不同形態(tài)聚磷酸銨種肥同播對(duì)大豆、小麥生長及養(yǎng)分累積的影響

楊依彬，陳小娟，鄧蘭生，張承林

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州 510642）

【研究意義】聚磷酸銨，又稱多聚磷酸銨或縮聚磷酸銨(簡稱APP) ，分子結(jié)構(gòu)通式為(NH4)n+2PnO3n+1，系無分支的長鏈聚合物，其聚合度越高水溶性越小，反之則水溶性越大。當(dāng)n為3～20時(shí)，為水溶性；當(dāng)n大于20時(shí)，為難溶性［1-2］。農(nóng)用聚磷酸銨實(shí)質(zhì)是由大部分正、焦、三聚和少部分三聚以上組成的聚合態(tài)磷銨混合物［3］。聚磷酸銨具有長效緩釋、鹽分濃度低等特點(diǎn)，在土壤中緩慢水解為正磷酸鹽供給作物養(yǎng)分吸收，非常適合應(yīng)用到種肥同播中［4］。種肥同播是國內(nèi)外普及的技術(shù)，可有效解決農(nóng)民對(duì)施肥量的把控，提高磷肥利用率，聚磷酸銨對(duì)作物的肥效則因情況而異。【前人研究進(jìn)展】陳小娟等［5］研究認(rèn)為每粒種子施用APP（11-37-0）2 g作為種肥，施肥距離4 cm×4 cm時(shí)明顯促進(jìn)玉米對(duì)養(yǎng)分的吸收利用。Dick等［6］研究發(fā)現(xiàn)不同聚合態(tài)聚磷酸鹽施入土壤，黑麥草的干物質(zhì)產(chǎn)量與作物磷的吸收有高度相關(guān)性，玉米產(chǎn)量則與磷的施用量有高度相關(guān)性。在石灰土上種植大麥，正磷酸銨肥效優(yōu)于聚磷酸銨，收獲后種植番茄，則是聚磷酸銨肥效好于正磷酸銨［7］。Rhue等［8］通過多年田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)施用聚磷酸銨明顯增加了馬鈴薯對(duì)Ca、Mn、Mg、Zn等養(yǎng)分的吸收。【本研究切入點(diǎn)】上述研究綜合了聚磷酸銨在玉米、馬鈴薯、黑麥草、番茄等作物上的肥效，肥效因土壤、作物、種植方式等因素的不同而有差異，多是國外早期的研究成果，國內(nèi)尚處于探索階段，尤其是聚磷酸銨種肥同播與不同作物的結(jié)合研究更是鮮有報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問題】本試驗(yàn)選用大豆、小麥為試材，研究石灰性土壤上不同形態(tài)聚磷酸銨對(duì)大豆、小麥苗期生長的影響，為聚磷酸銨作為種肥在大豆、小麥生產(chǎn)上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試大豆品種為粵春103-31、小麥品種為矮抗-58。

供試土壤為石灰性土壤，質(zhì)地為壤土，取自河北饒陽，其基本理化性質(zhì)為：pH9.01，有機(jī)質(zhì)4.60 g/kg，堿解氮16.83 mg/kg，有效磷2.07 mg/kg，速效鉀66.37 mg/kg，交換性鈣19.24 cmol(1/2Ca2+)/kg，交換性鎂2.31 cmol(1/2Mg2+)/kg，有效鋅0.70 mg/kg，有效鐵4.23 mg/kg，有效錳3.67 mg/kg，有效銅0.84 mg/kg，屬嚴(yán)重缺磷土壤。

選用液體聚磷酸銨和固體聚磷酸銨進(jìn)行試驗(yàn)，以工業(yè)級(jí)磷酸一銨（12-60-0，簡稱MAP）作對(duì)照。液體聚磷酸銨（11-37-0，簡稱APPL）由廣西越洋化工有限公司提供， 固體聚磷酸銨（13-66-0，簡稱APPS） 由四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院提供。聚磷酸銨形態(tài)及含量分布見表1。

表1 聚磷酸銨中磷形態(tài)構(gòu)成Table1 Form composition of phosphorus in ammonium polyphosphate（P2O5，%）

供試裝置：塑料盆及配套塑料托盤。規(guī)格為：上部內(nèi)徑29 cm，外徑33 cm, 高20 cm，下部直徑23 cm。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)作物營養(yǎng)與施肥研究室溫室進(jìn)行。采用等氮等磷原則，根據(jù)不同磷源設(shè)置APPL、APPS、MAP 3個(gè)處理，以不施肥為對(duì)照，每個(gè)處理4次重復(fù)。氮源以硫酸銨（NH4）2SO4（21-0-0） 補(bǔ)足，氮磷混合施用，P2O50.74 g/盆，N 0.22 g/盆，MAP處理施用磷酸一銨1.21 g/盆、硫酸銨0.36 g/盆，APPL處理施用液體聚磷酸銨2 g/盆，APPS處理施用固體聚磷酸銨1.12 g/盆、硫酸銨0.35 g/盆。施肥距離（即肥料在種子橫向某處再垂直向下某處距離，橫向距離和垂直距離相等）均為4 cm。

2017年11月16日播種，播種時(shí)施肥。選取大小均勻且催芽的種子，大豆每盆播1粒，小麥每盆播7粒。先在盆中裝一定量的土，再在盆中央插上帶刻度的玻璃棒（距底部2 cm），將稱量好的肥料集中放置于2 cm處，每盆分別覆土至玻璃棒的4 cm處（此為垂直距離），接著在距離玻棒水平距離4 cm處播種，再覆土2 cm。大豆2018年1月6日收獲，小麥2018年1月18日收獲。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

大豆、小麥?zhǔn)斋@時(shí)用卷尺測(cè)量株高。齊土面剪下地上部，洗凈根系，烘干后稱量干物重，粉碎后保存，用于植株磷、鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅含量測(cè)定，測(cè)定方法參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》［9］

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、分析、作圖使用WPS Office 2016和SAS V8統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同形態(tài)聚磷酸銨對(duì)大豆、小麥生長性狀的影響

如表2、表3所示，施用不同聚磷酸銨對(duì)大豆、小麥生長性狀的影響差異顯著，APPL處理對(duì)大豆作用效果最好，APPS處理對(duì)小麥肥效最佳。大豆株高、地上部干重的處理效果順序?yàn)椋篈PPL＞APPS ＞MAP，株高上，APPL處理顯著高出APPS處理16.9 cm，APPS處理較MAP處理顯著增加8.2 cm，APPL處理地上部干重較APPS處理提高48.2%；APPL處理地下部干重則是APPS處理的1.8倍。APPS處理在小麥生長性狀中肥效最佳，APPS處理的株高較APPL處理顯著高出9.2%，地上部干重則明顯增加34.9%。

表2 不同形態(tài)聚磷酸銨對(duì)大豆生長性狀的影響Table2 Effects of different forms of ammonium polyphosphate on growth tracts of soybean

表3 不同形態(tài)聚磷酸銨對(duì)小麥生長性狀的影響Table3 Effects of different forms of ammonium polyphosphate on growth traits of wheat

2.2 不同形態(tài)聚磷酸銨對(duì)大豆、小麥磷累積量的影響

如圖1、圖2所示，不同形態(tài)聚磷酸銨對(duì)大豆、小麥磷累積量影響不同。APPL處理大豆地上部磷累積量最大，顯著高出APPS處理38.8%；APPS處理小麥地上部磷累積量最高，其次是APPL處理，MAP處理最低；不同APP處理對(duì)2種作物地下部磷累積量無顯著差異。

圖1 不同形態(tài)聚磷酸銨對(duì)大豆磷累積量的影響Fig.1 Effects of different forms of ammonium polyphosphate on phosphorus accumulation in Soybean

圖2 不同形態(tài)聚磷酸銨對(duì)小麥磷累積量的影響Fig.2 Effects of different forms of ammonium polyphosphate on phosphorus accumulation in wheat

2.3 不同形態(tài)聚磷酸銨對(duì)大豆、小麥鈣鎂累積量的影響

如圖3所示，不同聚磷酸銨對(duì)大豆地上部、地下部鈣鎂累積量的影響趨勢(shì)一致，其效果順序?yàn)椋篈PPL 〉 APPS 〉 MAP。APPL處理大豆地上部、地下部鈣累積量分別較APPS處理增加75.1%、106.0%，鎂累積量則分別增加98.4%、150.5%。

圖3 不同形態(tài)聚磷酸銨對(duì)大豆鈣鎂累積量的影響Fig.3 Effects of different forms of ammonium polyphosphate on calcium and magnesium accumulation in soybean

如圖4所示，不同聚磷酸銨處理對(duì)小麥地上部鈣鎂累積量的影響趨勢(shì)一致，地上部、地下部APPS處理的鈣鎂累積量最大。APPS處理地上部鈣、鎂累積量較APPL處理分別高出18.7%、33.6%，是MAP處理的2倍。

圖4 不同形態(tài)聚磷酸銨對(duì)小麥鈣鎂累積量的影響Fig.4 Effects of different forms of ammonium polyphosphate on calcium and magnesium accumulation in wheat

2.4 不同形態(tài)聚磷酸銨對(duì)大豆、小麥微量元素累積量的影響

如表4所示，APPL處理大豆地上勏、地下部鋅銅錳鐵累積量最大，APPS處理大豆地上部銅錳鐵累積量顯著高于MAP處理，而APPS和MAP處理大豆地下部對(duì)鋅銅鐵的累積量則沒有顯著差異。APPL處理大豆地上部鋅、銅、錳、鐵累積量較APPS處理顯著增加78.0%、24.2%、36.8%、50.0%。APPL處理對(duì)地下部鋅、銅、錳、鐵的吸收量分別是APPS處理的2.6、1.6、1.4、2.1倍。

如表5所示，不同聚磷酸銨處理小麥地上部、地下部錳、鐵累積量的影響趨勢(shì)基本一致，APPS處理效果最明顯，APPL和MAP處理之間沒有顯著差異。APPS處理小麥地上部錳、鐵累積量較APPL處理顯著增加58.1%、40.7%，APPS處理對(duì)地下部錳、鐵的吸收量則分別是APPL處理的1.5、1.9倍。

表4 不同形態(tài)聚磷酸銨處理對(duì)大豆鋅銅錳鐵累積量的影響Table4 Effects of different forms of ammonium polyphosphate on accumulation of zinc, copper, manganese and iron in soybean

表5 不同形態(tài)聚磷酸銨處理對(duì)小麥鋅銅錳鐵累積量的影響Table5 Effects of different forms of ammonium polyphosphate on accumulation of zinc, copper, manganese and iron in wheat

3 討論

磷是作物生長最重要的必需元素之一，是體內(nèi)重要化合物的組成元素，促進(jìn)作物體內(nèi)多種代謝合成。施用磷肥不僅可以加強(qiáng)作物體內(nèi)光合作用以及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，而且可以促進(jìn)作物對(duì)多種養(yǎng)分的吸收，改善作物品質(zhì)［10］。聚磷酸銨的施用效果受土壤特性、溫度、施肥方式等多方面因素的共同影響。與正磷酸鹽相比，聚磷酸銨在石灰性土壤或是砂壤土上更有利于促進(jìn)作物增產(chǎn)以及養(yǎng)分吸收利用［11］；Toure等［12］通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，條施（種肥）聚磷酸銨（10-34-0）小麥產(chǎn)量顯著高于撒施聚磷酸銨，在大豆上條施同樣顯著促進(jìn)磷的吸收；作為種肥施用時(shí)，液體聚磷酸銨（10-34-0）明顯促進(jìn)甜菜對(duì)磷的吸收，以及產(chǎn)量的增加，亦可促進(jìn)玉米出苗和磷的吸收［13-14］。該試驗(yàn)中APP與MAP的對(duì)比肥效與前人研究結(jié)果一致。

與此同時(shí)，不同形態(tài)APP對(duì)作物的施用效果也受作物種類和磷肥形態(tài)（固/液態(tài)、聚合態(tài)的不同）等因素共同影響，聚磷酸鹽在土壤中需要水解為正磷酸鹽后供作物吸收利用，不同作物根系水解能力不同，玉米根系水解焦磷酸鉀的能力是大豆根系的3倍，且玉米根系對(duì)三聚磷酸鈉的水解能力更快［15］；缺磷根系可以快速水解焦磷酸鹽，可能是缺磷的根外表面的磷酸酶活性更強(qiáng)，缺磷小麥根系的磷酸酶活性是不缺磷的1.6倍［16］。有研究對(duì)不同磷肥形態(tài)（固體/液體）和不同化學(xué)成分進(jìn)行比較，液體APP施入苜蓿地下施肥帶后，其效果優(yōu)于顆粒肥［17］。然而，Ottman等［18］在石灰土上進(jìn)行的黑麥草對(duì)比試驗(yàn)表明液體APP處理和顆粒肥MAP處理的干草產(chǎn)量基本沒有顯著性差異；Venugopalan等［19］研究亦表明無論是液態(tài)還是固態(tài)的APP處理，其作物產(chǎn)量是一致的。本研究結(jié)果中APPL對(duì)大豆肥效最優(yōu)、APPS對(duì)小麥肥效最佳，可能是大豆根系對(duì)液態(tài)肥的水解吸收更強(qiáng)，APPS以焦、三聚磷酸鹽為主，小麥根系可能對(duì)焦、三聚磷酸鹽的水解更快。該肥效差異形成的原因目前尚未有定論，需要進(jìn)一步的研究探討。本試驗(yàn)僅在石灰性土壤上進(jìn)行，APP作為種肥的肥效與土壤性質(zhì)、作物種類、肥料特性等有關(guān)。推廣應(yīng)用時(shí)應(yīng)針對(duì)當(dāng)?shù)氐耐寥酪约胺N植作物進(jìn)一步試驗(yàn)，以期為聚磷酸銨肥料在不同土壤不同作物中的施用提供最佳方案。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，石灰性土壤上不同形態(tài)聚磷酸銨對(duì)不同作物影響差異顯著，以MAP處理作對(duì)照，種肥同播時(shí)，APPL（11-37-0）處理施用量2 g，顯著促進(jìn)大豆地上部生長，其干重是對(duì)照的2倍多；APPS（13-66-0）處理施用量1.12 g，有效提高小麥地上部長勢(shì)，其地上部干重較對(duì)照顯著增加79.3%。與MAP處理對(duì)比，聚磷酸銨處理明顯促進(jìn)和提高作物體內(nèi)各養(yǎng)分的吸收和累積。