米轮作体系周年土壤有效磷含量变化的影响

图2表明，不施磷处理(P0)下，土壤有效磷含量随着种植年份的增加呈持续下降趋势，从试验开始前(2016年10月)的18.5 mg/kg下降到2019年的4.0 mg/kg，年均下降 4.8 mg/kg。P120 和 P180 处理的土壤有效磷含量从试验前的18.5 mg/kg分别下降至2019年的9.5和14.6 mg/kg，分别下降48.6%和21.1%，年均下降分别为3.0和1.3 mg/kg。而P240、P300和P360处理的土壤有效磷含量则分别上升至2019年的22.9、30.6和31.2 mg/kg，较试验前有效磷的基础含量分别上升23.8%、65.4%和68.6%，年均上升分别为1.5、4.0和4.2 mg/kg，P300和P360处理的土壤有效磷含量之间没有显著差异，但均显著高于P240处理。可见，施磷量偏低会造成土壤供磷能力下降，提高施磷量可以快速提高土壤的有效磷含量，但是施磷量过高(P360)也不会继续有效提高土壤有效磷含量。

图2 2017—2019年施磷量对土壤有效磷含量的影响Fig. 2 The response of available phosphorus content in soil to P2O5 application rate from 2017 to 2019

为进一步明确各年份保持初始土壤有效磷含量的施磷量，对各年份施磷量与土壤有效磷含量的数量关系进行了直线模型拟合(图3)，2017、2018和2019年的直线拟合方程分别为：y=0.0515x+8.6018(R2=0.9084)、y=0.0618x+6.5075 (R2=0.9307)和y=0.0842x+1.8723 (R2=9527)。由土壤基础有效磷水平与3个方程的交点可以分别求得，当土壤有效磷含量达到基础土壤有效磷水平(18.5 mg/kg)时，2017年所需的施磷量为 192 kg/hm2，2018 年为 194 kg/hm2，2019年为197 kg/hm2，这与3年平均净收益与施磷量的关系用直线平台模型拟合求得的年平均适宜施磷量193 kg/hm2相近，这表明年施磷量193 kg/hm2是同时实现作物高产、高经济效益、保持土壤初始有效磷水平的适宜施磷量。

图3 2017—2019年施磷量与土壤有效磷含量的拟合关系Fig. 3 The relationship between P2O5 rate and available phosphorus content in soil from 2017 to 2019

2.5 施磷对冬小麦–夏玉米轮作体系磷肥效率的影响

磷肥施用的偏生产力、农学效率和肥料利用率均是评价磷肥效率的重要指标，可以从不同角度反映磷肥施用的效率，磷肥的偏生产力反映土壤养分水平和磷肥施用量的综合效应[7]，磷肥的农学效率表征了每增施1 kg磷肥(P2O5)作物产量增加的量，是反映肥效的重要指标，而肥料利用率则表征作物吸收肥料养分占施肥量的比例，是反映肥料吸收利用的重要指标。表3结果显示，磷肥的偏生产力在各年份及3年平均均表现为随施磷量的增加呈现显著降低的趋势。2017、2018、2019年的磷肥偏生产力随施磷量的增加，变幅分别为189.3～65.4、163.3～58.3、147.9～58.9 kg/kg，3 年平均的变幅为 166.8～60.9 kg/kg。磷肥的农学效率在2017年表现为随施磷量的增加而降低的趋势，变幅范围在17.6～8.1 kg/kg；在2018、2019年及3年平均随着施磷量的增加大致呈现先增加后降低的趋势，2018、2019年的变幅分别为16.7～9.2和35.1～19.4 kg/kg，3年平均变幅为23.0～12.2 kg/kg。磷肥利用率在各年份及3年平均也均随施磷量的增加呈现先增加后降低的趋势，且各施磷处理随年份的增加有逐渐增加的趋势。2017、2018、2019年的磷肥利用率的变幅分别为7.5%～19.8%、12.6%～22.2%、24.1%～35.9%，3年平均的磷肥利用率变幅为14.7%～25.8%，以P240处理表现最高，磷肥利用率为25.8%，其次为P180处理，磷肥利用率为25.1%，这两个处理的磷肥利用率差异未达显著水平，但二者均高于其他处理，可见，施磷量在180～240 kg/hm2时磷肥利用率较高。

表3 不同施磷量下冬小麦–夏玉米轮作体系磷肥的利用效率Table 3 Phosphorus use efficiency in the rotation of winter wheat and summer maize under different phosphorus application rates

2.6 适宜施磷量下冬小麦–夏玉米轮作体系的磷肥利用效率

为进一步明确适宜施磷量的磷肥效率，对2017—2019年轮作周期的磷肥利用效率与施磷量(P2O5)之间的关系进行了一元二次函数拟合(图4)，冬小麦/夏玉米轮作体系的磷肥偏生产力、磷肥农学效率、磷肥利用率和施磷量之间的二次方程分别为y=0.00147x2–1.1363x+280.4 (R2=0.9925)、y=–0.00026x2+0.0866x+14.823 (R2=0.9089)和y=–0.00047x2+0.1912x+5.7091 (R2=0.8411)，求得冬小麦/夏玉米轮作体系的适宜施磷量(193 kg/hm2)下，磷肥偏生产力、农学效率、利用率分别为115.9 kg/kg、21.9 kg/kg和 25.1%。

图4 磷肥利用效率与施磷量之间的关系Fig. 4 The relationship between P use efficiency and rate of P2O5 application

3 讨论

3.1 磷肥施用效应评价

肥料效应是指各种参数(观察值)对施肥的反应，如养分含量或吸收量反应、产量反应、收益反应、土壤养分全量或有效含量的反应，等等，各种参数反应的大小是评价肥料效果的重要指标，它既受土壤本身的肥力水平[11,22]、气候条件(降雨量、气温)、耕作措施、作物类型及品种等因素的影响，也与施肥量、施肥方法、施肥时间、施肥位置有关[3]。本研究经过3年的田间定位试验，就不同施磷量对冬小麦–夏玉米轮作体系作物吸磷量、产量、净收益、磷肥利用效率、土壤有效磷含量等参数的影响开展了研究，结果显示施磷处理的上述各参数均显著高于不施磷处理，但不同施磷量的表现存在差异，且获得各最高反应参数的施磷量也存在差异。就增产率和增收率而言，冬小麦–夏玉米轮作体系施磷处理较不施磷处理3年平均增产14.3%～28.0%，增产率和增收率均以施磷量240 kg/hm2表现最高，但当施磷量达到或超过180 kg/hm2时，产量和净收益没有显著性差异，并达到一个相对稳定的状态。侯云鹏等[6]研究结果表明施磷比不施磷的玉米产量3年平均增产9.2%～23.9%，施磷量为100 kg/hm2增产最高。邢丹等[13]在河北保定研究的冬小麦/夏玉米轮作体系在施磷量120 kg/hm2时产量最高且较为稳定，李廷亮等[10]在晋南旱地小麦的研究中得出单季小麦的施磷量达到120 kg/hm2时产量最高也最稳定。就磷肥利用效率(偏生产力、农学效率、利用率)而言，则总体上随施磷量的增加呈下降趋势[10,13]。就土壤有效磷含量而言，不施磷处理的有效磷含量随着种植年份的延长呈持续下降的趋势，施磷能显著增加土壤有效磷含量，与前人[23–25]研究结果一致，但过量施用磷肥会造成土壤有效磷含量过多累积，增加环境风险[17–18]，因此，从粮食安全和环境安全角度看，需要尽可能减少磷肥用量，并减少磷素在土壤中累积。本研究求得晋南冬小麦–夏玉米轮作体系维持土壤基础有效磷含量(18.5 mg/kg)的施磷量在192～197 kg/hm2；吴启华等[7]通过在吉林连续3年的玉米试验得出，施磷量为60 kg/hm2能基本维持土壤基础有效磷(30.2 mg/kg)含量；Fixen等[11]在不同磷素肥力水平上连续3年种植苜蓿的试验中，求得中低磷素肥力(基础有效磷14 mg/kg)和高磷素肥力(基础有效磷26 mg/kg)维持各自土壤有效磷含量的施磷量分别为每年137和98 kg/hm2，可见各地区基础有效磷含量不同、磷肥施用效应存在差异，维持作物高产及土壤有效磷含量的施磷量也存在差异，因此，评价磷肥施用效果采用单一指标往往是片面的，需要根据当前农业生产的多目标要求(高产稳产、优质、低耗、可持续、环境友好)，协调各参数综合反应来评价磷肥的施用效果，而获取适宜施磷量是评价磷肥效果最关键的参数。

3.2 磷肥适宜用量的确定

通过田间试验建立肥料效应函数是获取适宜施肥量的常规方法，目前应用的函数模型包括一元二次模型、线性平台模型、指数模型和平方根模型等[26]，求取的肥料适宜用量具有准确性高的优点，可以计算出经济施肥量、施肥上限和下限。通过单季作物[8,12]田间试验获得的肥料适宜用量往往受气候条件影响较大，而通过多年田间试验获取的适宜肥料用量克服了气候变化等因素的影响，可靠性更高，实用性更强，更具统计学意义。对于磷肥施用而言，通过多年定位试验来求取磷肥的适宜用量尤为重要。在本研究冬小麦–夏玉米轮作体系中，根据直线平台模型的拟合求得的3年平均最高吸磷量、最高产量、最高净收益的施磷量分别为239、210、193 kg/hm2，根据土壤有效磷含量和施磷量之间的线性关系求得维持土壤基础有效磷含量(18.5 mg/kg)的施磷量在192～197 kg/hm2。可见，不同目标求取的磷肥用量存在差异，最高吸磷量的施磷量高于最高产量施磷量，这表明磷肥施用存在磷素奢侈吸收的现象[7,11]，不符合资源利用的最小化需求，从农业生产经济角度看，最高净收益(经济)施磷量是适宜的，这与减少土壤磷素累积、维持土壤基础有效磷含量(18.5 mg/kg)的施磷量相近，因此，综合考虑高产、低耗、可持续和环境友好的目标，最终确定193 kg/hm2是晋南地区冬小麦–夏玉米轮作体系的适宜施磷量。该施磷量高于邢丹等[13]在河北保定研究的冬小麦–夏玉米轮作体系120 kg/hm2的适宜施磷量，这与两地产量水平及土壤有效磷含量存在差异有关。侯云鹏等[6]通过吉林乾安连续3年的玉米试验得出，适宜施磷量为88～97 kg/hm2；吴启华等[7]通过吉林公主岭连续3年的玉米试验得出，推荐施磷量为60 kg/hm2。可见基于不同的生产条件、作物类型、土壤基础有效磷含量，得出的适宜施磷量也存在明显的差异。

多年磷肥试验所得的磷肥适宜用量，一方面与连续不施磷处理供磷能力持续下降和各施磷处理连续施用的效应及其效率有关，另一方面，磷肥的适宜用量与作物的吸收和磷素在土壤中的固定和释放有关。土壤中各种形态的磷转化为有效磷的速度慢于作物吸收带走的磷素，随着种植年限的增长需要投入更多的磷肥，以保持土壤磷素肥力并促进作物高产稳产，同时也不可避免地造成了土壤磷的累积[27]。经过长期磷肥投入和土壤缓效态磷的不断释放，土壤磷的固定和释放会逐渐平衡[28]，本研究磷肥的适宜用量将会逐渐达到一个相对稳定的水平，这一点将随着试验进行得到验证。

3.3 磷肥适宜用量下的磷肥利用效率评价

提高磷肥利用效率一直受到国内外学者关注[6–10, 15]，本研究的结果表明磷肥的利用效率与施磷量有关，磷肥施用量少，磷肥的偏生产力、农学效率及磷肥利用率往往较高，但不能保障国家粮食安全的需要，因此，不应该片面强调磷肥利用效率，而更应该关注作物高产、稳产条件下的磷肥利用效率。本研究在保障作物高产和保持土壤磷素肥力不降低的前提条件下，求得冬小麦–夏玉米轮作整体的适宜施磷量为193 kg/hm2。利用磷肥利用效率与施磷量之间的函数关系(图4)求得适宜磷肥用量下磷肥偏生产力为115.9 kg/kg，磷肥农学效率为 21.9 kg/kg，磷肥利用率为25.1%。本研究适宜施磷量下获得的磷肥偏生产力低于侯云鹏等[6]在吉林省连续3年种植玉米的磷肥偏生产力，这与两地基础肥力水平不同有关，而磷肥农学效率和磷肥利用率与其相近。磷肥农学效率处于Dobermann等[22]报道的适宜条件下谷物20～50 kg/kg的范围，也与王寅等[29]得出的吉林省玉米的平均磷肥农学效率相近，低于邢丹等[13]在河北保定研究得出的冬小麦–夏玉米轮作体系的磷肥农学效率。磷肥利用率处于Dobermann等[22]报道的适宜条件下20%～30%的范围，高于张福锁等[30]统计的全国小麦和玉米平均磷肥利用率。适宜施磷量下的磷肥效率基本处于世界平均范围内，磷肥效率不同与气候条件、土壤磷素肥力水平及产量水平不同等原因有关。

4 结论

在本试验条件下，不施磷肥或年施用P2O5少于180 kg/hm2土壤有效磷处于耗竭状态，年施P2O5大于240 kg/hm2土壤有效磷含量呈增加趋势，维持基础土壤有效磷含量(Olsen-P 18.5 mg/kg)的施磷量在192～197 kg/hm2。

冬小麦–夏玉米轮作体系的磷素吸收量、产量和净收益随吸磷量的增加而增加，到一定程度时达到平稳状态，但达到平稳状态需要的施磷量存在差异。经直线加平台模拟计算，保持冬小麦–夏玉米轮作体系高产高效和较高磷肥利用率的磷肥用量为P2O5193 kg/hm2，且该用量也可以维持土壤的有效磷水平。