關(guān)中平原冬小麥臨界磷濃度稀釋曲線的構(gòu)建與磷營(yíng)養(yǎng)診斷

李巧麗，劉朋召，師祖姣，劉 苗，陳 躋，李 慧，王小利，王 瑞，李 軍

（西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院 / 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北黃土高原作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100）

關(guān)中平原是我國(guó)北方麥區(qū)的重要組成部分，也是陜西省小麥主產(chǎn)區(qū)，其小麥總產(chǎn)量占陜西省總產(chǎn)量64%以上，該地區(qū)小麥豐收對(duì)確保陜西省乃至全國(guó)糧食安全尤為重要[1]。磷素是植物體內(nèi)磷酸腺苷、核酸、植素和磷脂等有機(jī)磷化物重要組成成分，影響植物體內(nèi)物質(zhì)合成與代謝[2]。當(dāng)冬小麥生育過(guò)程中缺乏磷素時(shí)，則會(huì)嚴(yán)重影響葉片生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致葉片面積降低，數(shù)量減少，從而降低有效光合面積，減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累與轉(zhuǎn)運(yùn)[3–4]。適當(dāng)施用磷肥，可促進(jìn)分蘗并提高莖蘗成穗率，促進(jìn)根系下扎，有利于產(chǎn)量提高。另一方面，在北方石灰性土壤上，過(guò)量施磷導(dǎo)致土壤磷素大量積累進(jìn)而被土壤固定為不溶性磷，降低磷肥有效性和磷肥利用率，浪費(fèi)磷肥資源，增加生產(chǎn)成本[5]。而磷濃度稀釋曲線模型可以清晰的反映出冬小麥植株各生育時(shí)期磷濃度變化趨勢(shì)，磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù)可以精確的將冬小麥植株磷素盈虧狀況量化，這就為冬小麥磷肥管理提供了方向[6–7]。作物各生育時(shí)期達(dá)到最大地上部生物量時(shí)，對(duì)應(yīng)的磷濃度為該生育時(shí)期的臨界磷濃度，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，冬小麥生物量逐漸增加，由于養(yǎng)分稀釋效應(yīng)，植株體內(nèi)磷濃度逐漸降低，二者存在冪指數(shù)關(guān)系 (Pc=aDM–b)。此模型已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外不同地區(qū)、不同作物上構(gòu)建，如梯牧草[6]、玉米[7]、馬鈴薯[8–9]、棉花[10]等，且模型穩(wěn)定性較好。前人研究多從冬小麥磷肥利用效率、磷素積累和產(chǎn)量的角度出發(fā)推薦適宜的施磷量[11–13]，但還未見(jiàn)有從冬小麥臨界磷濃度稀釋模型和磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù)角度出發(fā)推薦適宜的施磷量。

本研究通過(guò)分析不同施磷處理下地上部生物量與植株磷濃度的關(guān)系，建立關(guān)中平原冬小麥臨界磷濃度稀釋曲線，確定磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù)，評(píng)價(jià)和診斷關(guān)中平原冬小麥磷素營(yíng)養(yǎng)狀況與施磷量的關(guān)系，為當(dāng)?shù)囟←準(zhǔn)┝坠芾硖峁├碚撘罁?jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于西北農(nóng)林科技大學(xué)北校區(qū)農(nóng)作一站(108°06′E，34°29′N(xiāo))，地處暖溫帶半濕潤(rùn)氣候，多年年均氣溫12.9℃，年均降水量約635.1 mm，無(wú)霜期211天，年際降雨不均。2018年—2021年3季冬小麥全生育期降水量依次為316.6、158.5和205.8 mm，冬小麥生長(zhǎng)季月降水量如圖1所示。供試土壤為土，0—20 cm土層基礎(chǔ)肥力如表1所示。

表1 供試土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)Table 1 Basic physicochemical properties of test soil

圖1 2018—2021年冬小麥生長(zhǎng)季月降水量Fig.1 Monthly precipitation during winter wheat growing season in 2018—2021

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)以2009年開(kāi)始的關(guān)中平原麥—玉輪作長(zhǎng)期定位施磷試驗(yàn)為背景，本研究選用冬小麥西農(nóng)979為材料，測(cè)定和分析2018—2021年冬小麥生物量、植株全磷含量和產(chǎn)量的關(guān)系。田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)P2O50、60、120、180 kg/hm24 個(gè)施磷處理，分別以P0、P60、P120和P180表示，磷肥為過(guò)磷酸鈣(P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)16%)，按照關(guān)中平原冬小麥推薦施氮量，各施磷處理均配施純氮150 kg/hm2，氮肥為尿素 (純N含量46%)，氮磷肥全部基施，因關(guān)中平原土壤富含鉀素，本試驗(yàn)不施鉀肥。小區(qū)長(zhǎng)10 m，寬3 m，面積30 m2，3次重復(fù)，冬小麥為機(jī)播，播種量為 187.5 kg/hm2，行距 0.20 m。2018—2019 年冬小麥播種和收獲日期分別為2018年10月20日和2019年6月8日，2019—2020年冬小麥播種和收獲日期分別為2019年10月12日和2020年6月5日，2020—2021年冬小麥播種期和收獲期分別為2020年10月18日和2021年6月7日。全生育期內(nèi)無(wú)灌溉，病蟲(chóng)草害等其他田間管理措施同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 植株干重及養(yǎng)分含量測(cè)定 分別在冬小麥拔節(jié)期、孕穗期、開(kāi)花期、灌漿期、成熟期取樣，每個(gè)小區(qū)選擇20 cm雙行長(zhǎng)勢(shì)一致的冬小麥植株，分為莖、葉、籽粒、穗軸+穎殼4部分，在105℃殺青30 min，80℃下烘干至恒重，分別稱(chēng)量并計(jì)算干物質(zhì)量；植株各器官磷含量采用濃H2SO4–H2O2消煮—流動(dòng)分析儀測(cè)定。

1.3.2 產(chǎn)量測(cè)定 成熟期每小區(qū)取3個(gè)1 m2冬小麥進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，并換算成單位面積產(chǎn)量。每小區(qū)選擇3個(gè)長(zhǎng)勢(shì)均勻的1 m雙行冬小麥調(diào)查成穗數(shù)，并隨機(jī)選取30穗調(diào)查穗粒數(shù)，每小區(qū)數(shù)3個(gè)1000粒測(cè)定千粒重。

1.4 模型建立、檢驗(yàn)與參數(shù)計(jì)算

1.4.1 臨界磷濃度稀釋曲線模型構(gòu)建 根據(jù)臨界磷濃度定義[8,10]，參照Belanger等[13]提出的模型構(gòu)建方法，臨界磷濃度稀釋曲線建模步驟如下：

1) 取各時(shí)期地上部生物量和磷濃度，通過(guò)顯著性分析 (P<0.05為顯著)，將數(shù)據(jù)分為受到磷素限制和不受磷素限制兩組；

2) 以生長(zhǎng)受磷素限制時(shí)的地上部生物量和植株磷含量數(shù)據(jù)建模；

3) 取生長(zhǎng)不受磷素限制時(shí)地上部生物量平均值，并向x軸作垂線；

4) 各采樣時(shí)期擬合曲線與生長(zhǎng)不受磷素限制時(shí)垂線的交點(diǎn)坐標(biāo)為各時(shí)期的臨界磷濃度值。

課程檢查評(píng)價(jià)采取理論考核與實(shí)訓(xùn)考核相結(jié)合的方式，注重學(xué)生外貿(mào)職業(yè)核心能力的培養(yǎng)；突出形成性考核與階段評(píng)價(jià)，結(jié)合學(xué)生的出勤、課堂表現(xiàn)、技能操作、課后作業(yè)、社會(huì)實(shí)踐等環(huán)節(jié)的表現(xiàn)與成果進(jìn)行評(píng)價(jià)；要求把學(xué)生的職業(yè)道德、職業(yè)情感、職業(yè)責(zé)任納入考核范圍，以引導(dǎo)學(xué)生注重綜合職業(yè)素質(zhì)、特別是思想道德品質(zhì)素質(zhì)的培養(yǎng)；重視教學(xué)的總結(jié)、創(chuàng)新和教學(xué)效果的反饋信息，及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)形式和教學(xué)方法。

臨界磷濃度稀釋曲線模型為：

式中：Pc(g/kg) —臨界磷濃度；DM (t/hm2) —地上部最大生物量；a、b—模型統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)[6]。

1.4.2 臨界磷濃度稀釋曲線模型的檢驗(yàn) 采用標(biāo)準(zhǔn)誤差均方根誤差RMSE[14]和標(biāo)準(zhǔn)化均方根誤差n-RMSE[15]來(lái)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臄M合度。RMSE和n-RMSE的計(jì)算公式分別為：

式中：Oi為臨界磷濃度測(cè)定值；Si為磷濃度測(cè)定值；n為樣本量，i=1,2,3,···,n；O為實(shí)測(cè)磷濃度數(shù)據(jù)平均值。模擬值與測(cè)定值的一致性越好，RMSE值越小，模型預(yù)測(cè)精度越高。n-RMSE<10%，模型穩(wěn)定性極好；10%≤n-RMSE<20%，模型穩(wěn)定性較好；20%≤n-RMSE<30%，模型穩(wěn)定性一般；n-RMSE≥30%，模型穩(wěn)定性較差[16]。

1.4.3 冬小麥磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù)計(jì)算 作物磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù)=磷濃度實(shí)測(cè)值/臨界磷濃度(模擬值)，計(jì)算公式為PNI=Pa/Pc，式中，PNI為磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù)，Pa(g/kg) 為地上部磷濃度實(shí)測(cè)值；Pc(g/kg) 為地上部臨界磷濃度(模擬值)。若PNI>1，表明冬小麥磷營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩；PNI=1，表明磷營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)最佳；PNI<1，表明磷虧缺[10]。

1.4.4 相對(duì)產(chǎn)量計(jì)算 相對(duì)產(chǎn)量=實(shí)際產(chǎn)量/產(chǎn)量的最大值。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施磷處理對(duì)冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2可知，施用磷肥顯著影響冬小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素。兩季冬小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)變化趨勢(shì)一致，各施磷處理均顯著大于不施磷處理，但各施磷處理間多無(wú)顯著差異。與不施磷處理相比，施磷處理下2018年—2021年3季冬小麥穗數(shù)依次增加50.7%～53.0%、23.1%～29.7%和17.5%～19.0%，穗粒數(shù)依次增加28.6%～34.2%、22.7%～24.1%和18.7%～19.6%；千粒重則隨著施磷量增加而降低，在P120處理下3季千粒重依次降低1.1%、3.5%和1.3%，在P180處理下千粒重最小，與不施磷處理相比2018年—2021年3季依次降低2.9%、7.0%和4.9%。施用磷肥可以不同程度的提高冬小麥籽粒產(chǎn)量，隨施磷量的增加，籽粒產(chǎn)量先增高后降低，在P120處理下達(dá)到最大值，2018年—2021年3季依次為7100、6369和6714 kg/hm2，與P0處理相比，P120處理下3季依次增產(chǎn)108.2%、47.4%和32.5%。2018年—2021年3季作物產(chǎn)量有所差異，但變化趨勢(shì)基本相同。作物產(chǎn)量受光、溫、水、熱、肥等綜合環(huán)境因素的影響，年際間冬小麥所受的光熱條件不同，且2018年—2021年3季冬小麥生育期降雨量和降雨時(shí)期分布不一，或是光熱條件和底墑與土壤養(yǎng)分共同作用，導(dǎo)致3季產(chǎn)量不同。

表2 不同施磷量下冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 2 Yield and its composition factors of winter wheat under different P application rates

2.2 不同施磷處理對(duì)冬小麥地上部生物量及磷濃度變化的影響

如表3所示，冬小麥地上部生物量隨著生育期推進(jìn)逐漸增大。隨施磷量增加，地上部生物量逐漸增加，但P180處理與P120處理相比無(wú)顯著差異，說(shuō)明當(dāng)磷肥用量滿(mǎn)足冬小麥生長(zhǎng)需要之后，繼續(xù)增加磷肥施用量，地上部生物量不再有顯著的響應(yīng)。2018—2019年成熟期生物量在P180處理下達(dá)到最大值，2019—2020和2020—2021年冬小麥成熟期生物量均在P120處理下達(dá)到最大值。

表3 不同施磷量下冬小麥地上部生物量積累動(dòng)態(tài) (t/hm2)Table 3 Dynamics of aboveground biomass accumulation of winter wheat under different P application rates

如圖2所示，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，冬小麥植株磷濃度逐漸降低，下降速率從拔節(jié)期到成熟期由快漸漸變慢，拔節(jié)期至孕穗期下降速率最快，孕穗期至成熟期下降速率明顯趨緩，2018—2021年3季變化趨勢(shì)基本一致。同一生育時(shí)期，施磷處理植株磷濃度顯著高于P0處理，隨著施磷量的增加植株磷濃度不斷增加。相較于2019—2020年，2018—2019和2020—2021年冬小麥拔節(jié)期至開(kāi)花期降水較充足且均勻，促進(jìn)植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，增大冬小麥植株磷素積累量，故2018—2019和2020—2021年兩季冬小麥各生育時(shí)期植株磷濃度均稍高于2019—2020年冬小麥各生育時(shí)期。

圖2 不同施磷量下冬小麥植株磷濃度隨生育期的變化Fig.2 Dynamics of P concentration in winter wheat with growing stages under different P application rates

2.3 旱地冬小麥臨界磷濃度稀釋曲線模型的建立

采用2018—2019、2019—2020年4個(gè)磷水平、5個(gè)生育時(shí)期下冬小麥全部試驗(yàn)數(shù)據(jù) (n=80)，建立關(guān)中平原旱地冬小麥臨界磷濃度稀釋曲線模型。測(cè)定冬小麥各生育時(shí)期的地上部生物量和相應(yīng)的植株磷濃度，進(jìn)行曲線擬合并計(jì)算出每個(gè)生育時(shí)期的臨界磷濃度 (Pc)。在拔節(jié)期、孕穗期、開(kāi)花期、灌漿期與成熟期的Pc分別為3.52、2.81、2.40、1.97和1.93 g/kg，相對(duì)應(yīng)的最大地上部生物量 (DM) 分別為3.44、5.98、8.84、11.46 和 13.15 t/hm2。將計(jì)算出的 Pc與相應(yīng)的DM進(jìn)行冪函數(shù)曲線擬合，建立冬小麥生育時(shí)期臨界磷濃度稀釋曲線Pc=6.00DM–0.43，方程決定系數(shù)R2為 0.990，達(dá)到極顯著水平 (P<0.001) (圖3)。此外，利用每個(gè)取樣時(shí)期所測(cè)植株磷濃度的最大值(Pmax)和最小值 (Pmin)，建立冬小麥磷素稀釋邊界模型，分別為 Pmax=6.20DM–0.44，R2=0.997 (P<0.001) 和Pmin=4.01DM–0.51，R2=0.987 (P<0.001)。Pmax、Pc和Pmin的模型統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)a分別為6.20、6.00和4.01，說(shuō)明施磷量越大，植株磷濃度越大。Pmax、Pc和Pmin的參數(shù)模型統(tǒng)計(jì)學(xué)b分別為0.44、0.43和0.51，說(shuō)明不施磷或施磷過(guò)量會(huì)增加植株體內(nèi)磷濃度下降速度，適量施磷能減小植株體內(nèi)磷濃度下降速度。

圖3 冬小麥地上部生物量磷濃度稀釋曲線Fig.3 The phosphorus concentration dilution for aboveground biomass of winter wheat

2.4 旱地冬小麥臨界磷濃度稀釋曲線模型的可靠性和穩(wěn)定性驗(yàn)證

使用2020—2021年4個(gè)施磷水平、5個(gè)生育時(shí)期下冬小麥的試驗(yàn)數(shù)據(jù) (n=40)，對(duì)構(gòu)建的模型校驗(yàn)其精確度。方法：選取冬小麥從拔節(jié)期到成熟期5個(gè)取樣時(shí)期的最大地上部生物量數(shù)據(jù)，帶入模型得到模擬P濃度值，對(duì)比測(cè)定的P濃度值與模擬值，通過(guò)1∶1等值圖顯示模型擬合度。如圖4所示，經(jīng)計(jì)算，模型的RMSE=0.09，表明模型的模擬磷濃度與實(shí)測(cè)磷濃度之間具有較高的一致性。模型的n-RMSE=3.45%，模型的變異程度小于10%，表明冬小麥的磷濃度稀釋模型具有極高的穩(wěn)定性。

圖4 冬小麥臨界磷濃度測(cè)定值與模擬值Fig.4 Observed and simulated values of critical P concentration of winter wheat

2.5 不同施磷處理對(duì)冬小麥磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù)的影響

為檢驗(yàn)通過(guò)臨界磷稀釋模型來(lái)估測(cè)植株磷素盈虧的可行性，依據(jù)上述模型計(jì)算各處理的磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù) (PNI) 值，PNI可直觀反映植株體內(nèi)的磷營(yíng)養(yǎng)狀況，依據(jù)模型計(jì)算出不同施磷量下冬小麥磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù) (PNI)。如圖5所示，施磷顯著影響磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù)(PNI) 的變化，PNI隨著施磷量的增加而增加，P0、P60、P120、P180水平下各生育時(shí)期PNI平均值分別為0.699、0.941、1.025、1.074。其中P0處理PNI為0.699值遠(yuǎn)低于1，磷營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)嚴(yán)重不足；P60處理PNI值為0.941，磷營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)略微不足；P120、P180處理下PNI值分別為1.025、1.074，稍大于1，表明磷素營(yíng)養(yǎng)充分。此外，不同施磷處理下冬小麥拔節(jié)期、孕穗期、開(kāi)花期、灌漿期和成熟期的磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù)，變化區(qū)間分別為0.759～1.072、0.698～1.075、0.700～1.069、0.671～1.064 和0.671～1.092，不同生育時(shí)期磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù)變化區(qū)間差異不大，因而，可根據(jù)早期PNI值，預(yù)測(cè)不同施磷處理下冬小麥全生育時(shí)期磷素營(yíng)養(yǎng)。

圖5 不同施磷量下冬小麥磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù) (PNI)隨生育期的變化Fig.5 Dynamics of phosphorus nutrition index (PNI) with growing stage of wheat under different P rates

2.6 磷素營(yíng)養(yǎng)指數(shù) (PNI)與相對(duì)產(chǎn)量之間的關(guān)系

根據(jù)冬小麥各取樣時(shí)期的PNI值，建立PNI與相對(duì)產(chǎn)量的關(guān)系。如圖6所示，2018—2021年3季冬小麥相對(duì)產(chǎn)量與PNI的關(guān)系都表現(xiàn)為二次曲線關(guān)系，回歸方程系數(shù)分別為0.978、0.956和0.887(P<0.001)。曲線方程表明相對(duì)產(chǎn)量隨著磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù)PNI的增大先增大后減小，當(dāng)PNI值大于1時(shí)，相對(duì)產(chǎn)量趨于降低，說(shuō)明磷素營(yíng)養(yǎng)盈余反而不利于產(chǎn)量的提高。

圖6 冬小麥磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù)與相對(duì)產(chǎn)量的關(guān)系Fig.6 Relationship between phosphorus nutrition index (PNI) and relative yield of winter wheat

3 討論

3.1 旱地冬小麥臨界磷濃度稀釋曲線模型特征

本研究通過(guò)地上部生物量與植株地上部磷濃度的關(guān)系，構(gòu)建了關(guān)中平原冬小麥臨界磷濃度稀釋曲線模型：Pc=6.00DM–0.43。模型統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)a代表冬小麥1 t/hm2生物量時(shí)的磷濃度，模型統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)b代表植株磷濃度下降速度。由于不同作物吸收磷素特點(diǎn)不一致，通用模型統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)a、b不相同。與前人在梯牧草[6]、馬鈴薯[8]、棉花[10]的研究結(jié)果相比，本研究建立的模型中，統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)a、b較高；與關(guān)中平原玉米的研究結(jié)果[7]比較，模型統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)a較低。前人研究表明，作物植株磷濃度隨地上部生物量的增加呈冪指數(shù)下降，但不同地區(qū)、不同作物、栽培管理方式不同，都會(huì)對(duì)模型統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)a、b產(chǎn)生一定的影響，因此不同種類(lèi)和不同環(huán)境生長(zhǎng)的作物臨界磷素濃度都存在一定的差異[10]。所以，建立關(guān)中平原冬小麥臨界磷濃度稀釋曲線模型，對(duì)指導(dǎo)當(dāng)?shù)亓追使芾砗苡斜匾?/p>

此外，模型經(jīng)驗(yàn)證所得的RMSE為0.09，n-RMSE為3.45%。由冬小麥內(nèi)在的磷濃度變化控制，本試驗(yàn)RMSE相對(duì)較小，且n-RMSE值小于10%，表明該模型模擬效果極好，可以作為冬小麥磷營(yíng)養(yǎng)診斷的工具之一。同時(shí)考慮到本研究品種單一和地區(qū)單一的問(wèn)題，在今后研究中可以增加不同品種和地區(qū)的冬小麥磷營(yíng)養(yǎng)研究，以便進(jìn)一步驗(yàn)證和增強(qiáng)模型的普適性。

3.2 關(guān)中平原旱地磷營(yíng)養(yǎng)診斷和適宜施磷量

磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù) (PNI) 是以實(shí)際磷濃度與臨界磷濃度的比值來(lái)評(píng)價(jià)磷素營(yíng)養(yǎng)狀況，本研究表明，隨著施磷量的增加，PNI值逐漸增大，且PNI與相對(duì)產(chǎn)量呈二次曲線關(guān)系，與前人在氮營(yíng)養(yǎng)指數(shù)的研究結(jié)果[17–19]相似，說(shuō)明此模型適用于診斷冬小麥磷素營(yíng)養(yǎng)狀況。關(guān)于冬小麥在施磷方面的研究已有很多，施磷量隨研究的深入不斷優(yōu)化[20–23]。馬清霞等[24]在黃土高原對(duì)旱地冬小麥基于產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收的研究發(fā)現(xiàn)，小麥達(dá)到高產(chǎn)水平的施磷量為94 kg/hm2；惠曉麗等[25]的研究從冬小麥穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)角度出發(fā)，推薦磷肥用量為50～100 kg/hm2；劉沖等[11]研究表明，在立體勻播條件下，施磷量為120 kg/hm2時(shí)冬小麥能達(dá)到更高的養(yǎng)分利用效率和產(chǎn)量。Shi等[26]在關(guān)中平原旱地冬小麥的研究中，推薦的適宜施磷量為103 kg/hm2。本研究中，隨施磷量的增加，地上部生物量不斷增加，且施磷P120和P180之間無(wú)顯著差異。隨著施磷量增加，產(chǎn)量表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)，在施磷量為P120時(shí)達(dá)到最大值，2019—2021年兩季顯著大于P60和P180處理。在P180處理施磷量增加，產(chǎn)量反而有所下降，原因可能為施肥過(guò)量導(dǎo)致冬小麥營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化延遲，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)移滯后，生長(zhǎng)后期干物質(zhì)相對(duì)損失量高，不能進(jìn)一步提高冬小麥?zhǔn)斋@期產(chǎn)量[27]。在對(duì)冬小麥的PNI值分析中發(fā)現(xiàn)，P60處理下PNI值小于1，但接近于1，P120處理下略微大于1，表明植株磷素營(yíng)養(yǎng)適宜；P180處理下各生育時(shí)期PNI值大于1，冬小麥植株磷素處于盈余狀態(tài)。高量施用磷肥限制了作物的生長(zhǎng)發(fā)育，降低了作物對(duì)養(yǎng)分的積累與轉(zhuǎn)運(yùn)，且磷肥在土壤中移動(dòng)距離較短，大量磷肥殘留在土壤中，加劇了有限的磷肥資源浪費(fèi)，同時(shí)不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[28–30]。綜合考慮到產(chǎn)量和磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù)PNI，由于2018—2021年3季小麥中2019—2021年兩季小麥P60處理下產(chǎn)量顯著小于P120處理，推薦兩處理施磷量的平均值 (90 kg/hm2)至P120處理下的施磷量 (120 kg/hm2)，即 90～120 kg/hm2為關(guān)中平原旱地冬小麥適宜的施磷量。

4 結(jié)論

冬小麥地上部植株磷濃度隨生育期的推進(jìn)而不斷減小，地上部生物量則隨著生育期的推進(jìn)不斷增大，根據(jù)兩者關(guān)系，建立了關(guān)中平原冬小麥臨界磷濃度稀釋曲線模型Pc=6.00DM–0.43，可預(yù)測(cè)冬小麥臨界磷濃度。經(jīng)驗(yàn)證模型的RMSE為0.09，n-RMSE為3.45%，說(shuō)明模型穩(wěn)定性極好。根據(jù)臨界磷濃度建立的磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù)可對(duì)冬小麥植株磷素狀況進(jìn)行診斷，磷營(yíng)養(yǎng)指數(shù)與相對(duì)產(chǎn)量呈二次曲線關(guān)系。本試驗(yàn)建立的臨界磷濃度稀釋曲線模型可作為關(guān)中平原冬小麥植株各生育期磷素含量評(píng)估和磷肥施用指導(dǎo)的工具。