不同肥力石灰性潮土对小麦苗期磷吸收利用的影响

孙正国

摘要：利用盆栽试验，在不同肥力的石灰性潮土上种植小麦，设施磷与不施磷处理，采用Olsen法测定土壤中速效磷含量，探讨不同处理间土壤有效磷含量的变化情况。试验结果表明，施用磷肥不能使有效磷本来就高的土壤中的有效磷含量继续提高，却可以明显提高中低肥力土壤中速效磷含量；测定施用磷肥和不施磷肥处理小麦苗期土壤分级变化情况（蒋柏藩、顾益初提出的“石灰性土壤无机磷分级方法”）表明，在石灰性潮土上，Ca-P含量很高，Ca2-P为小麦吸收磷素的有效来源，Ca8-P、Fe-P、Al-P為缓效磷源，短时期内Ca10-P变化不大。研究还表明，在低肥力条件下，施入磷肥可以提高小麦的鲜质量，在高肥力下，施入磷肥之后小麦鲜质量也有所提升，但是变化量不如低肥力条件下明显。

关键词：石灰性潮土；苗期小麦；无机磷；磷分级；有效磷；利用率

中图分类号： S512.106 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）11-0103-05

磷是植物生长发育所必需的，所以，磷肥对我国粮食安全的作用不言而喻[1-2]。植物吸收的磷主要来自土壤，然而全球的农业土壤多数处于低磷甚至严重缺磷状态，据统计分析，全球13.19亿hm2的耕地中约有43%处于缺磷状态，其中我国作为农业大国，状况最差，约有2/3的农业土地严重缺磷[3]。土壤中磷素的补充主要靠施肥，然而地球上的磷矿是不可再生的，且已探明的世界现有磷矿资源只能维持50～400年[4]。我国的磷肥资源主要依赖于进口，因为我国绝大部分的磷矿资源处于偏远地区且质量差[5]。所以，磷是限制我国农业进步的一个重要矛盾。

近年来，随着工业进步，磷肥产量不断增加，施肥量也相应不断提高[6]。自70年代中后期至今，磷素在部分地区中已开始盈余，尤其以菜园地较严重，存在超高量使用氮、磷肥料，用量超过普通大田的10倍之多的现象[7]。然而，单靠施肥无法解决土壤缺磷状况，因为磷肥一旦进入土壤就会受多种因素影响而形成难溶性的无机磷酸盐，大约70%的磷被土壤固体吸附固定或被土壤微生物固定，大部分磷以无效态形式在土壤中积累[7]。植物无法吸收利用难溶性磷，导致当季磷肥利用率很低[8]。据报道，全球范围内，磷素当季利用率一般只有15%～25%[8]。不但如此，过量使用磷肥已经产生了较为严重的环境问题，土壤中过多的磷以溶解态形式流失，造成江河湖海的水体富营养化[9-10]。国内外对大田作物土壤磷素积累及其淋失风险已经高度重视[11]，农业面源污染逐步或者已经成为造成地下和地表水体富营养化的重要原因[9，12]。

但是，施用化学磷肥确实可以有效改善土壤及作物的含磷状况，提高作物产量[13]。磷肥进入土壤，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等无机态磷与部分有机磷就会在土壤中累积。不同形态的无机磷与有机磷在不同类型的土壤中其含量与有效性各有不同，有些如Ca2-P、活性有机磷有效性较高；而像 Ca10-P和O-P有效性则较低，需要一系列的转化过程才能成为有效磷，所以是土壤中的潜在磷源[14-19]。因此，如何提高磷肥的利用率和肥效越来越受到肥料界的关注[20]。磷在土壤中不易移动和易被固定的特性，决定了其利用率低的特点。实际生产中，长期过量施用磷肥的情况普遍存在，特别是部分地区的菜园土，有效磷含量较高，但农民仍在大量施用磷肥。因此，研究不同土壤肥力条件下，小麦苗期磷吸收机制以及施用磷肥与不施用磷肥对土壤磷素组分变化的影响具有重要意义。

正因为磷的利用率较低，一直以来是国内外研究的热点[21-23]，各国学者希望通过各种方法来提高磷的利用率，如通过育种来改良作物的生理特征以提高磷的利用率[24-26]；研究作物根系根际的特征（pH值，酶活性等）[27]、作物根际分泌物与磷效率的关系、菌根的存在与磷的吸收、不同施肥措施（条施、穴施、撒施等）与磷的有效性、不同磷肥品种（颗粒、粉状、液体、包膜等）的利用率。但实际生产中，长期过量施用磷肥的情况普遍存在，本试验采用有效磷含量低、中、高的石灰性潮土，研究小麦苗期对土壤各形态磷的吸收利用，及不同处理对植株生长量的影响，以探讨过量存在于土壤中的磷素能否被植物吸收利用，在一些有效磷含量较高的菜园土中，当季不施用磷肥能否满足植物生长需要。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验地点为南通科技职业学院作物栽培实验室。供试小麦品种为扬06号。

供试肥料：普通尿素（N ∶P ∶K=46 ∶0 ∶0）、普通磷酸二铵（N ∶P ∶K=18 ∶46 ∶0）、氯化钾（N ∶P ∶K=0 ∶0 ∶60）。

供试土壤：取样地点位于江苏省南通市通州区农林科学研究所，分别为含磷量低、中、高的石灰性潮土，供试土样 Ⅰ 取自多年未种植地、供试土样Ⅱ取自小麦地、供试土样Ⅲ取自菜地。供试土样基本理化性质见表1，表2为各分级磷的含量状况。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 挑选圆润饱满的小麦籽粒，播入塑料盆中。每盆装土0.3 kg，施肥量分2个处理：不施磷肥，施用尿素和氯化钾，N、P2O5、KCl施用量分别为100、0、30 mg/kg；施磷肥，施用尿素和氯化钾，N、P2O5、KCl施用量分别为100、60、30 mg/kg。温度18 ℃，湿度75%，每穴7粒，每隔1 d浇1次水，1周后定苗4株。待小麦生长至2叶1心时，开始进行温度处理，将幼苗分别置入培养箱内，昼夜温度均设置为 15 ℃。按照2因素（土壤、施磷）3次重复安排盆栽试验处理，表3为试验具体方案设计及各处理代号。

1.2.2 测定项目 收获植株后测定植株地上、地下部分生物量。

测定土样的基本理化性质：全磷含量、速效磷含量、磷分级、pH值、电导率、有机质含量等；测定种植小麦1个月后的土样及空白土样pH值、各温度条件下土壤磷组分耗竭情况、速效磷含量。

1.2.3 测定方法 采用顾益初等的方法[17]对石灰性潮土进行磷分级测定。

pH值的测定采用玻璃电极法（土 ∶水=1 ∶5）；电导率的测定采用电导率仪法（土 ∶水=1 ∶5）；有机质含量的测定采用重铬酸钾-硫酸溶液-油浴法；有效磷含量的测定采用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法；速效钾含量的测定采用乙酸铵提取-火焰光度法；硝态氮、铵态氮含量采用流动注射分析仪测定，0.01 mol/L CaCl2浸提；全氮含量的测定采用凯氏定氮法。

1.2.4 數据分析方法 采用SAS软件及Excel 2003对数据进行统计分析并作图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤有效磷含量影响

由图1、图2可以看出，供试土样Ⅰ经过1个月的培养，空白土壤有效磷含量明显高于基础土样，在供试土壤Ⅱ上，空白土壤有效磷含量也略有提高，这可能与浇水有关，杨学云等曾研究发现，灌溉条件下土壤的有效磷含量明显高于旱作条件[28]。种植1个月小麦后，在2种土壤上，施磷处理土壤有效磷含量明显高于未施磷处理，说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径。

由图3可以看出，在供试土样Ⅲ上，所有处理的土壤有效磷含量较基础土样都有较大幅度下降，施入磷肥的处理，土壤中有效磷含量也有所降低，说明在有效磷含量较高的土壤上，继续施入磷肥并不能持续提高有效磷含量，可能由于土壤中部分有效磷转化为磷酸氢钠溶液，难以提取较为稳定的磷。

综上所述，在有效磷含量较低的土壤上，施用磷肥有利于提高土壤有效磷含量，然而在有效磷含量较高的菜园土中，继续施用磷肥并不能持续提高土壤有效磷含量。

2.2 不同处理对土壤磷分级形态分布影响

从表4可知，3种供试土壤上，施入磷肥的处理中Ca2-P含量均有不同程度的上升，且与对照相比差异显著，表明施入土壤的磷肥部分转化为Ca2-P形态。供试土壤Ⅰ、Ⅲ不施磷肥处理，土壤中Ca2-P含量与空白对照相比均有所下降，而且差异显著，土壤Ⅱ中Ca2-P含量略有上升，但是差异不显著；施入磷肥之后，在不同供试土壤中Ca2-P含量上升，差异显著。说明土壤中小麦主要吸收Ca2-P，施入的磷进入土壤中可能转化为Ca2-P，这需要进一步试验验证。

从表5可知，与对照相比，供试土样Ⅰ、Ⅱ各处理Ca8-P含量均有所降低（供试土样Ⅰ差异不显著，但供试土样Ⅱ差异显著），说明无论施不施磷肥，Ca8-P均向其他形态磷转化；在供试土壤Ⅲ中，不施磷肥处理Ca8-P含量同样降低，施磷处理略有提高，且差异显著，说明小麦的吸收促进Ca8-P向其他形态转化，Ca8-P是土壤重要的缓效磷源之一。结果表明，在有效磷含量较高的土壤中，施入的磷肥一部分转化为Ca8-P形式。

从表6可知，3种供试土壤Al-P的变化趋势和Ca8-P相似，说明Al-P也是土壤的缓效磷源之一。

从表7可知，石灰性潮土中，Fe-P含量较低。与空白土壤相比，在3种肥力土壤中，不施磷处理Fe-P含量均降低；土样Ⅰ施磷处理Fe-P含量降幅减小，土样Ⅱ、Ⅲ施磷处理Fe-P含量增加，表明施入的磷肥有一部分可能转化为Fe-P，由于这种变化差异不显著，因此还需要做进一步的研究。

从表8可知，在土样Ⅰ、Ⅱ上，施用磷肥和不施磷肥处理Ca10-P含量均有所下降，但差异不大，说明施用磷肥对 Ca10-P含量影响较小，由于Ca10-P有效性不高，短时期内变化差异不显著。

2.3 不同处理对植株生长量影响

从图4可以看出，在同一种土壤中，施用磷肥之后，植株鲜质量有不同程度的上升，表明施入磷之后，可以增加小麦地上部分质量，即施入磷肥有利于小麦的生长。但是经过数据分析可以发现，施磷肥与不施磷肥之间小麦鲜质量差异不显著，表明施用磷肥在短期内（1个月）对小麦生长有影响，但是差异不显著，若显现差异性则需要更长时间。在不同肥力下，不施用磷肥时，土样Ⅰ、Ⅱ之间小麦鲜质量略有变化，但是差异不显著；施入磷之后，不同土样间变化较大，且供试土样Ⅲ小麦鲜质量与供试土样Ⅰ、Ⅱ相比有所降低，且土样Ⅰ与土样Ⅱ之间变化差异明显，表明土壤中磷含量高不一定会促进小麦生长，而在土壤中磷含量较低的情况下，施入磷肥可以增加小麦的生长量。

从图4、图5可以看出，小麦经过烘干之后，原本不太明显的差异变得比较明显，在供试土样Ⅱ、Ⅲ中，虽然施磷与不施磷之间鲜质量差异不明显，但是它们干质量之间差异比较明显，表明施入磷对小麦干质量的形成具有促进作用，即磷有利于植物品质质量的提高，但是经过方差分析，二者间差异不显著。不同土样之间，小麦干质量差异明显，由图5可以看出，供试土样Ⅱ、Ⅲ不施入磷肥时，土样Ⅲ种植小麦干质量要比土样Ⅱ中低，说明小麦干生物量不一定随着土壤肥力上升而呈现上升趋势，即肥力高的土壤中植物的生长状况不一定会好于肥力较低的土壤。

从图4、图5可知，在低肥力条件下，施入磷肥可以提高小麦的鲜质量，在高肥力下，施入磷之后，小麦鲜质量也有所提升，但是变化量不如低肥力条件下明显。对于小麦干质量，施入磷之后与不施磷之间也有差异，施磷干质量较大，即植物体内含水量较低，小麦干质量得到积累。

从图6可以看出，在中等肥力下，施入磷肥之后小麦根鲜质量得到明显提高，而且差异显著；对于Ⅰ、Ⅲ供试土样，施磷与不施磷之间根鲜质量有差异，但是差异不显著，表明在中等肥力下，施入磷可以明显促进小麦根系的生长，在低、高肥力下施入磷对小麦根系生长影响不明显。在不施磷条件下，供试土样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的根系鲜质量逐渐降低，说明随着土壤中磷含量的提高，小麦根系生长量逐渐降低，磷含量高反而不利于小麦根系的生长。

从图6、图7可以看出，小麦根系干质量变化趋势同根系鲜质量变化相似，表明施入磷肥并不对根系干质量形成较大影响；在肥力中等条件下小麦根系生长好，干质量形成量也大。结果表明，小麦根系在供试土样Ⅱ上生长最好，并不是土壤中磷含量越高根系生长量就越大。

2.4 不同处理对土壤pH值的影响

由图8可以看出，在供试土样Ⅰ中，经种植小麦的土壤pH值明显提高，且与对照处理间差异显著，而施用磷肥和不施磷肥之间pH值没有显著的变化；供试土样Ⅱ变化和土样Ⅰ类似，只是处理P1 pH值要比P0有明显的降低，而且差异显著；供试土样Ⅲ各处理间pH值差异不显著，种植小麦的pH值比空白土样pH值有所下降，施磷比不施磷土壤pH值有所下降。参考图1、图2、图3发现，施用磷肥之后土壤有效磷含量上升，同时伴有pH值的下降，虽然差异不显著，但从侧面可以反映，pH值降低有利于土壤有效磷含量升高。

3 结论

施用磷肥可以有效提高土壤中的有效磷含量，但对于土壤有效磷含量较高的菜园土，施用磷肥没有明显效果。

Ca2-P是小麦吸收磷素的主要来源，施入土壤的磷肥短期内部分转化为Ca2-P。Ca8-P、Al-P、Fe-P是土壤的缓效磷源，短期内土壤Ca10-P含量变化不大。

在低肥力条件下，施入磷肥可以提高小麦的鲜质量，在高肥力下，施入磷之后小麦鲜质量也有所提升，但是变化量不如低肥力条件下明显。

对于小麦植株干质量，施入磷与不施磷处理之间也有差异，施磷处理干质量较大，即植物体内含水量较低，小麦干质量得到积累。

在中等肥力下，施入磷可以明显促进小麦根系的生长，在低、高肥力之下施入磷对小麦根系生长影响不明显。施入磷肥后，土壤有效磷含量提高的同时，伴随着土壤pH值的降低。

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