不同比例化肥与猪粪肥配施对稻穗不同部位磷含量分布的影响

唐先干，秦文婧，谢金水*，王 萍，侯红乾，李祖章，刘光荣，刘增兵

（1．江西农业大学，江西 南昌 330045；2．江西省农业科学院，江西 南昌 330200）

磷是植物生长发育所必需的大量营养元素之一，参与植物体内许多重要化合物的合成与代谢。据统计，我国的磷肥施用量已占全球施用总量的52%，集约化耕作土壤的磷累积现象严重，平均磷素累积量高达242 kg/hm2［1-2］，磷引起的面源污染对我国水体总污染的贡献高达93%［3］。因此，如何提高磷肥利用率、降低磷肥投入、减少土壤磷的流失以及提取环境中过剩的磷已成为资源环境领域研究的热点问题。2010年“第一次全国污染源普查报告”结果显示，中国畜禽粪便无害化、资源化及商品化处置率仅占29%，畜禽养殖业污染已经成为我国农业面源污染之首［4］。随着环境保护意识的增强，畜禽粪便的资源化、无害化利用，越来越引起人们的重视［5］。有机无机肥配施，使化肥的速效性和有机肥的持久性相结合，可明显提高土地生产力和改善土壤性状［6-11］。

水稻在我国粮食生产中占有重要地位［12］，关于水稻籽粒养分的吸收利用，以往的研究大多以全穗籽粒为对象分析环境生态因子对籽粒养分含量的影响，但很少考虑到同一稻穗不同部位籽粒对生态环境的适应性差异［13］，对一个稻穗而言，由于各枝梗籽粒间存在发育及开花时间上的差异，因而形成粒重和品质性状有差异的籽粒［14-19］，故不同部位间养分含量也一定存在差异。但有关水稻穗上不同部位籽粒养分含量的差异及其分布特点，栽培与环境条件如何影响与调控稻穗不同部位籽粒养分含量，还鲜有报道。本文通过研究化肥配施猪粪肥对稻穗不同部位磷素分布特征的影响，以期进一步探明水稻籽粒磷素吸收利用的规律，探求提高水稻磷肥利用率的技术途径，为畜禽粪便的资源化利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区状况

试验位于江西省南昌县莲塘镇省农科院试验田内（28°33′92″N，115°56′25″E）。该区域地处中亚热带，年平均气温17.5℃，≥10℃积温5 400℃，年降水量 1 600 mm，年蒸发量 1 800 mm，无霜期约280 d。光、温、热资源丰富。试验地土壤为第四纪亚红黏土（即莲塘层）母质发育的中潴黄泥田，其土壤养分状况如表1所示。

1.2 试验设计

试验水稻生育期是2016年6～10月。

试验共设4个处理：①全化肥对照处理NPK（N 180 kg/hm2，P2O560 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2）；②低量猪粪肥配施处理F7M3，即70%化肥配施30%猪粪肥；③中量猪粪肥配施处理F5M5，即50%化肥配施50%猪粪肥；④高量猪粪肥配施处理F3M7，即30%化肥配施70%猪粪肥。各处理化肥用量以对照处理NPK全化肥用量折算，各处理的猪粪肥用量以猪粪肥的养分含量折算。

猪粪肥养分含量按测定平均值N 0.45%、P2O50.19%、K2O 0.60%计算。无机肥用尿素、过磷酸钙与氯化钾。磷肥和猪粪肥全部作基肥；化学氮肥50%作基肥，25%作分蘖肥，25%作幼穗分化肥；钾肥50%作分蘖肥，50%作幼穗分化肥。小区面积33.3 m2，3次重复，随机区组排列。各处理肥料实物施用量见表2。

表1 土壤养分状况

表2 不同处理的肥料实物施用量 （kg/hm2）

1.3 样品采集与测定

采集的水稻品种是赣晚籼37号，采样时间是在水稻成熟收割前3 d，该品种一个稻穗一般有12个一次枝梗，根据稻穗结构模式，将一次枝梗分为上、中、下3个部位（根据整体稻穗穗轴的长度平均分成3段，由于稻穗倒数第2、3、4的一次枝梗相隔很近，故稻穗下部分配了5个一次枝梗，而穗中部是4个一次枝梗，穗下部是3个一次枝梗），然后分别截取一次和二次枝梗上的籽粒。样品经H2SO4-H2O2消煮后，钼锑抗比色法测磷［20］。

1.4 数据分析

穗位籽粒含P量、稻穗含P量与水稻吸P量计算公式如下：

穗位籽粒含P量=（一次枝梗含P量×一次枝梗籽粒重+二次枝梗含P量×二次枝梗籽粒重）/（一次枝梗籽粒重+二次枝梗籽粒重）

稻穗含P量=［∑（枝梗含P量×枝梗籽粒重）］/（∑枝梗籽粒重）

水稻吸P量=稻穗含P量×产量

使用DPS 7.05统计软件进行数据处理，并应用多重比较LSD法进行差异显著性检验；采用Excel 2010作图。

2 结果与分析

2.1 不同比例化肥与猪粪肥配施对枝梗磷含量的影响

猪粪肥配施对枝梗含P量的影响如图1所示：（1）穗上部一次枝梗含P量，猪粪肥处理比NPK处理低8.1%～18.9%；穗上部二次枝梗，猪粪肥处理比NPK处理显著降低了13.3%～15.1%。（2）穗中部一次枝梗含P量，与NPK处理相比，猪粪肥处理显著下降了10.4%～19.1%；穗中部二次枝梗含P量，猪粪肥配施处理与NPK处理无明显差异。（3）穗下部一次枝梗籽粒含P量，猪粪肥处理比NPK处理显著降低了9.7%～17.4%；穗下部二次枝梗，猪粪肥配施处理的枝梗含P量略低于NPK处理。故猪粪肥配施对枝梗含P量的总体表现为，猪粪肥配施后一次枝梗含P量都明显小于NPK处理，但猪粪肥配施二次枝梗含P量，仅有穗上部显著小于NPK处理。表明猪粪肥配施可以有效降低一次枝梗与穗上部二次枝梗含P量。

2.2 不同比例化肥与猪粪肥配施对穗位籽粒磷含量的影响

如图2所示，增施猪粪肥同样能显著影响不同穗位的籽粒含P量，与NPK处理相比，穗上部籽粒含P量，猪粪肥处理显著下降了10.9%～17.0%；穗中部籽粒含P量，F7M3与F5M5处理下降了3.5%～6.8%，F3M7处理显著下降了8.8%；穗下部籽粒含P量，猪粪肥处理下降了6.9%～11.9%，其中F7M3、F3M7与NPK相比差异显著。故穗位籽粒含P量总体表现为，与NPK处理相比，猪粪肥配施处理能有效降低稻穗不同穗位的籽粒含P量。

图1 不同处理稻穗部位的枝梗含磷量

图2 不同处理间的穗位籽粒含磷量

2.3 不同比例化肥与猪粪肥配施对水稻含磷量与产量的影响

猪粪肥处理的稻穗含P量均低于NPK处理（图3），与NPK处理相比，猪粪肥处理分别显著下降了7.2%～11.8%，表明配施猪粪肥能显著降低稻穗含P量。

图3 不同处理间的稻穗含磷量

水稻产量表现由图4可知，与NPK对照相比，中、低量猪粪肥配施处理水稻产量分别增加了4.3%～6.2%，而高量猪粪肥配施（F3M7）处理水稻产量显著增加了14.1%，随着猪粪肥配施量的增加，稻谷产量呈现增加的趋势。对于水稻籽粒吸P量，猪粪肥配施的水稻籽粒吸P量与NPK处理无显著差异，各处理的水稻吸P量在13.2～14.6 kg/hm2含量范围内。

图4 不同处理的产量与水稻吸磷量

3 讨论

一般来说，稻穗上部枝梗籽粒的主要灌浆期早于中部枝梗籽粒，中部枝梗籽粒早于下部枝梗籽粒，一次枝梗籽粒又早于二次枝梗籽粒。水稻植物磷含量也同样受多种因素的影响，目前关于水稻植株磷含量方面的研究，主要针对某一时期或主要部位，较为系统和详细的水稻植株磷含量变化规律目前少见报道。本研究中对于稻穗不同部位的含P量，与NPK处理相比，猪粪肥配施可以显著降低一次枝梗和穗上部二次枝梗含P量，猪粪肥配施处理能有效降低稻穗不同穗位的籽粒含P量。这种趋势可能与强、弱势粒的灌浆时间不同有关，对于有机养分如何影响水稻籽粒对磷素的吸收利用，具体原因还有待进一步研究。陈智慧等［21］认为由于水稻植株钾含量因不同生育期、不同部位而变化很大，根据植株钾含量来进行营养诊断需要考虑取样时期、取样部位，而鞘、叶钾含量比值可能有较好的指示作用。既然稻穗不同部位籽粒的含磷量存在差异，稻穗不同部位按照籽粒开花顺序从上到下一定区间段取样，将有利于更充分地了解水稻籽粒含磷量的差异化特征。

磷肥可以提高成熟期干物质累积量，改善水稻群体结构，并提高水稻产量［22-25］。徐明岗等［26］研究指出，化肥有机肥配施有利于水稻稳产高产，有利于水稻中后期干物质累积和养分吸收。当前我国有机肥料基础资源每年约57亿t实物量，其中畜禽粪尿约38亿t（鲜）［27］，但现阶段我国作物生产主要依赖于化肥，有机肥在养分投入中的比例低。与植物其他必需矿质元素相比，土壤中磷的有效性低、迁移性差，导致部分土壤有效磷供应不足。全国农田土壤从南到北全磷含量变幅为0.31～1.72 g/kg，有效磷的平均含量仅为 12.89 mg/kg［28］。研究表明，25 mg/kg左右的土壤有效磷是保障作物高产的前提［29］，但当土壤有效磷含量超过60 mg/kg时，磷素易通过淋溶损失［30］。农田土壤磷的有效性过低已成为作物生产的主要限制因素之一，施用磷肥可有效缓解这种现状。然而，大量施用磷肥不仅直接造成磷矿资源的逐渐耗竭，而且导致大量农田土壤中磷素过剩，进而引发一系列高风险的环境问题。在本试验稻田内，土壤有效磷的含量是32.06 mg/kg（表1），增施猪粪肥能促进水稻产量的增加和稻穗含磷量的下降，但水稻籽粒吸P总量无明显差异。故今后的水稻高产栽培应加强有机肥的利用，为进一步挖掘水稻生产潜力提供了依据。

4 结论

猪粪肥能显著增加水稻产量并降低稻穗含磷量。稻穗不同部位的籽粒含磷量表现为，与NPK处理相比，猪粪肥配施可以显著降低一次枝梗与穗上部二次枝梗含P量，同时能有效降低不同穗位的籽粒含P量，但猪粪肥配施处理水稻籽粒吸P总量与NPK处理相比无明显差异。