李鹏 　张敬智 　魏亚 　常江,* 　郜红建 　章力干 　丁玉宇

(1安徽农业大学 资源与环境学院，合肥 230036； 2安徽省怀宁县土肥站，安徽 怀宁 246100；*通讯联系人，E-mail: thbg@ahau.edu.cn)



配方施肥及磷肥后移对单季稻磷素利用效率、产量和经济效益的影响

李鹏1张敬智1魏亚1常江1,*郜红建1章力干1丁玉宇2

(1安徽农业大学 资源与环境学院，合肥 230036；2安徽省怀宁县土肥站，安徽 怀宁 246100；*通讯联系人，E-mail: thbg@ahau.edu.cn)

李鹏,张敬智, 魏亚, 等. 配方施肥及磷肥后移对单季稻磷素利用效率、产量和经济效益的影响 . 中国水稻科学， 2016， 30(1)： 85-92.

摘要:采用田间试验，研究了常规施肥、配方施肥以及磷肥后移对水稻磷素吸收积累量、利用效率、产量和经济效益的影响。结果表明，与常规施肥相比，配方施肥和磷肥后移使水稻植株内磷素吸收累积量增加，磷肥贡献率、吸收利用率、农学利用率和偏生产力等均显著提高；在相同施磷水平下，与磷肥全部基施处理相比，磷肥后移处理(m(基肥)∶m(追肥)=7∶3)使水稻生育后期磷素总累积量和净吸收量提高了6.86%和20.07%，磷肥贡献率、吸收利用率、农学利用率、偏生产力和生理利用率提高了36.56%、23.10%、46.16%、7.09%和18.25%，水稻产量和产投比提高了7.09%和7.04%。综合分析，配方施肥尤其是磷肥后移可显著增加水稻生育期磷素吸收累积量，提高水稻磷肥利用效率、产量和产投比，达到增产增效的目的。

关键词:配方施肥； 磷肥后移； 水稻； 磷肥利用效率； 产量

水稻是我国主要的粮食作物，占全国粮食种植面积的28.7%[1]。磷是水稻生长发育所必需的大量营养元素之一，是构成水稻核酸和磷脂等生物大分子物质及多种化合物的重要组分[2-3]。研究表明，缺磷条件下水稻植株矮小，光合作用受阻，植株不能正常生长发育；而适量供磷水稻则分蘖正常，生育良好，早熟高产[4-6]。因此，合理的磷肥投入是保证水稻正常生长发育以及水稻高产稳产的重要措施[7]。然而，当前我国农业生产面临着增肥不增产，化肥盲目过量施用导致环境污染且养分利用效率下降等重大问题[8-9]。根据土壤养分含量和水稻生长发育对养分的需求，科学制定水稻配方施肥是解决这一问题的重要途径[10-11]。科学界普遍认为，植物磷素70%～80%是在植物生长前期吸收；因此，农业生产上习惯将磷肥作基肥一次性施入[12]。但磷肥施入土壤后，由于土壤对磷的固定作用和磷在土壤中的移动性差等原因，大部分不易被植物吸收利用[13-15]。近期研究表明水稻对磷的吸收呈现两个净吸收高峰期，一是拔节期，一是成熟期，且后期累积吸磷量占较大的比例[16]。磷肥全部作基肥很难满足水稻生长后期对磷素的需求而阻碍水稻穗部发育，使产量和磷肥当季利用率降低[12]。合理施用磷肥，提高水稻产量和磷肥利用效率一直是诸多学者研究的重点。付立东等[17]研究表明在施氮钾的基础上适量增施磷肥可提高水稻产量、磷肥利用率和生产力等。王苏影等[18]、刘海涛等[19]研究表明在一定的施磷量范围内施用磷肥能使水稻增产增效。当前研究大多关注磷肥施用量以及氮磷钾等营养元素配施[20]对水稻产量和肥料利用率等的影响，很少关注科学配方施肥下磷肥分施对提高水稻产量和磷肥利用效率的影响。本研究通过田间试验研究配方施肥及磷肥后移条件下水稻植株对磷素的吸收累积量、磷肥利用效率及产量构成的变化，分析不同施肥处理的产投比及经济效益，旨在为进一步优化水稻科学配方施肥尤其是磷肥的合理运筹提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验地点

田间试验选择在安徽省怀宁县高河镇进行，该地位于长江中下游北岸，大别山南麓前沿，介于东经116°28′～117°03′，北纬30°20′～30°50′之间。试验点地势平坦，排灌方便，适宜水稻种植。

1.2试验材料

供试水稻品种为丰两优香一号。供试土壤为水稻土，养分含量如下：全氮1.99 g/kg、碱解氮146.07 mg/kg、速效磷18.72 mg/kg、速效钾145.97 mg/kg、pH值5.66、有机质37.57 g/kg；土壤有效磷含量处于中等偏上水平。肥料采用司尔特配方肥(N 18%、P2O512%、K2O 15%)、尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O512%)和KCl(K2O 60%)。

1.3试验设计

根据安徽省怀宁县2006-2013年全县土壤养分测定值的平均含量和“3414”田间肥料效应试验，按照目标产量法(9000 kg/hm2)制定了磷肥全部基施(T2)；在此基础上，把30%的基施磷后移作为穗肥，形成磷肥后移处理(T3)；根据试验田块实测的土壤养分含量和目标产量法设置T4；并设置无磷肥对照处理(T5)；把当地农民的习惯施肥设为常规施肥(T1)。具体施肥量和肥料运筹见表1。

1.4试验操作

试验共设置5个处理，每个处理3次重复，共15个小区，每个小区面积40 m2，随机区组设计。各小区之间筑0.5 m宽田埂用薄膜包埂，单独排灌。肥料均采用撒施方式施入田中，追施磷肥和氮肥穗肥时混合均匀后一起撒施。水稻于2014年5月19日播种，6月20日移栽，10月15日收获。在试验田周围筑2 m宽的保护行。插植规格(行株距)为30 cm×15 cm，栽插密度2.28×105株/hm2即910株/小区。成熟期取样考种，各试验小区的病虫草害管理与大田相同。

表1田间试验设计方案

Table 1. Scheme design of the field experiment.

处理Treatment肥料施用量Fertilizerapplicationlevel/(kg·hm-2)NP2O5K2O*氮肥施用比例(基肥∶分蘖肥∶穗肥)Nfertilizerapplicationproportion(Basal∶Fortillering∶Forpanicleinitiation)/%磷肥施用比例基肥∶穗肥)Pfertilizerapplicationproportion(Basal∶Forpanicleinitiation)/%T1199.5123.072.075∶25∶0100∶0T2180.0105.0105.040∶30∶30100∶0T3180.0105.0105.040∶30∶3070∶30T4127.590.045.040∶30∶30100∶0T5180.00105.040∶30∶30-

*钾肥全部基施。

*, Potassium fertilizer is applied as the basal fertilizer.

1.5测定项目与方法

在不同生育期(分蘖期、拔节期、抽穗期、成熟期)每个小区随机取植株2～4株，经自来水洗净和蒸馏水冲洗后，分不同部位(茎、叶、穗)分别装入样品袋，105℃下杀青30 min，80℃下烘干至恒重，称重后粉碎，用作分析样品。植物样品经H2SO4-H2O2消煮后，用钼锑钪比色法测磷含量。采用以下方法计算各指标：

1)各生育期(茎、叶、穗)磷素累积量(g/株)=干质量×磷含量；

2)各生育期磷素总累积量(g/株)=茎磷素累积量+叶磷素累积量+穗磷素累积量；

3)各生育期磷素净吸收量(g/株)=后一生育期磷素总累积量-前一生育期磷素总累积量；

4)不同生育期磷素吸收利用率(%)=(施肥区磷素总累积量-对照区磷素总累积量)×100%/施磷量；

5)磷肥贡献率(%)=(施肥区产量-对照区产量)×100%/施肥区产量；

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

7)磷肥农学利用率(kg/kg)=(施肥区产量-对照区产量)/施磷量；

8)磷肥偏生产力(kg/kg)=施肥区产量/施磷量；

9)磷肥生理利用率(kg/kg)=(施肥区产量-对照区产量)/(施肥区磷素总累积量-对照区磷素总累积量)。

1.6统计分析

数据处理及作图使用 EXCEL 2007，数据统计分析采用SPSS 20.0统计软件中单因素方差分析(ANOVA)，组间差异用Duncan法进行多重比较。

2结果与分析

2.1配方施肥及磷肥后移对水稻植株内磷素含量的影响

从表2可以看出，各施肥处理的各部位磷含量均高于无磷对照处理，营养生长期(拔节期)磷素主要集中在茎部，生殖生长期(抽穗期至成熟期)逐渐向穗部转移。分蘖期，T4处理的水稻植株内全磷含量最高(3.30 g/kg)，与T1、T2和T3相比分别高11.11%、13.40%和15.79%，差异均达显著水平(P<0.05)；T3处理磷含量较低，可能与磷肥后移以及前期施用量相对较少有关。到了拔节期，由于常规施肥处理(T1)磷的施用量较大，磷在茎叶中的含量也较高。抽穗期，磷素逐渐向穗部转移，茎叶中磷含量降低，但仍以茎中含量最高。配方施肥(T2、T3)的茎叶穗含量比常规施肥(T1)增加21.40%、8.49%、12.50%和9.34%、7.55%、10.10%。成熟期，水稻各部位的磷含量以穗部最高，可见水稻对磷的吸收最终主要集中在籽粒中。配方施肥(T2、T3)及T4处理的穗部磷含量比常规施肥(T1)处理分别高5.67%、10.67%和2.67%，茎叶磷含量与T1相比差异显著(P<0.05)。配方施肥中磷肥后移(T3)

表2不同生育期水稻植株内全磷的含量

Table 2. Contents of total P accumulated in rice at different growth stages.

g/kg

同列中不同字母表示0.05水平上差异显著(n=3)。下同。

Different lowercase letters within a column indicate significant difference at 0.05 level (n=3).The same as below.

图1不同生育期水稻磷素总累积量

Fig. 1. Total P accumulation of rice in different growth stages.

处理水稻生长后期磷素含量明显提高，到成熟期达到最高，分别比T2和T4穗部含量增加了4.73%和7.79%。说明追施穗肥有助于成熟期磷的吸收，改善稻米品质。

2.2配方施肥及磷肥后移对水稻体内磷素累积量的影响

水稻植株内磷素总累积量随水稻生长发育呈现逐渐增加的趋势，分蘖至拔节期和抽穗至成熟期迅速增加，而拔节至抽穗期增速相对缓慢，各处理均在成熟期达到最大值(图1)。这个时期除无磷对照外的其他处理磷素累积总量都显著高于常规施肥处理，T2、T3及T4分别比T1提高14.68%、22.56%和5.15%，且以磷肥后移(T3)的累积总量最高，与其他处理均有显著差异(P<0.05)。由此可见，孕穗期追施磷肥可以增加水稻磷的吸收量。

从水稻各生育期磷素净吸收量来看(图2)，各施肥处理不同生育期磷素净吸收量均高于无磷对照。各处理对磷的吸收均有两个净吸收高峰期，一个是拔节期，净吸收量占了整个生育期吸收总量的41.05%～54.75%；另一个是成熟期，占吸收总量的23.34%～32.93%。与磷素含量的趋势相似，分蘖期以T4处理的水稻磷素净吸收量最大，磷肥后移(T3)处理较小；拔节期，T2净吸收量最高，比常规施肥(T1)高1.70%。抽穗期和成熟期，配方施肥(T2、T3)及T4处理的水稻磷素净吸收量分别比常规施肥(T1)提高25.98%、82.27%、50.03%和44.01%、72.91%、43.25%，且在成熟期差异达显著水平(P<0.05)；配方施肥中以T3处理净吸收量最大，成熟期比T2和T4提高20.07%和20.71%，差异显著(P<0.05)。这说明配方施肥更有利于水稻对磷的吸收累积，而磷肥适当后移可以满足水稻生育后期对磷的需求。

柱上不同字母表示0.05水平上差异显著。

Differene letters above the bars indicate significant difference at 0.05 level.

图2不同生育期水稻的磷素净吸收量

Fig. 2. Net P absorption of rice in different growth stages.

相关分析表明，水稻的产量与成熟期穗部全磷含量和磷素总累积量显著正相关(0.9896*，0.9898*)。

2.3配方施肥及磷肥后移对水稻磷肥利用效率的影响

各施肥处理的磷素吸收利用率均随水稻生长发育进程呈现逐渐增加的趋势(图3)，成熟期达到最高值(9.58%～24.25%)。由图3可以明显看出，常规施肥在拔节期以后，磷肥的吸收利用率增加很少，而配方施肥则持续增加。这可能是因为常规施肥氮磷钾比例不合理，造成养分吸收不平衡，不利于磷素后期的吸收与运转[16,22]。分蘖期，T4的磷素吸收利用率最高，与T1相比差异达显著水平(P<0.05)。拔节期，T2处理的磷素吸收利用率逐渐上升并高于其他处理。抽穗期，配方施肥(T2、T3)处理均显著高于T1处理(P<0.05)。成熟期，各施肥处理磷素吸收利用率表现为T3>T2>T4>T1，T2、T3及T4处理磷素吸收利用效率与T1相比差异显著(P<0.05)。抽穗期和成熟期均以磷肥后移(T3)处理磷素吸收利用率最高；成熟期比T2和T4分别提高了23.07%和46.38%，差异显著(P<0.05)。30%穗肥磷的吸收利用率高达34.85%，由此可见，孕穗期追施磷肥对磷的吸收利用的重要意义。

柱上不同字母表示0.05水平上差异显著。

Different letters above the bars indicate significant difference at 0.05 level.

图3不同生育期水稻磷素吸收利用率

Fig. 3. Utilization efficiency of P of rice in different growth periods.

由表3可以看出，各试验处理磷肥贡献率、吸收利用率、农学利用率和生理利用率均表现为T3>T2>T4>T1；T2、T3处理的磷肥贡献率、吸收利用率和农学利用率与T1相比均差异显著(P<0.05)。磷肥偏生产力以T4最高(99.58 kg/kg)，T2、T3和T4处理的磷肥偏生产力分别比常规施肥(T1)高34.86%、44.42%和48.05%，差异显著(P<0.05)。各施肥处理中，T3处理的磷肥贡献率、吸收利用率、农学利用率和生理利用率均为最高，仅偏生产力略低于T4。这说明磷肥后移能显著提高磷肥利用效率。

2.4配方施肥及磷肥后移对水稻产量及经济效益的影响

从产量构成来看(表4)，水稻有效穗数以T3最高，T5最低；T2、T3和T4处理的有效穗数比常规施肥(T1)高2.55%、11.22%和8.84%。每穗总粒数以T2最多，表现为T2>T3>T1>T4>T5。结实率和千粒重均以T4最高(93.33%和30.29g)；配方施肥(T2、T3)和T4处理的结实率比T1高5.37%、12.72%和19.35%；千粒重分别比T1增加2.99%、3.12%和3.95%，且达差异显著水平(P<0.05)。从水稻产量方面看，以T3最高，其次为T2，分别比常规施肥增产23.30%和15.14%，差异显著(P<0.05)。可见配方施肥和磷肥后移主要是通过影响有效穗数、结实率和千粒重等来提高水稻产量。

由表5可以看出，常规施肥的成本最高，T2、T3次之，T4的肥料投入量最少，成本也最低；T3的收益最高，常规施肥T1最低。在相同施磷水平下，磷肥后移(T3)处理的成本投入与T2相同，而收益比T2高1903.50元/hm2。从产投比来看，T4最大，配方施肥(T2、T3)和T4处理的水稻产投比分别比T1提高21.20%、29.74%和65.01%；在相同施磷水平下，T3处理水稻产投比比T2增加7.04%。可见，通过配方施肥，尤其是磷肥后移达到了增产增效的目的。

3讨论

3.1磷肥后移对水稻磷素吸收的效应

本研究表明，磷对水稻的生长发育和各种生理过程都有促进作用[23]。水稻磷素在营养生长期主要集中在茎叶部，到生殖生长期逐步向穗部转移，促进水稻穗部的生长发育[4,16]。磷肥后移处理在水稻营养生长期对磷素的吸收量略低于T2，可能是T2将磷肥全部作基肥施入，水稻前期生长与丰富的磷素供给有关。生殖生长期，幼穗开始分化，节间继续伸长，茎叶及根继续生长，需肥量增加，此时也是决定每穗粒数的关键时期[20]。磷肥后移处理在追施穗肥后对磷的吸收量迅速增加，到成熟期茎叶穗磷含量比T2高12.14%、3.42%和4.73%，总累积量尿素、氯化钾、过磷酸钙和司尔特复合肥成本分别按2.08元/kg、2.38 元/kg、0.70元/kg和2.70 元/kg计算,稻谷按照2.82 元/kg计算，人工等未计入成本。

表3不同施肥处理对水稻磷肥利用效率的影响

Table 3. Influence of different fertilization practices on fertilizer-P utilization efficiency in rice.

处理Treatment磷肥贡献率ContributionrateofP/%磷肥吸收利用率AbsorptionefficiencyofP/%磷肥农学利用率AgronomicuseefficiencyofP/(kg·kg-1)磷肥偏生产力PartialfactorproductivityofP/(kg·kg-1)磷肥生理利用率PhysiologicalefficiencyofP/(kg·kg-1)T14.90±1.36c9.58±1.69d3.17±1.46c67.26±3.36c73.15±12.49bT215.40±0.79ab19.70±1.46b13.93±0.50ab90.71±5.86b162.22±6.38abT321.03±3.60a24.25±0.33a20.36±4.89a97.14±1.72ab191.81±27.26aT410.12±3.60bc16.56±1.60c10.33±3.51bc99.58±1.59a132.82±33.93ab

表4不同施肥处理对水稻产量构成的影响

Table 4. Influence of different fertilization practices on yield components of rice.

处理Treatment有效穗数Productivepaniclenumber/(104·hm-2)每穗总粒数Grainnumberperpanicle结实率Seed-settingrate/%千粒重1000-grainweight/g产量Yield/(kg·hm-2)T1223.06±10.96ab188.10±19.58b78.57±4.05c29.14±0.30b8272.5±107.2cT2228.75±15.23ab248.45±10.09a82.40±4.33bc30.01±0.21a9525.0±384.1abT3248.09±6.13a203.50±19.69b87.86±3.62ab30.05±0.05a10200.0±244.2aT4242.78±17.77ab173.40±6.50b93.33±4.04a30.29±0.23a8962.5±137.1bcT5210.54±13.55b183.00±10.59b80.65±6.08bc29.23±0.31b8062.5±266.9c

表5不同施肥处理对水稻产量及经济效益的影响

Table 5. Influence of different fertilization practices on yield and economic effects of rice.

处理Treatment产量Yield/(kg·hm-2)增产Yieldincrease/%成本Cost/(Yuan·hm-2)收益Profit/(Yuan·hm-2)产投比Output-inputratioT18272.5c-2188.8323328.4510.66T29525.0ab15.142079.4226860.5012.92T310200.0a23.302079.4228764.0013.83T48962.5bc8.341437.0825274.2517.59

The prices of urea, KCl, calcium superphosphate, Sierte compound fertilizer and rice are 2.08, 2.38, 0.70, 2.70 and 2.82 Yuan/kg, respectively. The cost of labor is not included in the total cost.

提高6.86%。水稻整个生育期对磷素的吸收呈现出两个高峰，一是拔节期，其吸磷量占整个生育期吸磷总量的41.05%～54.75%；另一个是成熟期，占吸磷总量的23.34%～32.93%。可见，水稻对磷的吸收主要集中在生育中期，但生长后期对磷仍具有较大吸收量，这与前人研究结果基本相符[6,24]。磷肥后移处理提高了水稻生育后期对磷的吸收比例，满足水稻生长后期对磷的需求，从而促进养分合成与运转，加强光合作用，延长叶的功能期，使谷粒充实饱满，提高水稻产量[20]。

3.2磷肥后移对水稻磷肥利用效率的作用

磷肥农学利用率、偏生产力和生理利用率等作为磷肥增产效应的适宜评价指标[25]，受施肥因素和产量水平的影响较大。本研究表明，磷肥后移处理磷肥吸收利用率、农学利用率和偏生产力等均高于T2。磷肥后移处理磷肥吸收利用率随着水稻的生长发育一直呈现迅速增加的趋势，而T2处理下在水稻生长后期增加相对缓慢。这可能是后期养分供应不足，不利于水稻的生长发育和籽粒灌浆造成的。磷肥后移有利于后期磷的供应，满足水稻植株生育后期对磷的需求，促进水稻根系良好生长，代谢作用旺盛抗逆性增强，改善水稻体内物质转运分配，促进磷向穗部的转移[26]，增加水稻有效穗数和结实率等，从而提高水稻产量[27]，同时也提高了磷肥的利用效率。

因此，在水稻磷肥施用过程中，分基、追两次施用，合理优化施用比例，不仅能减少土壤对磷的固定，而且能满足水稻生育期的两个吸磷高峰的磷素吸收，进而提高抽穗后干物质积累量和吸磷量，提高产投比和磷肥利用效率，达到增产增效的目的[28]。

谢辞：感谢安徽农业大学资源与环境学院硕士研究生陈曦、何昌芳、于子旋、王景、马婷婷、张咪咪等在样品及数据分析过程中提供的帮助。

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Effect of Formulated Fertilization and Postponed Application of Phosphorus Fertilizer on Phosphorus Utilization Efficiency, Grain Yield and Economic Benefit of Single-cropping Rice

LI Peng1, ZHANG Jing-zhi1, WEI Ya1, CHANG Jiang1,*, GAO Hong-jian1, ZHANG Li-gan1, DING Yu-yu2

(1School of Resources and Environment, Anhui Agricultural University, Hefei, 230036，China;2Soil and Fertilizer Station of Huaining, Huaining 246100，China;*Corresponding author, E-mail: thbg@ahau.edu.cn)

LI Peng, ZHANG Jingzhi, WEI Ya, et al. Effect of formulated fertilization and postponed application of phosphorus fertilizer on phosphorus utilization efficiency, grain yield and economic benefit of single cropping rice. Chin J Rice Sci, 2016, 30(1): 85-92.

Abstract:A field experiment was carried out to reveal the effects of conventional fertilization(CF), formulated fertilization(FF) and postponed application of phosphorus fertilizer(DAP) on phosphorus accumulation and its utilization efficiency, as well as grain yield and economic benefit in rice. The results showed that the phosphorus absorption and accumulation in rice of phosphorus in FF and DAP were higher than those in CF. And the contribution rate, absorption efficiency, agronomic use efficiency and partial fertilizer productivity of phosphorus in FF and DAP increased significantly (P<0.05) compared with CF. Moreover, under the same phosphorus level, the phosphorus accumulation amount and net absorption amount of rice during the later growth period in T3 (basal P∶topdressed P = 7∶3) were 6.86% and 20.07% higher than those in T2 (P used as basal fertilizer). Meanwhile, the contribution rate, absorption efficiency, agronomic use efficiency, partial fertilizer productivity and physiological efficiency of phosphorus in T3 increased by 36.56%, 23.10%, 46.16%, 7.09% and 18.25%, respectively. Compared with T2, the grain yield and output-input ratio also increased by 7.09% and 7.04%. The results indicated that FF, especially DAP increased phosphorus absorption and accumulation in rice during the growth duration, as well as the P utilization efficiency, grain yield and output-input ratio, which had a positive effect on increasing production and efficiency.

Key words:formulated fertilization; postponed application of phosphorus fertilizer; rice; phosphorus utilization efficiency; yield

文章编号:1001-7216(2016)01-0085-08

中图分类号:S143.2;S511.062

文献标识码:A

基金项目:国家科技支撑计划资助项目(2012BAD20B05)。

收稿日期:2015-06-08； 修改稿收到日期: 2015-09-07。