磷肥減量對春小麥產量和養分利用效率的影響

羅園園 鮑舉文 賀萌萌 陳萍 王娟 谷傳申 謝靜波 張芳紅 楊宏波

(寧夏回族自治區農墾事業管理局農林牧技術推廣服務中心，寧夏 銀川 750004)

磷是作物生長代謝不可或缺的必需營養元素之一，是維持作物產量，滿足人類糧食需求，維持生態系統穩定的主要手段[1]。我國農田每年都會施用一定數量磷肥，但是磷肥施入田間形態復雜，主要以無機磷和有機磷為主[2]，其中60%～80%的磷素以無機態的形式存在[3]，無機磷可供作物直接吸收利用。有機磷一般不易被作物吸收利用[4]，但可以作為土壤中的潛在磷源，當土壤中各種條件均適宜的條件下，有機磷可以通過礦化作用轉化成無機磷供作物吸收[2]。

我國現存的磷礦資源有限，從源頭上減少磷肥用量是維持我國磷庫資源平衡的重要手段。如果土壤中長期不施磷肥就減少了外源磷素補充，導致土壤磷素缺乏，作物養分供應不足。但作物生長需要不斷從土壤中吸收磷素，土壤中穩定態磷素通過有機物活化作用轉化為可供作物直接吸收的磷[5]，不僅降低磷肥投入，而且提高磷肥利用效率。目前有關磷肥減施的研究較多，在減施化肥方面，邱韓英等[6]表明，氮磷鉀肥減量20%均會降低小麥產量，而董園園等[7]研究認為，肥料用量減少15%與常規施肥小麥產量基本持平，并顯著提高了肥料農學利用率。

前人的研究多側重于土壤中磷素賦存形態及采用不同的施肥方式提高土壤中固定態磷素向有效態轉化途徑的研究，至于在小麥上磷肥減量的最佳適宜比例是多少尚不明確。本試驗以大田春小麥為研究對象，探明磷肥減量10%～30%后小麥構產因素及產量、磷肥利用率及土壤磷素的變化規律，為研究磷肥減量條件下土壤磷素供應潛力，探索減少磷肥用量的可行性和減量的最大限度提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地位于寧夏石嘴山市前進農場，E106°20′37″，N38°50′04″，黃河中上游段引黃灌區，土壤類型為堿化潮土。該地全年光照充足，降水集中，年均氣溫9.2℃，年平均降水量178mm左右，年平均蒸發量2110mm左右，無霜期155d，土壤質地為重壤土。試驗區土壤基礎肥力：全鹽1.1g·kg-1，pH 8.56，全氮1.05g·kg-1，有機質17.1g·kg-1，堿解氮70mg·kg-1，速效鉀108mg·kg-1，有效磷8.8mg·kg-1。

1.2 試驗設計

供試作物為小麥(“寧春4號”)，供試肥料有尿素(N 46%)、重鈣(P2O546%)和硫酸鉀(K2O 52%)。試驗為單因素田間試驗，在常規施用磷肥(P2O5144 kg·hm-2)基礎上，對化學磷肥進行減量10%、減量20%、減量30%，即不施磷肥處理、常規施磷處理、磷肥減量10%、磷肥減量20%和磷肥減量30% 5個處理，其中，各處理氮、鉀(N 225kg·hm-2、K2O 60kg·hm-2)用量相同，每個處理3次重復，小區面積為8.7m×12.0m=104.4m2，小區與小區之間均作90cm田埂。所有處理的磷鉀肥一次性基施，氮肥按照基肥和追肥(55%～45%)比例施用，追肥分別在分蘗期(53%)和拔節期(47%)施入，基肥人工撒施后機械耙地、耥地后播種，出苗后小區間打隔離埂做水渠。除施肥量參照表1外，其它管理方法同大田。

表1 不同處理施肥標準及化肥用量

1.3 測定指標及方法

1.3.1 土壤樣品測定指標及方法

土壤pH，pH計法；土壤全鹽，烘干法；全氮，凱氏定氮法；土壤有機質，外加熱法；土壤堿解氮，堿解擴散法；土壤速效鉀，NH4OAc浸提-火焰光度法；土壤有效磷含量，NaHCO3提取-鉬銻抗比色法；土壤全磷，NaOH熔融-鉬銻抗比色法。

1.3.2 植株樣品測定指標及方法

小麥收獲期株高、基部節長和穗長，鋼卷尺測量；莖粗，游標卡尺測定；植株全磷，濃硫酸、過氧化氫消煮-釩鉬黃比色法。

1.3.3 磷肥利用效率計算方法

具體見表2。

表2 磷肥利用效率計算公式

1.4 統計分析

用Excel 2010進行數據整理，用DPS軟件進行數據統計和方差分析，SigmaPlot 12.5軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 苗期小麥基本生長狀況分析

由表3可知，苗期磷肥減施和常規施肥基本苗表現為T1>T2>CK>T4>T3，但處理間差異不顯著(P>0.05)，說明試驗各處理基本苗整齊一致，不會因出苗率差異造成各處理的產量差異。隨著磷肥減量的增加，T2處理小麥最高總莖數最大為871.66×104株·hm-2，T4處理最低為763.72×104株·hm-2，各處理間差異不顯著(P>0.05)。T1處理收獲穗數與T3、T4和CK處理差異顯著(P<0.05)，與T2處理間差異不顯著(P>0.05)，說明在該地力水平上磷肥減量控制在10%以內對收獲穗數影響不大。

表3 苗期磷肥減量對小麥基本生長狀況的影響

2.2 成熟期磷肥減量對小麥生長指標的影響

由表4可知，與不施磷肥(CK)相比，常規施肥(T1)和磷肥減量處理(T2、T3、T4)均顯著提高了小麥基部節長。成熟期小麥株高以T1處理最高，且與其他處理間差異顯著(P<0.05)。減量施磷肥對莖粗和穗長的影響不顯著。小穗數以T1處理最高，與T4和CK處理差異顯著(P<0.05)，與T2和T3處理差異不顯著(P>0.05)。

表4 成熟期磷肥減量對小麥生長狀況的影響

2.3 磷肥減量下不同施肥處理對小麥產量及其構成因子的影響

由表5可知，對小麥產量而言，隨著磷減量比例增加，小麥產量整體上呈現T1>T2>T3>T4>CK的規律，T1處理小麥產量最高(6573.46kg·hm-2)，T2處理次之(6520.39kg·hm-2)，CK最低(3946.63kg·hm-2)，因為CK有效穗數和穗粒數顯著下降，導致產量最低。其中，T1與T2處理間差異不顯著(P>0.05)，說明磷肥減量10%不會對產量造成太大的影響，二者與CK處理有顯著性差異(P<0.05)。不同處理的千粒重呈T1>T2>CK>T3>T4的規律，T1處理與T4處理差異顯著(P<0.05)，與T2、T3處理無顯著差異(P>0.05)。不同處理的有效穗數、每穗總粒數均呈T1>T2>T3>T4>CK的規律，且T1、T2處理較CK處理有顯著性差異(P<0.05)，與T3、T4處理無顯著性差異(P>0.05)。

表5 成熟期磷肥減量對小麥產量構成的影響

2.4 磷肥減量對小麥磷素利用效率的影響

T2處理下小麥磷肥偏生產力、磷肥農學效率和磷肥吸收利用率均高于其他處理，見表6，而T1處理磷肥貢獻率最高，但較T1處理無顯著性差異(P>0.05)。小麥磷肥偏生產力呈現T2>T3>T1>T4的規律，磷肥貢獻率呈現T1>T2>T3>T4的規律，磷肥農學效率和磷肥吸收利用率均呈現T2>T1>T3>T4的規律。

表6 磷肥減量對小麥磷素利用效率的影響

2.5 磷肥減量對土壤全磷、有效磷含量的影響

配方施肥(T1)處理下土壤全磷含量最高(0.18%)，見圖1，無磷肥處理下(CK)土壤全磷含量最低(0.14%)，且T1與CK處理達到顯著性差異水平(P<0.05)，磷肥減量各處理全磷無顯著性差異(P>0.05)。CK土壤有效磷含量最低(18.92mg·kg-1)，分別比T1、T2、T3和T4處理低13.4%、11.3%、0.3%、11.3%，且達到顯著性差異水平(P<0.05)。

注：各處理間的不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著；CK、T1、T2、T3、T4分別表示不施磷肥對照、磷肥不減量、磷肥減量10%、磷肥減量20%和磷肥減量30%。

3 討論

穗數、穗粒數和千粒重之間的協調決定了作物產量的高低。胡俊國等[8]研究表明，化肥減量10%對小麥的基本苗影響不明顯，但增加了小麥的穗粒數和千粒重，對增產效果極顯著。史燕捷等[9]提出在磷肥減量處理下，穗粒數、千粒重和有效穗數均未達到顯著差異水平，但以磷肥減量20%處理小麥產量最高。在本試驗條件下，磷肥減量10%沒有引起小麥產量顯著變化，構產因子方面穗數和穗粒數也沒有顯著變化，反而千粒重有增加趨勢，說明合理的磷肥減量可以促進作物成長，增加千粒重，這與陳學遠等[10]研究結果一致。單旭東[11]研究顯示，磷肥減量10%～20%小麥產量與常規施肥差異不顯著(P>0.05)，在本研究中，磷肥減量10%時小麥產量與常規施肥差異不顯著(P>0.05)，這與單旭東[11]和史燕捷等[9]研究的磷肥減量的最佳比例略有所差異。其分析原因，可能是單旭東[11]和史燕捷等[9]均是在秸稈還田的基礎上開展的磷肥減量研究，這對提升土壤肥力也發揮了一定作用，而本研究中除了試驗設置的施肥方式外未施任何的肥料，加之土壤基礎肥力薄弱，所以對磷肥減施比較敏感，即在該肥力基礎上磷肥減量10%比較適宜。

磷肥減施是提高肥料利用率的有效途徑。在長期施用化學磷肥的成熟農田，繼續投入磷肥并不能有效提高作物產量，反而會減弱作物對其他元素的吸收作用，導致作物出現營養不均衡現象，最終影響產量。單旭東[11]和史燕捷等[9]指出，在秸稈還田與配方磷肥施用基礎上磷肥減量20%可以提高磷肥利用率、磷肥偏生產力、農學效率和磷肥吸收利用率。杜加銀等[12]研究發現，減量施肥下，磷肥偏生產力和農學效率均比習慣施肥大幅度提高。在本研究中磷肥減量10%條件下，磷肥吸收利用率和農學效率均比習慣施肥有所提升，表明減量施肥技術可以提高養分利用率，降低環境損失。

土壤速效磷含量的高低是衡量土壤供磷潛力的重要指標。王浩琳[13]研究表明，在土壤有效磷含量較貧乏的土壤上，減磷會影響小麥生長及產量，而在較高的土壤有效磷水平下過量施肥不僅無法持續提高小麥產量，甚至有減產的風險。單旭東[11]研究表明，不同磷肥減量處理土壤全磷、速效磷含量均以配方施肥處理最高，以不施磷肥處理最低。本研究也表明，隨著施磷肥量的減少，土壤磷素的含量也呈現逐漸減少的趨勢，配方施肥處理(T1)土壤磷素含量最高，不施磷肥處理土壤磷素含量最低，這與單旭東[11]研究一致。王永壯等[14]研究發現，中國土壤中平均速效磷含量為12.89mg·kg-1。該試驗地土壤有效磷含量僅為8.8mg·kg-1，還未達到全國土壤平均速效磷水平。從產量構成上看，土壤有效磷水平低于10mg·kg-1時，穗數、穗粒數和千粒重降低導致產量下降；因此，在該地力水平上常規施肥和減量10%對作物產量和土壤速效磷含量影響不大，隨著磷減量比例增加，作物產量和土壤速效磷含量都會受到明顯影響。