全 文 ：磷肥施用对冬小麦产量及土壤氮素利用的影响∗
邢　 丹１　 李淑文１，２　 夏　 博１，２　 文宏达１，２∗∗
（ １河北农业大学资源与环境科学学院， 河北保定 ０７１００１； ２河北省农田生态环境重点实验室， 河北保定 ０７１００１）
摘　 要　 为确定河北保定地区磷肥投入阈值，提高肥料利用效率，以冬小麦为研究对象进行
大田试验，研究了磷肥施用对小麦产量、土壤硝态氮含量及氮素利用的影响．结果表明：与不
施磷肥（Ｐ ０）相比，优化施磷（Ｐ １，１２０ ｋｇ·ｈｍ
－２）、２００％优化施磷（Ｐ ２，２４０ ｋｇ·ｈｍ
－２）和 ４００％
优化施磷（Ｐ ３，４８０ ｋｇ·ｈｍ
－２）处理均能增加小麦株高、旗叶面积和单株叶面积，有利于光合产
物的积累．施用磷肥显著提高了冬小麦的穗数、穗粒数和籽粒产量，但千粒重有所下降．其中，
以 Ｐ ２处理小麦产量最高，为 ６１０２ ｋｇ·ｈｍ
－２，显著高于 Ｐ ０和 Ｐ ３处理，但与 Ｐ １处理差异不显著．
施用磷肥可有效降低耕层土壤硝态氮的积累量，但 ０～１００ ｃｍ土体总积累量仍然偏高，可通过
降低氮肥施入等方法减少土壤硝态氮含量．Ｐ １和 Ｐ ２处理冬小麦的氮素生产效率、氮素吸收效
率均较高，但两者间并无显著差异．Ｐ １处理的磷肥利用率、磷肥农学效率、磷肥偏生产力显著
高于 Ｐ ２和 Ｐ ３处理．本试验条件下，施磷量为 １２０ ｋｇ·ｈｍ
－２（Ｐ １）是兼顾小麦产量、氮磷利用效率
和较低土壤硝态氮累积的适宜施磷量．
关键词　 磷肥； 冬小麦； 产量； 土壤硝态氮； 氮素利用效率
文章编号　 １００１－９３３２（２０１５）０２－０４３７－０６　 中图分类号　 Ｓ１４３．２， Ｓ５１２．１　 文献标识码　 Ａ
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｎ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｗｉｎｔｅｒ ｗｈｅａｔ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ．
ＸＩＮＧ Ｄａｎ１， ＬＩ Ｓｈｕ⁃ｗｅｎ１，２， ＸＩＡ Ｂｏ１，２， ＷＥＮ Ｈｏｎｇ⁃ｄａ１，２ （ １Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ， Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１００１， Ｈｅｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ； ２Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｋｅｙ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｆａｒｍｌａｎｄ Ｅｃｏ⁃Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１００１， Ｈｅｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ） ． ⁃Ｃｈｉｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｅｃｏｌ．，
２０１５， ２６（２）： ４３７－４４２．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ （Ｐ） ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ
ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ｉｎ Ｂａｏｄｉｎｇ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， ａ ｆｉｅｌｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｃｏｎ⁃
ｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｅｘａｍｉｎｅ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔｓ ｏｆ Ｐ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｎ ｗｈｅａｔ ｙｉｅｌｄ， ｓｏｉｌ ＮＯ３
－ ⁃Ｎ ａｎｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｕｓｅ ｅｆｆｉ⁃
ｃｉｅｎｃｙ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ， ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＣＫ （Ｐ ０）， ａｌｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ｐ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ （Ｐ １，
１２０ ｋｇ·ｈｍ－２； Ｐ ２， ２４０ ｋｇ·ｈｍ
－２ ａｎｄ Ｐ ３， ４８０ ｋｇ·ｈｍ
－２） ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｐｌａｎｔ ｈｅｉｇｈｔ， ｆｌａｇ ｌｅａｆ
ａｒｅａｓ ａｎｄ ｔｏｔａｌ ｌｅａｆ ａｒｅａｓ ｐｅｒ ｐｌａｎｔ ｏｆ ｗｉｎｔｅｒ ｗｈｅａｔ， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ
ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｓ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， Ｐ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｓｐｉｋｅ ｎｕｍｂｅｒ， ｋｅｒｎｅｌｓ ｐｅｒ ｓｐｉｋｅ
ａｎｄ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｗｉｎｔｅｒ ｗｈｅａｔ ｂｕｔ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｇｒａｉｎ ｍａｓｓ ｐｅｒ １０００ ｓｅｅｄｓ． Ｏｆ ｔｈｅ Ｐ⁃ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｄ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ， Ｐ ２ ｈａｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｗｈｅａｔ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ６１０２ ｋｇ·ｈｍ
－２， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｓｉｍｉｌａｒ ｔｏ Ｐ １ ｂｕｔ ｓｉｇｎｉｆｉ⁃
ｃａｎｔｌｙ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｏｆ Ｐ ０ ａｎｄ Ｐ ３ ． Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ， Ｐ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ＮＯ３
－ ⁃Ｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ
ｔｏｐ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒ ａｌｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＮＯ３
－ ｗａｓ ｓｔｉｌｌ ｒａｔｈｅｒ ｈｉｇｈ． Ｔｈｅ Ｎ ｇｒａｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ （ＧＰＥＮ） ａｎｄ Ｎ ｕｐｔａｋｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ （ＵＥＮ） ｏｆ Ｐ １ ａｎｄ Ｐ ２ ｗｅｒｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｂｕｔ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ
ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ． Ｔｈｅ ｕｓｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ （ＵＲＰ）， ａｇｒｏｎｏｍｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ （ＡＥＰ） ａｎｄ ｐａｒｔｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖ⁃
ｉｔｙ ｏｆ Ｐ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ （ＰＦＰ Ｐ ） ｉｎ Ｐ １ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ Ｐ ２ ａｎｄ Ｐ ３ ． Ｉｎ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ， ｔｈｅ Ｐ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ １２０ ｋｇ·ｈｍ－２ （Ｐ １） ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｎ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｉｎ Ｂａｏｄｉｎｇ，
Ｈｅｂｅｉ， ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｗｈｅａｔ ｙｉｅｌｄ， ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｕｓｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ａｎｄ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ
ｓｏｉｌ ＮＯ３
－ ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ； ｗｉｎｔｅｒ ｗｈｅａｔ； ｇｒａｉｎ ｙｉｅｌｄ； ｓｏｉｌ ＮＯ－３ ⁃Ｎ； ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｕｓｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．
∗公益性行业（农业）科研专项（２０１００３０１４）资助．
∗∗通讯作者． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｗｅｎｈｄ＠ １６３．ｃｏｍ
２０１４⁃０３⁃０４收稿，２０１４⁃１２⁃０４接受．
应 用 生 态 学 报　 ２０１５年 ２月　 第 ２６卷　 第 ２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｆｅｂ． ２０１５， ２６（２）： ４３７－４４２
　 　 冬小麦是我国主要的粮食作物之一，同时也是
重要的商品粮和战略性粮食储藏品种，对国家粮食
安全具有重要作用．为保证小麦高产需要有足量的
肥料投入．其中，合理施入肥料［１］，尤其是氮肥的投
入是增产的重要措施之一，但目前氮肥的过量施用
现象较为普遍，这不仅会对经济效益产生影响，还会
污染生态环境．对于农作物来说，磷是仅次于氮的必
需元素，需要受到一定程度的重视与合理利用．国内
外学者对氮肥和磷肥的施用开展了许多研究，Ｇｒａｎｔ
等［２］研究表明，氮肥的种类、施用时间和方式均会
对小麦产量造成影响；Ｈａｌｖｏｒｓｏｎ 等［３］研究发现，在
美国中部地区，小麦产量随着施氮量的增加而增加，
而氮肥利用效率随之降低；在山东地区，适当降低氮
肥的施用量对作物产量没有显著影响，但提高了氮
肥利用率和农学效率［４］；梁斌等［５］、同延安等［６］和
薛晓辉等［７］分别对陕西地区小麦氮素利用进行了
研究，因条件差异而得出的适宜氮磷配比量相差较
大，但揭示了不同氮肥施用水平下小麦对氮素的吸
收累积规律，同时表明磷肥对土壤硝态氮的淋溶有
一定的减缓作用．通过研究磷肥对氮素积累的影响，
发现随磷肥施用量的增加，冬小麦、春小麦氮素累积
量呈现先上升后下降的动态变化趋势［８－１０］ ．前人有
关氮磷配合对作物生长的影响研究较多，但对于一
定氮素基础上磷素投入阈值方面的研究较少．本试
验以优化氮肥施用量为基础，研究了施磷条件下小
麦产量、土壤硝态氮及作物氮肥利用效率等的变化
特征，以期确定河北保定地区合理的磷肥投入阈值，
实现环境效益和经济效益的共赢，为区域作物合理
施肥和农业可持续发展提供一定的理论依据和技术
指导．
１　 研究地区与研究方法
１􀆰 １　 研究区概况
试验在河北保定市农业科学研究所试验基地进
行．试验区年均温 １２ ℃，年降水量 ５５０ ｍｍ，属于温
带季风性气候．供试土壤类型为潮褐土，其理化性质
如表 １ 所示．供试作物为冬小麦，品种为 “轮选
９８７”，２０１１年 １０月 １５日播种，２０１２年 ６ 月 １２ 日收
获．供试氮肥为尿素（含 Ｎ ４６％），磷肥为过磷酸钙
（含 Ｐ ２Ｏ５ １４％），钾肥为氯化钾（含 Ｋ２Ｏ ６０％）．
１􀆰 ２　 试验设计
在施氮基础上设计 ４个施磷水平，分别为：不施
磷肥（Ｐ ０）；施磷量为 １２０ ｋｇ·ｈｍ
－２（Ｐ １），此用量为
优化施磷量；施磷量为 ２４０ ｋｇ·ｈｍ－２（Ｐ ２），为优化施
磷量的 ２００％；施磷量为 ４８０ ｋｇ·ｈｍ－２（Ｐ ３），为优化
施磷量的 ４００％．每处理重复 ３次，随机区组排列．
小区面积为 ２２．５ ｍ２（４．５ ｍ×５ ｍ），小区间设 ０．５
ｍ 保护行．每小区均施钾 １３５ ｋｇ·ｈｍ－２，施氮 ２４０
ｋｇ·ｈｍ－２ ．其中，钾肥和磷肥全部基施，５０％氮肥基
施，５０％氮肥在拔节期追施．除磷肥施用水平不同
外，其他条件如灌水量、种植密度等各小区一致，各
处理管理措施与大田一致．
１􀆰 ３　 测定项目与方法
在小麦抽穗期与成熟期进行植株采样，测量株
高和小麦叶的长与宽，计算小麦抽穗期叶面积．叶面
积计算采用系数法，即单叶面积 ＝ （叶长×叶宽） ／
１􀆰 ２［１１］ ．然后将植物样品在 １０５ ℃下杀青 ０．５ ｈ，８０
℃烘干，分为籽粒样品与茎叶样品，测定干物质量；
粉碎后，用 Ｈ２ＳＯ４⁃Ｈ２Ｏ２法消煮，用凯氏定氮法测定
全氮．在小麦成熟期，分别在各小区 ０ ～ ２００ ｃｍ 土体
分层采集土样，每 ２０ ｃｍ一层，共 １０层土样，利用流
动分析仪对土壤中硝态氮含量进行测定；同时，在每
小区选择 ２ ｍ２面积的样方收获小麦籽粒，测定产量．
测定的养分利用率相关公式［１２－１６］如下：
物质积累总量（ｋｇ·ｈｍ－２）＝成熟期干物质总量
（ｋｇ·ｈｍ－２）×植株含量（ｇ·ｋｇ－１） ／ １０００
氮素 生 产 效 率 （ ｋｇ · ｋｇ－１ ） ＝ 籽 粒 产 量
（ｋｇ·ｈｍ－２） ／氮积累量（ｋｇ·ｈｍ－２）
氮素吸收效率（ｋｇ·ｋｇ－１）＝ 植株地上部氮素积
累量（ｋｇ·ｈｍ－２） ／施氮量（ｋｇ·ｈｍ－２）
表 １　 供试土壤的基本理化性质
Ｔａｂｌｅ １　 Ｂａｓｉｃ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｅｓｔ ｓｏｉｌ
土层
Ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒ
（ｃｍ）
全氮
Ｔｏｔａｌ Ｎ
（ｇ·ｋｇ－１）
速效磷
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ
（ｍｇ·ｋｇ－１）
速效钾
Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｋ
（ｍｇ·ｋｇ－１）
有机质
ＯＭ
（ｇ·ｋｇ－１）
ｐＨ 容重
Ｂｕｌｋ ｄｅｎｓｉｔｙ
（ｇ·ｃｍ－３）
０～２０ １．４３ １８．５９ ８３．１９ １８．７９ ８．１０ １．４７
２０～４０ ０．９８ １０．２５ ６３．７８ １５．３８ ８．１１ １．５３
４０～６０ １．００ ２．８７ ９２．４０ １３．２６ ８．１２ １．４０
６０～８０ １．０１ ２．３４ １１１．８１ １２．５９ ８．０６ １．４３
８０～１００ ０．７７ ３．１４ ７８．４６ １０．２０ ８．０６ １．５９
８３４ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
　 　 氮素收获指数 ＝籽粒氮素积累量（ｋｇ·ｈｍ－２） ／
植株地上部氮素积累量（ｋｇ·ｈｍ－２）
肥料偏生产力 （ ｋｇ· ｋｇ－１ ） ＝ 施肥作物产量
（ｋｇ·ｈｍ－２） ／肥料投入量（ｋｇ·ｈｍ－２）
肥料利用率 ＝ （施肥作物某物质积累量 －不
施肥作物某物质积累量） （ｋｇ·ｈｍ－２） ／肥料投入量
（ｋｇ·ｈｍ－２）×１００％
肥料农学效率（ｋｇ·ｋｇ－１）＝ （施肥作物经济产
量－不施肥作物经济产量）（ｋｇ·ｈｍ－２） ／肥料投入量
（ｋｇ·ｈｍ－２）
肥料生理效率 （ ｋｇ·ｋｇ－１ ） ＝ （施肥作物经济
产量－不施肥作物经济产量）（ｋｇ·ｈｍ－２） ／ （施肥作
物某物质积累量 －不施肥作物某物质积累量）
（ｋｇ·ｈｍ－２）
１􀆰 ４　 数据处理
采用 ＳＰＳＳ 软件分析数据，采用新复极差法进
行差异显著性比较（α＝ ０．０５）．采用 Ｅｘｃｅｌ ２００３ 软件
作图．
２　 结果与分析
２􀆰 １　 不同磷肥水平对小麦生长发育及产量的影响
２􀆰 １􀆰 １磷肥对小麦生长发育的影响　 抽穗期的株高
已经稳定，可以反映出周围环境因子对其的影
响［１７］ ．抽穗期和成熟期株高均以 Ｐ ０最低（表 ２），分
别为 ５９．１５和 ５６．０７ ｃｍ；以 Ｐ ３最高，分别为 ６０．６６ 和
５９．２５ ｃｍ；抽穗期各处理株高差异不显著．成熟期各
施磷处理株高比 Ｐ ０增加了 １．３％ ～ ５．７％， Ｐ ３小麦株
高显著高于 Ｐ ０和 Ｐ １处理．Ｐ ０ ～ Ｐ ３各处理成熟期株高
分别比抽穗期降低了 ５．２％、４．４％、３．６％和 ２．３％．可
见，磷肥的施入可以促进小麦生长，增加植株高度．
旗叶处于光照的有利地位，对穗部积累光合产
物的贡献最大，叶面积也与产量密切相关［１７］ ． Ｐ ０处
理旗叶面积和单株叶面积均最低，分别为 ６．２４ 和
３８．４０ ｃｍ２，施用磷肥使旗叶面积增加了 １８􀆰 ４％ ～
５６􀆰 ９％，单株叶面积增加了 ２６．９％ ～ ４２．９％．Ｐ １和 Ｐ ２
处理小麦旗叶面积显著高于 Ｐ ３处理，而 Ｐ １和 Ｐ ２之
间差异不显著；Ｐ １和 Ｐ ２的单株叶面积均高于 Ｐ ３，但
三者之间差异不显著．由此可见，增施磷肥在一定范
围内可促进小麦旗叶和单株叶面积．
２􀆰 １􀆰 ２磷肥对小麦产量及其构成因素的影响　 Ｐ ０处
理的产量最低，为 ５０５３ ｋｇ·ｈｍ－２（表 ２），其他处理
与 Ｐ ０相比均有不同程度的增产，且差异显著，增
产范围为 ６５１～９８３ ｋｇ· ｈｍ－２，增产率为 １２􀆰 ９％ ～
１９􀆰 ５％．以 Ｐ ２处理产量最高，为 ６１０２ ｋｇ·ｈｍ
－２，与 Ｐ １
处理差异不显著，但显著高于 Ｐ ０和 Ｐ ３处理．可见，在
施入一定量氮肥的基础上，增施磷肥可以显著提高
小麦的籽粒产量，但施磷量存在一个阈值．
从产量构成上来看，Ｐ １、Ｐ ２、Ｐ ３处理小麦穗数和
穗粒数与 Ｐ ０相比均显著增加，分别提高了 ２１．１％ ～
３６．５％和 ６．０％ ～ １２．０％．各施磷处理相比，Ｐ ３处理小
麦穗数、穗粒数均最低，与 Ｐ １处理（最高值）相比分
别下降了 １１．３％和 ５．４％，Ｐ ３处理千粒重也最低，比
Ｐ ０处理（最高值）降低了 ８．３％．可见，施磷量超过一
定范围，小麦穗数、穗粒数和千粒重均有下降，导致
产量较低．与 Ｐ １处理相比，Ｐ ２处理小麦千粒重降低了
７．３％，穗粒数也较低，可见，Ｐ ２处理的产量稍高于 Ｐ １
处理主要是由穗数的增多造成的．说明增加磷肥施
入量，在一定范围内会降低千粒重，但会促进成穗
数，最终增加产量．
２􀆰 ２　 不同磷肥水平对土壤剖面硝态氮分布及累积
的影响
小麦收获后，土壤表层中硝态氮随着施磷量的
增加而降低，硝态氮含量与施磷量呈现负相关性
（图 １）．０～２０ ｃｍ耕层土壤中，Ｐ ０处理硝态氮含量最
高，Ｐ ３最低，Ｐ １、Ｐ ２、Ｐ ３硝态氮含量分别比 Ｐ ０降低了
２０．６％、４０．２％和 ５３．１％．Ｐ ０ ～ Ｐ ３处理耕层硝态氮积累
量分别为 ６０．１３、４７．７４、３５．９７ 和 ２８．１８ ｋｇ·ｈｍ－２，积
累量均较高．２０～１００ ｃｍ土层内，各施磷处理硝态氮
含量差异较大，其中，Ｐ ３处理一直为最低值，Ｐ １和 Ｐ ２
处理交替为最大值．同时，随着土壤深度的增加，土
表 ２　 不同施磷量对小麦生物学特征及产量的影响
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｏｎ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｇｒａｉｎ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｗｈｅａｔ （ｍｅａｎ±ＳＤ）
处理
Ｔｒｅａｔ⁃
ｍｅｎｔ
株高 Ｐｌａｎｔ ｈｅｉｇｈｔ （ｃｍ）
抽穗期
Ｅａｒｒｉｎｇ
成熟期
Ｍａｔｕｒｉｎｇ
叶面积 Ｌｅａｆ ａｒｅａ （ｃｍ２）
旗叶
Ｆｌａｇ ｌｅａｆ
单株
Ｐｅｒ ｐｌａｎｔ
穗数
Ｓｐｉｋｅ ｎｕｍｂｅｒ
（×１０４·ｈｍ－２）
穗粒数
Ｋｅｒｎｅｌｓ
ｐｅｒ ｓｐｉｋｅ
千粒重
１０００⁃ｇｒａｉｎ
ｍａｓｓ （ｇ）
籽粒产量
Ｇｒａｉｎ ｙｉｅｌｄ
（ｋｇ·ｈｍ－２）
Ｐ０ ５９．１５±１．０１ａ ５６．０７±０．８２ｂ ６．２４±０．７１ｃ ３８．４０±２．８７ｂ ４５１±２２ｃ ２８．４９±１．０３ｃ ４３．４９±０．６２ａ ５０５３±２０４ｃ
Ｐ１ ５９．３８±１．０６ａ ５６．８０±１．２１ｂ ８．４１±０．７０ａｂ ５０．３４±４．２５ａ ５９３±４２ａｂ ３１．９１±０．９５ａ ４０．９１±１．１４ｂ ６０３６±２３６ａｂ
Ｐ２ ６０．１６±１．２０ａ ５７．９７±１．６７ａｂ ９．７９±０．６５ａ ５４．８７±４．５３ａ ６１６±３２ａ ３０．９２±０．６２ａｂ ３７．９２±０．９５ｃ ６１０２±１９５ａ
Ｐ３ ６０．６６±１．１９ａ ５９．２５±１．５２ａ ７．３９±０．９１ｂｃ ４８．７３±６．５２ａ ５４７±２６ｂ ３０．２０±０．６７ｂ ３７．５０±１．０４ｃ ５７０４±１２３ｂ
同列不同字母表示处理间差异显著（Ｐ＜０．０５）Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｌｕｍｎ ｍｅａｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｍｏｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ａｔ ０．０５ ｌｅｖｅｌ． 下同 Ｔｈｅ
ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ．
９３４２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 邢　 丹等： 磷肥施用对冬小麦产量及土壤氮素利用的影响　 　 　 　 　 　
表 ３　 不同施磷量对小麦氮、磷利用效率的影响
Ｔａｂｌｅ ３　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｏｎ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｕｓｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｗｈｅａｔ （ｍｅａｎ±ＳＤ）
处理
Ｔｒｅａｔ⁃
ｍｅｎｔ
氮素生产效率
ＧＰＥＮ
（ｋｇ·ｋｇ－１）
氮素吸收效率
ＵＥＮ
（ｋｇ·ｋｇ－１）
氮素收获指数
ＨＩＮ
肥料偏生产力 ＰＦＰ （ｋｇ·ｋｇ－１）
氮肥
Ｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
磷肥
Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ
ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
磷肥利用率
ＵＲＰ
（％）
磷肥农学效率
ＡＥＰ
（ｋｇ·ｋｇ－１）
磷肥生理效率
ＰＥＰ
（ｋｇ·ｋｇ－１）
Ｐ０ ３６．１９±１．６７ｃ ０．５８±０．０２ｂ ０．７９±０．０４ａ ２１．０５±０．８５ｃ － － － －
Ｐ１ ３８．６６±１．７２ｂ ０．６５±０．０２ａ ０．８０±０．０４ａ ２５．１５±０．９８ａｂ ５０．３０±１．９６ａ ２０．６２±１．４７ａ ８．１９±２．２５ａ ３９．７２±２．８５ａ
Ｐ２ ３９．４９±１．４４ａｂ ０．６４±０．１８ａ ０．８０±０．０３ａ ２５．４３±０．８１ａ ２５．４３±０．８１ｂ １１．６０±０．４８ｂ ４．３７±１．０２ｂ ３７．７０±１．５７ａ
Ｐ３ ４０．５７±１．００ａ ０．５９±０．０１ｂ ０．７９±０．０２ａ ２３．７７±０．５１ｂ １１．８９±０．２６ｃ ４．９５±０．４１ｃ １．３６±０．４３ｃ ２７．３８±２．２８ｂ
壤中硝态氮含量迅速减少，１００ ｃｍ 以下土层，各处
理土壤硝态氮含量都处于较低水平，且处理间无显
著差异．
随着施磷量的增加，Ｐ １、Ｐ ２和 Ｐ ３处理土壤硝态
氮聚集高峰分别在 ６０、８０ 和 １００ ｃｍ 处，３ 个处理硝
态氮聚集高峰均在 ６０～１００ ｃｍ 深度范围内，峰值分
别为 １１．４１、８．８７和 ４．５６ ｍｇ·ｋｇ－１ ．这种现象可能是
由于施磷促进了植物根系生长，进而增加了植物对
硝态氮的吸收造成的，由此说明，施磷可以明显降低
耕层土壤硝态氮含量与积累量，但可能会增加硝态
氮向下淋洗的风险．
２􀆰 ３　 不同施磷水平对小麦氮、磷效率的影响
２􀆰 ３􀆰 １施磷对小麦植株氮效率的影响　 Ｐ ０处理的氮
素生产效率和氮肥偏生产力均最低（表 ３），分别为
３６．１９和 ２１．０５ ｋｇ·ｋｇ－１，施磷处理均显著高于 Ｐ ０，
分别增加了 ６．８％～１２．１％和 １２．９％ ～ ２０．８％．各施磷
处理的氮素生产效率以 Ｐ ３处理最高，为 ４０􀆰 ５７
ｋｇ·ｋｇ－１，显著高于 Ｐ １，增加了 ４．９％；氮肥偏生产力
以 Ｐ ２最大，为 ２５．４３ ｋｇ·ｋｇ
－１，显著高于 Ｐ ３ ．Ｐ ０的氮
素吸收效率最低，为 ０．５８ ｋｇ·ｋｇ－１，显著低于 Ｐ １和
Ｐ ２处理，与 Ｐ ３差异不显著；各施磷处理中 Ｐ １的氮素
吸收效率最大，为０．６５ ｋｇ·ｋｇ－１，Ｐ ２次之，但两者差
图 １　 不同施磷量对土壤硝态氮的影响
Ｆｉｇ．１　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｏｎ ｓｏｉｌ
ｎｉｔｒａｔｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ．
异不显著．各处理氮素收获指数差异不显著．说明磷
肥的施入可以促进氮素的利用，提高氮利用效率．
对各施磷处理的氮素生产效率、氮素吸收效率、
氮素收获指数和氮肥偏生产力进行比较，Ｐ ３的氮素
生产效率最高，但其他 ３个指标均为最低；Ｐ ２的氮肥
偏生产力最高，Ｐ １的氮素吸收效率最高，两者氮素利
用的 ４个指标差异均不显著，Ｐ １处理的氮素利用综
合效果较好．
２􀆰 ３􀆰 ２施磷对小麦植株磷效率的影响　 肥料的偏生
产力是反映当地化肥施用量与土壤基础养分水平综
合效应的重要指标，肥料利用率反映了作物对施入
土壤中肥料的回收效率，肥料农学效率可以直接反
映施肥的增产效果，肥料生理效率反映植物体内养
分的利用效率［１６］ ．
各施磷处理的磷肥偏生产力、磷肥利用率、磷肥
农学效率和磷肥生理效率相比，Ｐ １处理的 ４ 项指标
均为最大值（表 ３），分别为 ５０．３０ ｋｇ·ｋｇ－１、２０．６％、
８．１９ ｋｇ·ｋｇ－１和 ３９．７２ ｋｇ·ｋｇ－１，分别比 Ｐ ２和 Ｐ ３处理
增加了 ９７．８％ ～ ３２３．０％、７７．８％ ～ ３１６．６％、８７．４％ ～
５０２．２％和 ５．４％～４５．１％，说明 Ｐ １处理的综合效应较
佳，磷肥施入量增大可造成产量降低，经济效益下
降．Ｐ １和 Ｐ ２处理的磷肥生理效率差异不显著，说明一
定范围内增施磷肥并未明显降低小麦对磷的利用．
各施磷处理磷效率的差异主要是由施磷量差异过大
造成的，说明磷肥施入量应有一个合理的范围．考虑
磷肥的利用效果与经济效益，Ｐ １优于 Ｐ ２、Ｐ ３两个
处理．
３　 讨　 　 论
小麦对磷反应敏感，磷素提高了灌浆前期和中
期小麦旗叶硝酸还原酶（ＮＲ）和谷氨酰胺合成酶
（ＧＳ）的活性，但过高的磷素水平（Ｐ ２）对于灌浆后
期旗叶游离氨基酸向籽粒再分配的影响较小，济南
１７品种的加工品质有变劣趋势［１８］ ．在施用氮肥的基
础上，一定范围内的磷肥施用可以提高小麦穗粒数
０４４ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
和千粒重，显著增加干物质累积量，进而增加小麦产
量，但超过这一范围后，增施磷肥会造成产量下
降［８］ ．磷肥用量在一定范围内具有增产作用，合理的
施磷量因土壤磷素状况而异，并随磷肥的连续施用
而变化，较多研究发现过量或高量施磷会降低作物
干物质积累量、品质及产量［８－１０，１８－１９］，磷肥用量存在
一个合理阈值．本试验结论与上述结果较一致，施磷
显著提高了小麦籽粒产量，施磷 ２４０ ｋｇ·ｈｍ－２时产
量达最大值，但施磷 １２０ 和 ２４０ ｋｇ·ｈｍ－２处理除
了千粒重有显著差异之外，在穗数、穗粒数和籽粒
产量 ３方面差异均不显著． 高量施磷处理 （ ４８０
ｋｇ Ｐ·ｈｍ－２）小麦穗数、穗粒数、千粒重及籽粒产量
均降低．
磷肥施入量与土壤中残余硝态氮有一定的相关
性，张爱平等［１０］和袁丽金等［２０］的研究都表明，适当
增施磷肥可以降低土壤中硝态氮的残留．薛晓辉
等［７］的研究表明，当每年施氮量超过 １３５ ｋｇ·ｈｍ－２
时，再施入磷肥会造成硝态氮的淋洗并形成两个累
积层，但磷肥的施入会减少向下淋溶的硝态氮的量．
本试验结果与前人研究较为一致．欧美国家要求土
壤硝态氮低于 ４５ ｋｇ·ｈｍ－２［２１］，本试验中基础施氮
量较高，Ｐ ０、Ｐ １、Ｐ ２和 Ｐ ３在 ０ ～ １００ ｃｍ 土体硝态氮积
累量分别为 １３５．１、１２３．２、１１９．１和 ７６．２ ｋｇ·ｈｍ－２，远
超出欧美标准．土体中硝态氮的大量积累可能会对
地下水产生影响，增加作物硝态氮含量，最终威胁人
类健康．磷肥的施入对硝态氮的积累起到了较好的
抑制作用，但硝态氮累积总量仍然超标．因此，高量
施磷肥提高了经济成本，并可能引起其他环境问题，
所以在保证产量的前提下，可以考虑降低氮肥用量
或减少基施氮肥量［２２］等措施．本试验磷肥用量较
高，所得施磷阈值为单磷梯度下的结果，而作物需氮
磷钾等养分的供应，因此，确定施磷阈值合理范围还
需通过氮磷钾配施、水肥耦合等研究进一步协调，以
期为保证区域粮食稳产高产和减少环境危害提供理
论依据．
４　 结　 　 论
在施氮基础上，与 Ｐ ０相比，施磷促进了小麦生
长发育，株高、叶面积均有增加．与 Ｐ １、Ｐ ２处理相比，
高量施磷处理（Ｐ ３）降低了旗叶面积和单株叶面积．
与 Ｐ ０相比，施磷提高了小麦穗数和穗粒数，籽粒产
量增大，但千粒重降低，以施磷 ２４０ ｋｇ·ｈｍ－２处理
（Ｐ ２）产量达最高．当施磷量达到 ４８０ ｋｇ·ｈｍ
－２（Ｐ ３）
时，小麦氮效率和磷素利用效率均降低．施磷 １２０
ｋｇ·ｈｍ－２处理（Ｐ １）氮素生产效率、吸收效率、磷肥
利用率、磷肥生理效率均较高．
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（张永丽）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ａｐｐｌｉｃａ⁃
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ｇｅｎ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｗｈｅａｔ ｇｒａｉｎ
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作者简介　 邢　 丹，女，１９８９ 年生，硕士研究生．主要从事环
境生态与水土资源研究． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｘｄａｎ１９８９＠ ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ
责任编辑　 张凤丽
２４４ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷