湖北省小麥施磷效果及磷肥利用率研究

摘要：在湖北省小麥主產縣（市、區）進行不同磷肥用量的７０組田間肥效試驗，以闡明湖北省小麥施磷效益及磷肥利用率現狀。結果表明，小麥施磷增產效果顯著，與不施磷對照處理相比，施磷后小麥平均增產１ ４４９ ｋｇ／ｈｍ２，增產率為２７．０％；施磷平均經濟效益增加１ ７９８元／ｈｍ２，產投比５．８；磷肥偏生產力和農學效率分別為７８．８ ｋｇ／ｋｇ和１６．１ ｋｇ／ｋｇ。根據直線加平臺模型，得出湖北省小麥磷肥最佳用量平均為７５ ｋｇ／ｈｍ２。

關鍵詞：小麥；磷肥；產量；經濟效益；磷肥利用率

中圖分類號：Ｓ５１２．１．０６２文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）07－1338-04

Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ Ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ Ｕｓｅ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ Ｗｈｅａｔ ｉｎ Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ

ＹＵ Ｚｏｎｇ－ｂｏ１，ＺＯＵ Ｊｕａｎ２，ＸＩＡＯ Ｘｉｎｇ－ｊｕｎ３，ＴＯＮＧ Ｊｕｎ１，ＬU Ｍｉｎｇ－xｉｎｇ１，ＬＩ Ｘｉａｏ－ｋｕｎ２，ＬU Ｊｉａｎ－ｗｅｉ２

（１． Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｗｕｈａｎ ４３００７０， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ； ３． Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｘｉａｎｇｙａｎｇ Ｃｉｔｙ， Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｘｉａｎｇｙａｎｇ ４４１０２１，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｆｉｅｌｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｎ ｗｈｅａｔ ｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ａｔ ７０ ｓｉｔｅｓ ｉｎ Ｈｕｂｅｉ ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｄｕｒｉｎｇ ２００６~２００８ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ（Ｐ） ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ Ｐ ｕｓｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｗｈｅａｔ ｉｎ ｍａｉｎ ｗｈｅａｔ－ｐｌａｎｔｉｎｇ ｒｅｇｉｏｎｓ ｏｆ Ｈｕｂｅｉ ｐｒｏｖｉｎｃｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ａｐｐｌｙｉｎｇ Ｐ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ｃｏｕｌｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｐｒｏｆｉｔ ｏｆ ｗｈｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ． Ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ Ｐ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗａｓ １ ４４９ ｋｇ／ｈｍ２ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ（ｗｉｔｈｏｕｔ Ｐ）， ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ｒａｔｅ ｗａｓ ２７．０％． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ｐｒｏｆｉｔ ｏｆ Ｐ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ by １ ７９８ Ｙｕａｎ／ｈｍ２ ａｎｄ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｃｏｓｔ ｒａｔｉｏ（ＶＣＲ） ａｖｅｒａｇｅｄ ５．８． Ｔｈｅ ｐａｒｔｉａｌ ｆａｃｔｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ（ＰＦＰＰ） ａｎｄ ａｇｒｏｎｏｍｉｃ Ｐ ｕｓｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ （ＡＥＰ） ａｖｅｒａｇｅｄ ７８．８ ｋｇ／ｋｇ Ｐ２Ｏ５ ａｎｄ １６．１ ｋｇ／ｋｇ Ｐ２Ｏ５， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｌｉｎｅａｒ ｐｌｕｓ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｍｏｄｅｌ， ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｏｐｔｉｍｕｍ Ｐ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｗａｓ ７５ ｋｇ Ｐ２Ｏ５／ｈｍ２ ｆｏｒ ｗｈｅａｔ ｉｎ Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｗｈｅａｔ； ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ； ｙｉｅｌｄ； ｐｒｏｆｉｔ； ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｕｓｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ

土壤缺磷是世界范圍內普遍存在的問題，也是小麥生產的重要限制因素之一［１］。磷素能提高小麥各生育時期的根系活力，通過提高開花、灌漿期的群體光合作用，降低暗呼吸作用和促進灌漿中期的子粒灌漿速率，顯著提高子粒產量［２］。高靜等［３］通過長期定位試驗研究不同土壤類型小麥施磷效應，結果表明施磷后小麥產量可提高２～４倍，磷肥農學效率在１３．３～２０．３ ｋｇ／ｋｇ之間；王旭等［４］總結近年來全國測土配方施肥試驗示范數據，指出當前我國小麥主產區磷肥偏生產力在５３．５～９８．２ ｋｇ／ｋｇ之間，農學效率為６．０～１０．０ ｋｇ／ｋｇ；岳壽松等［２］在缺磷的土壤上研究認為，施用磷肥使小麥顯著增產，且土壤速效磷含量越低，施磷增產效果越顯著，同時產量亦隨施磷量的增加而增加。這些研究大多集中在施磷對提高小麥產量的作用等方面，在區域水平闡明小麥施磷的產量及經濟效益并進行推薦施肥的系統研究還較少。本研究旨在利用大樣本的田間試驗，探討湖北省主產區小麥在不同磷水平下的增產、增收效益，并通過直線加平臺模型尋求磷肥適宜用量，以期為湖北省小麥高產高效的養分管理提供依據。

１材料與方法

１．１試驗材料

２００６～２００８年連續３年在湖北省小麥主產區的公安、監利、洪湖、襄陽、棗陽、南漳、安陸、漢川、曾都、天門和潛江共１１個縣（市、區）布置７０個小麥磷肥田間肥效試驗。

試驗田基礎土壤養分狀況為：ｐＨ值４．８～８．４，有機質含量８．１～３６．１ ｇ／ｋｇ（平均１７．１ ｇ／ｋｇ），全氮０．５７～１．７１ ｇ／ｋｇ（平均１．１０ ｇ／ｋｇ），速效磷含量１．６～６５．４ ｍｇ／ｋｇ（平均１６．２ ｍｇ／ｋｇ），速效鉀含量３８．０～１９９．０ ｍｇ／ｋｇ（平均９７．９ ｍｇ／ｋｇ），供試土壤為潮土、黃棕壤或黃褐土。

供試小麥品種為當地主要推廣的品種，鄭麥９０２３、鄂恩５號、鄂恩６號、皖麥１４、鄂麥１８、鄂麥１４和鄂麥２３。前茬作物為水稻或棉花。

１．２試驗設計

磷肥用量設置４個水平，具體用量分為兩組，設計Ｉ（共４５個試驗）磷肥用量為Ｐ０、Ｐ３７．５、Ｐ７５．０和Ｐ１１２．５（下標表示Ｐ２Ｏ５用量，單位為ｋｇ／ｈｍ２，下同）；設計ＩＩ（共２５個試驗）磷肥用量為Ｐ０、Ｐ６７．５、Ｐ１３５．０和Ｐ２０２．５。根據各地土壤養分差異及農技人員的生產經驗，各處理均施用Ｎ １８０～２４０ ｋｇ／ｈｍ２，Ｋ２Ｏ ９０～１５０ ｋｇ／ｈｍ２。

施肥時期和施用比例：磷肥全部作基肥施用；氮肥和鉀肥分兩次施用，其中６０％作基肥，４０％作追肥于拔節期施用。

肥料品種分別為過磷酸鈣（Ｐ２Ｏ５ １２％）、尿素（Ｎ ４６％）、氯化鉀（Ｋ２Ｏ ６０％）。各處理重復３次，隨機區組排列，小區面積２０ ｍ２。除肥料施用按方案進行外，其他生產管理措施均采用當地常規管理方法。

１．３測試項目及方法

產量：小麥產量以各小區實收計量。

土壤農化性狀：按常規法進行測定［５］。土壤ｐＨ值按水土比２．５∶１．０，ｐＨ計測定；有機質采用重鉻酸鉀容量法；全氮采用半微量開氏法；速效磷用０．５ ｍｏｌ／Ｌ ＮａＨＣＯ３浸提—鉬銻抗比色法；速效鉀用１ ｍｏｌ／Ｌ ＮＨ４ＯＡｃ浸提—火焰光度法。

有關參數的計算如下：

磷肥偏生產力（ＰＦＰＰ，ｋｇ／ｋｇ Ｐ２Ｏ５），指單位投入的肥料磷所能生產的作物子粒產量，即ＰＦＰＰ＝Ｙ／Ｆ，Ｙ為施磷后所獲得的作物產量，Ｆ代表磷肥的投入量［６］。磷肥農學效率（ＡＥＰ，ｋｇ／ｋｇ Ｐ２Ｏ５），指單位施磷量所增加的作物子粒產量，即ＡＥＰ＝（Ｙ－Ｙ０）／Ｆ，Ｙ為施磷后所獲得的作物產量，Ｙ０為不施磷條件下作物的產量，Ｆ代表施磷量［６］。肥料貢獻率（ＦＣＩ，％）＝（施磷區產量－不施磷區產量）／施磷區產量×１００％［７］。

推薦施磷量：運用直線加平臺模型（Ｌ＋Ｐ）［８］擬合磷肥用量與小麥產量間的關系：ｙ＝ｂ０＋ｂ１ｘ（ｘ＜ｃ），ｙ＝ｙｐ（ｘ≥ｃ），式中ｙ為小麥產量（ｋｇ／ｈｍ２），ｘ為磷肥用量（ｋｇ／ｈｍ２），ｂ０為基礎產量（即不施磷時產量），ｂ１為線性系數，ｃ為磷肥用量臨界值（由直線和平臺的交點求得），ｙｐ為平臺產量。

１．４數據統計分析

試驗數據用ＤＰＳ Ｖ３．０１軟件進行統計分析，結果用ＬＳＤ法檢驗Ｐ＜０．０５水平上的差異顯著性。用ＳＡＳ Ｖ８軟件進行直線加平臺模型的擬合及最佳施肥量的確定。

２結果與分析

２．１施用磷肥的增產效應

不同磷肥施用量對小麥產量的影響見表１，從平均值上看，小麥產量隨磷肥用量的增加呈現先增加后降低的趨勢。設計Ⅰ中磷肥施用量為７５ ｋｇ／ｈｍ２時平均產量最高，為６ ６６３ ｋｇ／ｈｍ２，較不施磷處理每公頃增產小麥１ ２８４ ｋｇ，增產率２３．９％；設計Ⅱ中磷肥施用量為１３５ ｋｇ／ｈｍ２時平均產量最高，為６ ８８０ ｋｇ／ｈｍ２，較不施磷處理平均每公頃增產１ ５２４ ｋｇ，增產率２８．５％。小麥施磷的產量效應在不同試驗點上表現較大的差異，少數試驗點施磷后小麥產量出現負增長，這可能與試驗點基礎土壤磷素含量較高有關，過量磷抑制了小麥根系對鋅的吸收及鋅從根系向地上部的轉運，導致小麥缺鋅而影響產量［９］。

分析７０個試驗點最高產量施磷處理小麥增產量及增產率的分布頻率表明，增產量＞２ ０００ ｋｇ／ｈｍ２的頻率最高，為３０．０％；施磷增產量＜５００ ｋｇ／ｈｍ２的試驗點僅占１４．３％；以增產率為標準，分析顯示施磷小麥增產率處于１０％～２０％之間及＞４０％的分布頻率較高，分別為２７．１％和２５．７％；另有１０個試驗點增產率＜１０％，占１４．３％（圖１、圖２）。從平均值看，與不施磷對照處理相比，施磷處理每公頃增產小麥

１ ４４９ ｋｇ，增產率為２７．０％。

２．２施用磷肥的經濟效益分析

由表２可知，設計Ⅰ中各處理小麥產值的大小順序為Ｐ７５.0＞Ｐ１１２．５＞Ｐ３７．５＞Ｐ０，其中３個施用磷肥處理平均產值在９ ４５９～１０ ２６２元／ｈｍ２之間，扣除施磷成本后，平均每公頃凈收入１ ０１６～１ ６５８元；設計Ⅱ中磷肥施用量為１３５ ｋｇ／ｈｍ２時產值最高，平均為１０ ５９５元／ｈｍ２，較對照處理增收２ ３４７元／ｈｍ２，扣除肥料成本后，凈收入達到１ ７７２元／ｈｍ２。小麥施磷產投比隨磷肥用量的增加而遞減，設計Ⅰ和Ⅱ中各施磷處理平均產投比分別在３．４～７．４和２．４～６．０之間。

對各試驗點小麥施磷的經濟效益及產投比進行分段統計，結果表明，施磷凈收入＜５００元／ｈｍ２的試驗點占１７．１％，凈收入處于１ ０００～２ ０００元／ｈｍ２的分布頻率最高，為３０．０％，另有１８．６％的試驗點凈收入超過３ ０００元／ｈｍ２。產投比處于４～６及＞８的分布頻率較高，分別為２８．６％和２５．７％；產投比＜２的試驗點占１５．７％，說明８４．３％的試驗點施磷經濟效益顯著（圖３、圖４）。不同試驗點小麥施磷經濟效益的變異較大，有少數試驗點甚至出現施磷虧本現象，但總體上看，湖北省小麥施磷增收明顯，平均每公頃增加收益１ ７９８元，產投比為５．８。

２．３磷肥利用率及磷肥貢獻率

由表３可知，小麥磷肥偏生產力和農學效率均隨肥料用量的增加而遞減，當磷肥用量為７５ ｋｇ／ｈｍ２和１３５ ｋｇ／ｈｍ２時，平均肥料偏生產力分別為８８．８ ｋｇ／ｋｇ和５１．０ ｋｇ／ｋｇ，農學效率為１７．１ ｋｇ／ｋｇ和１１．３ ｋｇ／ｋｇ。以不施磷對照處理小麥產量為基準，比較不同磷肥用量對產量的貢獻，可知各用量間小麥磷肥貢獻率平均值存在差異，變化范圍為１２．３％～２１．４％，其中磷肥用量為７５ ｋｇ／ｈｍ２和１３５ ｋｇ／ｈｍ２的處理明顯高于其余施磷處理。

對最高產量施磷處理磷素偏生產力及農學效率進行分段統計，結果表明，約２／３的試驗點磷素偏生產力處于５０～１００ ｋｇ／ｋｇ之間，偏生產力＜５０ ｋｇ／ｋｇ和＞１２５ ｋｇ／ｋｇ的試驗點分別占１７．１％和５．７％；磷素農學效率＞２０ ｋｇ／ｋｇ的試驗點有２１個，占３０．０％（圖５、圖６）。７０個試驗點最高產量施磷處理平均偏生產力和農學效率分別為７８．８ ｋｇ／ｋｇ和１６．１ ｋｇ／ｋｇ。

２．４磷肥的適宜用量

用直線加平臺模型擬合７０個試驗點磷肥用量與小麥產量的關系。根據模型擬合結果可知，不施磷對照小麥基礎產量為５ ４１７ ｋｇ／ｈｍ２，平臺產量為

６ ６６０ ｋｇ／ｈｍ２，磷肥臨界用量為７５ ｋｇ／ｈｍ２。當磷肥用量（ｘ）＜７５時，小麥產量（ｙ）可用方程ｙ＝５ ４１６．９２＋１６．５５ｘ進行描述（圖７）。

３小結與討論

化肥的增產效應是衡量化肥施用是否合理的重要指標，也是制定科學施肥方案的重要依據［４，１０］。與增產效果相比，施肥能否獲得經濟收益則是科學施肥方案能否順利實施并得到大面積推廣的一個更為重要的參數。本研究顯示，在施用氮、鉀肥的基礎上配合施用磷肥，湖北省小麥平均每公頃可增產１ ４４９ ｋｇ，增加凈收入１ ７９８元；試驗結果表明不管是從增產以保障國家糧食安全，還是增收以保證農民種田積極性的角度，在湖北省小麥主產區推薦施磷是值得大面積推廣的。

化肥施用是把雙刃劍，以磷為例，磷肥施用得當可增加農作物產量、提高農產品品質增加農民收入及維持或提高土壤肥力以保障農田的可持續性；若磷肥用量不當則可能減產、減收，并給環境帶來潛在威脅［１１］。本研究中有少數試驗施磷小麥減產、減收也證實了此觀點。科學合理施肥首要條件是適宜肥料用量的確定，本研究根據７０個大田試驗結果，利用直線加平臺模型求得湖北省小麥磷肥（Ｐ２Ｏ５）最佳施用量平均為７５ ｋｇ／ｈｍ２，此用量可以為湖北省小麥生產中磷肥合理施用提供參考。但作物對磷的吸收受土壤磷素含量、氣候因子、作物品種、施肥技術等多方面的影響，因此，在實際生產中還應根據各地的具體情況因地制宜地調整磷肥用量。

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