施磷水平與冬小麥產(chǎn)量和土壤有效磷含量的關(guān)系

婁夢玉，薛華龍，郭彬彬，汪江濤，昝志曼，馬 超，郭大勇，焦念元，付國占

（河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院/河南省旱地農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，河南洛陽 471023）

小麥在糧食生產(chǎn)中占有極其重要的作用，在我國作物種植面積和總產(chǎn)中處于第二位[1]，其高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)對我國糧食安全具有重要作用。小麥獲得高產(chǎn)需要適宜的土壤肥力，磷素作為小麥養(yǎng)分供給中僅次于氮素的第二大元素[2]，對小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量形成起著重要作用[3–4]，尤其對冬小麥產(chǎn)量構(gòu)成三要素之一單位面積穗數(shù)具有明顯的調(diào)控效應(yīng)。相關(guān)研究表明[5–9]，增施適量磷肥，能促進(jìn)小麥的分蘗發(fā)生，提高單位面積穗數(shù)，進(jìn)而提高小麥產(chǎn)量，這說明磷肥在小麥高產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。然而，磷在土壤中移動性較弱，極易被固定，導(dǎo)致磷肥的當(dāng)季利用率較低[10]，土壤中大量積累的磷會導(dǎo)致磷礦資源的浪費(fèi)和水體富營養(yǎng)化等一系列環(huán)境問題[11]，不利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[12]。目前，我國還普遍存在磷肥過量施用現(xiàn)象，而河南省作為農(nóng)業(yè)大省，在農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，農(nóng)業(yè)資源投入量大幅度增加，氮肥、磷肥施用量均位列全國第一，導(dǎo)致河南省農(nóng)田面源污染形勢嚴(yán)峻[13]。可見，明確最佳施磷量對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。

關(guān)于最佳施磷量與土壤中有效磷含量和產(chǎn)量的關(guān)系前人已做了一定的研究，馬清霞等[14]在黃土高原17年長期施磷試驗(yàn)表明，小麥獲得最高產(chǎn)量6465 kg/hm2的施磷量為144 kg/hm2，冬前土壤有效磷含量為21.2 mg/kg。馬悅等[15]對北方麥區(qū)49個地點(diǎn)的試驗(yàn)表明，維持土壤有效磷含量在20～30 mg/kg時(shí)，減施或不施磷肥依然可以實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)，當(dāng)土壤有效磷含量過高時(shí)，冬小麥單位面積穗數(shù)、粒重降低導(dǎo)致小麥產(chǎn)量降低。孫慧敏[16]在山東龍口麥區(qū)的試驗(yàn)表明，在有效磷含量為 30.44 mg/kg 的土壤上施磷對小麥籽粒產(chǎn)量沒有顯著影響，而馮媛媛等[17]通過在有效磷含量不同的土壤上進(jìn)行施磷試驗(yàn)，結(jié)果顯示在有效磷含量＜10 mg/kg的土壤上，小麥增產(chǎn)效果最強(qiáng)的施磷量為150 kg/hm2；在有效磷含量為10～20 mg/kg的土壤上，小麥增產(chǎn)效果最強(qiáng)的施磷量為90～120 kg/hm2；在有效磷含量＞20 mg/kg的土壤上，小麥產(chǎn)量隨施磷量的增加呈先增加后達(dá)到平衡的趨勢，還受土壤質(zhì)地和氣候條件的影響。這說明小麥最適施磷量不僅受土壤有效磷和產(chǎn)量影響，還與生態(tài)條件有關(guān)。目前，關(guān)于施磷水平對冬小麥分蘗成穗、產(chǎn)量和磷素吸收利用的影響及其與土壤有效磷含量的關(guān)系等方面的系統(tǒng)研究還相對較少。為此，本試驗(yàn)研究了施磷水平對冬小麥分蘗成穗、干物質(zhì)積累分配與轉(zhuǎn)運(yùn)、產(chǎn)量、磷素吸收利用的影響，并分析了施磷水平與土壤有效磷含量和冬小麥產(chǎn)量的關(guān)系，明確達(dá)到冬小麥高產(chǎn)時(shí)的土壤有效磷含量及其最佳施磷量，為河南省冬小麥磷肥管理提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)在河南科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場進(jìn)行，地理位置為 112°24′53′′E，34°35′58′′N。試驗(yàn)田地處平原，地勢平坦，土壤類型為黃潮土，質(zhì)地為中壤。試驗(yàn)開始時(shí)耕層土壤容重為1.35 g/cm3，0—20 cm耕層堿解氮含量為33.9 mg/kg，速效鉀含量為223.8 mg/kg，有效磷含量為6.84 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量為10.7 g/kg，土壤pH為7.56。前茬為玉米和花生間作，作物收獲后秸稈全部還田。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2018—2021年采用田間定位小區(qū)試驗(yàn)，供試小麥品種為‘洛麥26’。試驗(yàn)設(shè)年施磷(P2O5)量為0、90、180和 270 kg/hm24個水平，依次記為P0、P90、P180和P270。每個處理設(shè)3次重復(fù)，每個小區(qū)面積60 m2(10 m×6 m)。冬小麥為機(jī)械精播，播種量150 kg/hm2，行距20 cm。供試磷肥為磷酸二銨 (P2O546%，含N 18%)，于小麥播種前作為基肥一次性施入。供試氮肥為尿素 (N 46%)，各處理均施氮 180 kg/hm2，按基肥和追肥2∶1分兩次施用，追肥于小麥拔節(jié)期撒施，施后灌水。其它管理同大田生產(chǎn)。分別于2018年10月16日、2019年10月18日和2020年10月29日播種，2019年6月1日、2020年5月31日和2021年6月5日收獲。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 分蘗 于冬小麥拔節(jié)期，在各小區(qū)取代表性30 cm長單行小麥，調(diào)查莖稈數(shù)用于計(jì)算單位面積最大分蘗數(shù)；在冬小麥成熟期，于各小區(qū)取代表性30 cm單行，調(diào)查穗數(shù)計(jì)算單位面積有效分蘗數(shù)。

1.3.2 干物質(zhì)積累 分別在冬小麥拔節(jié)期、揚(yáng)花期、灌漿期和成熟期于各小區(qū)取代表性30 cm單行植株，分成莖、葉、穗三部分，105℃殺青30 min，75℃烘干至恒重。

1.3.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成 成熟期每個處理隨機(jī)選取1 m雙行小麥測產(chǎn)，每個處理重復(fù)3次，風(fēng)干前測定小麥穗數(shù)和穗粒數(shù)，風(fēng)干后測定小麥籽粒產(chǎn)量和千粒重。

1.3.4 植株各器官磷含量 分別于拔節(jié)期、揚(yáng)花期、灌漿期、成熟期采集小麥地上部植株樣，分為莖、葉、籽粒和穎殼及穗軸，105℃殺青30 min，75℃烘干至恒重將其粉碎。樣品經(jīng)濃H2SO4–H2O2消煮后，采用電感耦合等離子體光譜儀(Agilent 5110)測定磷含量。

1.3.5 土壤有效磷含量 在小麥冬前于各小區(qū)取0—20 cm土壤，采用Olsen法浸提，鉬藍(lán)比色法測定土壤有效磷含量。

1.3.6 相關(guān)指標(biāo)計(jì)算公式 成穗率(%)=有效分蘗數(shù)/最大分蘗數(shù)×100

總干物質(zhì)量=莖重+葉重+穗重

干物質(zhì)分配比率(%)=各部位干物質(zhì)量/總干物質(zhì)量×100

花前營養(yǎng)器官同化物轉(zhuǎn)移量=揚(yáng)花期整株干重–成熟期秸稈干重

花前營養(yǎng)器官同化物轉(zhuǎn)移率(%)=(揚(yáng)花期整株干重–成熟期秸稈干重)/揚(yáng)花期整株干重×100=花前營養(yǎng)器官同化物轉(zhuǎn)移量/揚(yáng)花期整株干重×100

花前干物質(zhì)對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率(%)=花前營養(yǎng)器官同化物轉(zhuǎn)移量/成熟期籽粒干重×100

植株各器官磷積累量=植株各器官干重×含磷量

植株各器官磷分配比例(%)=植株各器官磷積累量/植株總磷積累量×100

磷肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=施磷處理籽粒產(chǎn)量/施磷量

磷肥農(nóng)學(xué)效率(kg/kg)=(施磷處理籽粒產(chǎn)量–不施磷處理籽粒產(chǎn)量)/施磷量

磷收獲指數(shù)=籽粒磷積累總量/植株磷積累總量

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)處理和作圖均采用Microsoft Excel 2007，差異顯著性分析采用SPSS 22。多重比較采用LSD法，P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 施磷水平對冬小麥分蘗及成穗率的影響

由表1可以看出，3個生長季冬小麥隨著施磷水平的提高，最大分蘗數(shù)和有效分蘗數(shù)均呈逐漸增加的趨勢。與P0相比，P90、P180、P270的最大分蘗數(shù)分別提高了205.8%～261.3%、271.7%～307.4%、297.3%～354.4%；有效分蘗數(shù)分別提高了78.6%～113.0%、148.6%～149.2%、153.7%～173.2%，均達(dá)到顯著水平(P＜0.05)。P0分蘗成穗率最高，與P90相比，P180、P270的分蘗成穗率分別提高了8.7%～14.3%、3.4%～14.6%，均達(dá)到顯著水平(P＜0.05)，P180和P270之間2018—2020年分蘗成穗率差異不顯著。由此可得，提高施磷水平能增加冬小麥單位面積最大分蘗數(shù)和有效分蘗數(shù)。

表1 不同施磷水平下冬小麥分蘗數(shù)及成穗率Table 1 Tillering number and effective tiller percentage of winter wheat under different P application rates

2.2 施磷水平對冬小麥干物質(zhì)積累的影響

由圖1可以看出，不施磷處理(P0)冬小麥干物質(zhì)積累量隨著生育期的推進(jìn)先增加后降低，在灌漿期達(dá)到最大值，而P90、P180和P270處理隨著生育期的推進(jìn)小麥干物質(zhì)積累量不斷增加，以成熟期最大。各生育期冬小麥干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為P270＞P180＞P90＞P0，P0、P90、P180處理之間冬小麥干物質(zhì)積累增加顯著，而P270相較于P180的增幅有時(shí)不顯著，表明施磷超過P180不一定能繼續(xù)促進(jìn)冬小麥的干物質(zhì)積累。

圖1 不同施磷水平下冬小麥不同生育期干物質(zhì)積量Fig.1 Dry matter accumulation of winter wheat at different growing stages under different P application rates

2.3 施磷水平對冬小麥干物質(zhì)分配的影響

由表2可以看出，冬小麥莖、葉和穎殼及穗軸的干物質(zhì)分配量均隨著施磷水平的提高呈增加的趨勢，與P0相比，P90、P180、P270處理下莖的干物質(zhì)分配量分別增加了189.4%～233.0%、223.8%～309.1%和252.4%～346.9%，葉的干物質(zhì)分配量分別增加了238.8%～310.5%、346.6%～400.7%和397.3%～452.5%，穎殼及穗軸的干物質(zhì)分配量分別增加了124.5%～275.3%、166.7%～234.6%和201.3%～325.0%，均達(dá)到顯著水平(P＜0.05)。籽粒的干物質(zhì)分配量隨著施磷水平的提高呈先增加后降低的趨勢，P180處理下達(dá)到最大值。隨著施磷水平的提高，葉的干物質(zhì)分配比率總體呈逐漸增加的趨勢，穎殼及穗軸的干物質(zhì)分配比率呈先降低后增加的趨勢，P180處理下達(dá)到最低值，籽粒的干物質(zhì)分配比率隨著施磷水平的提高呈先增加后降低的趨勢，P180水平下干物質(zhì)分配比率達(dá)到最高值，2018—2019年、2019—2020年、2020—2021年分別達(dá)到44.3%、42.7%和45.3%。由此說明，增施磷肥能夠影響光合產(chǎn)物在冬小麥各個器官中的分配比率，通過降低穎殼及穗軸的分配比率來提高莖、葉及籽粒的分配比率，進(jìn)而提高小麥產(chǎn)量。

表2 不同施磷水平下冬小麥干物質(zhì)的分配Table 2 Dry matter distribution in winter wheat under different P application rates

2.4 施磷水平對冬小麥花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)移的影響

冬小麥產(chǎn)量的形成來自花前干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和花后光合同化干物質(zhì)的積累兩個方面[18]?；ㄇ盃I養(yǎng)器官貯藏物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)是決定小麥籽粒產(chǎn)量的主要因素[19]。由表3可以看出，隨著施磷水平的提高，3個生長季冬小麥莖、葉的干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量均呈先增加后減少的趨勢，P90水平下達(dá)到最高，相較于P0和P180，P90的莖干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量分別增加了62.8%～174.9%和12.9%～23.5%，葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量分別增加了69.3%～90.8%和6.5%～14.5% (P＜0.05)，相同施磷水平下莖的干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量高于葉片。隨施磷水平的提高，冬小麥莖、葉的干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率均顯著降低(P＜0.05)?？梢娛┝姿皆降停o葉干物質(zhì)向籽粒的貢獻(xiàn)率越高。相同施磷水平下，莖的干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率10.7%～29.6%均低于葉片干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率19.8%～49.1%。隨施磷水平的提高，3個生長季冬小麥干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對籽粒貢獻(xiàn)率均降低，差異達(dá)到顯著水平(P＜0.05)。說明低磷水平下，籽粒的干物質(zhì)積累大量依靠花前莖葉干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，隨著施磷水平的提高，會逐漸減弱對花前莖葉干物質(zhì)的依賴。相同施磷水平下，莖對籽粒的干物質(zhì)貢獻(xiàn)率11.8%～34.0%均高于葉片對籽粒的干物質(zhì)貢獻(xiàn)率10.1%～27.6%。上述結(jié)果表明，提高施磷水平增加了莖、葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量，降低了干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率及干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對籽粒的貢獻(xiàn)率。

表3 施磷水平對冬小麥花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)移的影響Table 3 Effects of P level on pre-anthesis dry matter transfer in winter wheat

2.5 施磷水平對冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表4可得，施磷水平的提高顯著增加了冬小麥單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量。與P0相比，P90、P180、P270處理下冬小麥單位面積穗數(shù)分別提高了57.7%～149.4%、128.0%～187.9%、147.4%～200.0%，且差異均達(dá)到顯著水平 (P＜0.05)。冬小麥穗粒數(shù)和產(chǎn)量均隨著施磷水平的提高呈先增加后降低的趨勢，均在P180達(dá)到最大值，與P0相比，P90、P180、P270處理下冬小麥穗粒數(shù)分別增加了12.0%～27.1%、20.9%～44.2%、14.0%～34.2%；產(chǎn)量分別增加了165.2%～234.6%、215.6%～292.3%、200.0%～257.7%。與P90相比P180產(chǎn)量提高17.3%～18.2%，與P270相比P180產(chǎn)量提高4.2%～11.5%。綜合產(chǎn)量及其構(gòu)成三要素可得，P180水平下冬小麥產(chǎn)量最高。

表4 不同施磷水平下的冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成Table 4 Yield and yield component of winter wheat under different P application rates

2.6 施磷水平對冬小麥揚(yáng)花期與成熟期各器官含磷量的影響

由表5可以看出，隨著施磷水平的提高，3個生長季揚(yáng)花期冬小麥莖、葉磷含量均呈逐漸增加的趨勢，與P0和P90相比，P180處理下冬小麥莖的磷含量分別增加了77.2%～112.5%和14.9%～16.2%，葉的磷含量分別增加了62.3%～170.1%和22.4%～33.2%，均達(dá)到顯著水平(P＜0.05)，與P180相比，2019—2020年P(guān)270處理莖的磷含量增加不顯著，2018—2019、2020—2021年增加顯著，而葉的磷含量3個生長季增加均不顯著；穎殼及穗軸磷含量P90較P0處理增加達(dá)到顯著水平(P＜0.05)，而與P180、P270處理間相比2019—2020年無顯著差異。隨著施磷水平的提高，成熟期冬小麥莖、葉、穎殼及穗軸和籽粒的磷含量整體均呈增加的趨勢，P180處理下冬小麥莖磷含量較P0和P90分別增加了17.6%～24.1%和11.0%～20.2%，葉磷含量分別增加了107.1%～356.4%和29.0%～40.7%，穎殼及穗軸磷含量分別增加了29.2%～36.8%和8.5%～9.8%，籽粒磷含量分別增加了19.6%～33.8%和4.7%～5.0%，多數(shù)達(dá)到顯著水平(P＜0.05)，而P270處理的莖和籽粒磷含量與P180相比沒有顯著差異。由此可得，在施P2O50～180 kg/hm2范圍內(nèi)，增加施磷量可以顯著提高各器官含磷量，施P2O5超過180 kg/hm2不能繼續(xù)顯著增加植株各器官含磷量。

表5 不同施磷水平下冬小麥揚(yáng)花期與成熟期各器官含磷量(mg/g)Table 5 P concentration in organs of winter wheat at anthesis and maturity stages under different P application rates

2.7 施磷水平對冬小麥植株磷積累量的影響

由圖2可以看出，3個生長季4個施磷水平下冬小麥植株磷積累量均隨著生育期的推進(jìn)呈逐漸增加的趨勢，P0水平下冬小麥植株磷積累量隨著生育期的推進(jìn)增加較緩慢，成熟期僅達(dá)到15.0～15.2 kg/hm2；P90、P180、P270處理下冬小麥植株磷積累量隨生育期推進(jìn)增加迅速，成熟期分別達(dá)到56.8～59.8、78.7～79.3、78.8～80.7 kg/hm2。P0～P180處理下冬小麥植株磷積累量呈增加的趨勢，與P90相比，P180處理下冬小麥植株磷積累量增加了30.5%～67.9%，均達(dá)到顯著水平(P＜0.05)，與P180相比，P270處理成熟期差異不顯著。由此說明P2O50～180 kg/hm2范圍內(nèi)增加施磷量可以顯著增加冬小麥植株磷積累量，但過量施用磷肥不能顯著增加植株對磷素的積累。

圖2 不同施磷水平下冬小麥植株磷積累量Fig.2 Phosphorus accumulation in winter wheat under different P application rates

2.8 施磷水平對冬小麥各器官磷素積累與分配的影響

由表6可知，成熟期冬小麥各器官的磷素積累量隨著施磷水平的提高呈逐漸增加的趨勢，其中，莖和穎殼及穗軸的磷積累量的增加達(dá)到顯著水平(P＜0.05)；葉的磷積累量的增加在P0～P180達(dá)到顯著水平，籽粒的磷積累量呈先增加后降低的趨勢，在P180達(dá)到最大值，相比P90，P180籽粒磷積累量提高27.7%～39.0%。隨著施磷水平的提高，莖和穎殼及穗軸的磷素分配比率呈先降低后增加的趨勢，P90和P180的磷素分配比率較低，葉的磷素分配比率呈逐漸增加的趨勢，籽粒的磷素分配比率呈先增加后降低的趨勢，P270時(shí)磷素分配比率達(dá)到最低，3個生長季各處理籽粒分配比率為66.4%～74.7%。

表6 不同施磷水平下冬小麥各器官磷素積累與分配Table 6 The accumulation and distribution of phosphorus in the organs of winter wheat under different P application rates

2.9 施磷水平對冬小麥磷肥利用效率的影響

由表7可以看出，3個生長季隨著施磷水平的提高，冬小麥磷肥偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率均呈現(xiàn)降低的趨勢，且均達(dá)到顯著水平(P＜0.05)，與P90相比P180和P270下磷肥偏生產(chǎn)力分別降低了40.0%～41.1%和62.1%～64.7%，磷肥農(nóng)學(xué)效率分別降低了35.3%～36.1%和58.6%～62.8%。由此可得，提高施磷水平會降低冬小麥對磷肥的利用效率。

表7 不同施磷水平下冬小麥磷肥利用效率Table 7 Phosphate fertilizer use efficiency of winter wheat under different P application rates

2.10 施磷水平與土壤有效磷含量及小麥產(chǎn)量的關(guān)系

在一定施磷范圍內(nèi)，增施磷肥能夠促進(jìn)小麥產(chǎn)量的提高 (圖3)。3個生長季冬小麥產(chǎn)量(y)與施磷水平(x) 之間的關(guān)系可用一元二次方程擬合：y=–0.198x2+ 76.887x+ 2885.2，可得在施磷量194.2 kg/hm2時(shí)獲得最高產(chǎn)量為10349.4 kg/hm2(土壤有效磷含量為25.5 mg/kg)，施磷量＞194.2 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量降低。土壤有效磷含量(y)與施磷量(x)之間呈線性正相關(guān)：y= 0.0886x+ 8.3405。提高施磷水平能夠增加0—20 cm土壤有效磷含量 (圖3)。冬小麥產(chǎn)量(y)與0—20 cm土壤有效磷含量(x)的關(guān)系也符合一元二次方程y= –19.253x2+ 995.97x– 3128.5，土壤有效磷含量為25.8 mg/kg時(shí)產(chǎn)量最高，為9752.0 kg/hm2，將所得產(chǎn)量最高的土壤有效磷含量代入土壤有效磷含量與施磷水平方程可得，產(chǎn)量最高時(shí)的土壤有效磷含量所對應(yīng)的施磷量為197.4 kg/hm2，與上述所得產(chǎn)量最高時(shí)的施磷量194.2 kg/hm2無顯著差異，由此可得冬小麥生長所需最佳土壤有效磷水平且產(chǎn)量最高的施磷水平范圍為194.2～197.4 kg/hm2。

圖3 施磷水平與耕層土壤有效磷含量及小麥產(chǎn)量的關(guān)系Fig.3 Relationship among phosphorus application level, topsoil available phosphorus concentration and wheat yield

3 討論

3.1 施磷水平對冬小麥分蘗成穗、產(chǎn)量的影響

合理的群體結(jié)構(gòu)對小麥產(chǎn)量至關(guān)重要[20]。分蘗成穗是小麥重要的生物學(xué)特征，也是決定群體發(fā)展的重要因素，對小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量形成起著重要的作用[21]。研究表明，增施磷肥可以促進(jìn)小麥的分蘗，顯著提高單位面積有效穗數(shù)來優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)，獲得高產(chǎn)，并且小麥分蘗成穗率與產(chǎn)量呈線性正相關(guān)[22–24]。在本試驗(yàn)中，隨著施磷水平的提高，冬小麥最大分蘗數(shù)和有效分蘗數(shù)均得到顯著增加，與前人研究結(jié)果一致。然而分蘗成穗率與小麥產(chǎn)量的關(guān)系與前人研究有所不同，P90水平下冬小麥產(chǎn)量高于P0，但P90水平下分蘗成穗率反而低于P0水平，其原因可能是P0條件下土壤中有效磷含量不能滿足冬小麥產(chǎn)生較多的分蘗，造成單穗單株的情況，從而分蘗成穗率較高，產(chǎn)量較低。

小麥產(chǎn)量主要來源于花前營養(yǎng)器官貯存同化物向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)和花后光合同化物的積累。小麥高產(chǎn)的前提是具有較高的干物質(zhì)積累[25]，冬小麥干物質(zhì)積累量隨著施磷量的增加表現(xiàn)為遞增的趨勢[26–27]。本試驗(yàn)研究表明，施磷水平在小于P2O5180 kg/hm2時(shí)，冬小麥干物質(zhì)積累量隨著施磷量的增加而明顯增加，并促進(jìn)了小麥花后干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而提升小麥產(chǎn)量，但施P2O5270 kg/hm2時(shí)，雖然小麥干物質(zhì)積累量還在增加，但降低了在籽粒中的分配比例，導(dǎo)致小麥產(chǎn)量的降低。

協(xié)調(diào)冬小麥單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重三者關(guān)系是獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵[28]。研究表明，隨著施磷量的增加冬小麥單位面積穗數(shù)增加，而穗粒數(shù)和千粒重呈先增加后降低的趨勢[9,29–30]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示隨著施磷水平的提高，冬小麥單位面積穗數(shù)逐漸增加，但施P2O5270 kg/hm2時(shí)，由于穗粒數(shù)和千粒重的降低，其產(chǎn)量低于施P2O5180 kg/hm2處理，這主要由于在施P2O5270 kg/hm2時(shí)，促進(jìn)前期分蘗，造成后期群體過大，下落小穗數(shù)增多，導(dǎo)致穗粒數(shù)和千粒重降低。

3.2 施磷水平對冬小麥磷素吸收利用的影響

合理施用磷肥可以促進(jìn)小麥對磷素的吸收利用，有利于小麥生長發(fā)育，增加生物量及提高產(chǎn)量。施磷量對小麥植株的含磷量影響較大，有研究認(rèn)為植株中的磷含量隨著施磷量的增加而增加[31–32]。本研究結(jié)果表明增施磷肥可以提高冬小麥莖、葉、穎殼及穗軸和籽粒的磷含量，這與前人研究結(jié)果基本一致，但本試驗(yàn)中施磷量到達(dá)P2O5180 kg/hm2時(shí)植株磷含量成熟期不再隨施磷量增加而顯著增加。

小麥磷素積累量與供磷水平有關(guān)，相關(guān)研究表明，適量提高施磷量可以顯著提高小麥植株磷積累量和籽粒中的磷含量[9,32]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施P2O5180 kg/hm2時(shí)，冬小麥植株磷積累量顯著高于不施磷和施P2O590 kg/hm2的，與前人研究結(jié)果一致，但過量施磷不僅不能無限制提高冬小麥植株磷積累，還會降低小麥產(chǎn)量，造成小麥對磷的“奢侈吸收”，如本研究中施P2O5270 kg/hm2時(shí)，冬小麥植株磷積累量高于施P2O5180 kg/hm2，但冬小麥籽粒產(chǎn)量低于施P2O5180 kg/hm2。本研究還表明，施磷量還影響了冬小麥植株磷積累量在生育后期的再分配，在成熟期，籽粒磷積累量占地上部總磷積累量的66.4%～74.7%，施P2O5180 kg/hm2時(shí)小麥籽粒磷積累量比不施磷小麥顯著增加，這與陳遠(yuǎn)學(xué)等[33]、史燕捷等[34]的研究結(jié)果類似。說明適量增施磷肥，能促進(jìn)磷營養(yǎng)向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，提高冬小麥磷養(yǎng)分利用效率。

肥料的偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)利用效率都是直接反映施肥與小麥產(chǎn)量關(guān)系的重要參數(shù)。本研究表明，隨著施磷(P2O5)量從90 kg/hm2增加至270 kg/hm2，冬小麥磷偏生產(chǎn)力和磷農(nóng)學(xué)利用效率均顯著降低 (P＜0.05)。這與李廷亮等[8]在晉南旱地小麥研究結(jié)果一致?？梢?，增施磷肥對籽粒產(chǎn)量形成的貢獻(xiàn)率隨施磷量的增加而降低。但綜合產(chǎn)量來看，本研究4個施磷水平中，P2O5180 kg/hm2為較佳施磷水平。

3.3 施磷水平、土壤有效磷含量和小麥產(chǎn)量的關(guān)系

土壤有效磷是土壤磷儲庫中對作物最為有效的部分，也是評價(jià)土壤供磷水平的重要指標(biāo)[35]，合理的施磷量能維持土壤磷庫的平衡[36]。試驗(yàn)研究表明，增加施磷量對提高土壤有效磷含量具有重要作用，尤其是耕層土壤中的有效磷[37–40]。本試驗(yàn)將冬小麥土壤有效磷含量與施磷水平進(jìn)行擬合，可得土壤有效磷含量隨著施磷量的增加而增加，與前人研究結(jié)果一致，可見，增加施磷量在提高小麥產(chǎn)量的同時(shí)也提高了土壤有效磷含量。不施磷和低磷(P2O590 kg/hm2)水平時(shí)，土壤有效磷含量較低，這可能是植株消耗土壤中的磷素，造成土壤有效磷匱乏的原因。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，冬小麥獲得最高產(chǎn)量9752.0～10349.4 kg/hm2的施磷量為194.2～197.4 kg/hm2，土壤有效磷含量為25.5～25.8 mg/kg，馬清霞等[14]在黃土高原17年長期施磷試驗(yàn)表明，小麥獲得最高產(chǎn)量6465 kg/hm2的施磷量為144 kg/hm2，土壤有效磷含量為21.2 mg/kg。馬悅等[15]對北方麥區(qū)49個地點(diǎn)的試驗(yàn)表明，維持土壤有效磷含量在20～30 mg/kg時(shí)，冬小麥產(chǎn)量最高?？梢?，小麥獲得高產(chǎn)下最佳土壤有效磷含量存在一定差異，這可能是由于產(chǎn)量水平、環(huán)境和土壤理化性質(zhì)的不同所致。由以上可得，根據(jù)土壤有效磷含量，確定小麥持續(xù)高產(chǎn)下最佳施磷量，是提高小麥產(chǎn)量的最有效手段。

4 結(jié)論

在供試區(qū)域，提高冬小麥的施磷水平可顯著增加冬小麥的有效分蘗數(shù)和成穗數(shù)，提高莖、葉、穎殼及穗軸的干物質(zhì)和磷素積累量及向籽粒的轉(zhuǎn)移，增加冬小麥單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。但是當(dāng)施磷水平超過適宜范圍后，主要增加了營養(yǎng)器官中干物質(zhì)和磷的積累與分配，降低向籽粒的轉(zhuǎn)移，不能進(jìn)一步提高產(chǎn)量。施磷量與土壤有效磷含量呈線性正相關(guān)，而小麥產(chǎn)量與施磷量和土壤有效磷含量的關(guān)系可以用成一元二次方程擬合。小麥產(chǎn)量最高的土壤有效磷含量為25.5～25.8 mg/kg，施磷(P2O5)量為 194.2～197.4 kg/hm2。