简红忠，杨小敏，王 琳，高 鹏，姚 远，张 蕊，贾永进

(1.汉中市农业技术推广中心, 陕西 汉中 723000；2.陕西省佛坪县农业技术推广中心, 陕西 佛坪 723000)

磷素对作物生长至关重要，施用磷肥是作物高产稳产的重要措施[1]。但由于土壤的高固磷能力导致作物对于土壤中磷素的吸收利用能力较差，磷肥施用量逐年增加，但其增产效应却随施磷量增加而下降。在我国, 磷肥当季利用率只有10%～25%，其余大部分被土壤固定为缓效态或无效态磷[2]，这也导致土壤有效磷含量快速增加，部分土壤有效磷随地表径流造成环境污染风险等。因此，科学施用磷肥，减轻磷对环境造成的农业面源污染风险意义重大。

水稻是汉中盆地重要的粮食作物，自第二次土壤普查以来，磷肥施用从无到有，用量逐年上升，相应的土壤有效磷含量快速增加，1982年全区域土壤有效磷平均含量仅为8.4 mg·kg-1，到2012年土壤有效磷平均含量达到了18.1 mg·kg-1，上升幅度为115.5%，近年来出现了增肥不增产、磷肥利用率低下等问题，鉴于此，本研究通过田间定位试验，基于区域土壤有效磷含量大幅提升的情况，研究不同磷肥施用方式和施用量对水稻产量、磷肥肥料效应和土壤磷素平衡的影响，为科学施用磷肥、降低磷流失造成的农业面源污染影响提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地点位于汉中市南郑县新集镇焦山庙村家庭农场，东经106°49′11.35″，北纬32°59′42.34″，田块平整，试验土壤为潜育型水稻土，前茬作物为元胡。试验前稻田土壤0～20 cm土层土壤Ph为6.75，有机质含量为27.13 g·kg-1，土壤全氮含量为1.97 g·kg-1，碱解氮为141.75 mg·kg-1，有效磷为23.41 mg·kg-1，速效钾为102.0 mg·kg-1。

1.2 试验设计

试验在施用等量氮肥和钾肥的基础上共设计7个处理，各处理氮(N)、钾(K)施用量相同，分别为180 kg·hm-2和90 kg·hm-2：其中氮肥基肥采用硫包衣尿素，追肥为普通尿素，分三次施用，基肥和追肥(分蘖期、孕穗期)比例为5:3:2；钾肥均作为基肥一次性施入；磷肥设0水平(P0，CK)、P1(45 kg·hm-2)、P2(90 kg·hm-2，当地常规磷肥施用量)、P3(135 kg·hm-2)4个水平的施肥量，磷肥施肥方式分两种，B(全做基肥)和T(全做追肥、分蘖期50%、孕穗期50%)；各小区面积为15 m2，每个处理3个重复，随机区组排列，每小区间用彩钢板隔离划分，单独排灌，两边设有保护行， 2017年6月1日移栽，密度为21.3万穴·hm-2，9月26日收获。

1.3 样品采集与测定

水稻收获前，在标记的定点10穴植株上进行有效穗数统计，之后，按照各小区的平均有效穗数，每个小区选取相应3穴植株进行样品考种，考种指标有千粒重、有效穗数、穗粒数、结实率。收获时采集地上部分植株样本，测定秸秆和籽粒器官的磷养分含量，各样品先用H2SO4-H2O2消煮后，用钼锑抗比色法测定，收获时测定每小区实收产量。水稻插秧前和收获后，采集各小区0～20 cm土壤，每个小区采5个点混合，风干过筛后用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提，钼锑抗比色法，紫外可见分光光度计测定土壤速效磷含量[3]。

1.4 计算公式及统计方法

水稻磷肥肥料利用率不同表达式[4～5]

磷肥贡献率(%)=(施磷肥区所获的作物产量-不施磷肥区所获的作物产量)/施磷肥区所获的作物产量×100%；

磷肥农学利用率(kg·kg1-)=(施磷肥区所获的作物产量-不施磷肥区所获的作物产量)/施磷量；

磷肥偏生产力(kg·kg-1)=施磷肥后所获的作物产量/施磷量;

磷肥吸收利用率(%)=(施磷肥区磷素总累积量-不施磷肥区磷素总累积量)/施磷量×100%；

土壤磷素表观盈余量=施磷量-地上部磷素养分累积量。用Microsoft Excel 2010进行数据的基本运算以及制图。用SPPS22.0进行各处理之间的方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对水稻产量及其构成因子的影响

表1表明，与不施磷肥(CK)相比，施用P2O545 kg·hm-2、90 kg·hm-2、135 kg·hm-2处理，以及磷肥作为基肥和追肥处理，水稻四个产量构成因素中亩穗数、千粒重、结实率均与不施磷肥处理无明显差异；穗粒数则表现为施用磷肥处理显著高于对照，增加幅度为4.2%～15.4%；在相同磷肥施用量下，磷肥基施与后移处理之间穗粒数无明显差异，不同施磷量处理之间穗粒数也无明显差异；施用磷肥水稻产量均显著高于不施磷肥处理，其中理论产量增幅为8.4%～25.2%，实际产量增幅为5.3%～19.0%，表明磷肥施用能够通过提高水稻穗粒数，增加水稻产量。此外，以TP1处理(追施P2O545 kg·hm-2)产量最高，而继续多施磷肥，并未提高水稻产量，这可能与田间背景养分值高有关，适宜的施磷量已满足水稻生长，过量施用磷肥并不能够促进植株生长吸收养分，当磷肥施用量达到135 kg·hm-2(BP3、TP3)时，产量还有所下降。

表1 不同处理对水稻产量和产量构成因素的影响

2.2 不同处理对水稻磷肥利用效率影响

不同磷肥施用量和施用时期对水稻磷肥利用效率有显著的影响(表2)；磷肥贡献率、磷肥农学利用率、磷肥偏生产力和磷肥吸收利用率均呈现为TP1>BP1>TP2>BP2>BP3>TP3>CK；不同磷肥施用量处理下磷肥贡献率、磷肥农学利用率、磷肥偏生产力、磷肥吸收利用率均表现为45 kg·hm-2>90 kg·hm-2>135 kg·hm-2；磷肥施肥量相同情况下，磷肥后移的处理四个指标要略高于磷肥基施处理。综上所述，在本试验中，田间土壤有效磷背景值≥20 mg·kg-1时，水稻磷肥施用量降低为常规施肥的50%，即P2O545 kg·hm-2，其磷肥肥料利用率最高；此外，为了减少磷肥的固定，磷肥后移施用，确保了水稻最大需肥期养分的供应，其肥料利用率显著增加。

表2 不同处理对水稻磷肥利用效率的影响

2.3 不同处理对土壤磷含量的影响

水稻播种前与收获后田间耕层土壤有效磷含量结果表明(图1)，相较于播种前， CK处理收获后土壤有效磷含量显著下降，为16.2 mg·kg-1，下降幅度为27.8%；施用P2O545 kg·hm-2两个处理(BP1、TP1)土壤有效磷含量则略有下降，分别为1.72%和2.09%；BP2、TP2、BP3、TP3四个处理土壤有效磷含量呈增加趋势，分别较播种前增加4.77%、4.53%、5.76%、和25.1%，增加幅度随施磷量的增加而增加；其中BP2(底肥施用P2O560 kg·hm-2)和TP2(追肥施用P2O560 kg·hm-2)处理增长量无明显差异；TP3(追肥施用P2O590 kg·hm-2)处理土壤有效磷增长量显著高于BP3(底肥施用P2O590 kg·hm-2)，这与水稻底肥施用过量的磷肥时，磷肥不能被作物吸收，易随田间水径流流失有关。

图1 不同处理对土壤磷含量的影响

2.4 不同处理对磷素表观平衡的影响

本试验研究结果显示，水稻成熟期施磷处理作物磷携出量显著高于不施磷处理，不施磷肥处理，作物磷携出量为21.9 kg·hm-2，施用45 kg～135 kg·hm-2P2O5处理，作物磷携出量范围为25.4～27.1 kg·hm-2，较不施磷处理增加幅度为16.0%～23.7%，各施磷处理之间无明显差异；磷素表观盈亏量中，P0处理为亏缺状态，其它施磷处理均表现为盈余状态，且随施磷量的增加而显著增加，施用135 kg·hm-2P2O5，其磷盈余量平均为108.6 kg·hm-2，同等施磷量下，磷肥基施和追施，其磷盈余量无明显差异。

表3 不同处理对土壤磷素(P2O5)表观平衡的影响 (kg·hm-2)

3 讨论

试验研究结果表明，当农田背景值土壤有效磷含量为23.4 mg·kg-1时，与不施磷肥相比，施用磷肥仍可显著提高水稻籽粒产量，但当施磷量从45 kg·hm-2增到至90 kg·hm-2，水稻籽粒产量并未增加，施磷量增加至135 kg·hm-2时，产量开始下降，多地水稻磷肥试验结果也表明，水稻产量在一定范围内，随施磷量的增加而增加，但超过一定用量，水稻产量呈下降趋势[6～8]。对于汉中盆地水稻生长而言，农田土壤中有效磷含量>20 mg·kg-1背景值下，将磷肥施用量减少至传统施用量的50%(45 kg·hm-2P2O5)，并未造成水稻减产，且磷肥后移产量略高于基施；磷肥贡献率、磷肥农学利用率、磷肥偏生产力和磷肥吸收利用率均可以作为磷肥增产增效的判定指标，这四项指标均随施磷量的增加而显著下降，以施磷量(45 kg·hm-2P2O5)最高，且以磷肥追施处理略高于基施处理。这与龚海青等[4]和李鹏[9]等的研究结果一致，其研究表明，磷肥后移不仅能提高水稻产量，更能提高磷肥的吸收利用效率，这主要是因为水稻苗期吸收养分较少，土壤磷肥含量就能够满足作物苗期生长，后移施用磷肥则能给水稻后期大量需肥期提供充足磷素供应，则作物磷肥吸收利用率会显著提升。

已有研究表明，磷肥对土壤磷含量影响显著，施磷可显著提高土壤耕层磷含量、土壤表观磷素盈余量[5～6,10～11]，磷肥投入不足时，作物从土壤中带走磷元素，而土壤有效磷元素得不到有效补充，就会出现养分耗竭情况，磷肥投入过量，则会大幅度提升土壤磷含量。这也与本试验研究结果一致，笔者试验中，不施用磷肥处理，在水稻收获后，土壤有效磷含量显著下降，施用45 kg·hm-2P2O5时，土壤有效磷含量略有下降，施用90～135 kg·hm-2P2O5，土壤有效磷含量呈显著增加趋势。笔者试验中，土壤表观磷素盈亏量结果表明，施用45 kg·hm-2P2O5时，作物磷素携出量占施入量的57.8%，随着磷肥施用量的增加，占比下降至19.7%，这就意味着，过量投入的磷肥资源被浪费，同时增加了农业环境污染风险。因此，判定磷肥施用量和施用方法时，不仅要考虑磷肥对作物产量和肥料利用率的影响，更要考虑磷肥在土壤中的损失程度，磷肥施用量等于或略高于作物移除量时为宜。

4 结论

综上所述，在汉中盆地目前的土壤养分背景值条件下，磷肥施用量减少至常规施肥量的50%时(45 kg·hm-2P2O5)，同时将传统基施方法改变为全部追施，对水稻籽粒产量并未影响，即显著提高了水稻的磷肥贡献率、磷肥农学利用率、磷肥偏生产力、磷肥吸收利用率等肥料利用率指标，又能维持土壤的磷素平衡，减轻环境污染风险，因此，将45 kg·hm-2P2O5推荐为本区域最适宜磷肥施用量。