孫正國(guó)

摘要：利用盆栽試驗(yàn)，在不同肥力的石灰性潮土上種植小麥，設(shè)施磷與不施磷處理，采用Olsen法測(cè)定土壤中速效磷含量，探討不同處理間土壤有效磷含量的變化情況。試驗(yàn)結(jié)果表明，施用磷肥不能使有效磷本來(lái)就高的土壤中的有效磷含量繼續(xù)提高，卻可以明顯提高中低肥力土壤中速效磷含量；測(cè)定施用磷肥和不施磷肥處理小麥苗期土壤分級(jí)變化情況（蔣柏藩、顧益初提出的“石灰性土壤無(wú)機(jī)磷分級(jí)方法”）表明，在石灰性潮土上，Ca-P含量很高，Ca2-P為小麥吸收磷素的有效來(lái)源，Ca8-P、Fe-P、Al-P為緩效磷源，短時(shí)期內(nèi)Ca10-P變化不大。研究還表明，在低肥力條件下，施入磷肥可以提高小麥的鮮質(zhì)量，在高肥力下，施入磷肥之后小麥鮮質(zhì)量也有所提升，但是變化量不如低肥力條件下明顯。

關(guān)鍵詞：石灰性潮土；苗期小麥；無(wú)機(jī)磷；磷分級(jí)；有效磷；利用率

中圖分類(lèi)號(hào)： S512.106 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）11-0103-05

磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的，所以，磷肥對(duì)我國(guó)糧食安全的作用不言而喻[1-2]。植物吸收的磷主要來(lái)自土壤，然而全球的農(nóng)業(yè)土壤多數(shù)處于低磷甚至嚴(yán)重缺磷狀態(tài)，據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，全球13.19億hm2的耕地中約有43%處于缺磷狀態(tài)，其中我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，狀況最差，約有2/3的農(nóng)業(yè)土地嚴(yán)重缺磷[3]。土壤中磷素的補(bǔ)充主要靠施肥，然而地球上的磷礦是不可再生的，且已探明的世界現(xiàn)有磷礦資源只能維持50～400年[4]。我國(guó)的磷肥資源主要依賴(lài)于進(jìn)口，因?yàn)槲覈?guó)絕大部分的磷礦資源處于偏遠(yuǎn)地區(qū)且質(zhì)量差[5]。所以，磷是限制我國(guó)農(nóng)業(yè)進(jìn)步的一個(gè)重要矛盾。

近年來(lái)，隨著工業(yè)進(jìn)步，磷肥產(chǎn)量不斷增加，施肥量也相應(yīng)不斷提高[6]。自70年代中后期至今，磷素在部分地區(qū)中已開(kāi)始盈余，尤其以菜園地較嚴(yán)重，存在超高量使用氮、磷肥料，用量超過(guò)普通大田的10倍之多的現(xiàn)象[7]。然而，單靠施肥無(wú)法解決土壤缺磷狀況，因?yàn)榱追室坏┻M(jìn)入土壤就會(huì)受多種因素影響而形成難溶性的無(wú)機(jī)磷酸鹽，大約70%的磷被土壤固體吸附固定或被土壤微生物固定，大部分磷以無(wú)效態(tài)形式在土壤中積累[7]。植物無(wú)法吸收利用難溶性磷，導(dǎo)致當(dāng)季磷肥利用率很低[8]。據(jù)報(bào)道，全球范圍內(nèi)，磷素當(dāng)季利用率一般只有15%～25%[8]。不但如此，過(guò)量使用磷肥已經(jīng)產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，土壤中過(guò)多的磷以溶解態(tài)形式流失，造成江河湖海的水體富營(yíng)養(yǎng)化[9-10]。國(guó)內(nèi)外對(duì)大田作物土壤磷素積累及其淋失風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)高度重視[11]，農(nóng)業(yè)面源污染逐步或者已經(jīng)成為造成地下和地表水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因[9，12]。

但是，施用化學(xué)磷肥確實(shí)可以有效改善土壤及作物的含磷狀況，提高作物產(chǎn)量[13]。磷肥進(jìn)入土壤，部分有效磷可以直接被作物吸收利用，但是像Ca2-P、Ca8-P、Ca10-P、Al-P 和Fe-P等無(wú)機(jī)態(tài)磷與部分有機(jī)磷就會(huì)在土壤中累積。不同形態(tài)的無(wú)機(jī)磷與有機(jī)磷在不同類(lèi)型的土壤中其含量與有效性各有不同，有些如Ca2-P、活性有機(jī)磷有效性較高；而像 Ca10-P和O-P有效性則較低，需要一系列的轉(zhuǎn)化過(guò)程才能成為有效磷，所以是土壤中的潛在磷源[14-19]。因此，如何提高磷肥的利用率和肥效越來(lái)越受到肥料界的關(guān)注[20]。磷在土壤中不易移動(dòng)和易被固定的特性，決定了其利用率低的特點(diǎn)。實(shí)際生產(chǎn)中，長(zhǎng)期過(guò)量施用磷肥的情況普遍存在，特別是部分地區(qū)的菜園土，有效磷含量較高，但農(nóng)民仍在大量施用磷肥。因此，研究不同土壤肥力條件下，小麥苗期磷吸收機(jī)制以及施用磷肥與不施用磷肥對(duì)土壤磷素組分變化的影響具有重要意義。

正因?yàn)榱椎睦寐瘦^低，一直以來(lái)是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[21-23]，各國(guó)學(xué)者希望通過(guò)各種方法來(lái)提高磷的利用率，如通過(guò)育種來(lái)改良作物的生理特征以提高磷的利用率[24-26]；研究作物根系根際的特征（pH值，酶活性等）[27]、作物根際分泌物與磷效率的關(guān)系、菌根的存在與磷的吸收、不同施肥措施（條施、穴施、撒施等）與磷的有效性、不同磷肥品種（顆粒、粉狀、液體、包膜等）的利用率。但實(shí)際生產(chǎn)中，長(zhǎng)期過(guò)量施用磷肥的情況普遍存在，本試驗(yàn)采用有效磷含量低、中、高的石灰性潮土，研究小麥苗期對(duì)土壤各形態(tài)磷的吸收利用，及不同處理對(duì)植株生長(zhǎng)量的影響，以探討過(guò)量存在于土壤中的磷素能否被植物吸收利用，在一些有效磷含量較高的菜園土中，當(dāng)季不施用磷肥能否滿足植物生長(zhǎng)需要。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗(yàn)地點(diǎn)為南通科技職業(yè)學(xué)院作物栽培實(shí)驗(yàn)室。供試小麥品種為揚(yáng)06號(hào)。

供試肥料：普通尿素（N ∶P ∶K=46 ∶0 ∶0）、普通磷酸二銨（N ∶P ∶K=18 ∶46 ∶0）、氯化鉀（N ∶P ∶K=0 ∶0 ∶60）。

供試土壤：取樣地點(diǎn)位于江蘇省南通市通州區(qū)農(nóng)林科學(xué)研究所，分別為含磷量低、中、高的石灰性潮土，供試土樣 Ⅰ 取自多年未種植地、供試土樣Ⅱ取自小麥地、供試土樣Ⅲ取自菜地。供試土樣基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1，表2為各分級(jí)磷的含量狀況。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 挑選圓潤(rùn)飽滿的小麥籽粒，播入塑料盆中。每盆裝土0.3 kg，施肥量分2個(gè)處理：不施磷肥，施用尿素和氯化鉀，N、P2O5、KCl施用量分別為100、0、30 mg/kg；施磷肥，施用尿素和氯化鉀，N、P2O5、KCl施用量分別為100、60、30 mg/kg。溫度18 ℃，濕度75%，每穴7粒，每隔1 d澆1次水，1周后定苗4株。待小麥生長(zhǎng)至2葉1心時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行溫度處理，將幼苗分別置入培養(yǎng)箱內(nèi)，晝夜溫度均設(shè)置為 15 ℃。按照2因素（土壤、施磷）3次重復(fù)安排盆栽試驗(yàn)處理，表3為試驗(yàn)具體方案設(shè)計(jì)及各處理代號(hào)。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目 收獲植株后測(cè)定植株地上、地下部分生物量。

測(cè)定土樣的基本理化性質(zhì)：全磷含量、速效磷含量、磷分級(jí)、pH值、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)含量等；測(cè)定種植小麥1個(gè)月后的土樣及空白土樣pH值、各溫度條件下土壤磷組分耗竭情況、速效磷含量。

1.2.3 測(cè)定方法 采用顧益初等的方法[17]對(duì)石灰性潮土進(jìn)行磷分級(jí)測(cè)定。

pH值的測(cè)定采用玻璃電極法（土 ∶水=1 ∶5）；電導(dǎo)率的測(cè)定采用電導(dǎo)率儀法（土 ∶水=1 ∶5）；有機(jī)質(zhì)含量的測(cè)定采用重鉻酸鉀-硫酸溶液-油浴法；有效磷含量的測(cè)定采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法；速效鉀含量的測(cè)定采用乙酸銨提取-火焰光度法；硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量采用流動(dòng)注射分析儀測(cè)定，0.01 mol/L CaCl2浸提；全氮含量的測(cè)定采用凱氏定氮法。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析方法 采用SAS軟件及Excel 2003對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤有效磷含量影響

由圖1、圖2可以看出，供試土樣Ⅰ經(jīng)過(guò)1個(gè)月的培養(yǎng)，空白土壤有效磷含量明顯高于基礎(chǔ)土樣，在供試土壤Ⅱ上，空白土壤有效磷含量也略有提高，這可能與澆水有關(guān)，楊學(xué)云等曾研究發(fā)現(xiàn)，灌溉條件下土壤的有效磷含量明顯高于旱作條件[28]。種植1個(gè)月小麥后，在2種土壤上，施磷處理土壤有效磷含量明顯高于未施磷處理，說(shuō)明在含磷量中低水平的土壤上，施用磷肥是提高土壤有效磷含量的重要途徑。

由圖3可以看出，在供試土樣Ⅲ上，所有處理的土壤有效磷含量較基礎(chǔ)土樣都有較大幅度下降，施入磷肥的處理，土壤中有效磷含量也有所降低，說(shuō)明在有效磷含量較高的土壤上，繼續(xù)施入磷肥并不能持續(xù)提高有效磷含量，可能由于土壤中部分有效磷轉(zhuǎn)化為磷酸氫鈉溶液，難以提取較為穩(wěn)定的磷。

綜上所述，在有效磷含量較低的土壤上，施用磷肥有利于提高土壤有效磷含量，然而在有效磷含量較高的菜園土中，繼續(xù)施用磷肥并不能持續(xù)提高土壤有效磷含量。

2.2 不同處理對(duì)土壤磷分級(jí)形態(tài)分布影響

從表4可知，3種供試土壤上，施入磷肥的處理中Ca2-P含量均有不同程度的上升，且與對(duì)照相比差異顯著，表明施入土壤的磷肥部分轉(zhuǎn)化為Ca2-P形態(tài)。供試土壤Ⅰ、Ⅲ不施磷肥處理，土壤中Ca2-P含量與空白對(duì)照相比均有所下降，而且差異顯著，土壤Ⅱ中Ca2-P含量略有上升，但是差異不顯著；施入磷肥之后，在不同供試土壤中Ca2-P含量上升，差異顯著。說(shuō)明土壤中小麥主要吸收Ca2-P，施入的磷進(jìn)入土壤中可能轉(zhuǎn)化為Ca2-P，這需要進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。

從表5可知，與對(duì)照相比，供試土樣Ⅰ、Ⅱ各處理Ca8-P含量均有所降低（供試土樣Ⅰ差異不顯著，但供試土樣Ⅱ差異顯著），說(shuō)明無(wú)論施不施磷肥，Ca8-P均向其他形態(tài)磷轉(zhuǎn)化；在供試土壤Ⅲ中，不施磷肥處理Ca8-P含量同樣降低，施磷處理略有提高，且差異顯著，說(shuō)明小麥的吸收促進(jìn)Ca8-P向其他形態(tài)轉(zhuǎn)化，Ca8-P是土壤重要的緩效磷源之一。結(jié)果表明，在有效磷含量較高的土壤中，施入的磷肥一部分轉(zhuǎn)化為Ca8-P形式。

從表6可知，3種供試土壤Al-P的變化趨勢(shì)和Ca8-P相似，說(shuō)明Al-P也是土壤的緩效磷源之一。

從表7可知，石灰性潮土中，F(xiàn)e-P含量較低。與空白土壤相比，在3種肥力土壤中，不施磷處理Fe-P含量均降低；土樣Ⅰ施磷處理Fe-P含量降幅減小，土樣Ⅱ、Ⅲ施磷處理Fe-P含量增加，表明施入的磷肥有一部分可能轉(zhuǎn)化為Fe-P，由于這種變化差異不顯著，因此還需要做進(jìn)一步的研究。

從表8可知，在土樣Ⅰ、Ⅱ上，施用磷肥和不施磷肥處理Ca10-P含量均有所下降，但差異不大，說(shuō)明施用磷肥對(duì) Ca10-P含量影響較小，由于Ca10-P有效性不高，短時(shí)期內(nèi)變化差異不顯著。

2.3 不同處理對(duì)植株生長(zhǎng)量影響

從圖4可以看出，在同一種土壤中，施用磷肥之后，植株鮮質(zhì)量有不同程度的上升，表明施入磷之后，可以增加小麥地上部分質(zhì)量，即施入磷肥有利于小麥的生長(zhǎng)。但是經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，施磷肥與不施磷肥之間小麥鮮質(zhì)量差異不顯著，表明施用磷肥在短期內(nèi)（1個(gè)月）對(duì)小麥生長(zhǎng)有影響，但是差異不顯著，若顯現(xiàn)差異性則需要更長(zhǎng)時(shí)間。在不同肥力下，不施用磷肥時(shí)，土樣Ⅰ、Ⅱ之間小麥鮮質(zhì)量略有變化，但是差異不顯著；施入磷之后，不同土樣間變化較大，且供試土樣Ⅲ小麥鮮質(zhì)量與供試土樣Ⅰ、Ⅱ相比有所降低，且土樣Ⅰ與土樣Ⅱ之間變化差異明顯，表明土壤中磷含量高不一定會(huì)促進(jìn)小麥生長(zhǎng)，而在土壤中磷含量較低的情況下，施入磷肥可以增加小麥的生長(zhǎng)量。

從圖4、圖5可以看出，小麥經(jīng)過(guò)烘干之后，原本不太明顯的差異變得比較明顯，在供試土樣Ⅱ、Ⅲ中，雖然施磷與不施磷之間鮮質(zhì)量差異不明顯，但是它們干質(zhì)量之間差異比較明顯，表明施入磷對(duì)小麥干質(zhì)量的形成具有促進(jìn)作用，即磷有利于植物品質(zhì)質(zhì)量的提高，但是經(jīng)過(guò)方差分析，二者間差異不顯著。不同土樣之間，小麥干質(zhì)量差異明顯，由圖5可以看出，供試土樣Ⅱ、Ⅲ不施入磷肥時(shí)，土樣Ⅲ種植小麥干質(zhì)量要比土樣Ⅱ中低，說(shuō)明小麥干生物量不一定隨著土壤肥力上升而呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，即肥力高的土壤中植物的生長(zhǎng)狀況不一定會(huì)好于肥力較低的土壤。

從圖4、圖5可知，在低肥力條件下，施入磷肥可以提高小麥的鮮質(zhì)量，在高肥力下，施入磷之后，小麥鮮質(zhì)量也有所提升，但是變化量不如低肥力條件下明顯。對(duì)于小麥干質(zhì)量，施入磷之后與不施磷之間也有差異，施磷干質(zhì)量較大，即植物體內(nèi)含水量較低，小麥干質(zhì)量得到積累。

從圖6可以看出，在中等肥力下，施入磷肥之后小麥根鮮質(zhì)量得到明顯提高，而且差異顯著；對(duì)于Ⅰ、Ⅲ供試土樣，施磷與不施磷之間根鮮質(zhì)量有差異，但是差異不顯著，表明在中等肥力下，施入磷可以明顯促進(jìn)小麥根系的生長(zhǎng)，在低、高肥力下施入磷對(duì)小麥根系生長(zhǎng)影響不明顯。在不施磷條件下，供試土樣Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的根系鮮質(zhì)量逐漸降低，說(shuō)明隨著土壤中磷含量的提高，小麥根系生長(zhǎng)量逐漸降低，磷含量高反而不利于小麥根系的生長(zhǎng)。

從圖6、圖7可以看出，小麥根系干質(zhì)量變化趨勢(shì)同根系鮮質(zhì)量變化相似，表明施入磷肥并不對(duì)根系干質(zhì)量形成較大影響；在肥力中等條件下小麥根系生長(zhǎng)好，干質(zhì)量形成量也大。結(jié)果表明，小麥根系在供試土樣Ⅱ上生長(zhǎng)最好，并不是土壤中磷含量越高根系生長(zhǎng)量就越大。

2.4 不同處理對(duì)土壤pH值的影響

由圖8可以看出，在供試土樣Ⅰ中，經(jīng)種植小麥的土壤pH值明顯提高，且與對(duì)照處理間差異顯著，而施用磷肥和不施磷肥之間pH值沒(méi)有顯著的變化；供試土樣Ⅱ變化和土樣Ⅰ類(lèi)似，只是處理P1 pH值要比P0有明顯的降低，而且差異顯著；供試土樣Ⅲ各處理間pH值差異不顯著，種植小麥的pH值比空白土樣pH值有所下降，施磷比不施磷土壤pH值有所下降。參考圖1、圖2、圖3發(fā)現(xiàn)，施用磷肥之后土壤有效磷含量上升，同時(shí)伴有pH值的下降，雖然差異不顯著，但從側(cè)面可以反映，pH值降低有利于土壤有效磷含量升高。

3 結(jié)論

施用磷肥可以有效提高土壤中的有效磷含量，但對(duì)于土壤有效磷含量較高的菜園土，施用磷肥沒(méi)有明顯效果。

Ca2-P是小麥吸收磷素的主要來(lái)源，施入土壤的磷肥短期內(nèi)部分轉(zhuǎn)化為Ca2-P。Ca8-P、Al-P、Fe-P是土壤的緩效磷源，短期內(nèi)土壤Ca10-P含量變化不大。

在低肥力條件下，施入磷肥可以提高小麥的鮮質(zhì)量，在高肥力下，施入磷之后小麥鮮質(zhì)量也有所提升，但是變化量不如低肥力條件下明顯。

對(duì)于小麥植株干質(zhì)量，施入磷與不施磷處理之間也有差異，施磷處理干質(zhì)量較大，即植物體內(nèi)含水量較低，小麥干質(zhì)量得到積累。

在中等肥力下，施入磷可以明顯促進(jìn)小麥根系的生長(zhǎng)，在低、高肥力之下施入磷對(duì)小麥根系生長(zhǎng)影響不明顯。施入磷肥后，土壤有效磷含量提高的同時(shí)，伴隨著土壤pH值的降低。

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