不同磷水平對劍麻生長和磷肥效率的影響

習金根等

摘 要 采用盆栽試驗，研究4個不同施磷（P2O5）水平（0、0.16、0.21、0.26 g）對劍麻幼苗生物學性狀、產量、肥料利用效率和養分積累量的影響。結果表明，施用磷肥顯著提高劍麻株高、葉片長度和葉片厚度。施磷處理劍麻地上部和根系生物量有所增加。在施用尿素（以N計）0.45 g/株、氯化鉀（以K2O計）0.70 g/株基礎上，施用過磷酸鈣0.21 g/株時，劍麻地上部鮮重最大，為644.7 g/株，比不施磷處理增加39.6%，且其磷肥回收率和農學利用率也最大。施磷處理劍麻葉片和根系全磷含量均比不施磷處理P0高，葉片全氮含量和根系全磷含量明顯隨著施磷量的增加而增加。劍麻整株氮素積累量隨著施磷水平的增加而增加，磷素和鉀素積累量總體上隨著施磷水平的增加呈先增后減的趨勢。

關鍵詞 劍麻；磷水平；生長；磷肥效率

中圖分類號 S563.8 文獻標識碼 A

Abstract A pot experiment was used to explore the effects of different phosphorus levels on the biological character， yield， phosphorus utilization and nutrient uptake of sisal seedling. The result showed that plant height， leaf length， leaf thickness， leaf fresh/dry weight， root fresh/dry weight increased significantly when phosphorus fertilizer was used.When the dosage was 0.21 g per plant， the leaf fresh weight was the largest， which was 644.7 g per plant， increased by 39.6% compared to the check. The rate of phosphorus recovery and agronomic efficiency were the highest. And the P conten of leaf and root was higher than the control. The amount of nitrogen accumulation of sisal increased with the increasing of phosphorus fertilization utilization. The amount of phosphorus and potassium accumulation of sisal increased at first and then decreased.

Key words Sisal； Phosphorus fertilizer； Growth； Phosphorus utilization

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.11.002

劍麻（Agave sisalana）是龍舌蘭科龍舌蘭屬多年生熱帶硬質葉纖維作物，其纖維拉力強，具耐磨、耐酸、耐堿、耐腐蝕等特性，廣泛用于制作繩纜、鋼索繩心和編織劍麻地毯、工藝品等，是國防、漁業、航海、石油、工礦等領域的重要原料。近年來中國的劍麻生產種植具有較大規模，產量與收獲面積都維持在穩定的水平[1]。施用化肥是劍麻優質高產的保證，關于劍麻生產施肥量、肥料配比、增產和品質改善等方面的研究已有一些報道，但總體較少，主要集中在20世紀八九十年代[2-4]，而隨著社會的發展，肥料施用量和施用方法都有所變化。其中，磷素是作物生長發育、產量和品質形成必不可少的大量營養元素，對促進植物的生長發育和新陳代謝起著非常重要的作用[5-6]。但磷在土壤中易被固定，使作物難以吸收利用，磷肥利用效率下降。因此，研究磷肥用法用量對作物生產有重要意義。研究發現，施用磷肥可顯著提高劍麻的鮮葉產量，不同磷水平對劍麻根系形態和生理活性有一定的影響，并促進磷素在劍麻葉片和根系的積累[7-8]。為進一步探索劍麻植株的磷營養吸收特性和肥料利用效率，筆者以龍舌蘭H.11648為材料，進行盆栽試驗，參考當地劍麻生產用肥量，設置不施磷、低磷、中磷、高磷4個不同施磷水平，觀察測定不同施肥水平對劍麻生物學形態、養分吸收和累積量的影響，以期獲得劍麻生產最佳磷肥施用量。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用劍麻（Agave sisalana）幼苗均為龍舌蘭H.11648品種吸芽，大小為（0.35±0.05）kg，2012年8月中旬于廣西山圩農場高產劍麻園采集。供試土壤為沙壤土，有機質含量9.20 g/kg，pH4.7，堿解氮24.77 mg/kg，速效磷11.18 mg/kg，速效鉀42.04 mg/kg。市售黑色環保塑料袋及盆口徑為23 cm，高30 cm的塑料盆。供試肥料為尿素（含N 46%），過磷酸鈣（含P2O5 16%），氯化鉀（含K2O 60%），均為市售化肥。

1.2 方法

1.2.1 測定項目與方法 試驗于海南儋州市中國熱帶農業科學院環植所基地大棚進行。選取長勢正常一致的劍麻幼苗進行盆栽試驗。每盆裝土5 kg，每盆1株。2012年8月31日種下，每隔10 d澆1次水，每次200 mL。以當地生產施磷水平為中磷水平，設置不施磷、低磷、中磷、高磷4個處理，4次重復，分別施用過磷酸鈣（以P2O5計）0、0.16、0.21、0.26 g。氮鉀肥施用量一致，每盆施用尿素（以N計）0.45 g，氯化鉀（以K2O計）0.70 g。2012年10月15日，于盆中挖兩小溝，將過磷酸鈣、尿素和氯化鉀一次性施入，覆土，施肥后正常管理。

2 結果與分析

2.1 不同磷水平對劍麻生物學性狀的影響

從表1可見，施磷處理劍麻株高、葉片長度和葉片厚度都顯著高于不施磷處理，但施磷處理間差異不顯著。根粗則隨著施磷水平的增加顯著減小，但低磷和中磷處理差異不顯著，高磷處理根粗顯著小于不施磷對照。而不同處理葉片數、葉片寬度、根條數和最長根差異不顯著，其中，葉片寬度和根數在中、高磷條件下呈增加趨勢，低磷處理P1最長根最大。除根粗外，施磷處理各項指標平均都高于對照，其中，葉片厚度、葉片長度和最長根增加較明顯。可見，在幼苗期，磷對劍麻株高、葉片長度、葉片厚度和根粗影響較明顯，而對劍麻葉片數、葉片寬度、根條數影響不大。施磷處理平均株高、葉片長度、葉片厚度和最長根增加較明顯，分別比不施磷處理P0增加8.8%、12.3%、27.07%、10.8%，而施磷處理根粗平均比不施磷處理P0減小20.97%。

2.2 不同磷水平對劍麻生物量的影響

生物量是衡量植物生產力的重要指標，與植物的光合作用密切相關，植物不同器官生物量的大小表明了光合產物分配的多少[12]。從表2可見，施磷處理劍麻地上部鮮重和干重都比不施磷處理高，總體上隨著施磷水平的增加呈先增大后減小的趨勢。其中地上部鮮重中磷處理P2最大，為644.7 g，比處理P0增加39.6%，顯著高于處理P0，而低磷處理P1和高磷處理P3與處理P0差異不顯著。地上部干重各處理間差異不顯著。根鮮重高磷處理P3最大，低磷處理P1最小，而根干重中磷P2處理最大，高磷處理P3次之，低磷處理P1和處理P0相差不大，但各處理間差異不顯著。施磷處理劍麻平均地上部鮮重、地上部干重、根鮮重和根干重分別比不施磷處理增加27.1%、28.10%、2.7%和9.19%。不同處理劍麻地上部水量、根含水量和根冠比差異不明顯。可見，施用磷肥可提高劍麻地上部生物量，中磷處理P2施肥水平條件下，劍麻地上部生物量最大，而高磷水平處理P3劍麻地上部生物量反而有所下降。本試驗條件下，不同磷水平處理對劍麻地上部含水量、根含水量和根冠比影響不大。

2.3 不同磷水平對劍麻磷肥利用效率的影響

肥料回收率反映了作物對施入土壤中肥料養分的回收效率，反映作物對化肥養分的吸收狀況。而肥料農學利用率是指單位施肥量所增加的作物經濟產量，評價肥料增產效應較為準確的指標。偏生產力是指單位投入的肥料氮所能生產的作物產量。生理利用率則指作物地上部每吸收單位肥料中養分所獲得經濟產量的增加量，說明植物體內養分的利用效率[11]。從表3可見，劍麻磷肥回收率和農學利用率中磷處理P2最大，分別為10.53%、871.59 kg/kg，從低磷水平到中磷水平呈增加趨勢。但高磷處理P3磷肥回收率和農學利用率比處理P2小，說明隨著施磷水平的增加劍麻磷肥回收率和農學利用率呈先增大后減小的趨勢。而劍麻偏生產力則隨著施磷水平的增加呈遞減趨勢，生理利用率隨著施磷水平的增加而增加。說明在中磷水平條件下，肥料中磷素的回收效率最高，對磷肥的吸收利用效果最佳。中磷水平條件下，單位投入的磷肥對劍麻的增產效果最好，是生產中的最佳施磷水平。

2.4 不同磷水平對劍麻地上部和根系養分含量的影響

養分含量測定結果表明，不同磷水平對劍麻地上部和根系養分含量有一定影響（表4）。施磷處理劍麻地上部和根系全磷含量都比不施磷處理P0高。其中，處理P1地上部含磷量最大，顯著高于處理P0，處理P2次之。但除處理P1外，其余施磷處理與不施磷處理P0差異不顯著，施磷處理間差異也不顯著。根系含磷量總體上隨著施磷水平的增加而增加，處理P3最大。但除處理P3外，其余施磷處理與不施磷處理P0差異也不顯著，施磷處理間差異也不顯著。施磷處理地上部全氮含量都大于不施磷處理P0，總體上隨著施磷水平的增加呈升高趨勢。但除處理P3外，其余施磷處理與不施磷處理P0差異不顯著，施磷處理間差異也不顯著。而根系含氮量各處理間差異不明顯。地上部含鉀量各處理間差異不明顯，而根系含鉀量總體上隨著施磷水平的增加呈升高趨勢。施磷處理劍麻地上部平均全氮、全磷含量比不施磷處理分別增加26.41%、35.40%，而根全磷、全鉀含量分別增加70.00%、67.00%，根全氮含量則減小3.76%。

2.5 不同磷水平對劍麻N、P、K素積累量的影響

不同磷水平對劍麻磷素積累量有一定影響。劍麻植株地上部氮素積累量總體上隨著施磷水平的增加而增加，而根系吸氮量變化不明顯。高磷水平處理P3整株氮素積累量為834.95 mg/株，比不施磷處理P0增加51.66%。而地上部磷素積累量總體上隨著施磷水平的增加呈先增大后減小的趨勢，而根系吸磷量則隨著施磷水平的增加呈升高趨勢。整株磷素積累量中磷水平處理P2最大，為73.46 mg/株，比處理P0增加40.69%。地上部鉀素積累量呈先增大后減小的趨勢，而根系吸鉀量變化不明顯。其中，處理P2鉀素積累量最大，為1 422.35 mg/株，比處理P0增加14.30%（見圖1～3）。

2.6 不同磷水平對劍麻N、P、K平衡的影響

養分間的比值反映了各營養元素的養分平衡狀況，是營養診斷的一個重要指標[11]。由圖4可見，隨著施磷水平增加，劍麻地上部養分比例K/P呈下降趨勢，由不施磷處理P0的25.21下降到高磷水平P3的21.06。而N/K呈升高趨勢，由不施磷處理P0的0.41升高到高磷水平P3的0.56，但增加幅度較小。N/P中磷處理P1最小，為8.71，高磷處理P3最大，為11.84，施磷處理總體上隨著磷水平的增加呈升高趨勢。可見，磷營養元素的缺乏，劍麻植株的氮磷和鉀磷營養平衡也隨之變化。

3 討論與結論

3.1 不同磷水平對劍麻生長和產量的影響

本試驗參考劍麻生產用肥量，研究不同磷肥用量對劍麻生長的影響。從試驗結果可見，施用磷肥后，劍麻株高、葉片長度和葉片厚度等農藝性狀指標有所提高，生物量增加，增產效果明顯。其中，中磷處理P2地上部鮮重比不施磷處理P0增加39.6%。但磷肥并非施用越多越好，過多的磷反而對劍麻生長產生抑制作用。本試驗中，高磷水平條件下劍麻葉片長度、葉片寬度和葉片厚度與中磷水平條件下差異不大，而高磷水平下劍麻冠鮮重和冠干重反而比中磷水平下少，這與李海霞等[12]、沈乂暢等[13]、齊敏興等[14]在研究紅松幼苗、醉魚草、紫花苜蓿的結果一致。

一般來說，礦質養分的供應除了影響植物生物量的大小，還與生物量的分配有關，礦質養分受限時，光合物質的分配有利于地下生長[15]。尤其是作物根系形態、主根長度、根毛密度和側根數量與植物對土壤磷的利用效率密切相關，磷脅迫下，植物通過增加根冠比、增加根毛的長度、密度和側根的數量等來提高對土壤中磷的吸收能力[16]。但本試驗中，不施磷處理P0根鮮重和根干重并沒有明顯增大，反而稍低于施磷處理，不同磷水平處理根冠比差異不明顯，說明低磷水平條件對劍麻根系也有不利影響，這與樊衛國等[17]在紐荷爾臍橙幼樹上的研究結果一致。

葉片數量是劍麻產量構成的重要指標，但本試驗周期內，不同處理劍麻長葉量差異不明顯，而影響劍麻長葉量的因素還有待進一步研究。此外，不同處理劍麻葉寬、最長根長、根數等差異也不明顯。可見，本試驗不同施磷水平條件下劍麻各項生物學性狀指標和生物量總體上差異不明顯，可能與以下三方面因素有關：（1）試驗設置肥料梯度相差不夠大，導致不同處理劍麻生長差異不明顯，各項農藝性狀指標沒有達到差異顯著水平；（2）劍麻為多年生經濟作物，生命周期達6～7 a，割葉生產期為4～5[18]，本試驗周期相對較短，肥料效應還未能完全體現，造成不同處理某些試驗指標差異不顯著；（3）試驗用劍麻幼苗雖已經挑選，但仍無法達到完全一致，隨機選取種植后，各處理劍麻幼苗長勢和重量已經有所差異，這對試驗結果及結果分析造成較大誤差。

3.2 不同磷水平對劍麻養分含量及肥料利用效率的影響

不同磷肥用量除了影響劍麻生物積累量外，還通過影響劍麻養分含量進而影響劍麻對礦質營養的吸收和肥料的利用效率。本研究中，施用磷肥不僅增加劍麻的生物量，劍麻地上部含氮量、根系含磷量和根系含鉀量也隨著施磷水平的增加而增加。因此，施用磷肥一定程度上促進了劍麻對N、P、K的積累，并使K/P比例下降，N/K比例小幅上升，而N/P比例變化規律不明顯。但本試驗中，劍麻地上部含磷量隨著施磷水平的增加呈先增大好減小的趨勢，不同施磷水平條件下地上部含鉀量和根系含氮量差異不明顯。

本試驗中，劍麻磷肥回收率和農學利用率隨著磷水平增加呈先增加后減小的趨勢，說明隨著施磷量的增加，磷肥效率有所提高，但當施磷量到一定值后，磷肥效率增加不顯著，繼續增加磷肥用量，反而造成磷肥利用效率的降低。這也是磷肥過量施用使土壤中殘留大量的磷，造成資源浪費和環境污染的理論依據。這就要求在劍麻生產過程中，要適量施用磷肥，才能既提高磷肥利用效率，又避免對自然環境造成污染，保證農業生產持續發展。

本試驗只在劍麻幼苗期初步考察了不同磷肥用量對劍麻生長和磷肥利用效率的影響，而劍麻割葉投產期不同磷肥用量和施磷時期對劍麻產量和肥料利用效率的影響，劍麻磷素轉運和分配動態，磷脅迫條件下劍麻的生理特性，以及劍麻生產中最佳磷肥施用基追比等還有待進一步研究。基于本試驗所設置肥料梯度差異還不夠明顯的問題，劍麻生產中的磷肥施用量還可以進一步提高。

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