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磷是植物生长发育的必需营养元素之一,对于普遍缺磷的南方稻田,磷素投入的重要性显得更加突出,但随着磷肥的长期施用,土壤缺磷现象会得到明显改善。实现粮食安全和环境友好双赢的磷肥合理施用必定是以土壤磷素肥力的有效调控为前提。本论文基于长江中上游5个典型农田试验点,选择了化学磷肥和有机肥配施处理(NPM、NPKM、NPKS、PKM)、施化学磷肥处理(NP、NPK)和未施化学磷肥处理(CK、M、NK、NKM)。通过21~31年长期定位试验,分析了土壤全磷、有效磷、磷盈亏速率及作物吸磷量、磷肥回收率、磷肥利用率、磷肥农学效率和磷肥生理效率的时空演变特征及其影响因素。从而阐明特定区域长期施肥下土壤磷素肥力与磷肥肥效的演变特征,对于区域磷肥的合理施用和农业可持续发展,均具有重要的理论意义和实践价值。主要研究结果如下:1、化学磷肥和有机肥配施处理(NPKM、NPKS),相比较施用化学磷肥处理(NPK),能够提高早稻和晚稻产量1.1%~19.6%和5.7%~21.6%;能够提高小麦和第二季稻谷产量0.9%~5.9%和4.6%~5.9%。化学磷肥的施用显著提高稻谷和小麦产量。双季稻区,磷肥增产效果表现为早稻>晚稻;稻麦轮作区,磷肥增产效果表现为小麦>水稻。2、长期施磷肥后,各试验点土壤全磷、有效磷含量和磷素活化系数呈增加趋势。长期施肥下各试验点土壤有效磷含量和磷活化系数年均值总体表现为化学磷肥和有机肥配施处理>施化学磷肥处理>未施化学磷肥处理。土壤磷素活化系数与土壤有机碳含量呈极显著正相关关系,紫色土和红壤性水稻土土壤有效磷增加速率分别为0.8~2.4和0.2~2.8 mg/kg?y;土壤有机碳每增加1 g/kg,稻麦轮作和双季稻体系下土壤磷活化度分别增加0.18%和0.16%。3、各试验点随着试验时间的延长,磷素的土壤自然供给量均呈显著下降,紫泥田和红壤性水稻土的磷素自然供给量年下降速率在0.48~0.63 kg/hm~2之间。肥料的平衡施用更能促进作物对磷的吸收,在不同作物季节中间表现为水稻吸磷量>小麦吸磷量;早稻吸磷量>晚稻吸磷量。磷肥回收率随着磷肥用量的增加而显著降低,磷肥施用量每增加10 kg P/hm~2,作物磷肥回收率将会下降约9.5%。不同施肥措施对磷肥农学效率和生理效率的影响不显著。随着磷肥的长期投入,各试验点土壤磷素均呈盈余状态。土壤盈余量在一定范围内,土壤有效磷增加量与磷素盈余量均呈显著正相关;土壤中盈余相同量磷素时,化学磷肥较有机肥磷能够增加更多的土壤有效磷。4、紫泥田稻麦轮作下小麦和水稻土壤有效磷农学阈值分别为16.6和10.2 mg/kg;红黄泥双季稻系统中水稻的土壤有效磷农学阈值为17.4 mg/kg。各试验点在其合理的施肥措施下(NPK和NPKM),达到土壤有效磷农学阈值约3~21年。水稻土壤有效磷临界值与其自然平均吸磷量呈显著正相关。5、红黄泥各处理无机磷总量随着施肥年份而显著增加,有机无机肥配施的无机磷总量显著高于单施化肥或有机肥。无机磷各组分中以Fe-P的年变化速率最快,年均增加约1~8 mg/kg;以Ca-P的年变化速率最慢,年均增加约0.3~2 mg/kg。Fe-P和Al-P相对其他无机磷组分(Ca-P和O-P)对红黄泥土壤有效磷的贡献更大。长期单施化肥对土壤无机磷总量占全磷的比例没有影响;施肥主要促进了O-P比例的降低和Al-P的增加,尤其是施用化学磷肥或化学磷肥与有机肥配施之后,促进作用更加明显。