《Journal of Agriculture and Food Research》：Short-term residual effects of integrated phosphorus and manure management in soybean on subsequent maize productivity and profitability in Northern Benin
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摘要：大豆(Glycine max L.)-玉米(Zea mays L.)轮作可通过生物固氮(BNF)提升生产力与土壤肥力，但在撒哈拉以南非洲(SSA)受限于低土壤有效磷水平及落后的大豆施肥实践。本研究评估了北贝宁三个 agro-ecological zone
摘要：大豆(Glycine max L.)-玉米(Zea mays L.)轮作可通过生物固氮(BNF)提升生产力与土壤肥力，但在撒哈拉以南非洲(SSA)受限于低土壤有效磷水平及落后的大豆施肥实践。本研究评估了北贝宁三个 agro-ecological zones（AEZs：Baka、Ina、Kommon）三年内（2019—2021年）大豆期集成磷(P)与农家厩肥(manure, M?: 3 t ha?1)管理对后茬玉米生产力及盈利性的短期残效(short-term residual effects)。试验采用裂-裂-区随机完全区组设计(RCBD)，三个重复，三个站点比较两种大豆品种（改良种TGX1010-14F与当地种）、六种大豆期磷与厩肥处理（P0、P10: 10 kg P ha?1 过磷酸钙TSP、P20: 20 kg P ha?1 TSP、M?、P10+M?、P20+M?）及两个玉米季矿质施肥水平（F?对照、F?: NPKSBZn + 尿素微施）。施于大豆的磷是大豆籽粒产量变异的最主要影响因子（最高解释47%），亦解释后茬玉米籽粒产量变异的47%及净收益(net profit, NP)变异的67%。厩肥使系统净收益近翻倍，并使后茬玉米籽粒产量提高达0.37 t ha?1。改良品种TGX1010-14F在各站点各季节均优于当地品种，且提升系统磷偏因子生产力(partial factor productivity of phosphorus, PFPP)。在较适宜站点(Baka与Ina)P10与P20无显著差异增益，确认P10为两地最适施磷量。站点间产量表现呈一致梯度(Baka > Ina > Kommon)，站点环境解释产量变异达15%。将改良大豆品种、厩肥与磷肥（因地制宜P10或P10+P20）相结合是北贝宁大豆-玉米轮作中最具生产力、养分利用效率及经济盈利性的策略。
论文解读——北贝宁大豆-玉米轮作中磷肥与厩肥综合管理的残效及系统效益评估
该研究由Mo?se Y. Salifou Méré、Pierre G. Tovihoudji等来自帕拉库大学(University of Parakou)及Pablo Tittonell合作完成，发表于《Journal of Agriculture and Food Research》。撒哈拉以南非洲玉米单产仅为潜力的25%—50%，养分耗竭尤其是缺磷限制了大豆生物固氮(BNF)及后茬作物获取残效氮与磷。已有研究多孤立评价大豆施肥或后茬玉米残效，缺乏跨环境整合品种、磷微施(microdosing)、厩肥及系统级指标（生产力、蛋白质产出、磷偏因子生产力PFPP、经济效益）的研究。因此研究人员假设：(i)改良品种＋厩肥＋磷微施可提升大豆生产力；(ii)大豆期施厩肥与磷的残效较直接给玉米施肥更具成本效益；(iii)品种响应与残效具环境与季节差异；(iv)综合磷与厩肥管理提升轮作体系整体表现。为此于2019—2021年在北贝宁三站点开展田间试验验证。
主要技术方法
研究人员在北贝宁三个 agro-ecological zones（Baka、Ina属苏丹气候带，Kommon属苏丹—萨赫勒亚带）的砂质壤土上开展田间试验。大豆季(2019、2020)设裂区RCBD：主区为两大豆品种（改良TGX1910-14F与当地品种），副区为六大豆期磷与厩肥处理（P0对照、P10＝10 kg P ha?1 以重过磷酸钙triple superphosphate TSP施入、P20＝20 kg P ha?1 TSP、M?＝3 t ha?1 农家厩肥穴施、P10+M?、P20+M?）。玉米季(2020、2021)设于前作大豆原址，采用裂?裂?区设计：主／副区继承前作大豆品种与磷?厩肥处理，副?副区为玉米季矿质肥水平（F?不施，F?＝基施NPKSBZn 75 kg ha?1＋追施尿素25 kg ha?1）。每处理三重复。测定大豆与玉米籽粒及秸秆产量、千粒重(TGW)、收获指数(HI)；计算大豆当量产量(soybean equivalent yield, SEY)、系统大豆当量产量(system soybean equivalent yield, SSEY)、系统生产力效率(system productivity efficiency, SPE＝SSEY／轮作总天数)、系统磷偏因子生产力(system partial factor productivity of phosphorus, PFPP＝SSEY／全轮作施P总量)、系统蛋白产出(system protein output, SPO＝∑各季籽粒产量×蛋白含量，大豆按41.2%、玉米按8.7%)、毛收入(gross income, GI)、净收益(net profit, NP＝GI－所有运营成本)。采用线性混合效应模型(LMM)分析固定效应（站点?年份、品种、厩肥、施磷量、玉米肥）与随机效应（区组），以Type III ANOVA与Tukey检验(p＜0.05)及η2量化因子贡献，并做五情景价格敏感性分析(S0–S4)。
研究结果
3.1. Crops yield
大豆籽粒与秸秆(haulm)产量在两年中均被厩肥(M?使籽粒增产0.92—1.25 t ha?1)、磷(P10使籽粒增产1.10—1.50 t ha?1，P20与P10差异不显著或略低)及改良品种显著提升(p＜0.001)；站点×处理负交互作用表明Kommon与Ina响应较弱，但三阶正交互可部分补偿。后茬玉米受大豆期处理的残效影响：M?使玉米籽粒增产0.31—0.37 t ha?1(p≤0.002)，P10增产0.54—0.56 t ha?1，P20增产0.67—0.85 t ha?1(p＜0.001)；玉米季F?额外增产籽粒0.34 t ha?1(2020)、与P20有正交互。改良品种对后茬玉米秸秆增产1.11—1.42 t ha?1(p＜0.001)，千粒重(TGW)受前作磷(P10、P20)正向影响(增35—50 g，p＜0.05)，Kommon有三阶正交互。站点产量梯度Baka＞Ina＞Kommon。
3.2. System soybean equivalent yield and productivity efficiency
轮作尺度上，M?使系统大豆当量产量(SSEY)增1.24—1.51 t ha?1，P10增1.57—1.96 t ha?1，P20增1.84—1.89 t ha?1(p＜0.001)；改良品种在2021年显著增SSEY 0.77 t ha?1。系统生产力效率(SPE)同样被M?(4.93—4.99 kg ha?1 day?1)、P(6.26—7.34 kg ha?1 day?1)及改良品种提升，Kommon呈负交互但三阶交互可部分抵消。
3.3. System partial factor productivity of P
系统磷偏因子生产力(PFPP)随施磷量增加因稀释效应下降（P20较P10降约229—288单位，p＜0.001），厩肥与玉米F?亦降低PFPP，而改良品种提升PFPP(75.77—191.05，p＜0.001)。M?×P20及P20×F?正交互可部分抵消化释。2021年有三阶正交互调节磷利用率。
3.4. System economic benefit
净收益(NP)被M?（近翻倍）、P（P10增约523—660 USD ha?1，P20增约601—615 USD ha?1）及改良品种（2021年增262 USD ha?1）显著提高(p＜0.001)。Kommon×P负交互降低收益，但Ina与Kommon三阶正交互在2021年改善经济表现。敏感性分析显示改良品种＋M?＋P10在所有价格情景(S0–S4)及站点均盈利，本地种无肥在Kommon最坏情景下亏损。
3.5. Relative contribution of main factors
大豆与后茬玉米及系统指标变异最大解释因子均为施磷量(η2最高47%)，次为厩肥(约18%)、站点环境(最高16%)、品种(对大豆秸秆贡献约10%)；玉米季施肥与年份对系统指标贡献微弱(η2＜8%)，磷肥仍是主导。
讨论与结论总结
讨论指出大豆期施磷与厩肥通过改善根际养分、土壤持水及生物固氮条件提升大豆产量，改良品种具更优结瘤与菌根特性故与P10呈正交互；厩肥提供磷并降低磷固定使高磷下边际收益递减致M?×P负交互。残效源于磷残留与大豆BNF氮及有机质提升，后茬玉米直接施矿质肥可协同发挥残效。站点间热?水条件与黏粒含量差异导致Baka＞Ina＞Kommon产量梯度，Kommon高温与低黏粒削弱残效表达，强调因地制管理。经济分析确认厩肥是利润倍增主因，P10为Ina与Kommon最适经济施磷量，Baka可适当用P20；改良品种在各情景具风险抵御力。
Conclusion（结论译文）
研究人员评估了北贝宁三个农业生态区三年(2019—2021)大豆期集成磷与厩肥管理对后茬玉米生产力与盈利性的短期残效。施于大豆的磷与厩肥产生显著系统级效益：大豆期P10/P20在无玉米直接施肥时可增后茬玉米产量0.50—0.76 t ha?1，等同于单独施玉米矿质肥的效果(0.34 t ha?1)；改良品种净收益较当地品种高24%—74%（依站点而异）。局限含未用1?N区分BNF与磷/厩肥效应、缺收获后土壤分析及固定市价假设。多站点多年设计与农艺?营养?经济整合提供稳健证据。未来应开展结合土壤养分、根瘤及植株组织测定的机理性研究与长周期试验。对北贝宁小农，将改良大豆品种与因地制宜施磷量（Ina与Kommon用P10，Baka可用P10—P20）及厩肥组合，并对后茬玉米行微施矿质肥，是优化大豆?玉米轮作最经济有效的策略。
