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Effects of phosphorus fertilizer application methods and types on the yield and phosphorus uptake of winter wheat.

磷肥施用方式及类型对冬小麦产量和磷素吸收的影响


采用田间微区试验研究不同磷肥施用方式和种类对冬小麦生长和当季磷素吸收的影响.磷肥种类为磷酸二氢钙(MCP)和磷酸氢二铵(DAP),施用方式包括表面撒施,种子正下方5 cm条施,种子下方5 cm、偏3 cm条施,种子下方5 cm、偏10 cm条施,种子正下方20%土体混施5种.结果表明: 种子正下方5 cm条施对小麦的增产效果最高,其中磷酸二氢钙的产量达到7.63 t·hm-2,磷酸氢二铵的产量达到7.99 t·hm-2,分别较农民习惯撒施方式增产10.3%和10.7%.在5种施磷方式中,偏10 cm条施的小麦产量最低(6.60~6.77 t·hm-2).种子正下方5 cm条施和20%土体混施处理的小麦总吸磷量均处于较高水平(34.4~35.6 kg·hm-2),偏10 cm条施在小麦各生长阶段的吸磷量均显著低于其他施磷方式,但磷酸氢二铵偏10 cm条施的小麦总吸磷量较磷酸二氢钙高11.9%.表明将磷肥近距离集中施用于种子附近为该地区较为合理的施磷方式,在偏远距离条施下磷酸氢二铵对小麦的磷素吸收利用效果优于磷酸二氢钙.

A field microplot experiment was conducted to determine the effect of different placement methods and types of phosphorus (P) fertilizer on winter wheat growth and phosphorus uptake. P fertilizer types included monocalcium phosphate (MCP) and diammonium phosphate (DAP). P fertilizer application methods included: 1) surface broadcasting (S); 2) banding 5 cm below seeds (B0); 3) banding 5 cm below and 3 cm away from seeds (B3); 4) banding 5 cm below and 10 cm away from seeds (B10); 5) mixing with the 20% of the top soil below seeds (M). The result showed that B0 had the best effect on increasing yield, reached 7.63 t·hm-2 in MCPB0 and 7.99 t·hm-2 in DAPB0, which increased 10.3% and 10.7%, respectively compared with surface broadcasting. B10 had the lowest grain yield (6.60-6.77 t·hm-2). The total P uptake by wheat in B0 and M was at a relatively high level (34.42-35.60 kg·hm-2), B10 performed worst at all growth stages of wheat, while P uptake of DAPB10 was 11.9% higher than MCPB10. These results indicated that concentrating P fertilizer in a short distance near the seeds was an optimized application method for winter wheat in this region, and DAP performed better than MCP on P uptake and utilization of wheat under far banding.


全 文 :磷肥施用方式及类型对冬小麦产量
和磷素吸收的影响
江尚焘1,2  王火焰1∗  周健民1  陈照明1,2  刘晓伟1,2  贾云生1,2
( 1中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 南京 210008; 2中国科学院大学, 北京 100049)
摘  要  采用田间微区试验研究不同磷肥施用方式和种类对冬小麦生长和当季磷素吸收的
影响.磷肥种类为磷酸二氢钙(MCP)和磷酸氢二铵(DAP),施用方式包括表面撒施,种子正下
方 5 cm条施,种子下方 5 cm、偏 3 cm条施,种子下方 5 cm、偏 10 cm条施,种子正下方 20%土
体混施 5种.结果表明: 种子正下方 5 cm 条施对小麦的增产效果最高,其中磷酸二氢钙的产
量达到 7.63 t·hm-2,磷酸氢二铵的产量达到 7.99 t·hm-2,分别较农民习惯撒施方式增产
10.3%和 10.7%.在 5种施磷方式中,偏 10 cm条施的小麦产量最低(6.60~6.77 t·hm-2) .种子
正下方 5 cm 条施和 20%土体混施处理的小麦总吸磷量均处于较高水平 ( 34. 4 ~ 35. 6
kg·hm-2),偏 10 cm条施在小麦各生长阶段的吸磷量均显著低于其他施磷方式,但磷酸氢二
铵偏 10 cm条施的小麦总吸磷量较磷酸二氢钙高 11.9%.表明将磷肥近距离集中施用于种子
附近为该地区较为合理的施磷方式,在偏远距离条施下磷酸氢二铵对小麦的磷素吸收利用效
果优于磷酸二氢钙.
关键词  磷肥; 小麦; 施肥方式; 磷酸二氢钙; 磷酸氢二铵
Effects of phosphorus fertilizer application methods and types on the yield and phosphorus
uptake of winter wheat. JIANG Shang⁃tao1,2, WANG Huo⁃yan1∗, ZHOU Jian⁃min1, CHEN Zhao⁃
ming1,2, LIU Xiao⁃wei1,2, JIA Yun⁃sheng1,2 ( 1State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agricul⁃
ture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 2University of
Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China) .
Abstract: A field micro⁃plot experiment was conducted to determine the effect of different place⁃
ment methods and types of phosphorus (P) fertilizer on winter wheat growth and phosphorus uptake.
P fertilizer types included monocalcium phosphate (MCP) and diammonium phosphate (DAP). P
fertilizer application methods included: 1) surface broadcasting (S); 2) banding 5 cm below seeds
(B0); 3) banding 5 cm below and 3 cm away from seeds (B3); 4) banding 5 cm below and 10 cm
away from seeds (B10); 5) mixing with the 20% of the top soil below seeds (M). The result
showed that B0 had the best effect on increasing yield, reached 7.63 t·hm
-2 in MCP⁃B0 and 7.99
t·hm-2 in DAP⁃B0, which increased 10. 3% and 10. 7%, respectively compared with surface
broadcasting. B10 had the lowest grain yield (6.60-6.77 t·hm
-2). The total P uptake by wheat in
B0 and M was at a relatively high level (34.42-35.60 kg·hm
-2), B10 performed worst at all growth
stages of wheat, while P uptake of DAP⁃B10 was 11.9% higher than MCP⁃B10 . These results indica⁃
ted that concentrating P fertilizer in a short distance near the seeds was an optimized application
method for winter wheat in this region, and DAP performed better than MCP on P uptake and utili⁃
zation of wheat under far banding.
Key words: phosphorus fertilizer; wheat; application method; MCP; DAP.
本文由国家重点基础研究发展计划项目(2013CB127401)和国家自然科学基金项目(41271309)资助 This work was supported by the National Key
Basic Research and Development Plan (2013CB127401) and the National Natural Science Foundation of China (41271309) .
2015⁃11⁃09 Received, 2016⁃02⁃23 Accepted.
∗通讯作者 Corresponding author. E⁃mail: hywang@ issas.ac.cn
应 用 生 态 学 报  2016年 5月  第 27卷  第 5期                                            http: / / www.cjae.net
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2016, 27(5): 1503-1510                  DOI: 10.13287 / j.1001-9332.201605.034
    磷是植物生长发育所必需的大量营养元素之
一,在提高作物产量方面起着重要的作用[1] .土壤对
磷有极强的固定吸附能力[2],故磷肥当季利用率仅
有 10%~25%[3] .土壤对磷肥的固定能够有效减少
磷素的损失,使得磷肥具有很强的后效,所以其累积
利用率较高.但在土壤固磷能力相对较弱且降水较
严重的地区,磷素则易通过地表径流、渗流等途径进
入水体,造成损失和污染,降低作物对磷肥的吸收利
用.目前,研究表明,选育磷高效基因型作物品种以
及接种泡囊⁃丛枝菌根(VA 菌根)等微生物措施可
在一定程度上提高磷肥的利用效率[4-5] .采取改变磷
肥肥料种类、调整施用时间和用量以及施肥位置等
措施也有较好的效果[6-8],其中施肥位置对提高植
物生长潜力的作用至关重要.目前,关于磷肥施用位
置的研究主要集中在深施、集中施用以及分层施用
等方面.Ron等[9]研究发现,磷肥种行条施较施于表
层能有效提高小麦产量;范秀艳等[10]研究表明,在
同一施磷水平下分层施磷较传统施磷能提高春玉米
的磷积累量和吸收效率;杨春收[11]对不同施磷位置
对夏玉米生长发育及产量的影响进行了研究,结果
表明,单层深施显著优于分层深施和浅施;滴灌技术
在节水节肥的同时,也能够有效提高磷肥养分利用
率[12] .根区施肥是将适当用量和释放性能的肥料施
在植物活性根系区域,使得肥料扩散迁移的动态范
围与植物根系伸展的动态范围达到高度匹配的施肥
模式[13],随着农业机械的发展,机械作业配套根区
一次施肥也将是我国农业未来的发展趋势.以上针
对磷肥施用的研究在一定程度上体现根肥互作的重
要意义,但由于磷肥在土壤中的养分移动距离短,作
物对其施用的位置较为敏感,合理的磷肥条施距离
范围以及磷肥种类和施用方式的交互作用等问题尚
不明确.基于根区施肥理论,我们设想若磷肥集中施
用在作物根区范围内,则能够更大程度上提高磷肥
的增产潜力.本研究选用在土壤中移动性较弱的磷
酸二氢钙和移动性较强的磷酸氢二铵为材料[14-15],
探究两种磷肥不同距离的条施和局部土体的混施对
冬小麦产量、吸磷量以及磷肥当季利用率的影响,为
选择磷肥根区施用的适宜方式提供理论支持,同时
为未来农业机械根区一次施肥提供技术依据.
1  材料与方法
1􀆰 1  试验设计
试验于 2013 年 11 月至 2014 年 6 月在江苏省
泰州市姜堰区梁徐镇(32°44′ N,120°12′ E)进行.供
试土壤为高砂土,其耕层基本理化性质为:pH 7.8,
有机质 13.62 g·kg-1,全 N 0.93 g·kg-1, 碱解 N
119.81 mg·kg-1,速效 P 7. 96 mg·kg-1,速效 K
52.33 mg·kg-1 .共设置两种磷肥:纯结晶磷酸二氢
钙(MCP,含 P 24.6%)和纯结晶磷酸氢二铵(DAP,
含 P 23. 5%,含 N 21. 2%),用量统一为 P 2 O5 150
kg·hm-2,每种磷肥设 5 种施肥方式(均为底施),
共 11个处理(包含 1 个不施磷肥对照),4 次重复,
随机区组排列,具体试验设计见表 1.
    本试验共设置 44 个微区,每个微区的面积
为 2􀆰 5 m2(2.5 m×1 m).供试小麦品种为扬麦 13,
小麦于2013 年 11 月 6 日播种,种子用量 187. 5
kg·hm-2,行距 25 cm,分 10 行条播.供试氮肥为尿
素(含 N 46%),用量为 N 225 kg·hm-2,按基肥 ∶
分蘖 ∶ 拔节= 4 ∶ 3 ∶ 3,分 3 次撒施,其中,由于磷酸
氢二铵含有氮素,故所有磷酸氢二铵处理均扣除等
氮量尿素.供试钾肥为氯化钾(含 K2O 60%),用量
为 K2O 180 kg·hm
-2,作基肥一次撒施.
1􀆰 2  样品采集与测定分析
共分 3个时期进行采样:苗期(播种后 30 d)、
分蘖后期(播种后 125 d)和收获期(播种后 205 d).
其中,苗期和分蘖期仅采取地上部植株样,收获期将
地上部植株样分秸秆、籽粒分别收获,植物样品收获
表 1  试验设计
Table 1  Experimental design
编号
Code
处理
Treatment
施肥方式
Fertilizer application method
CK 空白对照 不施用磷肥
MCP⁃S MCP 撒施 磷酸二氢钙,农民习惯撒施
MCP⁃B0 MCP 深 5 cm条施 磷酸二氢钙,条施于种子正下方 5 cm
MCP⁃B3 MCP 偏 3 cm条施 磷酸二氢钙,条施于种子一侧 3 cm,正
下方 5 cm
MCP⁃B10 MCP 偏 10 cm条施 磷酸二氢钙,条施于种子一侧 10 cm,正
下方 5 cm
MCP⁃M MCP 20%土体混施 磷酸二氢钙,与种子正下方 20%土体混

DAP⁃S DAP 撒施 磷酸氢二铵,农民习惯撒施
DAP⁃B0 DAP 深 5 cm条施 磷酸氢二铵,条施于种子正下方 5 cm
DAP⁃B3 DAP 偏 3 cm条施 磷酸氢二铵,条施于种子一侧 3 cm,正
下方 5 cm
DAP⁃B10 DAP 偏 10 cm条施 磷酸氢二铵,条施于种子一侧 10 cm,正
下方 5 cm
DAP⁃M DAP 20%土体混施 磷酸氢二铵,与种子正下方 20%土体混

撒施是将磷肥均匀撒于表面,再用耙子轻耙敷平;20%土体混施是将
每行条播种子正下方宽 10 cm,深 10 cm的土壤挖出与磷肥混匀后再
填回原处(以耕层 20 cm计,约占耕层土体 20%)Surface broadcasting
was to broadcast fertilizer P on the surface of the soil evenly and flat it by
raking; mixing with the 20% of the soil was to dig up soil below each
seed row with 10 cm width and 10 cm depth, then mixing it with fertilizer
P before backfilling (about 20% of the top soil with 20 cm depth) .
4051 应  用  生  态  学  报                                      27卷
后,在 105 ℃下杀青 1 h并在 75 ℃下烘干.土壤样品
采自耕层,以施磷位置为中心采取长宽高均为 20
cm的土体为一个土壤样品,风干、混匀后按四分法
取部分样品进行土壤速效磷(Olsen⁃P)的测定.植物
样品经过硫酸⁃双氧水消煮后[16],用法国 SmartChem
200全自动化学分析仪测定植株的氮含量(水杨酸
钠⁃次氯酸钠比色法)和磷含量(钼锑抗比色法).植
株的钾以及中、微量元素含量采用电感耦合等离子
光谱发生仪 ( ICP)进行测定.土壤 Olsen⁃P 用 0. 5
mol·L-1 NaHCO3浸提出 Olsen⁃P,浸提液采用钼锑
抗比色法上机测定[16] .
养分利用率相关计算公式如下[17]:
磷肥表观利用率 PUE = (施磷区吸磷量-对照
区吸磷量) /施磷量×100%
磷肥农学效率 PAE(kg·kg-1)= (施磷区籽粒
产量-对照区籽粒产量) /施磷量
磷肥生理效率 PPE(kg·kg-1)= (施磷区籽粒
产量-对照区籽粒产量) / (施磷区吸磷量-对照区
吸磷量)
试验数据采用 SPSS 13.0 软件进行统计分析,
分析结果采用 Duncan 法进行差异显著性分析(α =
0.05),并用 Excel 2003软件作图.
2  结果与分析
2􀆰 1  磷肥施用方式和种类对小麦生长和产量的影响
由表 2 可知,不同施磷方式对不同生育期的
小麦生物量有显著影响.在小麦苗期,MCP⁃M 的
生物量( 0. 18 t · hm-2 )显著高于 MCP⁃B10 ( 0. 11
t·hm-2),但与其他 4个处理无显著差异;DAP 各处
理间无显著差异.到小麦分蘖后期, MCP 处理中,
MCP⁃B0 的生物量显著高于其他处理,但与 MCP⁃M
没有显著差异,DAP 处理中的 DAP⁃B0 地上部生物
量显著高于其他各处理.
在小麦收获期,不同磷肥施用方式间的产量差
异显著.两种肥料均以正下方深 5 cm 条施处理的
产量最高, MCP⁃B0 产量达到 7.63 t·hm
-2,比 CK
和 MCP⁃S分别增产 43.5%和 10.3%,但与 MCP⁃S、
MCP⁃M及 MCP⁃B3 间均无显著差异.DAP⁃B0 产量高
达 7.99 t·hm-2,比 CK和 DAP⁃S分别增产 50.2%和
10.7%,同时显著高于 DAP⁃S、DAP⁃M 和 DAP⁃B3 .磷
肥偏 10 cm处理的产量显著低于其他 4 种施肥方
式,MCP⁃B10的产量为 6.77 t·hm
-2,较 MCP⁃B0 减产
11.3%,DAP⁃B10的产量仅有 6.6 t·hm
-2,较 DAP⁃B0
减产 17.4%.
2􀆰 2  磷肥施用方式和种类对小麦磷素吸收的影响
从表 3 可以看出,磷肥施用方式对不同生育期
的小麦植株含磷量有显著影响.在小麦苗期,MCP
处理中 MCP⁃B0 的含磷量(4.47 g·kg
-1)最高,显著
高于含磷量最低的 MCP⁃B10处理,与其余 3个处理间
没有显著差异.DAP 处理中 DAP⁃B0 的含磷量(5.88
g·kg-1)最高,显著高于其余 4 个处理, DAP⁃B10
的含磷量最低 .在小麦分蘖后期 ,MCP处理中
表 2  两种磷肥不同施用方式对小麦各时期地上部生物量和产量的影响
Table 2  Effects of application methods of two P fertilizer types on yield and aboveground biomass of wheat at different
growth stages ( t·hm-2)
磷肥类型
P fertilizer
type
施肥方式
Application
method
苗期
Seedling
stage
分蘖后期
Tillering
stage
成熟期 Maturing stage
籽粒
Grain
秸秆
Straw
籽粒+秸秆
Grain+straw
磷酸二氢钙 CK 0.13ab 1.63d 5.32c 5.99d 11.30d
MCP S 0.16ab 2.80bc 6.92ab 7.90b 14.82b
B0 0.15ab 3.70a 7.63a 8.74a 16.36a
B3 0.14ab 2.42cd 6.94ab 7.62b 14.56bc
B10 0.11b 1.88d 6.77b 6.77c 13.54c
M 0.18a 3.42ab 7.53a 8.80a 16.34a
磷酸氢二铵 CK 0.13a 1.63c 5.32d 5.99d 11.30d
DAP S 0.16a 3.04b 7.22bc 7.87abc 15.09b
B0 0.17a 3.98a 7.99a 8.77a 16.76a
B3 0.12a 2.65b 7.06bc 7.75bc 14.81b
B10 0.11a 2.37bc 6.60c 7.03c 13.63c
M 0.17a 2.91b 7.28b 8.46ab 15.74ab
肥料类型 P fertilizer type (P) 0.982 0.440 0.551 0.943 0.728
施肥方式 Application method (A) 0.041∗ 0.000∗∗ 0.000∗∗ 0.000∗∗ 0.000∗∗
肥料类型×施肥方式 P×A 0.949 0.505 0.399 0.832 0.706
不同字母表示同一肥料类型不同施肥方式间差异显著(P<0.05)Different letters meant significant difference among application methods in the same P
fertilizer type at 0.05 level. ∗P<0.05; ∗∗P<0.01. 下同 The same below.
50515期                      江尚焘等: 磷肥施用方式及类型对冬小麦产量和磷素吸收的影响           
表 3  两种磷肥不同施用方式对冬小麦籽粒和各时期地上部植株含磷量和吸磷量的影响
Table 3  Effects of application methods of two P fertilizer types on P concentration and uptakes in grains and aboveground
plants of winter wheat at different growth stages
磷肥类型
P fertilizer type
施肥方式
Fertilizer
application
method
含磷量 P concentration (g·kg-1)
苗期
Seedling
stage
分蘖后期
Tillering
stage
成熟期 Maturing stage
籽粒
Grain
秸秆
Straw
吸磷量 P uptake (kg·hm-2)
苗期
Seedling
stage
分蘖后期
Tillering
stage
成熟期 Maturing stage
籽粒
Grain
秸秆
Straw
籽粒+秸秆
Grain+straw
磷酸二氢钙 CK 2.53bc 2.90b 2.87c 0.55c 0.34bc 4.70b 15.3c 3.3c 18.6c
MCP S 3.94ab 4.20a 3.43ab 0.90a 0.52abc 11.6a 23.8b 7.17a 30.9ab
B0 4.47a 3.90a 3.64ab 0.87a 0.71a 14.4a 27.8a 7.64a 35.5a
B3 3.05abc 2.91b 3.30b 0.68bc 0.42abc 7.03b 22.9b 5.16b 28.1b
B10 2.00c 3.70a 3.35b 0.62c 0.21c 6.94b 22.6b 4.21bc 26.9b
M 3.86ab 4.13a 3.78a 0.82ab 0.68ab 14.3a 28.4a 7.21a 35.6a
磷酸氢二铵 CK 2.53c 2.90c 2.87b 0.55b 0.34c 4.70d 15.3c 3.3b 18.6c
DAP S 4.29b 4.60a 3.80a 0.79a 0.70b 13.9ab 27.3a 6.17a 33.5ab
B0 5.88a 3.92ab 3.48a 0.80a 1.08a 15.8a 27.7a 6.95a 34.7a
B3 2.83c 3.60bc 3.53a 0.94a 0.33c 9.51c 24.9ab 7.27a 32.2ab
B10 2.66c 4.01ab 3.62a 0.89a 0.37c 9.47c 23.9b 6.27a 30.1b
M 3.93b 3.69b 3.73a 0.86a 0.51bc 10.8bc 27.2a 7.25a 34.4a
肥料类型 P fertilizer type (P) 0.137 0.176 0.113 0.095 0.183 0.248 0.104 0.198 0.095
施肥方式 Application method (A) 0.000∗∗ 0.001∗∗ 0.112 0.681 0.000∗∗ 0.000∗∗ 0.000∗∗ 0.011∗∗ 0.000∗∗
肥料类型×施肥方式 P×A 0.506 0.149 0.187 0.022∗ 0.100 0.164 0.194 0.032∗ 0.260
MCP⁃B3 含磷量(2. 91 g·kg
-1)最低,显著低于其
他施磷方式; DAP 处理中同样以 DAP⁃B3 ( 3. 60
g·kg-1)最低.在小麦收获期,CK 处理的含磷量显
著低于各施磷处理.MCP 处理中 MCP⁃M 的籽粒含
磷量( 3. 78 g· kg-1 )最高,显著高于 MCP⁃B3 和
MCP⁃B10,秸秆的含磷量以 MCP⁃S(0.90 g·kg
-1)最
高,显著高于 MCP⁃B3 和 MCP⁃B10;DAP 处理中籽粒
和秸秆含磷量最高的分别为 DAP⁃S 和 DAP⁃B3,但
各施磷方式间无显著差异.
磷肥的不同施用方式在小麦吸磷量上也表现出
显著差异.苗期 MCP 处理中,吸磷量最高的为 MCP⁃
B0,达到 0.71 kg·hm
-2,MCP⁃B10吸磷量最低;DAP
处理中,DAP⁃B0 的吸磷量达到 1.08 kg·hm
-2,显著
高于其他处理,DAP⁃B3 和 DAP⁃B10均处于较低水
平.在小麦分蘖后期,MCP 处理中,MCP⁃B0 的吸磷
量最高,为 14.4 kg·hm-2,显著高于 MCP⁃B3 和吸磷
量最低的 MCP⁃B10 .DAP 处理中,DAP⁃B0 吸磷量最
高,为 15.8 kg·hm-2, 显著高于 DAP⁃M、DAP⁃B3 和
吸磷量最低的 DAP⁃B10 .在小麦成熟期,MCP 处理中
MCP⁃M的籽粒吸磷量最高,为 28.4 kg·hm-2,其次
是 MCP⁃B0,分别较 CK 高 85.6%和 81.7%,MCP⁃B3
和 MCP⁃B10均显著低于 MCP 其他施用方式;DAP 处
理中 DAP⁃B0 的籽粒吸磷量最高,为 27.7 kg·hm
-2,
其次是 DAP⁃S 和 DAP⁃M,分别较 CK 高 81. 1%、
78.4%和 77.8%,DAP⁃B10显著低于 DAP 其他施用
方式.从秸秆吸磷量上看, MCP 处理秸秆吸磷
量以 MCP⁃M、MCP⁃S 和 MCP⁃B0 显著高于 MCP⁃B
和 MCP⁃B10;DAP 处理各施磷方式的秸秆吸磷量无
显著差异. MCP 处理总吸磷量以 MCP⁃M 最高,为
35.6 kg·hm-2,与 MCP⁃S 和 MCP⁃B0 无显著差异,
显著高于 MCP⁃B3 和 MCP⁃B10;DAP 处理中总吸磷
量以 DAP⁃B0 最高,为 34. 7 kg·hm
-2,显著高于
DAP⁃B10,但与其余 3种施磷方式无显著差异.
磷肥的种类和施用方式在秸秆的含磷量与吸磷
量上存在显著的交互效应.为比较同一种施磷方式
下两种磷肥的供磷能力,我们对各施磷方式下不同
的磷肥类型进行 t检验分析,结果见表 4,在苗期两
种肥料差异不显著,到分蘖后期,在偏 3 cm 条施处
理下两种肥料出现差异,通过表 3 可以看出,DAP
的吸磷量要显著高于MCP .收获期的偏10 cm条施
表 4  相同施用方式下两种肥料类型的 t检验结果
Table 4  Result of t⁃test of two P fertilizer types at the same
P application method
S B0 B3 B10 M
苗期吸磷量
P uptake at seedling stage
0.710 0.407 0.306 0.193 0.688
分蘖后期吸磷量
P uptake at tillering stage
0.243 0.611 0.047∗ 0.081 0.234
籽粒吸磷量
P uptake by grain
0.101 0.952 0.160 0.031∗ 0.408
秸秆吸磷量
P uptake by straw
0.269 0.600 0.039∗ 0.018∗ 0.952
总吸磷量
Total P uptake
0.301 0.792 0.076 0.012∗ 0.527
6051 应  用  生  态  学  报                                      27卷
处理下,无论是秸秆还是籽粒,DAP 的吸磷量均显
著高于 MCP,且总吸磷量较 MCP 高 11.9%.
2􀆰 3  磷肥施用方式和种类对小麦磷肥利用率的
影响
磷肥表观利用率 PRE 反映当季作物对施入土
壤中的肥料磷素的回收效率,磷肥农学效率 PAE 反
映施入的单位肥料磷所能增加的籽粒产量,磷肥生
理效率 PPE反映作物将所吸收的肥料磷转化成经
济产量的能力.由表 5可见,MCP 处理中的磷肥表观
利用率与农学效率均以 MCP⁃B0 和 MCP⁃M 处于较
高水平,表观利用率(25.8% 和 26.0%)较 MCP⁃S 分
别增加 6.9%和 7.1%,而其农学效率(35.2 和 33.8
kg·kg-1)较 MCP⁃S 分别增加 44.3%和 38.5%.MCP⁃
B3 和 MCP⁃B10的该两项指标均处于较低水平,表观
利用率较 MCP⁃S 分别降低 4.4%和 6.3%.磷肥的生
理效率MCP⁃M最低,显著低于MCP 其他施用方式;
DAP 处理中,表观利用率 DAP⁃B10仅有 17.6%,处于
最低水平,其余施肥方式无显著差异.从农学效率
看,DAP⁃B0 最高,达到 40.8 kg·kg
-1,较 DAP⁃S 增
加 41.1%;DAP⁃B10农学效率最低,为 19.5 kg·kg
-1,
较 DAP⁃S 减少 32.5%.从磷肥生理效率上看,DAP⁃
B0 显著高于 DAP⁃B10,其余处理方式无显著差异.总
体上看,不同的施磷方式对磷肥的表观利用率和农
学效率影响较大,且这两个指标种子下方 5 cm条施
和 20%土体混施处理要优于其他处理.
2􀆰 4  磷肥施用方式和种类对小麦氮、钾吸收的影响
由表 6可以看出,施磷方式对小麦的氮、钾吸收
表 5  两种磷肥不同施用方式对冬小麦磷肥利用效率的
影响
Table 5  Effects of application methods of two P fertilizer
types on P use efficiency of winter wheat
磷肥类型
P fertilizer type
施肥方式
Application
method
磷肥表观
利用率
PUE (%)
磷肥农学
效率 PAE
(kg·kg-1)
磷肥生理
效率 PPE
(kg·kg-1)
磷酸二氢钙 S 18.9ab 24.4bc 138ab
MCP B0 25.8a 35.2a 137ab
B3 14.5b 24.7bc 173a
B10 12.6b 22.1c 178a
M 26.0a 33.8ab 130b
磷酸氢二铵 S 22.7ab 28.9b 129ab
DAP B0 24.6a 40.8a 167a
B3 20.7ab 26.5bc 132ab
B10 17.6b 19.5c 113b
M 24.2a 29.9b 127ab
肥料类型 P fertilizer type (P) 0.095 0.551 0.061
施肥方式 Application method (A) 0.000∗∗ 0.000∗∗ 0.351
肥料类型×施肥方式 P×A 0.261 0.398 0.026∗
表 6  两种磷肥不同施用方式对冬小麦氮钾吸收的影响
Table 6  Effect of application methods of two P fertilizer
types on N and K uptakes of winter wheat
磷肥类型
P fertilizer type
施肥方式
Application
method
吸氮量
N uptake
(kg·hm-2)
氮磷比
N / P
吸钾量
K uptake
(kg·hm-2)
钾磷比
K / P
磷酸二氢钙 CK 164c 8.90a 123b 6.66a
MCP S 199b 6.44d 136ab 4.45b
B0 239a 6.77cd 153a 4.33b
B3 199b 7.12bc 137ab 4.88b
B10 197b 7.35b 129b 4.80b
M 231a 6.50d 152a 4.29b
磷酸氢二铵 CK 164b 8.90a 123b 6.66a
DAP S 218a 6.53c 136ab 4.07b
B0 223a 6.45c 151a 4.35b
B3 232a 7.24b 139ab 4.37b
B10 218a 7.25b 133ab 4.41b
M 224a 6.52c 145a 4.26b
肥料类型 P fertilizer type (P) 0.078 0.700 0.929 0.104
施肥方式 Application method (A) 0.024∗ 0.000∗∗ 0.013∗ 0.369
肥料类型×施肥方式 P×A 0.035∗ 0.678 0.893 0.753
有显著影响,其中磷肥种类与施磷方式在小麦总吸氮
量上存在互作效应(P<0.05).MCP 处理中,MCP⁃B0
与 MCP⁃M的吸氮量显著高于其他施用方式,其总
吸氮量分别为 239 和 231 kg·hm-2,较 CK 分别增
加 45.6%和 40.7%.而 MCP⁃S、MCP⁃B3 与 MCP⁃B10较
CK仅增加 20.0%~21.5%.MCP⁃B10氮磷比则显著高
于 MCP⁃B0、MCP⁃S和 MCP⁃M;在 DAP 处理中,各施
磷处理间的吸氮量无显著差异,而 DAP⁃B3 与 DAP⁃
B10的氮磷比显著高于其他处理.从小麦对钾的吸
收上看,MCP 处理中 MCP⁃B0 与 MCP⁃M 显著高于
MCP⁃B10;而 DAP 的各施磷方式对小麦的吸钾量则
无显著影响.总体上,DAP 施用方式对小麦氮、钾吸
收量影响较小,而MCP 正下方条施和 20%土体混施
的氮、钾养分吸收效果要显著优于 MCP 偏 10 cm
条施.
2􀆰 5  磷肥施用方式和种类对小麦收获期土壤速效
磷含量的影响
如图 1 所示,尽管由于土壤采样的代表性不够
而导致误差较大,但统计结果仍表明,施磷方式对小
麦收获期土壤中的速效磷含量有显著影响.MCP 条
施处理的土壤 Olsen⁃P 含量显著高于表面撒施和
20%混施;DAP 处理中的 DAP⁃B10土壤 Olsen⁃P 含量
(39.9 mg·kg-1)显著高于 DAP⁃M(21.8 mg·kg-1),
但与其他施肥方式没有显著差异.可以看出,磷肥的
集中施用较撒施、混施能够显著增加收获期土壤速
效磷含量.
70515期                      江尚焘等: 磷肥施用方式及类型对冬小麦产量和磷素吸收的影响           
图 1  两种磷肥不同施用方式对收获期土壤 Olsen⁃P 含量的
影响
Fig.1  Effects of application methods of two P fertilizer types on
content of soil Olsen⁃P at maturity stage.
不同字母表示同一肥料类型不同施肥方式处理间差异显著 ( P
<0.05) Different letters meant significant difference among application
methods with the same P fertilizer type at 0.05 level.
3  讨    论
3􀆰 1  施磷方式对小麦生长和磷素吸收利用的影响
磷肥对作物地上部生物量和产量构成起重要作
用,当农民投入足够的氮肥时,磷往往会成为作物生
产的限制因素,小麦缺磷时主要表现为根系发育不
良、分蘖数减少等症状[18-19],这将直接影响到小麦
的最终产量.有研究表明,磷肥条施深施能够有效提
高作物产量[20-21] .从本试验可以看出,磷肥在种子
正下方深 5 cm条施和 20%土体混施无论在籽粒产
量还是吸磷量上都要显著高于偏 10 cm距离的条施
处理.肖习明等[22]在田间进行的不同深度磷肥条施
试验表明,小麦施用磷肥土壤深度 0 ~ 5 cm 效果最
好;Karamanos等[23]的长期定位试验表明,行内的磷
肥条施较行间条施能够显著提高油菜、小麦和豌豆
的产量和吸磷量,与本试验结果一致.但此前也有部
分研究显示,施磷位置对作物产量没有显著影
响[24-25],这可能与试验田块本身的土壤理化性质以
及当地的水分、气候条件不同有关.
众所周知,磷能够促进植物营养体的生长,而且
作物在前期所吸收的磷可以再利用,参与新生组织
的形成与代谢.因此,前期充足的磷素供应有利于小
麦的生物量累积.本研究中,小麦在苗期时处理间的
差异主要体现在植株含磷量上,偏 3 和 10 cm 条施
处理小麦的植株含磷量显著低于其他处理,这是由
于磷在土壤中极易被固定,使其在土壤中的移动性
较差.有研究表明,磷肥在土壤中的横纵向迁移距离
不会超过 5 cm[26-27],而小麦苗的初生根通常往下
扎,因此施于种子正下方的磷肥较施于种子一侧较
远的磷肥更容易与根系接触,使得正下方施磷处理
的小麦含磷量显著高于偏 3 和 10 cm 的处理,苗期
作物吸收足够的磷养分后,为小麦下一步分蘖提供
了良好的基础,而此时远距离磷肥条施处理的小麦
已经错过最佳供磷时期.磷素供应与作物分蘖的发
生密切相关[28],本研究表明,种子正下方条施磷肥
在分蘖后期的地上部干物质累积量显著高于偏 3 和
10 cm条施,可能是由于小麦在生长前期根系发育
未完全时,施磷距离过远无法及时供应磷素,引发分
蘖数减少等问题.由此可见,单纯地强调磷肥的条施
深施是不够的,磷肥条施的位置对小麦的生长也至
关重要,应当引起广泛的关注.
有研究指出,磷肥撒施的小麦在产量、磷素吸收
能力上显著低于磷肥条施[29-30],但在本研究中两种
磷肥的撒施与条施处理无显著差异,原因可能是当
地土质偏砂,降雨充足,有利于磷肥垂直向下的扩
散,使得小麦根系的磷养分得到及时的供应.但不能
就此草率地认为,撒施是合理的施磷模式,在强降水
的情况下,表施磷肥造成的地表径流损失要远远大
于磷肥的深施[31],存在隐藏的环境风险,而且磷肥
条施处理的收获期速效磷含量显著高于撒施,这也
有利于供下一季作物的吸收利用,因此我们认为磷
肥应以条施优先.另外,通常认为溶解度较大的磷肥
(如本试验所采用的MCP 和 DAP 两种磷肥)集中施
用可以减少与土壤的接触,从而增加其有效性,但在
本研究中,局部土体的磷肥混施效果与种子正下方
磷肥的集中条施相差无几,这可能是因为磷肥与局
部土体的混施增大了根系与磷肥的接触面积,且磷
肥在土壤中的固定是一个缓慢的过程[2],并非在极
短时间内被固定为植物不可利用的形态,恰好满足
小麦生长前期对磷素的需求.Sleight 等[32]通过温室
燕麦试验得出,磷肥在根区范围内分散施用较集中
点施更能有效提高生物量和磷素吸收,本试验条施
与 20%混施效果相当,可能也归因于该地区的土壤
偏砂质,有利于条施处理的磷肥迁移至更大的土体
范围,一定程度上也增加了根肥接触,促进小麦对磷
素的吸收利用,但若在黏质土壤中进行该项试验是
否会有不同的结果还有待进一步研究.
综上可知,该地区磷肥偏 10 cm 条施由于肥料
远离根区范围,其产量和对磷素的吸收利用能力最
低,磷肥表面撒施虽然有较好的产量,但存在地表径
流隐患,因此,将磷肥近距离集中施用于种子附近为
8051 应  用  生  态  学  报                                      27卷
当地较为合理的根区施磷方式.
3􀆰 2  磷肥类型对小麦磷素吸收利用的影响
不同磷肥种类对作物的生长以及土壤磷素状况
均有一定程度的影响[33-34] .本试验中,MCP 和 DAP
两种磷肥产量和生物量无显著差异,但从秸秆吸磷
量(表 3)和总吸氮量(表 6)上,两种肥料存在一定
的交互作用,通过对各施磷方式下不同磷肥类型进
行 t检验分析(表 4),发现 DAP 偏 10 cm 条施处理
的总吸磷量显著高于 MCP,可见小麦对不同磷肥品
种远距离条施的养分吸收存在差异.其原因可归结
为以下 3个方面:1)两种磷肥在土壤中的迁移和转
化不同,MCP 进入土壤后主要产物为铝磷,DAP 进
入土壤后主要产物为水溶性磷[35],且 DAP 集中施
入土壤后的迁移距离较 MCP 远 2 ~ 3 cm[14-15],从图
1可以看出,MCP 条施处理的收获期土壤速效磷含
量较 DAP 高,可能是两种肥料溶解性不同所致,一
定程度上反映两种磷肥在迁移性能上的差异;2)两
种磷肥对土壤的酸化程度不同,DAP 对肥际微域土
壤 pH 的下降作用较 MCP 小[14-15],即 MCP 更易导
致肥际周围土壤的酸化,Fageria等[36]的研究结果表
明,一定范围内土壤 pH 的增加能够提高小麦地上
部植株的含磷量;3) DAP 携带铵根离子的影响,
DAP 作为一种氮磷复合肥,在施用的同时部分氮肥
也发生作用,其氮磷的交互效应也有间接的影响.以
上原因最终导致根系对两种磷肥利用产生差异,主
要体现在植株的氮磷积累量上.在未来农业机械根
区一次施肥的情况下,氮肥与磷肥最大的区别在于
施用位置的不同,磷肥由于在土壤中移动距离短,应
尽可能距离种子近才能有效提高产量,而氮肥若距
离种子过近易导致烧苗,磷酸氢二铵作为氮磷复合
肥,协调了氮、磷施用位置的不一致,其利用价值和
应用前景优于当前农民习惯使用的普钙(主要成分
为磷酸二氢钙).
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作者简介  江尚焘,男,1990年生,硕士研究生. 主要从事养
分高效利用机理与调控措施研究. E⁃mail: 472483105@ qq.
com
责任编辑  张凤丽
江尚焘, 王火焰, 周健民, 等. 磷肥施用方式及类型对冬小麦产量和磷素吸收的影响. 应用生态学报, 2016, 27(5): 1503-1510
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0151 应  用  生  态  学  报                                      27卷