磷肥用量定位6年對土壤和棉株磷素吸收及棉花產量的影響

王樹林，王 燕，董 明，祁 虹，馮國藝，雷曉鵬，梁青龍，張 謙

(河北省農林科學院棉花研究所/農業農村部黃淮海半干旱區棉花生物學與遺傳育種重點實驗室/國家棉花改良中心河北分中心，石家莊 050051)

0 引 言

【研究意義】近年來，河北省棉花面積在20×104hm2(300萬畝)左右，在棉花種植過程中，合理施用肥料是影響棉花產量的重要因素。磷是植物生長過程中必不可少的營養元素，施磷能加快棉花生長發育進程，提高棉花產量[1-2]，但不同地區施磷量對棉花的增產效應不盡一致。【前人研究進展】李銀水等[3]研究發現，與不施磷相比，施磷能顯著提高籽棉產量，但不同磷肥用量之間差異不顯著；戴婷婷等[4]研究認為，增施磷肥可以增加棉花干物質量、產量和氮磷鉀素的積累量，但過量施用磷肥增加效果并不明顯；過量施用磷肥對棉花產量影響并不明顯，但對土壤磷素積累卻有明顯作用，張立花等[5]研究表明，土壤速效磷含量隨施磷量增加呈遞增趨勢，顏曉等[6]在稻田試驗結果表明，施磷量為30.0 kg/hm2時土壤有效磷長期穩定在10.1 kg/hm2左右，當施磷量達到60.0和90.0 kg/hm2時土壤速效磷含量分別達到26.9和33.2 mg/kg，均高于臨界值濃度；土壤磷素有效性與磷肥種類和用量[7-8]、土壤質地直接相關[9]，磷肥的增產效果受土壤基礎地力影響較大。【本研究切入點】河北省中南部棉區土壤速效磷含量偏高。研究土壤速效磷平衡與棉花磷素吸收狀況，以及土壤速效磷含量對棉花產量性狀的影響。【擬解決的關鍵問題】采用不同磷肥用量的長期定位，設置8個磷肥用量梯度處理，采用隨機區組設計，研究不同磷肥施用量對土壤磷素積累、棉株磷素的吸收以及棉花產量的變化規律，分析河北省中南部棉區棉田適宜施肥量，為合理施用磷肥，減少化肥用量提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

于2014～2019年在河北省農林科學院棉花研究所威縣試驗站(河北省威縣棗園鄉東張莊村)進行定位試驗，供試肥料為尿素(含N 46.4%)、重過磷酸鈣(含P2O546.0%)、氯化鉀(含K2O 60.0%)，均為市購，棉花品種采用冀863。試驗地前茬棉花，0～20 cm土壤有機質0.77 g/kg，全氮0.765 g/kg，速效磷18.5 mg/kg，速效鉀158.0 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗設置7個磷肥用量，以不施磷肥為對照，采用隨機區組設計，3次重復，小區寬6.0 m，長10.0 m。每年4月中旬施肥整地，統一施純N 225.0 kg/hm2，K2O 150.0 kg/hm2，P2O5用量按照試驗設計量施入，P2O5用量0(P0)、30(P1)、60(P2)、90(P3)、120(P4)、150(P5)、180(P6)和210(P7)，所有肥料施1次底施。施肥后灌水，4月20日前后耙耱播種，棉花采用地膜覆蓋，等行距76.0 cm種植，留苗密度6.0×104株/hm2，其它管理措施同大田。

1.2.2 測定指標1.2.2.1 土壤養分

收獲期(10月25日)每個小區按照5點取樣法取0～20 cm土壤，混勻后風干。采用碳酸氫鈉提取的鉬銻抗比色-紫外分光光度計法測定速效磷[10]。

1.2.2.2 地上部干物質及養分

吐絮期每小區取5株棉花，將葉片、莖、鈴分開，在105℃下殺青30 min，于85℃下烘干至恒重，稱重，計算干物質積累；取葉片、莖、鈴各100.0 g，磨碎后測定養分含量。植株樣品養分采用濃H2SO4-H2O2消煮后，鉬銻抗比色法測定全磷[10]。

1.2.2.3 產量

9月10日每小區選取長勢一致的40株棉花，調查單株成鈴數，吐絮后收取40株全部吐絮鈴測定單鈴重，并軋花測定衣分，小區單獨收獲計產。

1.3 數據處理

數據整理使用Excel 2003，統計分析使用DPS7.05進行。

2 結果與分析

2.1 不同用量定位施肥對土壤速效磷含量影響

研究表明，不同處理0～20 cm土壤速效磷含量形成明顯的梯度，且差異達到極顯著水平。不施磷肥對照P0速效磷含量為3.1 mg/kg，P7速效磷含量達到65.4 mg/kg，隨著磷肥施用量的增加，土壤中速效磷的含量持續增加，其中磷肥施用量90.0 kg/hm2處理土壤速效磷含量與定位前土壤速效磷含量相當，磷肥用量超過90.0 kg/hm2后，土壤中磷素出現過剩積累，而磷肥用量低于90.0 kg/hm2時，土壤中速效磷呈消耗式下降。圖1

2.2 不同磷肥量定位施用對棉株各器官磷素吸收及田間攜出量的影響

研究表明，棉株不同器官中籽棉磷素含量最高，其次是葉片，秸稈中磷素含量最低。葉片中磷素含量隨磷肥用量增加呈逐漸上升趨勢，由2.4升高至3.0 g/kg，當磷肥用量超過90.0 kg/hm2后繼續增施磷肥，葉片磷素含量在2.8～3.0 g/kg變化不大，不同用量處理間方差分析差異不顯著。葉片磷素田間攜出量隨磷肥用量增加先升高后趨于穩定，磷肥用量超過90.0 kg/hm2后葉片磷素田間攜出量之間差異不顯著，但顯著高于不施磷肥對照、施磷量30.0與60.0 kg/hm23個處理。

秸稈中磷素含量僅不施磷肥對照顯著低于各施磷處理，而不同施磷量處理之間秸稈磷素含量差異不顯著，在1.6～1.8 g/kg波動，秸稈磷素田間攜出量隨磷肥用量增加呈相似變化規律。

籽棉中磷素含量不施磷肥對照顯著低于各施磷處理，隨著磷肥用量增加磷素含量有先增加后趨于穩定的趨勢，但不同磷肥用量間差異不顯著；P2O5田間攜出量不同處理在51.8～61.7 kg/hm2，呈現隨磷肥用量增加先增加后穩定的趨勢。表1

表1 不同處理葉片、秸稈與籽棉磷素含量與P2O5攜出量變化Table 1 P content and P2O5 uptake of leaf, straw and seed cotton of treatments

2.3 不同磷肥用量定位施用對棉花產量性狀的影響

研究表明，不同用量磷肥定位對單株鈴數、籽棉產量與皮棉產量均有影響，而對單鈴重與衣分影響不大。單株鈴數各施磷處理間差異不顯著，但均顯著高于不施磷對照，籽棉產量不施磷對照為3 773.0 kg/hm2，顯著低于各施磷處理，當磷肥用量在30.0～210.0 kg/hm2時，籽棉產量變化幅度不大，各處理之間差異未達顯著水平，較對照增產幅度在4.9%～8.2%，皮棉產量表現出相同規律。表2

表2 不同處理棉花產量性狀變化Table 2 Cotton yield components of treatments

3 討 論

磷肥在植物所需要的氮磷鉀3種大量營養元素中，一般被認為利用率最低，原因是磷酸鹽易被酸性土壤中的鐵鋁氧化物及石灰性土壤中的碳酸鈣化合物固定，成為作物難以利用的吸附態磷[11]，出現大量施用磷肥的現象；而由于長期施用磷肥，事實上大多數農業土壤已成為潛在的磷庫[12]。關于棉田磷肥最佳用量，試驗中，通過6年定位試驗發現，當磷肥施用量低于90.0 kg/hm2時，土壤速效磷含量出現消耗式下降，當磷肥施用量超過90.0 kg/hm2后，土壤中速效磷即出現過剩式累積，對河北省中南部棉區調查發現，土壤磷素有積累，宋春等[13]報道，從1990～2010年間，農田土壤磷素平衡的盈余量以每年11%的速度在不斷擴大。

試驗中磷肥不同用量對棉花產量影響不大，究其原因是土壤中的速效磷含量過剩，當磷肥施用量不能滿足棉花需求時，土壤中速效磷可被棉花吸收利用，滿足棉花正常生長需求，消耗了土壤中的速效磷導致土壤速效磷含量持續下降；由于肥料增產效果與土壤基礎養分含量直接相關，王剛等[14]研究結果，當土壤有效磷含量超過9.0 mg/kg后，施磷即對棉花生長不再具有促進作用，而在試驗中，土壤速效磷含量在3.1 mg/kg時(P0)，籽棉產量顯著下降，而速效磷含量在7.0 mg/kg時(P1)，籽棉產量仍未有下降跡象。

籽棉田間攜出量(P2O5)在51.8～61.7 kg/hm2，為保證土壤磷素平衡，磷肥用量應不低于60.0 kg/hm2，當磷肥用量在90.0 kg/hm2時，土壤磷素基本處于平衡狀態。

4 結 論

過量施用磷肥導致土壤中磷素積累，對棉花產量提高作用不明顯，在棉田土壤磷素豐富地區，可減少磷肥用量，充分利用土壤中的磷素；在河北省中南部棉區，磷肥用量范圍在60.0～90.0 kg/hm2，土壤磷素平衡與棉花產量穩定。