磷是作物生长发育所必需的大量营养元素之一，参与组成植物体内许多重要的生物化学过程，对作物生产有着十分重要作用^[1-2]。在我国农业生产中，作物磷肥利用率偏低^[3]，大约在7.3%～ 20.1%^[4]。施用适量的磷肥，可以提高作物的产量和品质，施用过量则会造成磷素在土壤中的富集^[5]，且可通过地表径流、渗流等途径进入水体，造成环境污染^[6-8]。

我国磷矿资源缺乏，可以利用的磷矿资源有限^[9]。活化土壤中的磷素、提高作物磷素利用效率及使用其他磷素资源替代化学磷肥是减少磷肥施用的主要措施。目前，有关土壤磷素的活化研究较多，如李杰等^[10]认为磷素活化剂能有效地提高土壤中磷素利用率，减少磷肥施用量，缓解磷资源不足的矛盾。李春越等^[11]研究表明，加入腐殖酸明显地减少土壤对磷素的吸附，对土壤磷素有一定的活化激发作用。根际土壤中根系分泌物、根际微生物、菌根、根际土壤磷酸酶等因素均可提高土壤磷的生物有效性，使土壤中潜在的难溶性磷库活化，提高磷肥利用率^[12-13]。施用有机肥和秸秆还田是替代化学磷肥的重要途径。邢鹏飞等^[14] 研究表明，不同比例有机肥替代磷肥时，有机肥比例与有效磷含量成正比。韩晓飞等^[15]报道，化学磷肥减量并配施有机肥可以显著提高土壤有效磷含量和磷肥利用率。曾研华等^[16]研究说明，稻草还田条件下减施磷肥能提高作物产量，同时还可以调节磷的积累和转运，提高磷素的吸收利用效率。

中国主要农作物秸秆资源量约为7 亿t，所含的磷养分资源总量达到197.9 万t，若全部归还到土壤中，可替代186 万t磷（P₂O₅），占到全部磷肥使用量的18.9%^[17-18]。前人对秸秆还田下土壤磷素含量、形态、有效性等方面有一定研究。战厚强等^[19]研究表明，秸秆还田下，土壤酸性磷酸酶活性与土壤速效磷含量均高于秸秆不还田处理。黄欣欣等^[20]认为，相同秸秆还田量下随着磷用量增加，土壤全磷、无机磷总量和Olsen-P以及无机磷中的Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P和Fe-P均呈显著增加趋势，Olsen-P增幅最大，其次是无机磷总量及全磷。秸秆还田能不同程度地增加土壤有机质积累量和速效磷含量^[21]；秸秆还田主要通过促进土壤其它形态的磷转化为速效磷而增加土壤速效磷含量， 为下季作物提供可以直接吸收利用的磷源，同时提高了土壤中稳定性有机磷的含量，降低了中等活性有机磷的含量^[22]。吴玉红等^[23]研究表明，在稻麦轮作体系下，水稻秸秆全量还田时，磷肥减量可提高小麦产量。但是有关秸秆还田后，秸秆磷素能够替代多少比例的化学磷肥目前还不清楚，值得进一步研究。

本文采用田间试验法，探讨秸秆还田后磷肥减量10%、20%、30%条件下对不同生育期小麦植株体内地上部分磷素含量、累积量以及土壤有效磷含量的影响，分析了磷肥减量条件下小麦产量及肥料利用率的差异，以期为作物秸秆还田后磷肥的科学施用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

田间试验于2017 年在安徽省合肥市庐江县郭河镇南圩村（117°22′E，31°47′N）进行。该地处于亚热带季风气候区，年平均气温15.7℃，年降水量约1000 mm，年均日照时数约2100 h。该地土壤肥沃，地势平坦，地力均匀，排灌通畅，适宜小麦种植。试验田前茬作物为水稻，种植模式为稻麦轮作。水稻收割后留茬高度约为10 ～ 15 cm， 根据本试验上一季的水稻产量及水稻草谷比，可以估算出水稻秸秆还田用量为8000 kg/hm²，水稻秸秆磷含量为2.43 g/kg，相应的磷素（P₂O₅）还田量为44.5 kg/hm²。试验田土壤养分含量：有机质28.25 g/kg，全氮1.15 g/kg，碱解氮58.89 mg/kg， 有效磷28.48 mg/kg， 速效钾187.17 mg/kg， 土壤pH值5.32。

1.2 试验设计

供试小麦品种为宁麦13。供试肥料有复合肥（N 15%，P₂O₅ 15%，K₂O 15%）、 尿素（N 46%）、 过磷酸钙（P₂O₅ 12%）和氯化钾（K₂O 60%）。水稻于2017-11-20 联合收割机收获，秸秆粉碎还田。2017-11-24 施用基肥和腐熟剂后进行旋耕， 2017-11-25 播麦种， 在2018-05-25 收获。 此试验为稻麦轮作条件下小麦的第一季试验，本试验共设5 个处理，分别为：配方施肥（N-P₂O₅-K₂O=210-90-90 kg/hm²）+ 秸秆还田 + 腐熟剂（T1）， 配方施肥减磷10%（N-P₂O₅-K₂O=210-81-90 kg/hm²）+ 秸秆还田 + 腐熟剂（T2）、 配方施肥减磷20%（N-P₂O₅-K₂O=210-72-90 kg/hm²）+ 秸秆还田 + 腐熟剂（T3）和配方施肥减磷30%（N-P₂O₅-K₂O=210-63-90 kg/hm²）+ 秸秆还田 + 腐熟剂（T4），配方施肥不施磷（N-P₂O₅-K₂O=210-0-90 kg/hm²）+ 秸秆还田 + 腐熟剂（T5）。磷肥和钾肥全部做基肥， 氮肥按照基肥和拔节肥比例6∶4 施用。具体施肥方案如表1 所示。施肥方案用复合肥、尿素和氯化钾进行配比，配方施肥量为复合肥600 kg/hm²，尿素261 kg/hm²，腐熟剂用量为40 kg/hm²，此腐熟剂是中国农业科学院农业资源与农业区划研究所研制的有机物料腐熟菌剂（除臭型），有效活菌数0.5×10⁸ cfu/g。

1.3 材料种植与管理

试验共设置5 个处理，每个处理设3 次重复， 随机区组排列，小区净面积为150 m²。在试验田周围作2 m宽的保护行，小区四周均作田埂，并用薄膜包裹田埂，防止窜水窜肥。小麦播种量为300 kg/hm²，成熟期取样考种，试验过程除各处理施肥量按照试验要求外，其他管理措施一致，各试验小区的病虫草害管理与大田相同。

1.4 测定项目与方法

土壤样品采自耕层（0 ～ 20 cm），每个处理设有3 个重复，每个重复随机用土钻取5 个点的土体混合为一个土壤样品，风干、混匀后按四分法取部分样品，研磨过2 mm网筛后测定土壤有效磷（Olsen-P）含量。在小麦生长的分蘖期、拔节期、抽穗期、成熟期分别从每个小区随机取代表性植株样，先用自来水冲洗，再用蒸馏水冲洗干净，茎、叶、穗分别装入纸质样品袋中在105℃下杀青30 min，然后在75℃下烘干至恒重。 植株样品粉碎后，用H₂SO₄-H₂O₂ 消煮，钼锑抗比色法测定植株全磷含量。在小麦成熟期，统计有效穗、穗粒数、千粒重等产量构成因子。小麦植株不同生育期地上部分磷素累积量和磷素利用效率采用以下方法计算：

磷素累积量（g/株）=植株干重 × 磷含量（1）

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（2）

磷素净累积量（g/株）=后一生育期磷素累积量-前一生育期磷素累积量（3）

磷肥偏生产力（kg/kg）=施磷肥区作物产量/施磷量（4）

磷肥农学效率（kg/kg）=（施磷肥区作物产量-不施磷肥区作物产量）/施磷量（5）

磷肥吸收利用率（%）=（施磷肥区作物磷素总累积量-不施磷肥区作物磷素总累积量）/施磷量 ×100（6）

磷肥贡献率（%）=（施磷肥区作物产量-不施磷肥区作物产量）/施磷肥区作物产量 ×100（7）

数据处理及作图使用Excel 2010，数据统计分析采用SPSS 20.0，数据差异显著性分析采用Duncan’s法。

2 结果与分析

2.1 磷肥减量对小麦磷素含量的影响

在不同生育期，小麦植株不同部位的磷素含量在不同磷肥水平下总体上呈现茎部<叶部<穗部的趋势（表2）。在生育前期（抽穗期前），磷素含量以叶片中最高，在生育后期（成熟期），以穗中最高。小麦植株不同部位的磷素含量随磷肥施用量的减少而呈现先增后减的规律。在不同施肥处理条件下，小麦植株磷素含量均高于未施磷肥处理（T5），其中以磷肥减量20%处理（T3）的小麦植株体内磷素含量最高。在分蘖期，无磷肥处理（T5）小麦植株体内磷含量为2.41 g/kg，分别比配方施肥和磷肥减量处理（T1、T2、T3、 T4）低36.9%、36.4%、40.6%、39.3%，差异显著（P< 0.05），但是不同磷肥减量处理间无显著性差异。在拔节期，茎和叶磷素含量均以磷肥减量20%（T3）的处理最高，以无磷肥处理（T5）为最低， 且差异显著（P< 0.05）。在抽穗期，茎、叶和穗的磷素含量以无磷肥处理（T5）含量最低，但不同磷肥减量处理之间无显著差异（P ＞ 0.05）。在成熟期，小麦茎、叶和穗的磷素含量均以磷肥减量20%（T3）最高，无磷肥处理（T5）最低。

注：同列不同小写字母表示0.05 水平差异显著。下同。

2.2 磷肥减量对小麦磷素累积量的影响

小麦磷素累积量随着生育期的推移呈现逐渐增加的趋势（图1a），磷素累积量在分蘖期至抽穗期增加较为缓慢，从抽穗期到成熟期快速增加，在成熟期达到最大值（2.76 ～ 4.76 mg/株）。在不同生育期，磷素累积量均以磷肥减量20%处理（T3）最高，而无磷肥处理（T5）最低。在分蘖期，磷肥减量20%处理（T3）的小麦磷素累积量略高于其他施磷处理，但无显著性差异（P>0.05）。在拔节期， 磷肥减量20%处理（T3）的小麦磷素累积量高于其他磷肥减量处理。在抽穗期，磷肥减量20%处理（T3）的小麦磷素累积量显著高于其他各磷肥减量处理（P< 0.05），但小麦磷素累积量在磷肥减量10%（T2）和30%（T4）处理之间无显著性差异（P>0.05）。在成熟期，磷肥减量20%处理（T3） 的小麦磷素累积量分别比其他处理（T1、T2、T3、 T5）高34.0%、31.3%、52.3%、131.2%，差异达显著水平（P< 0.05）。

小麦植株体内磷素净吸收量以成熟期的比重最多（55.61%～ 70.38%），分蘖期占的比重最少（4.87%～ 6.38%）（图1b）。在分蘖期，小麦植株体内磷素净吸收量在无磷肥对照（T5）与其他施磷处理之间呈显著性差异（P< 0.05）。在拔节期，小麦植株磷素净吸收量呈现T3>T1>T2>T4>T5 的规律。在抽穗期，无磷肥处理（T5）的小麦磷素净吸收量最低，但不同磷肥减量处理间无显著差异（P>0.05）。在成熟期，随着磷肥减量的增加，小麦体内磷素净吸收量呈现先增加后减少的趋势，磷肥减量20%处理（T3）与磷肥减量10%（T2）和30%（T4）处理之间差异显著（P< 0.05）。

注：同一生育期不同小写字母表示0.05 水平差异显著。下同。

2.3 磷肥减量对土壤有效磷含量的影响

从整体来看，小麦不同生育期土壤有效磷含量呈现先降低后增加的趋势（图2），均以配方施肥处理（T1）条件下土壤有效磷含量最高（分别为38.85、36.42、31.82、43.04 mg/kg），在无磷肥处理（T5）下含量最低（分别为23.75、23.27、 19.18、25.86 mg/kg）， 且达到显著性差异水平（P< 0.05）。在分蘖期，配方施肥（T1）和磷肥减量10%处理（T2）的土壤有效磷含量，显著高于磷肥减量20%（T3）和30%（T4）及不施磷（T5）对照（P< 0.05）。在拔节期，土壤有效磷含量以配方施肥处理含量最高（T1），磷肥减量10%（T2）和30%处理次之（T4），以磷肥减量20%（T3）和不施磷（T5）对照最低。在抽穗期，土壤有效磷含量呈现配方施肥（T1）> 磷肥减量10%（T2）> 磷

肥减量30%（T4）> 磷肥减量20%（T3）> 不施磷（T5）对照的规律，但不同磷肥减量处理间无显著性差异（P>0.05）。在成熟期，土壤有效磷含量以磷肥减量20%处理（T3）最低，分别比配方施肥（T1）、 磷肥减量10%（T2）和30%（T4）处理低30.6%、 28.6%、16.9%，且达到显著性差异水平（P< 0.05）。

2.4 磷肥减量对小麦产量及其构成因子的影响

随着磷肥减量的增加，小麦产量出现先增后减的趋势，整体上呈现T3>T1>T2>T4>T5 的规律（表3），以磷肥减量20%处理（T3）的小麦产量最高（4511.81 kg/hm²），而无磷肥处理（T5）为最低（2473.04 kg/hm²），两者差异显著（P< 0.05）。从产量构成因素来看，在磷肥减量处理条件下，每穗总粒数、千粒重和有效穗数均未达到显著差异水平（P>0.05）。

2.5 磷肥减量下不同施肥处理对磷肥利用率的影响

磷肥减量20%处理（T3）的小麦磷肥贡献率、 农学效率和磷肥吸收利用率均高于其他处理（表4），而磷肥偏生产力在磷肥减量30%（T4）最高， 但与磷肥减量20%（T3）相比未达到显著差异水平（P>0.05）。小麦磷肥贡献率呈现T3>T1>T2>T4 的规律，磷肥农学效率呈现T3>T4>T2>T1 的规律， 磷肥偏生产力呈现T4>T3>T2>T1 的规律，磷肥吸收利用率呈现T3>T2>T4>T1 的规律。

3 讨论

3.1 磷肥减量对小麦磷素吸收累积的影响

磷是植物生长所需要的大量元素之一^[24]，其吸收和分配对小麦的生长发育都有很大的影响。姜宗庆等^[25]研究表明，小麦一生磷素积累总量的70%～ 75%是在拔节后吸收，尤以孕穗至开花期积累量最多；高聚林等^[26]指出，小麦拔节期磷的吸收量明显增加，至孕穗期达到磷素吸收高峰期；韩燕来等^[27]提出，小麦磷的吸收主要集中于返青-扬花期。本研究表明，小麦磷素积累量是随着生育期的推移而逐渐增加的，并在抽穗期到成熟期间形成一个吸收高峰，这与前人研究的结果不尽相同。 一方面可能是因为冬小麦在越冬期受低温影响，植株吸磷速率减慢，磷素累积总量较少；另一方面， 可能是因为返青期气温回暖，小麦吸磷强度随之增大，进而促进了冬小麦后期磷素积累。这与胡田田等^[28]研究相符合。赵亚南等^[29]研究表明，适当的减量施肥可以促进小麦干物质转运及其对籽粒灌浆的贡献。在分蘖期和拔节期，配方施肥的小麦体内磷素含量与其他磷肥减量处理间无显著性差异，而到抽穗期和成熟期，差异逐渐显著。这可能是因为秸秆还田后，磷素逐步释放，部分代替了化学磷肥的功效，提高了土壤有效磷的含量和小麦对磷的吸收，使得小麦生长前期有丰富的磷素供给。前期研究表明，水稻秸秆养分释放基本呈现倒 “N”型的变化趋势，磷素在各个生育时期占总养分释放量的比例分别为：播种-越冬期约释放40%， 越冬-拔节期约20%，拔节-开花期约35%，开花-成熟期约5%，而磷素总释放率大约在70%左右^[30]。秸秆还田后秸秆中的磷素前期释放速率较快，特别是腐解前30 d，约有47%的磷素释放出来，随后磷素的释放速率减缓，在124 d后，磷素的释放率达到68.28%^[31-32]。俄胜哲等^[33]研究表明， 长期施磷可使土壤磷素累积，土壤有效磷含量增加， 但土壤有效磷的增加并不一直与作物产量呈线性正相关关系，而是存在一个农学阈值，当土壤有效磷含量低于该阈值时，作物产量随磷肥用量增加而提高；反之，当土壤有效磷大于该阈值时，则作物产量对磷肥不响应。宇万太等^[34]指出，土壤中速效磷的变化受到磷肥施用的影响，磷肥施入后，残留磷肥转化为速效磷使得土壤中速效磷含量有所增加。 本研究表明，随着磷肥施入量的减少，土壤有效磷的含量在降低，而在磷肥减量10%～ 30%条件下， 磷肥减量20%处理时的土壤有效磷含量最低，这可能与在磷肥减量20%时，小麦从土壤中吸收的磷素较多，在植株体内累积较多磷素有关。

3.2 磷肥减量对小麦产量的影响

本文研究结果表明，水稻秸秆还田后，小麦每公顷有效穗数、每穗粒数和千粒重均以磷肥减量20%（T3） 最高（ 分别为416.00×10⁴ 穗/hm²、 30.22 粒、36.20 g）；有效穗数和千粒重以磷肥减量10%（T2）时最低（分别为394.67×10⁴ 穗/hm²、 35.12 g）；每穗粒数则以磷肥减量30%（T3）最低（24.73 粒），从而影响了产量。张少民等^[35]认为， 磷肥能提高冬小麦的穗粒数、成穗数和千粒重，继而提高小麦产量，但磷肥施用过高，就会影响冬小麦的生殖生长，从而导致产量下降。邢丹等^[36]研究表明，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，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，因此磷肥用量存在一个合理阈值，这与本研究结果相似。王凡坤^[37]研究指出，在相同N肥处理时，小麦籽粒和秸秆产量随土壤N/P的降低而逐渐增加。王飞等^[38]研究表明，外源磷素的增加会降低植株N/P和C/P值，作物产量与植株体内C/P与N/P均呈显著负相关。因此，植株体内适宜的C/P或N/P值有利于小麦产量的提高。盛婧等^[39]研究表明，不同小麦品种对氮、磷的吸收比例是相对固定的，平均氮磷比值为4.7，其中宁麦13 的籽粒N/P值约为5.3。 本研究结果表明，不同施肥处理条件下小麦籽粒的N/P值不同，以不施磷肥处理（T5）时小麦籽粒N/P值最高，约为9.98；配方施肥处理（T1）时小麦籽粒N/P值约为5.92；磷肥减量10%～ 30%处理（T2、T3、T4）时，小麦籽粒N/P值分别约为6.33、 4.78、7.1，由于磷肥减量20%（T3）处理时，小麦籽粒的N/P值（4.78）最接近供试小麦品种（宁麦13）的最佳N/P值（5.3），故该施肥处理条件下小麦产量和磷肥利用效率有所提高。

4 结论

在秸秆还田条件下，小麦植株体内的磷素含量和磷素累积量随着磷肥施用量的减少而呈先增后减的趋势，以磷肥减量20%（T3）时小麦磷素含量和累积量最高；而土壤中的有效磷含量呈现先减后增的趋势， 以磷肥减量20%（T3）时土壤有效磷含量最低。

在秸秆还田条件下，磷肥减量20%（T3）时小麦有效穗数、每穗粒数和千粒重有所提高，进而增加产量。

从小麦产量和磷肥利用效率等方面综合考虑， 水稻秸秆还田后，配方施肥条件下磷肥减量20%可以降低磷肥施用成本，提高磷肥利用率。

参考文献