磷肥减量对春小麦产量和养分利用效率的影响

罗园园 鲍举文 贺萌萌 陈萍 王娟 谷传申 谢静波 张芳红 杨宏波

(宁夏回族自治区农垦事业管理局农林牧技术推广服务中心，宁夏 银川 750004)

磷是作物生长代谢不可或缺的必需营养元素之一，是维持作物产量，满足人类粮食需求，维持生态系统稳定的主要手段[1]。我国农田每年都会施用一定数量磷肥，但是磷肥施入田间形态复杂，主要以无机磷和有机磷为主[2]，其中60%～80%的磷素以无机态的形式存在[3]，无机磷可供作物直接吸收利用。有机磷一般不易被作物吸收利用[4]，但可以作为土壤中的潜在磷源，当土壤中各种条件均适宜的条件下，有机磷可以通过矿化作用转化成无机磷供作物吸收[2]。

我国现存的磷矿资源有限，从源头上减少磷肥用量是维持我国磷库资源平衡的重要手段。如果土壤中长期不施磷肥就减少了外源磷素补充，导致土壤磷素缺乏，作物养分供应不足。但作物生长需要不断从土壤中吸收磷素，土壤中稳定态磷素通过有机物活化作用转化为可供作物直接吸收的磷[5]，不仅降低磷肥投入，而且提高磷肥利用效率。目前有关磷肥减施的研究较多，在减施化肥方面，邱韩英等[6]表明，氮磷钾肥减量20%均会降低小麦产量，而董园园等[7]研究认为，肥料用量减少15%与常规施肥小麦产量基本持平，并显著提高了肥料农学利用率。

前人的研究多侧重于土壤中磷素赋存形态及采用不同的施肥方式提高土壤中固定态磷素向有效态转化途径的研究，至于在小麦上磷肥减量的最佳适宜比例是多少尚不明确。本试验以大田春小麦为研究对象，探明磷肥减量10%～30%后小麦构产因素及产量、磷肥利用率及土壤磷素的变化规律，为研究磷肥减量条件下土壤磷素供应潜力，探索减少磷肥用量的可行性和减量的最大限度提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于宁夏石嘴山市前进农场，E106°20′37″，N38°50′04″，黄河中上游段引黄灌区，土壤类型为碱化潮土。该地全年光照充足，降水集中，年均气温9.2℃，年平均降水量178mm左右，年平均蒸发量2110mm左右，无霜期155d，土壤质地为重壤土。试验区土壤基础肥力：全盐1.1g·kg-1，pH 8.56，全氮1.05g·kg-1，有机质17.1g·kg-1，碱解氮70mg·kg-1，速效钾108mg·kg-1，有效磷8.8mg·kg-1。

1.2 试验设计

供试作物为小麦(“宁春4号”)，供试肥料有尿素(N 46%)、重钙(P2O546%)和硫酸钾(K2O 52%)。试验为单因素田间试验，在常规施用磷肥(P2O5144 kg·hm-2)基础上，对化学磷肥进行减量10%、减量20%、减量30%，即不施磷肥处理、常规施磷处理、磷肥减量10%、磷肥减量20%和磷肥减量30% 5个处理，其中，各处理氮、钾(N 225kg·hm-2、K2O 60kg·hm-2)用量相同，每个处理3次重复，小区面积为8.7m×12.0m=104.4m2，小区与小区之间均作90cm田埂。所有处理的磷钾肥一次性基施，氮肥按照基肥和追肥(55%～45%)比例施用，追肥分别在分蘖期(53%)和拔节期(47%)施入，基肥人工撒施后机械耙地、耥地后播种，出苗后小区间打隔离埂做水渠。除施肥量参照表1外，其它管理方法同大田。

表1 不同处理施肥标准及化肥用量

1.3 测定指标及方法

1.3.1 土壤样品测定指标及方法

土壤pH，pH计法；土壤全盐，烘干法；全氮，凯氏定氮法；土壤有机质，外加热法；土壤碱解氮，碱解扩散法；土壤速效钾，NH4OAc浸提-火焰光度法；土壤有效磷含量，NaHCO3提取-钼锑抗比色法；土壤全磷，NaOH熔融-钼锑抗比色法。

1.3.2 植株样品测定指标及方法

小麦收获期株高、基部节长和穗长，钢卷尺测量；茎粗，游标卡尺测定；植株全磷，浓硫酸、过氧化氢消煮-钒钼黄比色法。

1.3.3 磷肥利用效率计算方法

具体见表2。

表2 磷肥利用效率计算公式

1.4 统计分析

用Excel 2010进行数据整理，用DPS软件进行数据统计和方差分析，SigmaPlot 12.5软件制图。

2 结果与分析

2.1 苗期小麦基本生长状况分析

由表3可知，苗期磷肥减施和常规施肥基本苗表现为T1>T2>CK>T4>T3，但处理间差异不显著(P>0.05)，说明试验各处理基本苗整齐一致，不会因出苗率差异造成各处理的产量差异。随着磷肥减量的增加，T2处理小麦最高总茎数最大为871.66×104株·hm-2，T4处理最低为763.72×104株·hm-2，各处理间差异不显著(P>0.05)。T1处理收获穗数与T3、T4和CK处理差异显著(P<0.05)，与T2处理间差异不显著(P>0.05)，说明在该地力水平上磷肥减量控制在10%以内对收获穗数影响不大。

表3 苗期磷肥减量对小麦基本生长状况的影响

2.2 成熟期磷肥减量对小麦生长指标的影响

由表4可知，与不施磷肥(CK)相比，常规施肥(T1)和磷肥减量处理(T2、T3、T4)均显著提高了小麦基部节长。成熟期小麦株高以T1处理最高，且与其他处理间差异显著(P<0.05)。减量施磷肥对茎粗和穗长的影响不显著。小穗数以T1处理最高，与T4和CK处理差异显著(P<0.05)，与T2和T3处理差异不显著(P>0.05)。

表4 成熟期磷肥减量对小麦生长状况的影响

2.3 磷肥减量下不同施肥处理对小麦产量及其构成因子的影响

由表5可知，对小麦产量而言，随着磷减量比例增加，小麦产量整体上呈现T1>T2>T3>T4>CK的规律，T1处理小麦产量最高(6573.46kg·hm-2)，T2处理次之(6520.39kg·hm-2)，CK最低(3946.63kg·hm-2)，因为CK有效穗数和穗粒数显著下降，导致产量最低。其中，T1与T2处理间差异不显著(P>0.05)，说明磷肥减量10%不会对产量造成太大的影响，二者与CK处理有显著性差异(P<0.05)。不同处理的千粒重呈T1>T2>CK>T3>T4的规律，T1处理与T4处理差异显著(P<0.05)，与T2、T3处理无显著差异(P>0.05)。不同处理的有效穗数、每穗总粒数均呈T1>T2>T3>T4>CK的规律，且T1、T2处理较CK处理有显著性差异(P<0.05)，与T3、T4处理无显著性差异(P>0.05)。

表5 成熟期磷肥减量对小麦产量构成的影响

2.4 磷肥减量对小麦磷素利用效率的影响

T2处理下小麦磷肥偏生产力、磷肥农学效率和磷肥吸收利用率均高于其他处理，见表6，而T1处理磷肥贡献率最高，但较T1处理无显著性差异(P>0.05)。小麦磷肥偏生产力呈现T2>T3>T1>T4的规律，磷肥贡献率呈现T1>T2>T3>T4的规律，磷肥农学效率和磷肥吸收利用率均呈现T2>T1>T3>T4的规律。

表6 磷肥减量对小麦磷素利用效率的影响

2.5 磷肥减量对土壤全磷、有效磷含量的影响

配方施肥(T1)处理下土壤全磷含量最高(0.18%)，见图1，无磷肥处理下(CK)土壤全磷含量最低(0.14%)，且T1与CK处理达到显著性差异水平(P<0.05)，磷肥减量各处理全磷无显著性差异(P>0.05)。CK土壤有效磷含量最低(18.92mg·kg-1)，分别比T1、T2、T3和T4处理低13.4%、11.3%、0.3%、11.3%，且达到显著性差异水平(P<0.05)。

注：各处理间的不同小写字母表示在0.05水平差异显著；CK、T1、T2、T3、T4分别表示不施磷肥对照、磷肥不减量、磷肥减量10%、磷肥减量20%和磷肥减量30%。

3 讨论

穗数、穗粒数和千粒重之间的协调决定了作物产量的高低。胡俊国等[8]研究表明，化肥减量10%对小麦的基本苗影响不明显，但增加了小麦的穗粒数和千粒重，对增产效果极显著。史燕捷等[9]提出在磷肥减量处理下，穗粒数、千粒重和有效穗数均未达到显著差异水平，但以磷肥减量20%处理小麦产量最高。在本试验条件下，磷肥减量10%没有引起小麦产量显著变化，构产因子方面穗数和穗粒数也没有显著变化，反而千粒重有增加趋势，说明合理的磷肥减量可以促进作物成长，增加千粒重，这与陈学远等[10]研究结果一致。单旭东[11]研究显示，磷肥减量10%～20%小麦产量与常规施肥差异不显著(P>0.05)，在本研究中，磷肥减量10%时小麦产量与常规施肥差异不显著(P>0.05)，这与单旭东[11]和史燕捷等[9]研究的磷肥减量的最佳比例略有所差异。其分析原因，可能是单旭东[11]和史燕捷等[9]均是在秸秆还田的基础上开展的磷肥减量研究，这对提升土壤肥力也发挥了一定作用，而本研究中除了试验设置的施肥方式外未施任何的肥料，加之土壤基础肥力薄弱，所以对磷肥减施比较敏感，即在该肥力基础上磷肥减量10%比较适宜。

磷肥减施是提高肥料利用率的有效途径。在长期施用化学磷肥的成熟农田，继续投入磷肥并不能有效提高作物产量，反而会减弱作物对其他元素的吸收作用，导致作物出现营养不均衡现象，最终影响产量。单旭东[11]和史燕捷等[9]指出，在秸秆还田与配方磷肥施用基础上磷肥减量20%可以提高磷肥利用率、磷肥偏生产力、农学效率和磷肥吸收利用率。杜加银等[12]研究发现，减量施肥下，磷肥偏生产力和农学效率均比习惯施肥大幅度提高。在本研究中磷肥减量10%条件下，磷肥吸收利用率和农学效率均比习惯施肥有所提升，表明减量施肥技术可以提高养分利用率，降低环境损失。

土壤速效磷含量的高低是衡量土壤供磷潜力的重要指标。王浩琳[13]研究表明，在土壤有效磷含量较贫乏的土壤上，减磷会影响小麦生长及产量，而在较高的土壤有效磷水平下过量施肥不仅无法持续提高小麦产量，甚至有减产的风险。单旭东[11]研究表明，不同磷肥减量处理土壤全磷、速效磷含量均以配方施肥处理最高，以不施磷肥处理最低。本研究也表明，随着施磷肥量的减少，土壤磷素的含量也呈现逐渐减少的趋势，配方施肥处理(T1)土壤磷素含量最高，不施磷肥处理土壤磷素含量最低，这与单旭东[11]研究一致。王永壮等[14]研究发现，中国土壤中平均速效磷含量为12.89mg·kg-1。该试验地土壤有效磷含量仅为8.8mg·kg-1，还未达到全国土壤平均速效磷水平。从产量构成上看，土壤有效磷水平低于10mg·kg-1时，穗数、穗粒数和千粒重降低导致产量下降；因此，在该地力水平上常规施肥和减量10%对作物产量和土壤速效磷含量影响不大，随着磷减量比例增加，作物产量和土壤速效磷含量都会受到明显影响。