磷肥種類對(duì)石灰性土壤馬鈴薯產(chǎn)量和磷肥利用率的影響

秦永林 田艷花 樊明壽* 石曉華 賈立國 陳 楊 于 靜

（1內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019；2內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010011）

北方一作區(qū)馬鈴薯因光照充足、晝夜溫差大、病蟲害少等優(yōu)勢，其種植面積約占全國馬鈴薯總種植面積的49%（金黎平和羅其友，2013）。該地區(qū)多數(shù)馬鈴薯農(nóng)田屬于石灰性土壤，由于石灰性土壤對(duì)磷有強(qiáng)烈的固定作用，極大地降低了土壤溶液中磷的有效性；同時(shí)，馬鈴薯種植體系缺乏有針對(duì)性的磷肥高效管理技術(shù)，當(dāng)季磷肥利用率僅為11.2%（陳楊 等，2012），遠(yuǎn)低于小麥15.3%～31.2%（高靜 等，2009）、玉米16.1%～28.4%（范秀艷 等，2013）、水稻15.22%～21.44%（易均 等，2016）三大糧食作物。因此，有必要認(rèn)真分析馬鈴薯生產(chǎn)中磷肥管理存在的問題，有針對(duì)性地開展馬鈴薯磷肥高效利用的研究與應(yīng)用。

磷肥的有效性和作物產(chǎn)量直接與磷肥本身組成、形態(tài)以及施入土壤的特性有關(guān)（李青軍 等，2018）。如相同施磷量條件下，土壤pH值為7.8的潮褐土上，對(duì)小麥的產(chǎn)量、植株磷含量均表現(xiàn)為重過磷酸鈣＞鈣鎂磷肥＞磷礦粉（王慶仁 等，2000）；而pH值為6.5的砂姜黑土上，鈣鎂磷肥對(duì)玉米的增產(chǎn)效果顯著大于過磷酸鈣和磷酸二銨（朱宏斌 等，2014）。實(shí)際生產(chǎn)中，北方一作區(qū)多為堿性較強(qiáng)的石灰性土壤，馬鈴薯種植中投入的磷肥種類比較混亂，缺乏科學(xué)的指導(dǎo)意見。因此，本試驗(yàn)采用北方馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)普遍應(yīng)用的過磷酸鈣、磷酸一銨、磷酸二銨3種磷肥，研究分析了不同種類磷肥對(duì)馬鈴薯磷素吸收、產(chǎn)量以及磷肥利用效率的影響，旨在為馬鈴薯磷肥的高效利用提供技術(shù)參考和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行。該地區(qū)位于東經(jīng) 111°42′、北緯 40°26′，海拔1 070 m；年平均氣溫6 ℃左右，年均日照時(shí)間1 600 h左右，無霜期140 d左右，降水量335.2～534.6 mm。土壤類型屬于栗鈣土，土壤質(zhì)地屬于砂性土壤，土壤容重1.10 g·cm-3；0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量 22.4 g·kg-1，全氮 1.77 g·kg-1，全磷 0.75 g·kg-1，有效磷 15.2 mg·kg-1，速效鉀 148.0 mg·kg-1，pH 值 8.34。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)材料為克新1號(hào)脫毒種薯，由內(nèi)蒙古馬鈴薯繁育中心提供；切塊種薯質(zhì)量為30～50 g，保留1～2個(gè)芽眼。試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理：不施磷肥（CK）、單施過磷酸鈣160 kg·hm-2、單施磷酸一銨 160 kg·hm-2、單施磷酸二銨 160 kg·hm-2；3 種磷肥的溶解度及pH值見表1，每處理4次重復(fù)，小區(qū)面積32 m2，隨機(jī)排列。采用露地平作的模式，種植密度為52 000株·hm-2，株距32 cm，行距60 cm；氮肥為尿素，施用量300 kg·hm-2，1/3基施，出苗后15、30 d各追施1/3；鉀肥為硫酸鉀，施用量315 kg·hm-2，磷肥與鉀肥全部于播種前1天均勻撒到土壤表面后耕翻25 cm；灌溉方式為噴灌，整個(gè)生育期總灌溉量為5 100 m3·hm-2；其他栽培管理措施、病蟲害防治等均一致。

表1 供試3種磷肥的溶解度及pH值

1.3 測定項(xiàng)目

植株取樣：出苗后5、10、20、35、50、65、85、105 d（即施磷肥后25、30、40、55、70、85、105、125 d），每小區(qū)隨機(jī)取樣3株。

干物質(zhì)量：將植株分為根、莖、葉、塊莖，分別放入烘箱內(nèi)105 ℃殺青30 min，然后80 ℃烘干至恒重，用百分之一天平稱重。

葉面積：隨機(jī)選取植株30片小葉，以葉脈對(duì)齊摞在一起，用打孔器打小圓葉3次，稱取90片小圓葉的鮮質(zhì)量。用游標(biāo)卡尺測量打孔器的直徑，計(jì)算打孔器橫截面積，根據(jù)打孔葉片面積以及鮮質(zhì)量與葉片總鮮質(zhì)量折算單株葉面積。

植株全磷含量：采用濃硫酸-過氧化氫消煮，釩鉬酸銨比色法（鮑士旦，2000）測定。

經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與商品率：收獲時(shí)，每小區(qū)隨機(jī)抽取2 m2的馬鈴薯植株進(jìn)行測產(chǎn)（塊莖產(chǎn)量），并以塊莖質(zhì)量150 g為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行商品薯與小薯分級(jí)。商品率為＞150 g的塊莖產(chǎn)量占總塊莖產(chǎn)量的百分比。大薯率為＞150 g的塊莖數(shù)量占總塊莖數(shù)量的百分比。

葉面積指數(shù)（LAI）=綠葉葉片總面積/土地面積

地上部（地下部）磷素分配比例=〔地上部（地下部）全磷含量×地上部（地下部）干物質(zhì)量〕/（整株全磷含量×整株干質(zhì)量）×100%

磷肥偏生產(chǎn)力（PFPN，kg·kg-1）=施磷區(qū)塊莖產(chǎn)量/施磷量

磷肥農(nóng)學(xué)利用率（AEN，kg·kg-1）=（施磷區(qū)塊莖產(chǎn)量-空白區(qū)塊莖產(chǎn)量）/施磷量

磷肥吸收利用率（REN，%）=〔施磷區(qū)（地上部+塊莖）吸磷量-空白區(qū)（地上部+塊莖）吸磷量〕/施磷量×100

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 24.0軟件和Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用LSD法進(jìn)行平均數(shù)間多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種類磷肥對(duì)馬鈴薯植株干物質(zhì)累積量的影響

從表2可以看出，在整個(gè)生育期內(nèi)，不同磷肥處理的馬鈴薯葉片干物質(zhì)累積量均呈先增加后減少的變化趨勢，且均在出苗50 d時(shí)達(dá)到最大值，此時(shí)過磷酸鈣、磷酸一銨、磷酸二銨處理的葉干物質(zhì)累積量分別比不施磷肥對(duì)照增加了43.86%、77.59%、19.82%，其中磷酸一銨處理的葉干物質(zhì)累積量最高，顯著高于過磷酸鈣、磷酸二銨處理。

不同磷肥處理的莖、根干物質(zhì)累積量的變化趨勢與葉干物質(zhì)累積量變化趨勢相似。

不同磷肥處理的塊莖干物質(zhì)累積量呈持續(xù)增長態(tài)勢，前期各處理間差異不顯著，出苗105 d時(shí)過磷酸鈣、磷酸一銨、磷酸二銨處理的塊莖干物質(zhì)累積量分別比不施磷肥對(duì)照顯著增加了22.35%、48.67%、18.64%，其中磷酸一銨處理的塊莖干物質(zhì)累積量顯著高于過磷酸鈣和磷酸二銨處理。

不同磷肥處理的整株干物質(zhì)累積量大體呈“慢—快—慢”增加的趨勢，過磷酸鈣和磷酸一銨處理的整株干物質(zhì)累積量始終顯著高于不施磷肥對(duì)照；出苗105 d時(shí)過磷酸鈣、磷酸一銨、磷酸二銨處理的整株干物質(zhì)累積速率分別為2.37、2.62、2.32 g·株-1·d-1，分別比對(duì)照增加 14.34%、26.50%、12.22%。

2.2 不同種類磷肥對(duì)馬鈴薯植株葉面積指數(shù)的影響

從表3可以看出，隨出苗天數(shù)的增加，各處理馬鈴薯植株葉面積指數(shù)均呈先增加后降低的變化趨勢，且均在出苗50 d時(shí)達(dá)到最大值，此時(shí)磷酸一銨處理的葉面積指數(shù)比不施磷肥對(duì)照、過磷酸鈣、磷酸二銨處理分別顯著增加89.78%、29.05%、49.15%。出苗10～85 d內(nèi)，磷酸一銨處理的葉面積指數(shù)始終顯著高于不施磷肥對(duì)照、過磷酸鈣和磷酸二銨處理，過磷酸鈣和磷酸二銨處理的葉面積指數(shù)亦顯著高于不施磷肥對(duì)照。

2.3 不同種類磷肥對(duì)馬鈴薯植株磷素累積量的影響

從表4可以看出，整個(gè)生育期內(nèi)，馬鈴薯葉片、莖、根中的磷素累積量均表現(xiàn)為先增加后減少的變化趨勢，且各處理的莖、葉磷素累積量均在出苗50 d時(shí)達(dá)到最大值，而后由于向塊莖中轉(zhuǎn)移磷素導(dǎo)致下降迅速。其中，出苗35～105 d內(nèi)磷酸一銨處理的葉、莖中磷素累積量顯著高于不施磷肥對(duì)照、過磷酸鈣和磷酸二銨處理。

各處理的塊莖磷素累積量呈持續(xù)增加的態(tài)勢。前期（出苗35～50 d）各處理塊莖磷素累積量無顯著差異；出苗65～105 d，磷酸一銨處理的塊莖磷素累積量顯著高于不施磷肥對(duì)照、過磷酸鈣和磷酸二銨處理，過磷酸鈣和磷酸二銨處理的塊莖磷素累積量亦顯著高于不施磷肥對(duì)照。

各處理整株磷素累積量呈持續(xù)遞增的態(tài)勢，出苗10 d后3個(gè)施磷處理的整株磷素累積量始終顯著高于不施磷肥對(duì)照，其中磷酸一銨處理的整株磷素累積量亦始終顯著高于過磷酸鈣和磷酸二銨處理；出苗105 d時(shí)，過磷酸鈣、磷酸一銨、磷酸二銨處理的整株磷素累積量分別比不施磷肥對(duì)照顯著增加35.82%、83.04%、39.40%。

表2 不同種類磷肥對(duì)馬鈴薯植株干物質(zhì)累積量的影響 g·株-1

表3 不同種類磷肥對(duì)馬鈴薯植株葉面積指數(shù)的影響

2.4 不同種類磷肥對(duì)馬鈴薯植株磷素分配比例的影響

從表5可以看出，以塊莖形成期為界，各處理馬鈴薯地上部磷素分配比例均呈現(xiàn)先小幅上升后持續(xù)下降的變化趨勢，而地下部磷素分配比例則均呈先下降后持續(xù)上升的變化趨勢，出苗5～50 d磷素主要集中在地上部。通過各處理地上部與地下部磷素分配比例隨出苗天數(shù)的擬合計(jì)算，地上部與地下部磷素分配比例的等比例時(shí)間出現(xiàn)在出苗62～73 d，且先后出現(xiàn)的順序?yàn)椋翰皇┝追蕦?duì)照、過磷酸鈣、磷酸二銨、磷酸一銨。出苗50 d后，地上部的磷素逐漸轉(zhuǎn)移到地下部，至收獲時(shí)（出苗105 d）各處理地下部磷素分配比例大小為：磷酸一銨＞過磷酸鈣、磷酸二銨＞不施磷肥對(duì)照。

2.5 不同種類磷肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

從表6可以看出，3個(gè)施磷處理的馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)、單株產(chǎn)量、大薯率、商品率均顯著高于不施磷肥對(duì)照，比對(duì)照顯著增產(chǎn)37.98%～57.81%。其中，磷酸一銨處理的單株產(chǎn)量、商品率比過磷酸鈣和磷酸二銨處理分別顯著增加了9.38%、14.37%和3.11%、3.33%。

2.6 不同種類磷肥對(duì)馬鈴薯磷肥利用率的影響

從表7可以看出，馬鈴薯磷肥偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)利用率、吸收利用率均表現(xiàn)為磷酸一銨處理顯著高于過磷酸鈣和磷酸二銨處理，其中磷酸一銨的磷肥吸收利用率比過磷酸鈣、磷酸二銨分別顯著提高了103.13%、84.51%。

表4 不同種類磷肥對(duì)馬鈴薯植株磷素累積量的影響 mg·株-1

表5 不同種類磷肥對(duì)馬鈴薯植株磷素分配比例的影響 %

表6 不同種類磷肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

表7 不同種類磷肥對(duì)馬鈴薯磷肥利用率的影響

3 結(jié)論與討論

馬鈴薯磷素的吸收、各器官磷素分配比例對(duì)其生長發(fā)育、產(chǎn)量形成至關(guān)重要（邢海峰 等，2015）。研究表明：馬鈴薯的磷素在生育前期主要分配在莖、葉中，塊莖一旦形成，便向其中進(jìn)行轉(zhuǎn)移，成熟收獲時(shí)塊莖中的磷素可占全株的80%以上（門福義和劉夢蕓，1995；Dechassa et al.，2003；Soratto et al.，2015）。本試驗(yàn)也得出類似的結(jié)論，而且施用磷酸一銨的馬鈴薯地下部磷素分配比例在出苗85～105 d時(shí)顯著高于不施磷肥對(duì)照及施用過磷酸鈣和磷酸二銨。有報(bào)道在貴州pH值為7.09的土壤上施用普鈣（過磷酸鈣），馬鈴薯的磷素最大吸收量為241.29 mg·株-1（夏錦慧，2009）；與在呼和浩特pH值為7.77的土壤上馬鈴薯磷素最大吸收量為1 681 mg·株-1的結(jié)果（高聚林 等，2003）相差較大，除試驗(yàn)品種、氣候不同外，南北方土壤類型的差異也是重要影響因素之一。本試驗(yàn)中，在pH值為8.34的石灰性土壤上施用過磷酸鈣，馬鈴薯磷素最大吸收量為439.36 mg·株-1，而施用磷酸一銨能達(dá)到592.10 mg·株-1，說明根據(jù)土壤類型選擇適宜的肥料品種對(duì)馬鈴薯磷素的吸收利用至關(guān)重要。

衡量施肥是否合理的兩個(gè)重要指標(biāo)是產(chǎn)量和肥料利用率（張福鎖 等，2008）。有研究表明，適量的磷肥可以增加馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)，但卻不利于單薯質(zhì)量的提高（張靜 等，2012）。另有研究表明，磷肥可以促進(jìn)馬鈴薯大、中薯率的提高（胡助力和郭志平，2006；李章田 等，2010）。兩種結(jié)論似乎存在矛盾。本試驗(yàn)中，3種磷肥施入量均為160 kg·hm-2，施用磷酸一銨后單株結(jié)薯數(shù)和商品率均顯著高于不施磷肥對(duì)照及施用過磷酸鈣，意味著單株結(jié)薯數(shù)量和單薯質(zhì)量可以通過施用適宜的磷肥品種而得到協(xié)同提高。從光合同化物形成的角度分析，施用磷酸一銨的馬鈴薯在出苗5 d時(shí)葉面積指數(shù)占有一定的優(yōu)勢，之后葉面積指數(shù)始終保持在較高水平，這為馬鈴薯最終產(chǎn)量的顯著增加奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)，磷酸一銨處理的馬鈴薯磷素累積量高于其他兩種磷肥，上述原因促使馬鈴薯磷酸一銨的磷肥利用率顯著增加。

酸性土壤應(yīng)施用堿性肥料，中性和石灰性土壤應(yīng)施用酸性肥料的道理早已證實(shí)并寫入教科書（陸景陵，2003）。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，磷肥常用作基肥使用，農(nóng)民多以價(jià)格優(yōu)惠、高養(yǎng)分含量的標(biāo)準(zhǔn)選擇肥料，忽略了肥料的水溶性以及與土壤特性的匹配。本試驗(yàn)中，試驗(yàn)地為pH值8.0以上的石灰性土壤，相同施磷量下，磷酸一銨（pH值4.35）的磷肥利用率顯著高于磷酸二銨（pH值8.16），就是堿性土壤類型對(duì)應(yīng)酸性肥料理論的基本驗(yàn)證。另一方面，由于3種肥料的溶解度不同，過磷酸鈣（14.42）＜磷酸一銨（23.45）＜磷酸二銨（52.88），最終磷酸一銨的磷肥利用率顯著高于過磷酸鈣（pH值2.38），過磷酸鈣與磷酸二銨的磷肥利用率無顯著差異，說明磷肥的施用不僅要考慮酸堿類型，也要考慮其水溶性。對(duì)于北方滴灌種植馬鈴薯來說，滴灌為實(shí)現(xiàn)磷肥的分期調(diào)控提供了便利，從酸堿類型和水溶性兩個(gè)方面綜合考慮，磷酸一銨是值得應(yīng)用推廣的磷肥種類。