不同磷肥用量及施用方式對土壤有效磷分布和冬小麥產(chǎn)量的影響

李娟茹 孫明清 張輝 宋小穎 侯大山 高倩 張廣輝 徐彩玲

摘要：為了最大程度提高磷肥的增產(chǎn)潛力，實(shí)現(xiàn)冀中南施肥減量增效，通過田間試驗(yàn)和室內(nèi)檢測的方法，研究了以固體磷肥全部底施為對照，不同施磷處理對土壤有效磷分布和冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量因素的影響。結(jié)果表明：（1）與習(xí)慣施磷肥方式相比，水肥一體化噴施液磷肥可使20～60 cm土層有效磷含量提高明顯；（2）減少基施固體磷肥，改為春季水肥一體化噴施液態(tài)磷肥，可增加穗粒數(shù)和千粒重，提高冬小麥產(chǎn)量；（3）磷肥施用宜底施固體（P2O5） 90 kg/hm2的基礎(chǔ)上，春季噴施液態(tài)（P2O5） 30 kg/hm2小麥產(chǎn)量效果為佳。底施固體磷肥，并在春季分2次平均水肥一體化追施液體磷肥，可實(shí)現(xiàn)磷肥施用“下移增效”。

關(guān)鍵詞：磷肥；施肥量；施用方式；土壤；有效磷；冬小麥；產(chǎn)量

中圖分類號：S512.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號：cjas20190800153

Effects of Different Phosphate Fertilizer Dosages and Application Methods on Soil Available Phosphorus Distribution and Winter Wheat Yield

Li Juanru1， Sun Mingqing1， Zhang Hui1， Song Xiaoying1， Hou Dashan2， Gao Qian1， Zhang Guanghui1， Xu Cailing3， Tai Fenglei4， Liu Xincui1， Li Guang1， Chang Yuanyuan1

（1Agricultural Technology Promotion Center of Shijiazhuang， Shijiazhuang 050051， Heibei， China；

2Administrative Examination and Approval Service Center of Shijiazhuang， Shijiazhuang 050000， Heibei， China； 3Shijiazhuang Agricultural Radio and Television School， Shijiazhuang 050051， Heibei， China； 4Agricultural Technical Promotion Center of Xinji， Xinji 052360， Hebei， China）

Abstract： To maximize the yield increasing potential of phosphate fertilizer， it is necessary to reduce the amount and increase the efficiency of fertilizer application in middle and south area of Hebei Province. Through field experiments and laboratory tests， the effects of different P application treatments on soil available P distribution， winter wheat yield and yield factors are studied. The results show that （1） compared with the conventional application of phosphate fertilizer， the integration of water and fertilizer could significantly increase the available phosphorus content in the 20-60 cm soil layer； （2） to reduce the base application of solid phosphate fertilizer and adopt the integrated spraying of liquid phosphate fertilizer with water in spring could increase the kernels per spike and 1000-grain weight and increase the yield of winter wheat； （3） on the basis of 90 kg/hm2solid （P2O5） as appropriate base application of phosphate fertilizer， wheat yield is better by spraying 30 kg/hm2liquid （P2O5） in spring. Base application of solid phosphate fertilizer （P2O5） and dressing water-fertilizer twice in spring could achieve the application of phosphate fertilizer“downward shift to increase efficiency”.

Keywords： Phosphate Fertilizer； Application Dosage； Fertilization Method； Soil； Available Phosphorus； Winter Wheat； Yield

0引言

冬小麥—夏玉米周年輪作是河北中南部糧食作物生產(chǎn)主要種植體系，在這一體系中，冬小麥固體磷肥底施已成為常規(guī)性施肥措施[1]。研究表明，常年冬小麥季平均底施P2O5 150 kg/hm2，土壤磷的供應(yīng)狀況已發(fā)生顯著的變化[2]。以石家莊為例，全市耕層土壤有效磷含量平均28.54 mg/kg[3]，土壤磷素周年循環(huán)利用呈盈余狀態(tài)[4- 5]。由于磷素在土壤中的移動(dòng)距離非常小[6]，使得磷素大部分在土壤表層累積[7]，小麥生長中后期很難有效到達(dá)根表，因此降低了磷素資源空間有效性向生物有效性的轉(zhuǎn)化，磷肥利用率僅為7.3%～ 20.1%[8]。

如何減少土壤對磷的固定，提高磷肥有效性和磷素移動(dòng)性，進(jìn)一步提高磷肥利用率一直是本領(lǐng)域研究熱點(diǎn)[9-11]，Bertrand等[12]利用32P示蹤技術(shù)比較了固體磷[磷酸一銨（MAP）、磷酸二銨（DAP）、重過磷酸鈣（TSP）]和液體磷[工業(yè)級磷酸一銨（TG-MAP）、聚磷酸銨（APP）、液體磷酸（H3PO4）]施用效果，結(jié)果表明液體磷肥在石灰性土壤上的有效性顯著高于固體磷肥；張國橋等[13-14]通過對玉米等作物水肥一體化研究發(fā)現(xiàn)，追施液體磷肥可顯著提高磷肥的利用率（高達(dá)40.6%）。

基于根區(qū)施肥理論，若磷肥集中施用在小麥根區(qū)范圍，則能夠最大程度提高磷肥的增產(chǎn)潛力，在前人研究基礎(chǔ)之上，本研究從改變施磷品種（工業(yè)級磷酸一銨）和施磷方式（水肥一體化追施）入手，探索水肥一體化施磷方式對深層土壤中有效磷分布及對冬小麥產(chǎn)量因子及產(chǎn)量的影響，以期為河北省小麥生產(chǎn)減量增效，實(shí)現(xiàn)化肥使用零增長，提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

試驗(yàn)于2013年10月—2016年6月3個(gè)冬小麥生產(chǎn)季在河北辛集通士營進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤類型為中壤質(zhì)沖積潮土，地勢平坦，地力中等，土壤pH 8.1，有機(jī)質(zhì)13.3 g/kg，全氮0.923 g/kg，有效磷16.13 mg/kg，速效鉀103 mg/kg，當(dāng)?shù)匦←溕a(chǎn)條件優(yōu)越，為冀中南典型冬小麥-玉米輪作種植區(qū)。

1.2試驗(yàn)材料

1.2.1冬小麥種植品種試驗(yàn)所用冬小麥品種為‘科炬6號’。

1.2.2試驗(yàn)用磷肥固體磷[磷酸一銨（P2O5：44%，N：11%）]、液體磷[工業(yè)級磷酸一銨（P2O5：60.5%，N：11.8%）]，固體磷肥為底肥一次施用，液體磷肥在起身后微噴水肥一體化灌溉追施。氮肥為尿素，按照常規(guī)管理，統(tǒng)一施用。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，每處理設(shè)3次重復(fù)。處理Ⅰ（CK）：基施固體磷P2O5135 kg/hm2+常規(guī)灌溉；處理Ⅱ：水肥一體化追施液體磷肥P2O5135 kg/hm2；處理Ⅲ：基施固體磷P2O545 kg/hm2+水肥一體化追施液體磷P2O530kg/hm2；處理Ⅳ：基施固體磷P2O567.5kg/hm2+水肥一體化追施液體磷P2O530 kg/hm2；處理Ⅴ：基施固體磷P2O590 kg/hm2+水肥一體化追施液體磷P2O5 30 kg/hm2。

各處理氮肥用量240 kg/hm2，氮肥基、追（春一水灌溉前撒施）各50%，未施鉀肥（利用上季夏玉米鉀肥后效）。液體磷追施在春一水（起身—拔節(jié)初期）、春二水（孕穗揚(yáng)花期）平均分2次微噴水肥一體化施入。小區(qū)面積5.4 m×120 m=648 m2，播種形式為15 cm等行距，播種量202.5 kg/hm2。常規(guī)灌溉750 m3/（hm2·次），春季2次灌水；微噴水肥一體化375 m3/（hm2·次），春季灌水2次。

液體肥施肥時(shí)間：2013—2014年小麥季春一水為2014年3月21日，春二水為4月20日；2014—2015小麥季春一水為2015年3月20日，春二水為4月27日。2015—2016冬小麥季春一水為2016年4月5日，春二水為5月6日。

1.3.2土樣采集與磷含量測量由于試驗(yàn)地土壤質(zhì)地一致，多年施肥管理相同，視各處理播種施肥前土壤含磷量一致。在冬小麥噴施液體磷肥后5日，按照梅花形布點(diǎn)采集0～20、20～40、40～60 cm 3個(gè)土層土樣，采用碳酸氫鈉-鉬銻抗比色法測試土壤有效磷含量。

1.3.3小麥產(chǎn)量調(diào)查由于受到大田內(nèi)氣象等不可控因素影響，冬小麥年際間產(chǎn)量及產(chǎn)量因素變化不可控。因此，在小麥成熟期采用五點(diǎn)法取樣調(diào)查各處理單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重，折算單產(chǎn)，并逐年進(jìn)行產(chǎn)量及相關(guān)數(shù)據(jù)分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同磷肥及施用方式對土壤有效磷含量的影響

在每次春季肥水后第5日，對試驗(yàn)點(diǎn)各處理0～20、20～40、40～60 cm土層進(jìn)行的土壤有效磷測定。施用液體磷肥后，0～20 cm土層各處理與CK比較有效磷含量無顯著差異，有效磷含量增加-0.49%至4.77%，其中，處理Ⅱ第1次水肥后有效磷含量增加最多達(dá)4.77%，而處理Ⅲ第2次水肥后有效磷含量減少最多為0.49%（見表1）。20～60 cm土層有效磷含量存在顯著變化，春一次水肥后各處理土壤有效磷顯著高于CK（處理Ⅳ，40～60 cm土層與對照無差異），有效磷含量增加8.81%～25.60%，其中，20～40 cm土層，處理Ⅱ有效磷含量增加最多達(dá)25.60%，處理Ⅴ有效磷含量增加最少為8.81%；春二次水肥后，各處理土壤有效磷含量與CK差異性不同，其中，處理Ⅱ20～40、40～60 cm土層有效磷含量顯著高于CK，處理Ⅳ40～60 cm土層有效磷含量顯著高于CK，其他處理各土層有效磷含量與CK無顯著差異，但各處理在20～60 cm土層有效磷含量比 CK增加，增加4.15%～28.66%（見表2）。研究結(jié)果表明：2次水肥后，20～60 cm土層各液態(tài)磷肥處理土壤有效磷含量高于CK。

2.2不同磷肥及施用方式對冬小麥產(chǎn)量因子的影響

從試驗(yàn)結(jié)果表明（見表2），在其他管理措施相同的前提下，單位面積穗數(shù)年際間差異性表現(xiàn)不同，其中單位面積穗數(shù)平均值CK最高，為709.5萬穗/hm2，處理Ⅱ最低681.0萬穗/hm2；穗粒數(shù)每年表現(xiàn)差異性不大（2014—2015年有差異），其中穗粒數(shù)平均值處理Ⅴ最高33.4粒/穗，CK最低為32.6粒/穗；千粒重年季間差異性表現(xiàn)不同，其中千粒重平均值處理Ⅴ、Ⅳ最高為42.1 g，CK最低為40.5 g。

2.3不同磷肥及施用方式對冬小麥產(chǎn)量的影響

田間測產(chǎn)結(jié)果顯示（見表3），在其他管理措施相同的前提下，各處理產(chǎn)量情況年際間差異性表現(xiàn)不同，其中處理Ⅴ各年際表現(xiàn)最佳，平均單位面積產(chǎn)量達(dá)到8638.5 kg/hm2，比CK增產(chǎn)7.2%；處理Ⅳ次之，平均單產(chǎn)為8441.5 kg/hm2，比CK增產(chǎn)4.8%；處理Ⅱ再次平均單產(chǎn)8255.8 kg/hm2，比CK增產(chǎn)2.5%；處理Ⅲ平均增產(chǎn)最少，為8084.3 kg/hm2，比CK增產(chǎn)0.4%。

3結(jié)論與討論

本研究表明，改固體磷肥全部底施，為全部液態(tài)施用，或部分底施和春季液態(tài)施用，可有效提高深層土壤有效磷含量。液態(tài)磷肥分兩次施用，第一次水肥后20～40 cm土層有效磷含量增加8.81%～25.60%，40～ 60 cm土層有效磷含量增加11.45%～22.22%；第二次水肥20～40 cm土層有效磷增加8.44%～17.22%，40～ 60 cm土層有效磷增加4.15%～28.66%。不同磷肥用量及施用方式對冬小麥產(chǎn)量因子和產(chǎn)量的影響不同，固體磷肥一次底施單位面積穗數(shù)最多為709.5萬穗/hm2；處理Ⅴ穗粒數(shù)最高為33.4粒/穗；處理Ⅴ、Ⅳ千粒重最高為42.1 g；處理Ⅴ年均產(chǎn)量最高為8638.5 kg/hm2，比CK增產(chǎn)7.2%。減少固體磷肥底施量45～90 kg/hm2，改為液體P2O5噴施30kg/hm2，總P2O5投入減少15～60kg/hm2的情況下，冬小麥產(chǎn)量提高0.4%～7.2%，其中，處理Ⅴ增產(chǎn)效果最佳，顯著大于CK。充足磷肥可促進(jìn)小麥根系和分蘗發(fā)育，生長前期磷素不足影響分蘗形成，降低單位面積穗數(shù)[15]，本研究與前人研究結(jié)果相同，處理Ⅱ磷肥不基施，在施磷量不減少的情況下，磷肥（P2O5） 135 kg/hm2全部在春季水溶肥施用，單位面積穗數(shù)降低，僅為681.0萬穗/hm2，產(chǎn)量僅比對照增產(chǎn)2.5%，因此磷肥最佳施用方式為固體底施配合液態(tài)施用。

水肥一體化追施磷肥可提高深層土壤有效磷分布，土壤磷擴(kuò)散的快慢及其有效性，與土壤水分的有效性密切相關(guān)[16]。底施固體磷肥在施肥點(diǎn)溶解和向外擴(kuò)散，而水分是由施肥點(diǎn)外圍的高水勢向施肥點(diǎn)的低水勢移動(dòng)，二者運(yùn)動(dòng)方向相反，導(dǎo)致磷的擴(kuò)散性、移動(dòng)性受到限制。與磷肥一次性作基肥施用相比，水磷一體化磷的擴(kuò)散與土壤水移動(dòng)方向一致，具有較好移動(dòng)性，使施入的磷在土壤中分布較均勻，提高磷素在土壤中的擴(kuò)散距離，從而提高深層土壤有效磷含量。改磷肥全部基施為基施加水肥一體化分兩次追施，不但可以滿足冬小麥生長對磷素營養(yǎng)的需求，而且實(shí)現(xiàn)P2O5總施用量減少，產(chǎn)量不減而增，同時(shí)，水肥一體化施用，效實(shí)現(xiàn)了磷“下移增效”。

磷肥利用效率與磷肥品種、施用方法、土壤環(huán)境密切相關(guān)，固體磷肥一次基施在施肥點(diǎn)極易與Ca2+形成難溶性磷，液體磷肥中的磷在土壤中的移動(dòng)性和有效性高于固體磷肥[17-18]。本試驗(yàn)中，水肥一體化灌水量375 m2/（hm2·次），土層濕潤深度40 cm左右，液體磷肥分次施入，不會(huì)集中分布某個(gè)施肥層點(diǎn)，這樣減少了磷與鈣之間的沉淀反應(yīng)，提高了土壤磷有效性，有利用植株根系對磷的吸收利用[19]。另外，冬小麥對磷素吸收強(qiáng)度前期很小，返青以后迅速增加，孕穗—灌漿初期達(dá)峰值[20]，固體磷肥基施+液體磷肥春季分次追施保證了冬小麥階段需磷的有效供給，有利于干物質(zhì)的積累[21]，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)冬小麥高產(chǎn)。本研究試驗(yàn)地點(diǎn)土壤類型為壤土，試驗(yàn)結(jié)果僅適合此類土壤類型，在本區(qū)域存在的沙土地、粘土地采用水肥一體化分次液態(tài)施用磷肥還需進(jìn)一步探索研究。

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