不同肥力石灰性潮土對小麥苗期磷吸收利用的影響

孫正國

摘要：利用盆栽試驗，在不同肥力的石灰性潮土上種植小麥，設施磷與不施磷處理，采用Olsen法測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。試驗結果表明，施用磷肥不能使有效磷本來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；測定施用磷肥和不施磷肥處理小麥苗期土壤分級變化情況（蔣柏藩、顧益初提出的“石灰性土壤無機磷分級方法”）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源，Ca8-P、Fe-P、Al-P為緩效磷源，短時期內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量，在高肥力下，施入磷肥之后小麥鮮質量也有所提升，但是變化量不如低肥力條件下明顯。

關鍵詞：石灰性潮土；苗期小麥；無機磷；磷分級；有效磷；利用率

中圖分類號： S512.106 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）11-0103-05

磷是植物生長發(fā)育所必需的，所以，磷肥對我國糧食安全的作用不言而喻[1-2]。植物吸收的磷主要來自土壤，然而全球的農業(yè)土壤多數處于低磷甚至嚴重缺磷狀態(tài)，據統計分析，全球13.19億hm2的耕地中約有43%處于缺磷狀態(tài)，其中我國作為農業(yè)大國，狀況最差，約有2/3的農業(yè)土地嚴重缺磷[3]。土壤中磷素的補充主要靠施肥，然而地球上的磷礦是不可再生的，且已探明的世界現有磷礦資源只能維持50～400年[4]。我國的磷肥資源主要依賴于進口，因為我國絕大部分的磷礦資源處于偏遠地區(qū)且質量差[5]。所以，磷是限制我國農業(yè)進步的一個重要矛盾。

近年來，隨著工業(yè)進步，磷肥產量不斷增加，施肥量也相應不斷提高[6]。自70年代中后期至今，磷素在部分地區(qū)中已開始盈余，尤其以菜園地較嚴重，存在超高量使用氮、磷肥料，用量超過普通大田的10倍之多的現象[7]。然而，單靠施肥無法解決土壤缺磷狀況，因為磷肥一旦進入土壤就會受多種因素影響而形成難溶性的無機磷酸鹽，大約70%的磷被土壤固體吸附固定或被土壤微生物固定，大部分磷以無效態(tài)形式在土壤中積累[7]。植物無法吸收利用難溶性磷，導致當季磷肥利用率很低[8]。據報道，全球范圍內，磷素當季利用率一般只有15%～25%[8]。不但如此，過量使用磷肥已經產生了較為嚴重的環(huán)境問題，土壤中過多的磷以溶解態(tài)形式流失，造成江河湖海的水體富營養(yǎng)化[9-10]。國內外對大田作物土壤磷素積累及其淋失風險已經高度重視[11]，農業(yè)面源污染逐步或者已經成為造成地下和地表水體富營養(yǎng)化的重要原因[9，12]。

但是，施用化學磷肥確實可以有效改善土壤及作物的含磷狀況，提高作物產量[13]。磷肥進入土壤，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等無機態(tài)磷與部分有機磷就會在土壤中累積。不同形態(tài)的無機磷與有機磷在不同類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，需要一系列的轉化過程才能成為有效磷，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越受到肥料界的關注[20]。磷在土壤中不易移動和易被固定的特性，決定了其利用率低的特點。實際生產中，長期過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，小麥苗期磷吸收機制以及施用磷肥與不施用磷肥對土壤磷素組分變化的影響具有重要意義。

正因為磷的利用率較低，一直以來是國內外研究的熱點[21-23]，各國學者希望通過各種方法來提高磷的利用率，如通過育種來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。但實際生產中，長期過量施用磷肥的情況普遍存在，本試驗采用有效磷含量低、中、高的石灰性潮土，研究小麥苗期對土壤各形態(tài)磷的吸收利用，及不同處理對植株生長量的影響，以探討過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，當季不施用磷肥能否滿足植物生長需要。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗地點為南通科技職業(yè)學院作物栽培實驗室。供試小麥品種為揚06號。

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：取樣地點位于江蘇省南通市通州區(qū)農林科學研究所，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見表1，表2為各分級磷的含量狀況。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 挑選圓潤飽滿的小麥籽粒，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。待小麥生長至2葉1心時，開始進行溫度處理，將幼苗分別置入培養(yǎng)箱內，晝夜溫度均設置為 15 ℃。按照2因素（土壤、施磷）3次重復安排盆栽試驗處理，表3為試驗具體方案設計及各處理代號。

1.2.2 測定項目 收獲植株后測定植株地上、地下部分生物量。

測定土樣的基本理化性質：全磷含量、速效磷含量、磷分級、pH值、電導率、有機質含量等；測定種植小麥1個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 測定方法 采用顧益初等的方法[17]對石灰性潮土進行磷分級測定。

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

1.2.4 數據分析方法 采用SAS軟件及Excel 2003對數據進行統計分析并作圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理對土壤有效磷含量影響

由圖1、圖2可以看出，供試土樣Ⅰ經過1個月的培養(yǎng)，空白土壤有效磷含量明顯高于基礎土樣，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，楊學云等曾研究發(fā)現，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 不同處理對土壤磷分級形態(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，且與對照相比差異顯著，表明施入土壤的磷肥部分轉化為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。說明土壤中小麥主要吸收Ca2-P，施入的磷進入土壤中可能轉化為Ca2-P，這需要進一步試驗驗證。

從表5可知，與對照相比，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），說明無論施不施磷肥，Ca8-P均向其他形態(tài)磷轉化；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，說明小麥的吸收促進Ca8-P向其他形態(tài)轉化，Ca8-P是土壤重要的緩效磷源之一。結果表明，在有效磷含量較高的土壤中，施入的磷肥一部分轉化為Ca8-P形式。

從表6可知，3種供試土壤Al-P的變化趨勢和Ca8-P相似，說明Al-P也是土壤的緩效磷源之一。

從表7可知，石灰性潮土中，Fe-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化為Fe-P，由于這種變化差異不顯著，因此還需要做進一步的研究。

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，說明施用磷肥對 Ca10-P含量影響較小，由于Ca10-P有效性不高，短時期內變化差異不顯著。

2.3 不同處理對植株生長量影響

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量，即施入磷肥有利于小麥的生長。但是經過數據分析可以發(fā)現，施磷肥與不施磷肥之間小麥鮮質量差異不顯著，表明施用磷肥在短期內（1個月）對小麥生長有影響，但是差異不顯著，若顯現差異性則需要更長時間。在不同肥力下，不施用磷肥時，土樣Ⅰ、Ⅱ之間小麥鮮質量略有變化，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促進小麥生長，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量。

從圖4、圖5可以看出，小麥經過烘干之后，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量差異不明顯，但是它們干質量之間差異比較明顯，表明施入磷對小麥干質量的形成具有促進作用，即磷有利于植物品質質量的提高，但是經過方差分析，二者間差異不顯著。不同土樣之間，小麥干質量差異明顯，由圖5可以看出，供試土樣Ⅱ、Ⅲ不施入磷肥時，土樣Ⅲ種植小麥干質量要比土樣Ⅱ中低，說明小麥干生物量不一定隨著土壤肥力上升而呈現上升趨勢，即肥力高的土壤中植物的生長狀況不一定會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量，在高肥力下，施入磷之后，小麥鮮質量也有所提升，但是變化量不如低肥力條件下明顯。對于小麥干質量，施入磷之后與不施磷之間也有差異，施磷干質量較大，即植物體內含水量較低，小麥干質量得到積累。

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

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

2.4 不同處理對土壤pH值的影響

由圖8可以看出，在供試土樣Ⅰ中，經種植小麥的土壤pH值明顯提高，且與對照處理間差異顯著，而施用磷肥和不施磷肥之間pH值沒有顯著的變化；供試土樣Ⅱ變化和土樣Ⅰ類似，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，施用磷肥之后土壤有效磷含量上升，同時伴有pH值的下降，雖然差異不顯著，但從側面可以反映，pH值降低有利于土壤有效磷含量升高。

3 結論

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

Ca2-P是小麥吸收磷素的主要來源，施入土壤的磷肥短期內部分轉化為Ca2-P。Ca8-P、Al-P、Fe-P是土壤的緩效磷源，短期內土壤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量，在高肥力下，施入磷之后小麥鮮質量也有所提升，但是變化量不如低肥力條件下明顯。

對于小麥植株干質量，施入磷與不施磷處理之間也有差異，施磷處理干質量較大，即植物體內含水量較低，小麥干質量得到積累。

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

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