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磷是作物养分供给方面最重要的营养元素之一。我国是世界上最大的磷肥生产和消费国,磷肥生产量和消费量分别占世界的 30% 和 25%,而磷肥农业当季利用效率仅有 15%~25%,远远低于发达国家[1]。华北平原粮食主产区是全球磷盈余最多和磷利用效率最低的区域之一[2]。磷肥利用效率下降不仅造成磷矿资源浪费,而且会引发水体富营养化等诸多环境风险,据《第二次全国污染普查公报》统计,农业源水污染物排放量中总磷 21.20 万 t,种植业对水体污染的总磷贡献率为 35.94%[3],因此,合理施用磷肥是提高磷肥利用效率、减轻过量施肥对环境的影响以及发展绿色农业的内在要求之一[4-5]。
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聚磷酸铵(APP)早期作为一种高聚态工业绝热材料使用,20 世纪 60 年代水溶性 APP 液体肥开始在美国应用于农业,我国对水溶性 APP 的研究则开始于 20 世纪 90 年代末期,近几年 APP 在农业上的应用受到广泛关注[6-7]。APP 作为一种新型肥料主要由正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚或以上低聚态磷酸盐组成。由于 APP 含有氮、磷两种大量营养元素,其缓效性和螯合性能促进作物长势、根系发育并减少土壤对磷素的固定,进而提高磷素的利用效率[8-9]。石灰性潮土是华北平原作物种植的主要土壤类型,占全国潮土总面积的 53%,土壤中的有效磷浓度仅为 6 mg/kg 左右,不足以满足作物高产对磷素的需求。施用磷肥能提高土壤的全磷含量,然而,土壤有效磷含量不能维持较高水平[10-11],张珂珂等[12]对石灰性潮土上的长期磷素演变研究发现,不施用磷肥土壤长期处于磷素亏损状态,而施用磷肥均有磷盈余的情况。持续的磷肥投入对作物生长发育起重要作用。磷肥形态和磷肥施用水平对土壤供磷强度的影响显著,吉冰洁等[13]、Luo 等[14] 研究均发现,APP 相较其他磷肥对玉米表现出更好的肥效和更高的磷肥利用效率。APP 水溶性好、肥效持久,适合作为基肥施用,但其缓释性易造成作物苗期供磷不足[6],玉米不同生育期对有效磷的需求不同,虽然玉米生长发育的有效磷农学阈值为 7.5 mg/kg,但玉米六叶期适宜供磷水平临界值为 11.6 mg/kg,远远高于大喇叭口期的 6.2 mg/kg [15-16],因此,适宜的 APP 用量对玉米的生产实践有较大的价值。研究表明,潮土上施磷能增加有效磷源 Ca2-P、Ca8-P、Al-P 和 Fe-P 的含量及相对比例[17],而施用不同浓度 APP 对无机磷库的变化情况报道较少。因此,探讨玉米生育前期对 APP 磷肥的生物学响应以及 APP 磷肥对土壤无机磷库的影响,以期为 APP 的合理施用及农业的可持续发展提供科学依据。
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1 材料与方法
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1.1 供试材料
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供试材料:玉米品种为“ 郑单 958”; 供试土壤采自河南省偃师市高龙镇(34°36′06″N, 112°41′49″E),土壤类型为石灰性潮褐土,土壤理化性状见表1。
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供试肥料:聚磷酸铵磷肥为白色粉末状晶体,由云天化股份有限公司提供,平均聚合度为 5,聚合率为 68%~75%(N 18.3%、P2O5 59.1%); 氮肥为尿素(N 46.7%,分析纯,白色颗粒),钾肥为硫酸钾(K2SO4,K2O 53.5%,分析纯,白色粉末)。
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1.2 试验设计
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采用玉米盆栽试验,试验地点在河南科技大学开元校区。聚磷酸铵磷肥水平为 P2O5 0、30、 60、90、120 和 150 mg/kg (分别用 P0、P30、P60、 P90、P120、P150 表示),共设置 6 个处理,每个处理重复 4 次。供试土壤风干后过 2 mm 筛,与聚磷酸铵充分混匀平衡 2 d 后移入花盆,花盆内径 25.5 cm× 高 18.5 cm,供试土壤 5.60 kg,根据 APP 用量补齐尿素至氮浓度 200 mg/kg,钾肥用量为 100 mg/kg;用称重法筛选出大小相同的玉米种子,25℃避光培养,种子发芽约 1 cm 后移栽至花盆,每盆种 1 株。本试验于 2021 年 6 月 28 日播种,9 月 9 日收获。试验期间盆栽随机排列避免光温影响,根据土壤含水量定期浇水,每盆水量一致。
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1.3 样品的采集与分析
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1.3.1 样品的采集
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将玉米整株收集后放入烘箱,105℃杀青 0.5 h,然后在 75℃条件下烘干至恒重。将植株的根、茎、叶分离,并分别用粉碎机粉碎,取 5 g 粉碎后的植株装入信封留作后续的测定分析。
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将玉米植株整个根系从土壤中挖出,用刷子将根系上附着的土壤扫下为根际土;盆中剩余土壤,采用四分法取部分土壤样品为非根际土,均风干备用。
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1.3.2 测定项目及方法
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生物学性状:使用卷尺测量植株最高点到土壤表面的距离为株高;使用直尺测定与盆沿同一平面茎部宽度为茎粗;使用天平对烘至恒重的玉米称重,得到生物量。
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玉米植株磷含量:植株样使用 H2SO4-H2O2 消煮,钼蓝比色法进行测定。
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土壤有效磷含量(Olsen 法[18]):风干过 1 mm 筛土样使用 0.5 mol/L NaHCO3 浸提,钼锑抗比色法进行测定。
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无机磷组分( 顾益初、蒋柏藩的方法[19]):风干过 0.15 mm 筛土样测定土壤 Ca2-P、Ca8-P、 Al-P、Fe-P、O-P、Ca10-含量。
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玉米植株磷含量、土壤有效磷、无机磷组分及试验前土壤基础指标测定均参照《土壤农化分析》[20]。
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1.4 数据处理
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植株磷素累积量(mg/ 盆)= 地上部磷含量 × 地上部干重 + 地下部磷含量 × 地下部干重
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磷肥利用率(%)=(施磷植株吸磷总量 − 不施磷植株吸磷总量)/(施P2O5 水平×土样量/ 2.29)×100
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试验数据采用 Excel 2016 和 SPSS 24.0 进行处理和统计分析,sigmaplot 12.0 作图,LSD 法进行方差分析,P<0.05 为显著。
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2 结果与分析
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2.1 聚磷酸铵对玉米生长发育的影响
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施用不同水平聚磷酸铵磷肥对玉米生长发育有显著影响(表2)。相较于 P0 水平,施用聚磷酸铵磷肥均显著地增加了株高、茎粗、叶和根的干重,且提高施磷水平株高、茎粗和地上部干重均呈现上升趋势。施用聚磷酸铵磷肥在 P150 水平下,株高、茎粗、茎和叶生物量均达到最大值,分别比 P0 水平提高 71.0%、68.8%、334.5%和201.6%。根系干重随着施磷水平的提高表现出先下降再上升的趋势,且在 P30 水平达到最大值(11.84 g/ 株)。根冠比表现出持续下降趋势,P30 水平显著高于 P60 水平,P60 水平显著高于P90、P120 和 P150 水平。从玉米的生物学指标来看,基本呈现出 0~90 mg/kg 增幅大,90~150 mg/kg 增幅小的趋势。
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注:不同小写字母表示磷水平间差异达到显著水平(P <0.05)。下同。
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2.2 聚磷酸铵对玉米磷素吸收利用的影响
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由表3 可以看出,随着聚磷酸铵磷肥施用水平的增加,茎、叶、根中的磷含量均表现出“V”形分布的特征,玉米磷含量表现出叶 >茎 >根的趋势,不施用聚磷酸铵磷肥相对于施用磷肥的根和叶,磷含量均为最大值,分别为 3.21 和 0.77 g/kg; 但从各器官的磷素累积量来看,根系在 P30 水平下达到最大值,为 8.70 mg,植株的总累积量表现出随施用水平提高而增加的趋势,P150 水平茎、叶以及植株的总磷累积量均达到最高,P120 与 P150 水平在总磷累积量上无显著性差异,P30、P60 和 P90 水平总磷累积量之间也无显著性差异,均显著高于 P0 水平。从磷肥的利用效率来看,P30 水平的磷肥利用效率达到最高,为 27.32%,P90 水平的磷肥利用效率最低,为 9.99%,但与 P120 水平的 14.95% 和 P150 水平的 15.16% 差异不显著。
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2.3 聚磷酸铵对土壤有效磷含量的影响
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由图1 可以看出,土壤有效磷含量在不同 APP 水平下表现出随施用量增加而升高的趋势,同一施磷水平条件下,P150 水平根际和非根际土壤有效磷含量间存在显著性差异,其他水平均无显著性差异;P150 水平非根际土壤有效磷含量达到最高,为 21.85 mg/kg,显著高于 P0、P30 和 P60 水平,但与 P90 和 P120 水平无显著性差异,P90 和 P120 水平土壤有效磷含量也分别达到了 17.87 和 19.39 mg/kg 的较高水平;非根际土壤有效磷含量随施磷量的增加呈极显著的线性正相关关系,相当于每1 mg/kg 土壤的 APP 施用量增加了 0.0894 mg/kg 的土壤有效磷含量。根际土壤有效磷含量在 P90 水平下显著高于 P0 和 P30 水平,达到最大值,为 18.12 mg/kg,P120 和 P150 水平相较于 P90 水平根际土壤有效磷含量则出现一定程度的下降。根际土有效磷含量在 P2O5 0~90 mg/kg 水平下均表现出高于非根际土的趋势,而在 P120 水平下低于非根际土,在 P150 水平下显著低于非根际土。
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图1 聚磷酸铵磷水平对土壤有效磷含量的影响
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注:图中误差线为标准差,柱上不同小写字母代表根际 / 非根际在不同磷肥施用水平条件下差异显著(P <0.05)。** 代表在 0.01 水平上的差异显著性。
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2.4 聚磷酸铵对土壤不同形态无机磷含量的影响
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由图2 可以看出,无机磷组分含量随着施磷水平的增加呈现增加的趋势,相关关系分析表明两者间呈极显著的正相关关系(R2 =0.9225);P2O5 150 mg/kg 施用水平无机磷总量达到最高值,为 763.57 mg/kg,显著高于除 P120 水平以外的其他处理;无机磷总量相较于 P0 水平,施磷后提高了 11.38%~32.33%。从无机磷组分含量来看,相较于 P0 水平,Ca2-P、Al-P 含量均显著增加,Ca8-P、 Ca10-P、Fe-P 随施磷水平的提高呈上升的趋势。 O-P 含量在各施磷水平之间无显著性差异;Ca2-P 含量在 P120 和 P150 水平时最高,分别为 21.48 和 23.35 mg/kg,施磷后 Ca2-P 比例也有不同程度的提高,增加幅度在 0.23%~0.83%;除P30 水平下 Ca8-P 含量相较于 P0 水平有所下降外,其他各施磷水平的 Ca8-P 和 Ca10-P 含量相较于 P0 水平均有所增加,Ca8-P 的增幅在 17.64~30.42 mg/kg, Ca10-P 的增幅在 3.07~107.70 mg/kg,Ca8-P 因增幅较小其比例呈下降趋势,而 Ca10-P 则呈现比例上升的趋势。相较于 P0 水平,施磷后 Al-P 和 Fe-P 含量均有所上升,Al-P 含量增幅为 7.79~18.13 mg/kg, Fe-P 含量增幅为 3.82~17.37 mg/kg。
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2.5 施磷水平与玉米磷素吸收、土壤无机磷组分的相关关系
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由图3 可以看出,聚磷酸铵磷肥水平对玉米生物量、磷累积量、土壤有效磷和无机磷组分含量均具有显著性影响,其与玉米地上部(叶、茎)生物量和磷素累积量、非根际土壤有效磷含量、Ca2-P、 Ca10-P 以及 Fe-P 的正相关关系均呈极显著水平。叶片磷含量(C-L)与根系生物量(B-R)和根系磷累积量(U-R)呈显著性负相关。从根际和非根际土壤有效磷来看,其与玉米生物量、磷素累积量以及 Ca2-P、Ca10-P 和 Al-P 均存在显著相关关系,但非根际土壤有效磷相关性结果明显高于根际土壤有效磷,这可能是根际有效磷与植株吸收密切相关的结果。从无机磷组分含量的结果来看,Ca2-P、Ca10-P 和 Fe-P 与玉米生物量、磷累积量以及非根际土壤有效磷含量相关性高于 Ca8-P、Al-P 和 O-P。
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图2 聚磷酸铵磷水平对土壤无机磷组分含量和比例的影响
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注:不同小写字母代表不同磷水平无机磷组分或比例差异显著(P <0.05),大写字母代表不同磷水平总无机磷含量差异显著(P <0.05)。
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图3 不同聚磷酸铵磷肥水平下玉米器官磷吸收累积与土壤无机磷、有效磷的相关关系
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注:图中蓝(红)代表正(负)相关关系,P rates 指聚磷酸铵磷肥水平,B-R(S,L)指根(茎,叶)生物量,C-R(S,L)指根(茎,叶) 磷含量,U-R(S,L)指根(茎,叶)磷累积量,B(U)-T 指植株总生物量(总磷累积量)。NR(R)Al-P 指非根际(根际)中的有效磷含量,*、**、*** 分别代表在 0.05、0.01、0.001 水平上的差异显著性。
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3 讨论
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3.1 玉米对聚磷酸铵磷肥水平的生物学响应
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磷肥的合理施用是调控作物生长发育和生物量累积的重要措施,而磷肥利用效率是科学施用磷肥、评价磷肥应用效果的重要依据,两者又往往取决于磷素在植物中的吸收分配规律和磷肥在土壤中的迁移转化规律[21-22]。前人的研究结果表明,华北平原的磷肥施用能显著提高玉米的生物量和产量,缓效态聚磷酸铵磷肥兼具促进根系生长发育的作用[23],分次滴施条件下,聚磷酸铵磷肥在石灰性土壤上的移动距离为 95 mm,比磷酸脲和焦磷酸的移动距离分别增加 46.2% 和 35.7%[24],因此下层土壤有效磷含量得以增加,根系分布更为均匀和协同,与此同时,其水解性、缓释性与作物发育亦有同步效应,能大幅度地减少磷肥被土壤固定沉淀的风险[25],并提高磷肥利用效率。本试验结果表明,施用聚磷酸铵磷肥对玉米的生长发育有显著影响,但其磷素的吸收、累积及生物学特征表现迥异。从生物量来看,茎大于叶片,叶片略大于根系,但从磷素累积来看,叶片磷素的累积量远远大于茎和根;从施磷水平来看,P30 和 P60 水平的玉米株高、茎粗、茎生物量显著低于 P120 和 P150 水平,但根冠比显著高于 P120 和 P150 水平,而叶片磷含量与根系生物量和根系磷累积量呈显著性负相关,这可能是与低磷施用量和高磷施用量玉米的生物学响应有关,低磷条件下玉米优先将光合产物分配给根系,造成根冠比的上升,而在磷素充盈的条件下,虽然玉米的株高、茎粗和生物量指标差异较小,但植株中的磷素冗余吸收明显增加,进而导致总磷累积量的急剧上升[26],这在表3 的结果中也得到充分印证。本试验中 P90 的植株高度、生物量指标均处于较高水平,其根冠比与 P120 和 P150 水平无显著差异,说明 P90 水平可能是一个较为适宜的用量;虽然 P90 水平下玉米植株茎、叶、根中的磷浓度最低,导致磷素利用效率最低,但是玉米前期对生物学指标的研究可能更有实践价值;本试验除 P30 水平磷肥生物利用效率均低于 20% 外,高施磷水平下作物收获磷肥利用效率仍可达到 20% 以上[27],因此,基于玉米生育前期和收获期的磷肥利用效率比较与评价应给予关注和区别;同时,在聚磷酸铵磷肥田间管理过程中,适度高于 90 mg/kg P2O5 的磷投入可能是有价值的,作物磷素的冗余吸收通常会储存在细胞液泡中,这对于增加作物生育前期的营养和抗逆性至关重要[28],因此,精准定量 APP 基施的同时如何协调后期作物磷素营养,仍需进一步的探讨与验证。
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3.2 聚磷酸铵磷肥对土壤有效磷含量和无机磷含量的影响
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本试验的结果表明,随着聚磷酸铵磷肥施用量的增加,土壤中有效磷含量和无机磷库均呈现出增加的趋势,其中非根际土壤有效磷含量和无机磷总量均与施磷量呈显著的正相关关系,田怡等[29]在石灰性土壤上的长期试验也表现出类似结果。根际土壤有效磷含量相较于非根际土壤,表现为先线性上升后趋于稳定的趋势,这在以往的试验中也有所印证[30-32],根际磷环境会受到根系及微生物分泌物的影响,土壤缓冲能力更强,高量的磷能够被快速平衡;而在非根际土中微生物分布较少,对土壤有效磷含量的影响较小[33]。从土壤的有效磷含量绝对值来看,施用聚磷酸铵磷肥 70 d 后,低施磷水平根际土及非根际土的土壤有效磷含量在 13.23 mg/kg 以上,这与熊子怡等[34]的研究结果相近,聚磷酸铵磷肥能够降低土壤对磷的固定,长期保持较高的有效磷含量。从无机磷组分的含量结果来看,相较于 P0 水平,施磷总无机磷含量提高了 11.38%~32.33%,施磷主要增加了土壤无机磷库中的钙磷,Ca-P 增加量在 23.75~145.52 mg/kg,其中 Ca2-P 和 Al-P 含量所有施磷水平均显著高于 P0 水平,这与王海龙[35]在潮土上的长期定位试验结果相一致,施磷能显著增加土壤中 Ca2-P、Ca8-P、 Al-P 和 Fe-P 的含量及其占无机磷总量的相对比例,Ca2-P、Al-P 对土壤有效磷正向作用贡献率较大,其结果表明,最佳和过量磷肥施用水平下无机磷库总量增加了 11.1%~27.8%,但在磷盈余状态下 50%~70% 累积的无机磷主要转化为 Ca8-P,而本试验中P150 水平相较于 P0 水平 Ca10-P 累积量增加了 101.70 mg/kg,Ca8-P 增加了 30.70 mg/kg,分别占总增量的 54.51% 和 16.45%,造成此种原因可能与磷肥类型密切相关,王海龙[35]的试验中所用磷肥为过磷酸钙,过磷酸钙施入土壤中会迅速释放磷酸根离子并转化为 Ca2-P、Ca8-P;而聚磷酸铵水解缓慢,土壤在更长时间维持较高浓度的磷酸根离子,导致 Ca-P 进程加强,这也可能是本研究中 Ca10-P 与玉米生物量、磷累积量以及土壤有效磷含量相关性结果高于 Ca8-P 和 Al-P 的重要原因 (图3);虽然相当多的研究指出聚合态磷酸根离子能降低、延迟与铁铝氧化物发生沉淀反应和吸附反应,与金属离子铁、锰、锌等形成螯合物,聚磷酸盐在石灰性土壤中能形成更多的中、高活性磷源,降低或延缓土壤无效态磷的转化,形成有效磷源库[34-38],但上述试验基本为土柱或适量施用条件下,在磷肥-作物-土壤的体系中,土壤供磷强度和作物磷吸收维持着动态平衡,进而改变磷组分的迁移转化过程,这取决于磷肥的投入水平、时间、土壤类型和水分条件等诸多因素,过量的 APP 水解形成的正磷酸盐一旦相对于植株吸收产生冗余,可能会形成更高的土壤磷酸离子强度,更易被土壤固定,加快无效态的转化进程。
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4 结论
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石灰性潮土上种植玉米在苗期施用聚磷酸铵磷肥,随着施磷水平的逐渐增加,土壤有效磷和无机磷库呈现增加的趋势,施用 P2O5 90 mg/kg 的根系干重、叶、茎、茎粗、株高及磷素利用效率都与更高施磷水平没有显著性差异,有效磷含量也可以达到较高水平。施用 P2O5 60 mg/kg 从生物学指标看,与施用 P2O5 90 mg/kg 无显著性差异,但土壤有效磷含量低,施用 P2O5 30 mg/kg 玉米受磷胁迫生长发育不足。120 和 P2O5 150 mg/kg 水平更多地增加了土壤无效磷源 Ca10-P 的含量。综合考虑,石灰性潮土上玉米种植苗期推荐施用 P2O5 90 mg/kg 的聚磷酸铵磷肥。
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参考文献
-
[1] Sattari S Z,Van Ittersum M K,Giller K E,et al.Key role of china and its agriculture in global sustainable phosphorus management[J].Environmental Research Letters,2014,9(5):1-8.
-
[2] Macdonald G K,Bennett E M,Potter P A,et al.Agronomic phosphorus imbalances across the world's croplands[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2011,108(7):3086-3091.
-
[3] 生态环境部,国家统计局,农业农村部.第二次全国污染源普查公报.(2020-06-10)[2023-11-8].https://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk01/202006/t20200610_783547.html
-
[4] Erel R,Yalin D,Kushmaro-Bier A,et al.Soil properties and growing duration determine phosphorus phyto-availability dynamics of polyphosphate versus orthophosphate fertilizers[J]. Plant and Soil,2023,485:299-315.
-
[5] 张福锁,申建波,危常州,等.绿色智能肥料:从原理创新到产业化实现[J].土壤学报,2022,59(4):873-887.
-
[6] 许德军,钟本和,张志业,等.水溶性聚磷酸铵的制备及应用研究进展[J].化工进展,2021,40(1):378-385.
-
[7] 杨旭,张承林,胡义熬,等.农用聚磷酸铵在土壤中的有效性研究进展及在农业上的应用[J].中国土壤与肥料,2018(3):1-6.
-
[8] Gezgin S,Yossif A M.Influence of Mono-ammonium and Diammonium Phosphate on Phosphorus Use Efficiency of Maize and Bread Wheat Plants[J].Selcuk Journal of Agricultural and Food Sciences,2019,33(2):99-105.
-
[9] 陈小娟,杨依彬,龚林,等.三种不同聚合度组成的聚磷酸铵对玉米苗期生长的影响[J].植物营养与肥料学报,2019,25(2):337-342.
-
[10] Li H,Huang G,Meng Q,et al.Integrated soil and plant phosphorus management for crop and environment in China.A review[J].Plant and Soil,2011,349:1-11.
-
[11] 信秀丽,钦绳武,张佳宝,等.长期不同施肥下潮土磷素的演变特征[J].植物营养与肥料学报,2015,21(6):1514-1520.
-
[12] 张珂珂,郭斗斗,宋晓,等.长期不同施肥下潮土磷素演变特征及其对磷盈亏的响应[J].中国土壤与肥料,2022(1):112-121.
-
[13] 吉冰洁,李文海,徐梦洋,等.不同磷肥品种在石灰性土壤中的磷形态差异[J].中国农业科学,2021,54(12):2581-2594.
-
[14] Luo L C,Zhang X Y,Zhang M,et al.Improving Wheat Yield and Phosphorus Use Efficiency through the Optimization of Phosphorus Fertilizer Types Based on Soil P Pool Characteristics in Calcareous and Non-Calcareous Soil[J].Agronomy,2023,13(3):928.
-
[15] 郭斗斗,黄绍敏,张水清,等.潮土小麦和玉米 Olsen-P 农学阈值及其差异分析[J].植物营养与肥料学报,2017,23(5):1184-1190.
-
[16] 邓燕.集约化条件下小麦和玉米基于根际过程的根层磷素调控[D].北京:中国农业大学,2015.
-
[17] 王柏寒,黄绍敏,郭斗斗,等.长期定位施肥下潮土磷素盈亏及对无机磷的影响[J].中国农业科学,2019,52(21):3842-3851.
-
[18] Olsen S R,Cole C V,Watanabe F S,et al.Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate [J].United States Department of Agriculture Circular,1954(939):1-19.
-
[19] 顾益初,蒋柏藩.石灰性土壤无机磷分级的测定方法[J]. 土壤,1990,22(2):101-102.
-
[20] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,1999.
-
[21] Shen J B,Yuan L X,Zhang J L,et al.Phosphorus dynamics:from soil to plant[J].Plant Physiology,2011(156):997-1005.
-
[22] Lang M,Christie P,Zhang J,et al.Long-term phosphorus application to a maize monoculture influences the soil microbial community and its feedback effects on maize seedling biomass[J]. Applied Soil Ecology,2018,128:12-22.
-
[23] Liu C,Yan H,Wang W,et al.Layered application of phosphate fertilizer increased winter wheat yield by promoting root proliferation and phosphorus accumulation[J].Soil and Tillage Research,2023,225:105546.
-
[24] 亢龙飞,王静,朱丽娜,等.不同形态磷酸盐及施用方式对石灰性土壤磷移动性和有效性的影响[J].植物营养与肥料学报,2020,26(7):1179-1187.
-
[25] 李青军,张炎,哈丽哈什·依巴提,等.棉花高产和磷高效的磷肥基施追施配合技术研究[J].植物营养与肥料学报,2018,24(1):146-153.
-
[26] Mimura T,Sakano K,Shimmen T.Studies on the distribution,retranslocation and homeostasis of inorganic phosphate in barley leaves[J].Plant Cell and Environment,2010,19(3):311-320.
-
[27] Xu M Z,Wang Y H,Nie C E,et al.Identifying the critical phosphorus balance for optimizing phosphorus input and regulating soil phosphorus effectiveness in a typical winter wheat-summer maize rotation system in North China[J].Journal of Integrative Agriculture,2023,22(12):3769-3782.
-
[28] 孙艳,洪婉婷,韩阳,等.植物内部磷循环利用提高磷效率的研究进展[J].植物营养与肥料学报,2021,27(12):2216-2228.
-
[29] 田怡,刘静,张婷婷,等.长期施磷对旱地冬小麦产量及土壤无机磷形态的影响[J].植物营养与肥料学报,2022,28(1):94-103.
-
[30] 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[J].应用生态学报,2016,27(5):1503-1510.
-
[31] 郭大勇,袁玉玉,曾祥,等.石灰性土壤磷肥品种对玉米苗期生长发育和土壤无机磷组分的影响[J].水土保持学报,2021,35(4):243-249.
-
[32] 张锡洲,阳显斌,李廷轩,等.不同磷效率小麦对磷的吸收及根际土壤磷组分特征差异[J].中国农业科学,2012,45(15):3083-3092.
-
[33] 吴小龙,龚霞,曹灯,等.根际土壤磷素有效性的研究进展 [J].江西农业学报,2022,34(1):127-133.
-
[34] 熊子怡,邱烨,郭琳钰,等.聚磷酸铵在土壤中有效性的变化及其影响因素[J].植物营养与肥料学报,2020,26(8):1473-1480.
-
[35] 王海龙.多年定位试验条件下不同施磷水平对土壤磷形态和生物有效性的影响[D].泰安:山东农业大学,2019.
-
[36] 张皓禹,张君,张凤麟,等.滴灌条件下不同磷肥品种对土壤磷有效性及玉米产量的影响[J].水土保持学报,2019,33(2):189-195.
-
[37] 王小华,闫宁,张营,等.聚磷酸铵对石灰性土壤有效磷含量和无机磷形态分布的影响[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2021,49(10):64-72.
-
[38] 高艳菊,亢龙飞,褚贵新.不同聚合度和聚合率的聚磷酸磷肥对石灰性土壤磷与微量元素有效性的影响[J].植物营养与肥料学报,2018,24(5):1294-1302.
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摘要
聚磷酸铵磷肥具有缓释性,在石灰性土壤中能够长效供磷,但是释放缓慢易导致作物苗期供磷不足进而影响最终产量,探讨玉米苗期聚磷酸铵磷肥合理施用量及其对潮土无机磷组分含量的影响,为合理施用聚磷酸铵磷肥提供科学依据。采用盆栽试验,设置 6 个聚磷酸铵磷肥水平,P2O5 0、30、60、90、120 和 150 mg/kg (分别用 P0、P30、P60、P90、P120、P150 表示),测定玉米的生物学指标和玉米磷素吸收利用状况,同时测定土壤有效磷和无机磷组分含量。结果表明,相较于 P0 水平,聚磷酸铵磷肥能显著提高玉米的株高、茎粗、地上部和根系干重,株高、茎粗和地上部干重均表现出 0 ~ 90 mg/kg 增幅大、90 ~ 150 mg/kg 增幅小的趋势,P150 水平的株高、茎粗、茎和叶生物量比 P0 水平分别提高了 71.0%、68.8%、334.5% 和 201.6%。P90 水平的玉米茎、根磷含量和磷肥利用效率均为最低值,但磷肥利用效率与 P120 和 P150 水平无显著性差异;非根际土壤有效磷含量随施磷量的增加呈极显著的线性关系,每 1 mg/kg 聚磷酸铵施用量相当于增加了 0.0894 mg/kg 的非根际土壤有效磷,施磷 70 d 后根际和非根际土壤有效磷含量依然在 13.23 mg/kg 以上;土壤无机磷总量随聚磷酸铵磷肥施用量的增加呈上升趋势,相较于 P0 水平,Ca2-P、Al-P 含量出现了显著性变化,O-P 含量与比例各施磷水平间无显著性差异,P150 水平 Ca10-P 含量显著高于 P90 及其以下各处理,相较于 P0 水平,其 Ca10-P 累积量增加了 101.70 mg/kg。基于本研究结果,聚磷酸铵磷肥可以在根际和非根际石灰性潮土上维持较高的土壤有效磷含量, P2O5 60 mg/kg 水平以下玉米生物量累积不足,P2O5 120 mg/kg 水平以上增加了土壤 Ca10-P 的含量与比例,P2O5 90 mg/kg 是潮土上玉米苗期较为适宜的聚磷酸铵磷肥用量。
Abstract
Ammonium polyphosphate(APP)fertilizer has slow-release property and can provide long-term phosphorus supply in calcareous soils. However,the slow release may lead to insufficient phosphorus supply for crops in the seedling stage,which may affect the final yield. The aimed to explore the reasonable application rate of APP fertilizer for maize and its effect on the inorganic phosphorus fractions in fluvo-aquic soil,and to provide scientific basis for rational application of APP fertilizer. A pot experiment was conducted with six APP levels,namely P2O5 0,30,60,90,120 and 150 mg/kg. The biological indicators and phosphorus absorption and utilization of maize were determined,as well as the available phosphorus and inorganic phosphorus fractions in the soil. The Results showed that compared with the control,APP fertilizer significantly increased the plant height,stem diameter,aboveground and root dry weight of maize. The plant height,stem diameter and aboveground dry weight showed a trend of large increase in the range of 0-90 mg/kg and small increase in the range of 90-150 mg/kg. The plant height,stem diameter,stem and leaf biomass at the level of P150 were 71.0%,68.8%,334.5% and 201.6% higher than those of P0,respectively. The phosphorus content and phosphorus fertilizer utilization efficiency of maize stem and root were the lowest at the level of P90,but there was no significant difference in phosphorus fertilizer utilization efficiency among P120 and P150. The available phosphorus content in the non-rhizosphere soil showed a significant linear relationship with the application rate of APP fertilizer,and each 1 mg/kg APP application rate was equivalent to an increase of 0.0894 mg/kg of available phosphorus in the non-rhizosphere soil. The available phosphorus content in the rhizosphere and non-rhizosphere soils was still above 13.23 mg/kg after 70 days of phosphorus application. The total inorganic phosphorus in the soil increased with the increase of APP fertilizer application rate. Compared with P0,the contents of Ca2-P and Al-P showed significant changes,while the content and proportion of O-P showed no significant difference among the phosphorus application levels. The Ca10-P content at P150 was significantly higher than that of P90 and below,and the Ca10-P accumulation amount increased by 101.70 mg/kg compared with P0. Based on the results of this study,APP fertilizer could maintain a high level of available phosphorus in the rhizosphere and non-rhizosphere calcareous fluvo-aquic soil. The biomass accumulation of maize was insufficient at the level of P2O5 60 mg/kg and below,and the content and proportion of Ca10-P in the soil increased at the level of P2O5 120 mg/kg and above. P2O5 90 mg/kg is a suitable APP application rate for maize in fluvo-aquic soils.