李青軍，張 炎，哈麗哈什·依巴提，馮固

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京100193；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊830091；3.農(nóng)業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，烏魯木齊830091）

磷是植物體內(nèi)許多重要化合物的組分，且還以多種途徑參與植物體內(nèi)的各種代謝過程，影響植物的生長發(fā)育。磷肥施入土壤后，磷主要以HPO42－和H2PO4－的形式結(jié)合在土壤顆粒上，移動性很小，以擴散方式移動到根系表面，而擴散系數(shù)僅為 10－12～10－15m2·s－1[1-3]，不易被植物直接吸收利用；因此，磷肥的當季作物利用率一般僅為10%～25%[4-5]。施用磷肥能顯著增加作物產(chǎn)量和土壤速效磷含量[6-8]，而磷肥的有效性和作物產(chǎn)量直接與磷肥本身組成和形態(tài)有關(guān)。3種磷肥對不同磷效率小麥品種肥效的試驗顯示，相同P2O5用量條件下，重過磷酸鈣（Triple superphosphate，TSP）的肥效最高，其次是鈣鎂磷肥，磷礦粉也表現(xiàn)出一定的增產(chǎn)效果[9]。劉世亮等[10]研究不同磷源對石灰性土壤供磷能力的影響結(jié)果表明，磷肥的有效性為磷酸二銨 （Diammonium phosphate，DAP）＞TSP＞鈣鎂磷肥＞氟磷灰石。在P2O5用量為90 kg·hm－2時，在砂姜黑土上施用鈣鎂磷肥，對玉米增產(chǎn)效果顯著大于過磷酸鈣和DAP[11]。陳波浪等[8]研究表明，TSP對棉田速效磷含量和磷素活化系數(shù)的貢獻高于DAP，分別比DAP高244%和325%。

新疆是中國最大的優(yōu)質(zhì)棉生產(chǎn)基地，棉花種植面積227萬hm2，占新疆農(nóng)作物種植面積的37%[12]。土壤有效磷含量的增加可以促進棉苗的磷吸收量和磷根效率比，抑制磷利用效率，但對磷轉(zhuǎn)移效率沒有顯著影響[13]。合理施用磷肥，滿足作物的磷素營養(yǎng)需求，提高皮棉產(chǎn)量和磷肥效應(yīng)一直為國內(nèi)外學(xué)者所關(guān)注。根據(jù)“4R養(yǎng)分管理”方法，最佳的作物養(yǎng)分管理應(yīng)該是選擇正確的肥料品種 （Right source）、采用正確的肥料用量（Right rate）、在正確的時間（Right time）將肥料施用在正確的位置（Right place）上[14-16]。其中肥料用量最容易被過分重視，因為其簡單易行并直接關(guān)系到施肥成本；而肥料種類卻常常被忽視，因此在肥料品種方面需要進一步研究。1950―2010年新疆施用磷肥中，過磷酸鈣和磷礦粉、脫氟磷肥所占比例逐漸減小，磷酸一銨（Monoammonium phosphate，MAP）、DAP和其他復(fù)合磷肥所占比例逐漸增多，磷肥也由低濃度向高濃度轉(zhuǎn)變[5]。但前人研究多集中在DAP、過磷酸鈣、鈣鎂磷肥和氟磷灰石施用效果上；而對高含磷量的MAP、DAP和TSP比較研究迄今未見報道，這3種高含磷量磷肥對棉花磷素吸收特性和土壤速效磷有怎樣的影響尚不清楚。為此，在新疆覆膜滴灌栽培條件下，通過基施這3種高含磷量磷肥，研究膜下滴灌棉花對不同磷肥品種的肥效及利用率的差異，揭示棉花磷素吸收利用效率，為進一步評價現(xiàn)有磷肥品種的肥效、充分利用磷肥資源提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　試驗概況

試驗于2015―2016年在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團灌溉中心試驗站（44°00′13″N，87°23′28″E）進行，試驗區(qū)屬典型的溫帶大陸性干旱氣候，海拔700m，年均≥10℃積溫3 300℃，多年平均降水量190 mm，平均蒸發(fā)量1 600 mm，地下水深度大于5 m。試驗區(qū)土壤為壤質(zhì)灰漠土，2015年施肥前0～20 cm土層pH 8.25， 含有機質(zhì)11.4 g·kg－1、 速效氮48.3 mg·kg－1、有效磷 14.7 mg·kg－1、速效鉀 210 mg·kg－1。

棉花供試品種為新陸早33號，播種日期分別為2015年4月29日和2016年4月26日，播種方式為“干播濕出”。種植模式為膜下滴灌，一膜4行2條滴灌帶，株距為10 cm，播幅內(nèi)寬、窄行距配置為（30＋50＋30＋50）cm，試驗小區(qū)面積 48 m2。 滴灌帶滴頭流量為 1.6 L·h－1，播種后滴灌出苗水（第1水），第2水6月13日灌溉，以后每間隔7～10 d灌溉1次，8月20日停水，全生育期灌溉 10次，每次滴灌 450 m3·hm－2，總灌水量4 500 m3·hm－2。在棉花苗期噴施縮節(jié)胺3次，蕾期和花期分別噴施縮節(jié)胺1次，棉花打頂后5 d噴施縮節(jié)胺1次，2015年7月12日和2016年7月11日分別對棉花打頂。

1.2　試驗設(shè)計

本試驗在相同氮、鉀（N 225 kg·hm－2、K2O 75 kg·hm－2）的基礎(chǔ)上，設(shè) 4 個處理，分別為不施磷肥（P0）、施用MAP、施用 DAP 和施用 TSP，各處理重復(fù)4次。

各施磷處理的P2O5用量均為 105 kg·hm－2，2015和2016年都在翻地前全部基施。各處理的氮肥除了磷肥所含的氮肥外，其余以尿素施入，其中10%氮素在播種前基施；90%氮素作追肥，在棉花蕾期 （1次，15%）、初花期 （1次，15%）、盛花期（1 次，15%）、花鈴期（2 次，20%和15%）、盛鈴期（1次，10%）分 6次隨水滴施；鉀肥以氯化鉀（ωK2O＝60%）作基肥一次性施入。

1.3　測定方法與計算

1.3.1干物質(zhì)與養(yǎng)分測定。在棉花成熟期（2015年9月22日和2016年9月21日）采集地上部的棉株樣品，按莖、葉、棉殼、纖維、棉籽不同器官分開，在105℃下殺青30 min，然后在75℃下烘干至質(zhì)量恒定，稱量，記錄干物質(zhì)質(zhì)量。將烘干的棉株樣品粉碎，過孔徑0.5 mm的篩，用H2SO4-H2O2消煮，用釩鉬黃比色法測定棉株不同部位P2O5含量。

1.3.2產(chǎn)量測定。2015年9月24日和2016年9月22日分別在各試驗小區(qū)調(diào)查9.6 m2樣方面積內(nèi)的棉花株數(shù)、鈴數(shù)，并采收小區(qū)內(nèi)棉花100朵測鈴重，計算產(chǎn)量。

1.3.3土壤有效磷測定。2015年9月27日和2016年9月24日分別在各試驗小區(qū)按“S型”多點采集耕層（0～20 cm）土壤混合樣，帶回實驗室風(fēng)干，手工揀去植物根系、動物殘體和石塊等雜物，研磨，過孔徑1 mm的篩，用pH 8.5的0.5 mol·L－1NaHCO3浸提，用釩鉬藍比色法測定。計算公式：磷肥利用率=（施磷區(qū)作物吸磷量－不施磷區(qū)作物吸磷量）/施磷量×100%；磷素表觀平衡（kg·hm－2）= 施 P2O5量（投入量）－棉花 P2O5吸收量（移走量）。

1.4　數(shù)據(jù)處理

圖表利用Microsoft Excel 2003制作，試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行方差分析和多重比較 （最小顯著差數(shù)法，Least significant difference，LSD）。

2　結(jié)果與分析

2.1　磷肥品種對棉花產(chǎn)量的影響

通過年份和磷肥品種的雙因素方差分析發(fā)現(xiàn)年份之間沒有顯著差異（F=0.008，P=0.929），同時年份和肥料品種之間的交互作用不顯著（F=1.371，P=0.275），所以將 2 年的試驗數(shù)據(jù)按施磷處理合并，以平均值分析（圖1）。施用磷肥顯著提高了皮棉產(chǎn)量，MAP、DAP和TSP處理的2年平均產(chǎn)量比P0處理分別提高11.01%、6.97%和8.51%，其中MAP與TSP處理間無顯著差異，而DAP和TSP處理也沒有顯著差異，但MAP處理平均產(chǎn)量比DAP顯著增加3.78%。

圖1　不同品種磷肥處理的皮棉產(chǎn)量比較Fig.1　Lint yield of each treatment with different kinds of phosphate fertilizer

2.2　磷肥品種對棉花產(chǎn)量構(gòu)成的影響

年份對棉花鈴重沒有顯著影響（表1）；施用磷肥顯著提高了鈴重，其中MAP處理平均鈴重為4.98 g，顯著大于TSP和DAP處理，而TSP處理顯著大于DAP處理。年份對棉花單株鈴數(shù)有顯著影響，2016年的平均鈴數(shù)顯著大于2015年；施用磷肥較P0能顯著增加單株鈴數(shù)，但3種磷肥處理之間沒有顯著差異。年份和磷肥品種的交互作用對棉花密度和衣分都沒有顯著影響，但對棉花鈴重和單株鈴數(shù)均有顯著影響。

2.3　磷肥品種對棉花干物質(zhì)分配的影響

從表2可以看出，年份對棉花各部位干物質(zhì)分配都沒有顯著影響，而磷肥品種影響顯著。2015―2016年MAP和TSP處理的葉平均干物質(zhì)質(zhì)量顯著高于DAP，而MAP和TSP處理間沒有顯著差異。MAP處理的莖平均干物質(zhì)質(zhì)量顯著高于DAP，而TSP與DAP沒有顯著差異。

2015―2016年MAP的殼平均干物質(zhì)質(zhì)量顯著大于P0，但與DAP、TSP都沒有顯著差異，而DAP、TSP與P0都沒有顯著差異。MAP和TSP的纖維平均干物質(zhì)質(zhì)量沒有顯著差異，但二者都顯著高于DAP。MAP的棉籽平均干物質(zhì)質(zhì)量顯著高于DAP，但TSP與DAP沒有顯著差異。

表1　不同品種磷肥處理的棉花產(chǎn)量構(gòu)成Table 1　Cotton yield components of different treatments with different kinds of phosphate fertilizers

表2　不同品種磷肥處理的棉花干物質(zhì)分配Table 2　Cotton dry matter distribution of each treatment with different kinds of phosphate fertilizers　kg·hm－2

各處理間棉花總干物質(zhì)質(zhì)量差異均達顯著水平（2015年MAP與TSP除外），MAP、DAP和TSP的總干物質(zhì)質(zhì)量分別比P0顯著增加10.96%、4.86%和8.36%，其中MAP的總干物質(zhì)質(zhì)量顯著高于DAP，而僅2016年MAP顯著大于TSP。雙因素方差分析結(jié)果表明，磷肥品種和年份對棉花葉干物質(zhì)質(zhì)量有顯著交互作用，而對莖、殼、纖維、棉籽和總干物質(zhì)質(zhì)量都沒有顯著交互作用（表 2）。

2.4　磷肥品種對棉花磷素吸收量的影響

由表3可知，施用磷肥能顯著提高棉花的磷素吸收量。試驗?zāi)攴輰γ藁ㄈ~、莖、纖維的磷素吸收量有顯著影響，都表現(xiàn)為2015年的磷素吸收量大于2016年，但對殼、棉籽和總的磷素吸收量沒有顯著影響。2015年，MAP棉花葉、殼和總吸磷量顯著大于DAP；DAP和TSP都較P0顯著增加棉花的葉、莖、纖維、棉籽和總吸磷量，且TSP與DAP沒有顯著差異，但對殼都沒有顯著影響。2016年，MAP的葉、莖、纖維和總吸磷量顯著大于DAP，但TSP與DAP沒有顯著差異。MAP、DAP和TSP的棉花總吸磷量2年平均值都顯著大于P0，分別增加49.10%、41.11%和45.85%，其中MAP的總吸磷量顯著高于DAP，而TSP與D AP差異不顯著。雙因素方差分析結(jié)果表明，磷肥品種和年份對棉花葉、殼、棉籽和總吸磷量都有顯著交互作用，而對莖和纖維沒有顯著交互作用。

2.5　磷肥品種對磷肥效率的影響

從表4可以看出，MAP的磷肥平均利用率最高，為26.06%；DAP最低，為21.81%；TSP介于二者之間。2015－2016年，P0的土壤磷素表觀平衡均為虧缺，2 年平均為－24.33 kg·hm－2；而MAP、DAP和TSP的土壤磷素表觀平衡均為盈余，2 年平均盈余量分別為 9.57 kg·hm－2、11.52 kg·hm－2和 10.36 kg·hm－2， 其中施用 DAP 的土壤磷素盈余大于MAP和TSP。

表3　不同品種磷肥處理的棉花磷素吸收量Table 3　Cotton P uptake of each treatment with different kinds of phosphate fertilizers　kg·hm－2

表4　各處理磷肥效率和土壤磷表觀平衡Table 4　Efficiency of phosphate fertilizers and P apparent balance of soil under different treatments

2.6　磷肥品種對土壤有效磷的影響

圖2　不同品種磷肥處理的土壤有效磷Fig.2　Soil available P of each treatment with different kinds of phosphate fertilizers

由圖2可以看出，2年試驗結(jié)果均表明，施用MAP、DAP和TSP的土壤有效磷都顯著高于不施磷處理，而3種磷肥處理間都沒有顯著差異。連續(xù)2年不施磷肥，P0的有效磷從初始值14.7 mg·kg－1下降到 13.0 mg·kg－1；連續(xù) 2 年施用磷肥后，MAP、DAP和TSP處理的土壤有效磷分別增加到 16.9 mg·kg－1、16.2 mg·kg－1和 16.6 mg·kg－1。

2.7　磷肥品種對肥料效益的影響

由表5可以看出，肥料成本等于肥料用量乘以肥料價格，由于各處理氮、鉀肥相同，因此肥料成本的差異是由磷肥品種造成的。DAP與TSP含磷量相同，而MAP的含磷量大于二者，致使DAP與TSP的用量高于MAP；3種磷肥的市場價格大小表現(xiàn)為：MAP （4.0 元·kg－1）＞DAP（3.1元·kg－1）＞TSP（2.2 元·kg－1）。因此，各處理的肥料成本為 DAP＞MAP＞TSP＞P0。2015—2016年試驗表明，施磷處理的效益都大于P0處理，其中施用MAP的效益最高，2年的平均效益比P0、DAP和 TSP 分別增加 2 719、1 261和 580元·hm－2；其次是施用TSP，2年的平均效益比P0和DAP分別增加2 139和682元·hm－2；施用DAP的效益最低，2年平均效益比P0處理增加1 457元·hm－2。

表5　2015、2016年棉花肥料效益分析Table 5　The fertilizer benefit on cotton in 2015 and 2016　yuan·hm－2

3　討論

磷素在土壤中的化學(xué)行為和存在形態(tài)直接影響作物對磷素的吸收利用[16-17]，而土壤磷素有效性與磷肥品種密切相關(guān)[18-19]。施磷肥能增加棉花產(chǎn)量、吸磷量和干物質(zhì)的積累量，同時TSP對棉田土壤有效磷的貢獻優(yōu)于DAP[8]。本研究結(jié)果表明，MAP處理的產(chǎn)量顯著高于DAP，而TSP處理的產(chǎn)量介于二者之間，但與二者都無顯著差異，這可能是因為MAP和TSP都屬于酸性肥料，本身都含有一定的游離酸，施入土壤后，一定時期內(nèi)有效磷含量比DAP更高，促進棉花磷素吸收，從而提高棉花產(chǎn)量和磷肥利用率，同時減少土壤磷素盈余。隨著時間的延長，土壤中的磷會向一水磷酸一鈣和二水磷酸二鈣轉(zhuǎn)化，然后再生成磷酸八鈣，最后生成羥基磷灰石，磷的有效性降低[10]，導(dǎo)致棉花成熟期3種磷肥處理的土壤有效磷沒有顯著差異。前人研究表明，石灰性土壤中銨態(tài)氮和磷肥局部施用能夠顯著酸化根際土壤，提高土壤Olsen-P含量[20]。MAP含有一定量的銨態(tài)氮，銨態(tài)氮會進一步酸化根際土壤，促進棉花的磷素吸收，這可能是MAP的利用率高于TSP的原因。

新疆大部分為石灰性土壤，土壤的Ca2+、Mg2+含量高，而且土壤pH值高，施入土壤的磷肥容易形成難溶性的Ca3(PO4)2，從而導(dǎo)致棉花磷肥的當季利用率很低[21]。而DAP屬于堿性磷肥，施入土壤后磷更容易被土壤吸附固定，所以新疆棉花施用磷肥選擇酸性的MAP或TSP更合適。MAP作追肥在作物生育前期滴灌追施可以提高磷肥利用率[6,22-23]，但高濃度的MAP作基肥的研究鮮有報道。本研究結(jié)果表明，MAP的磷肥利用率為26.06%，大于TSP和DAP。所以，在棉花生產(chǎn)中可以考慮將MAP作底肥施用。從磷肥效益來看，MAP＞TSP＞DAP。因此，選擇合適的磷肥品種，是提高棉花磷肥利用率和效益的有效途徑。

4　結(jié)論

施用磷肥顯著提高了棉花產(chǎn)量和干物質(zhì)質(zhì)量；與DAP相比，MAP顯著提高了棉花產(chǎn)量和磷素吸收量，而TSP未顯著增加產(chǎn)量，但MAP和TSP都提高了磷肥利用率，降低了土壤磷盈余；磷肥效益大小表現(xiàn)為：MAP＞TSP＞DAP。

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