中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (19): 3932-3945.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.19.010
李帅兵(), 李晨欣, 任丽, 于晓娜, 耿赛男, 盛开, 张银杰(
), 王宜伦(
)
收稿日期:
2025-05-22
接受日期:
2025-07-03
出版日期:
2025-10-01
发布日期:
2025-10-10
通信作者:
联系方式:
李帅兵,E-mail:16690992612@163.com。
基金资助:
LI ShuaiBing(), LI ChenXin, REN Li, YU XiaoNa, GENG SaiNan, SHENG Kai, ZHANG YinJie(
), WANG YiLun(
)
Received:
2025-05-22
Accepted:
2025-07-03
Published:
2025-10-01
Online:
2025-10-10
摘要:
【目的】探究玉米-小麦和大豆-小麦轮作系统中后茬小麦的产量、磷吸收利用及土壤供磷潜力,为华北平原小麦种植提供理论依据。【方法】于2023—2024年在河南省原阳基地开展大豆-小麦(SW)和玉米-小麦(CW)轮作田间试验,设置3个施磷水平:不施磷(P0)、推荐施磷量(P1)、农民习惯施磷量(P2),共计6个处理。于后茬小麦收获期采集植株和土壤样品,测定产量及产量构成因子、养分积累量、化学磷形态分级和吸附解吸特性,以及含phoD基因细菌群落结构,探究玉米、大豆种植后小麦产量、磷吸收利用以及土壤磷素转化特征。【结果】施磷处理,种植大豆相较于种植玉米显著提高后茬小麦千粒重、产量,增幅分别为8.2%—9.4%和10.6%—19.7%。在不同施磷量下,与种植玉米相比,种植大豆后均显著增加小麦磷素积累量和磷肥利用率,增幅分别为4.3%—8.3%和31.2%—41.6%。在不同施磷条件下,相较于种植玉米,种植大豆提高后茬土壤活性磷(H2O-P和NaHCO3-Pi)、中等活性磷(NaOH-Pi)占比,降低稳定态磷(HCl-P和residual-P)占比。施磷条件下,相较于种植玉米,种植大豆后降低土壤磷最大吸附量(Qmax),提高磷吸附饱和度(DPS),促进磷的解吸。冗余分析结果表明,土壤NO3--N、Qmax和吸附亲和力常数(K)均显著影响土壤磷形态分布,分别解释方差总变异的36.9%、20.6%和10.6%。施磷条件下,相较于种植玉米,种植大豆显著提高后茬土壤phoD基因绝对丰度,增幅为17.1%—68.2%,提高链霉菌属(Streptomyces)和游动放线菌属(Actinoplanes)相对丰度,种植大豆后土壤含phoD基因细菌群落网络图复杂度和连接度更高。进一步相关分析发现,小麦产量和磷素积累量与H2O-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi、NaOH-Po、穗数、千粒重、phoD均呈显著正相关关系。【结论】种植大豆能够显著促进后茬土壤磷素转化(稳定性磷向活性磷转化),减少磷吸附固定,提高微生物功能潜力和相互作用,进而促进小麦对磷的吸收利用,提高了磷肥利用率,增加小麦产量。
李帅兵, 李晨欣, 任丽, 于晓娜, 耿赛男, 盛开, 张银杰, 王宜伦. 种植大豆促进后茬小麦磷吸收和土壤磷形态转化[J]. 中国农业科学, 2025, 58(19): 3932-3945.
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表2
不同轮作模式和前茬施磷下土壤基础理化特性"
处理 Treatment | 有机质 Organic matter (g·kg-1) | 铵态氮 Ammonium nitrogen (mg·kg-1) | 硝态氮 Nitrate nitrogen (mg·kg-1) | 速效磷 Available phosphorus (mg·kg-1) | 速效钾 Available potassium (mg·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|
CWP0 | 15.5±1.2b | 7.95±0.1b | 23.3±0.6b | 10.6±0.8b | 141±8.4b |
SWP0 | 18.2±0.3a | 8.62±0.3a | 25.5±0.5a | 16.5±0.8a | 164±6.2a |
CWP1 | 21.3±1.5a | 7.36±0.1a | 30.1±0.2b | 13.6±0.5b | 127±2.3b |
SWP1 | 22.2±1.0a | 7.47±0.5a | 32.5±0.6a | 18.6±0.7a | 149±6.2a |
CWP2 | 20.0±1.0a | 7.78±0.3a | 29.4±0.5b | 14.3±0.6b | 146±14.6a |
SWP2 | 20.7±0.8a | 7.56±0.3a | 31.1±0.7a | 25.2±0.7a | 161±6.2a |
Two-Way ANOVA | |||||
R | * | NS | *** | *** | *** |
P | *** | *** | *** | *** | * |
R×P | NS | NS | NS | *** | NS |
表3
不同轮作模式和前茬施磷下土壤各形态磷含量"
处理Treatment | H2O-P | NaHCO3-Po | NaHCO3-Pi | NaOH-Po | NaOH-Pi | HCl-P | Residual-P |
---|---|---|---|---|---|---|---|
CWP0 | 3.47±0.30b | 12.60±1.3a | 27.52±0.7a | 22.28±1.6b | 13.36±0.7a | 253±4.3a | 34.77±2.5a |
SWP0 | 4.07±0.22a | 15.17±1.5a | 28.91±0.8a | 26.70±1.5a | 15.49±1.4a | 238±8.1b | 31.25±1.2a |
CWP1 | 5.61±0.18b | 12.05±1.1a | 37.58±1.2b | 25.20±1.2a | 14.65±0.3b | 258±4.9a | 28.22±1.4a |
SWP1 | 6.30±0.23a | 13.94±3.6a | 42.03±1.6a | 27.91±1.6a | 17.49±1.2a | 203±35.9a | 21.42±1.2b |
CWP2 | 4.89±0.07a | 15.01±2.4a | 29.38±1.4a | 23.56±1.6a | 14.64±0.6b | 259±2.6a | 45.04±3.2a |
SWP2 | 5.31±0.33a | 15.67±3.0a | 32.20±1.8a | 25.33±1.2a | 18.29±0.9a | 245±3.1b | 34.85±2.7b |
Two-Way AVOVA | |||||||
R | *** | NS | *** | *** | *** | ** | *** |
P | *** | NS | *** | ** | ** | NS | *** |
R×P | NS | NS | NS | NS | NS | NS | NS |
表4
不同轮作模式和前茬施磷下土壤吸附特征参数"
处理 Treatment | Langmuir 曲线方程 Langmuir curve equation | 决定系数 Correlation coefficient (R2) | 最大吸附量 Maximum adsorption (Qmax, mg·kg-1) | 吸附亲和力常数 Adsorption affinity constant (K) | 最大缓冲容量 Soil largest phosphorus uptake (MBC, mg·kg-1) | 吸附饱和度Absorption saturation (DPS, %) |
---|---|---|---|---|---|---|
CWP0 | C/Q=0.0064Q+0.0500 | 0.92863 | 157 | 0.1276 | 20.0 | 6.8 |
SWP0 | C/Q=0.0059Q+0.0336 | 0.93658 | 171 | 0.1745 | 29.8 | 9.7 |
CWP1 | C/Q=0.0054Q+0.0417 | 0.94557 | 184 | 0.1304 | 24.0 | 7.4 |
SWP1 | C/Q=0.0055Q+0.0315 | 0.93418 | 182 | 0.1742 | 31.7 | 10.2 |
CWP2 | C/Q=0.0046Q+0.0352 | 0.94668 | 219 | 0.1296 | 28.4 | 6.5 |
SWP2 | C/Q=0.0052Q+0.0285 | 0.94257 | 191 | 0.1838 | 35.1 | 13.2 |
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