聚磷酸鹽替代部分正磷酸鹽增產作用研究

普正仙，宗世榮，陳澤新，王 芳，湯 利，柳 展，危常州

（1.云南云天化股份有限公司 研發中心，云南 昆明 650228；2.云南農業大學 資源與環境學院，云南 昆明 650500；3.勐海曼香云天農業發展有限公司，云南 西雙版納 666205；4.石河子大學 農學院，新疆 石河子 832003）

0 引言

磷肥是主要的肥料品種之一，在農作物增產中的作用舉足輕重。但是，正磷酸鹽為主要成分的磷肥施入土壤后極易與土壤中Al3+、Fe3+、Ca2+等產生化學沉淀或被土壤吸附固定［1-3］，致使磷在土壤中移動性差，不易被農作物根系吸收［3］。研究表明，磷在土壤中的移動以擴散為主，其移動距離僅為3～5 cm［4］。增加磷在土壤中的移動性，減少土壤對磷的固定是磷肥減量增效的突破口。

聚磷酸類磷肥（聚合度2～6）作為新型磷源備受關注［5-6］，該類肥料是磷分子間通過共價縮合而成的一種支鏈或直鏈型聚合物［7-8］。有研究指出，與傳統的正磷酸鹽磷肥相比，聚磷酸類磷肥可顯著提高土壤有效磷水平［9-10］、農作物產量［11-12］和肥料利用率［13］。然而，由于聚磷酸類磷肥市場價格高于普通磷酸一銨和磷酸二銨，且其在土壤中需要經過水解釋放出正磷酸鹽才能被農作物吸收，因此其肥效慢于普通磷肥。采用正磷酸鹽和聚磷酸鹽復合制成含聚磷酸鹽復合肥可能是一種兼顧肥效和成本的方法。筆者以2種聚磷酸鹽（聚磷酸銨、三聚磷酸鉀）為原料，設置幾種與普通磷酸二銨的比例，在云南勐海水稻上通過田間試驗檢驗其肥效，為含聚磷酸鹽復合肥生產和應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設置

聚磷酸銨（APP）和三聚磷酸鉀（KTPP）均由云南云天化股份有限公司生產，其主要肥料性質見表1。試驗所用常規肥料為磷酸二銨（w（N）18%，w（P2O5）46%）、尿素（w（N）46%）和氯化鉀（w（K2O）60%）。

表1 APP和KTPP肥料性質

試驗以勐海曼香云天農業發展有限公司水稻基地的施肥量為對照，其水稻全生育期N、P2O5、K2O投入量分別為180、90、90 kg/hm2。采用等養分設計，用APP 和KTPP 替代部分正磷酸鹽。對于APP和KTPP，由于其分別含有氮素和鉀素，在計算各處理肥料用量時，以磷素確定其作基肥或追肥的用量，其所含的氮素或者鉀素分別扣除對應的尿素或者氯化鉀相應的量。設置聚磷酸鹽全部作基肥或全部作追肥，另設一個不施磷肥對照，以及一個磷酸二銨（DAP）作磷源的處理，合計10 個處理（見表2）。田間隨機區組排列，各小區面積30 m2（5 m×6 m），每個處理3次重復。

表2 試驗處理

試驗于2020 年在云南省西雙版納傣族自治州勐海縣勐遮鎮曼根村開展，地理位置位于東經100°22′27″、北緯21°94′70″，地形平坦。0～20 cm 耕層土壤pH 5.33，w（速效鉀）126.4 mg/kg，w（有效磷）15.7 mg/kg，w（有機質） 3.38 g/kg，w（堿解氮）51.7 mg/kg，綜合肥力水平為中上。實驗水稻品種為秈稻502，水稻栽種方式為人工栽種，株行距21 cm×34 cm。氮肥1/3 作基肥，2/3 作追肥；鉀肥1/2作基肥，1/2作追肥；磷肥1/2作基肥，1/2作追肥，追肥在分蘗期施用。

1.2 采樣和分析項目

于移栽后本田生長30、90、120 d 取0～20 cm耕層土樣，測定土壤有效磷含量（0.5 mol/L NaHCO3浸提，鉬藍比色法測定）。

水稻在收獲時采集植株樣品，分莖、葉、穗保存。樣品用H2SO4-NaOH 消煮，鉬銻抗比色法測定全磷含量。干物質量采用烘干稱量法測定。并測定稻谷的堊白度、堊白率、整精米率、粗蛋白含量、粗灰分含量、粗脂肪含量。收獲時對水稻進行測產，測定產量結構，根據結實率、千粒質量、有效穗數、穗粒數計算水稻產量。

1.3 計算與數據處理

方差分析和多重比較采用SPSS 軟件，數據計算和制圖采用WPS進行。

2 結果與分析

2.1 不同聚磷酸鹽添加對土壤有效磷含量的影響

不同聚磷酸鹽添加在不同時期對土壤有效磷含量的影響見圖1。追肥之前（圖1a.，本田生長30 d），4個聚磷酸鹽作基肥的處理土壤有效磷含量顯著低于對應的追肥處理，也顯著低于正磷酸鹽處理，顯示聚磷酸鹽有一定的緩效性。

追肥后60 d（圖1b.，本田生長90 d），不論聚磷酸鹽作基肥還是追肥，土壤有效磷含量均大于正磷酸鹽處理，且相同條件下聚磷酸鹽添加量8%的處理土壤有效磷含量都大于聚磷酸鹽添加量4%的處理。聚磷酸鹽作追肥的處理土壤有效磷含量總體大于作基肥的處理。顯示聚磷酸鹽不論作追肥還是基肥，均具有提高土壤有效磷含量的作用。由于60～90 d 正是水稻拔節-孕穗的關鍵時期，因此，聚磷酸鹽對水稻生長關鍵時期改善磷素營養均具有積極作用。

在水稻收獲后（圖1c.，本田生長120 d），聚磷酸鹽作追肥的處理土壤有效磷含量均顯著高于正磷酸鹽處理，也顯著高于聚磷酸鹽作基肥的處理（APB8 處理除外）。再次說明聚磷酸鹽具有緩釋作用，能較長時期維持土壤的有效磷含量處于高水平。相同條件下，聚磷酸鹽替代率為8%的處理土壤有效磷含量全部大于替代率為4%的處理。

圖1 聚磷酸鹽在不同時期對土壤有效磷含量的影響

全生育期中，土壤有效磷含量在30～90 d階段逐漸增加，隨后下降。這一特點與水稻吸磷規律基本匹配，其中聚磷酸鹽作追肥表現更為明顯。表明聚磷酸鹽添加延長了速效磷肥的供肥時間，改善了肥料的供肥特性。

2.2 聚磷酸鹽處理對水稻產量和磷吸收量的影響

在相同養分投入量下，聚磷酸鹽替代部分正磷酸鹽對水稻磷素吸收產生了顯著的影響（見表3），與全部施用正磷酸鹽比較，聚磷酸鹽處理水稻磷吸收量提高4.7%（APT4）～ 12.9%（KPB8）。增產方面，所有處理都比CK增產，增產幅度為13.7%（PO）～34.6%（APT8），聚磷酸鹽處理比正磷酸鹽處理增產幅度則為1.15%～18.39%。產量方面，APB8 和APT8 處理分別獲得作基肥和作追肥兩種施肥方法的最高產量，分別比PO處理增產18.10%和18.39%，顯示在較高替代比例下，聚磷酸鹽對水稻的增產作用顯著高于普通正磷酸鹽磷肥。

表3 聚磷酸鹽對水稻產量和磷吸收量的影響

去除CK和PO處理后，用三因素方差分析（聚磷酸鹽種類、聚磷酸鹽替代比例、聚磷酸鹽作基肥/追肥施用）發現，在水稻吸收磷方面，兩種聚磷酸鹽處理無顯著性差別，作基肥時KTPP 替代率為8%處理顯著高于替代率為4%的處理，且作基肥時水稻對磷的吸收量高于作追肥時。在產量方面，APP顯著比KTPP增產，同等條件下，聚磷酸鹽8%替代率下增產效果大于4%替代率，而聚磷酸鹽磷肥作基肥或者作追肥，對水稻的產量影響不大。在磷回收率（單季利用率）方面，APP的回收率高于KTPP，但沒有達到顯著性差異水平。聚磷酸鹽8%替代率下P 回收率則顯著高于4%替代率，磷肥作基肥時磷當季回收率顯著高于作追肥。

2.3 聚磷酸鹽處理對水稻產量結構的影響

聚磷酸鹽對水稻的產量結構產生顯著影響。千粒質量方面，所有施磷處理均顯著提高了千粒質量（見表4），但與PO 處理比較各處理間差異不顯著。結實率方面，除KPB4、KPT4處理外，聚磷酸鹽處理顯著高于PO 處理，KTPP 8%替代率下也顯著高于4%替代率。穗粒數方面，各施磷處理之間差異不顯著，部分處理（KPB8、APB4、KPT8、APT4、APT8）穗粒數與CK差異顯著。在667 m2有效穗數方面，PO 處理獲得了最高的有效穗數，但各處理差異不顯著。

表4 不同處理聚磷酸鹽對水稻產量結構的影響

2.4 聚磷酸鹽處理對水稻營養品質和外觀品質的影響

聚磷酸鹽處理對水稻品質也產生了一定程度的影響（見表5）。粗蛋白含量PO 處理最高，與APP 比較，相同添加量下KTPP降低粗蛋白含量的作用較為明顯。APP或KTPP作追肥均導致稻谷粗灰分含量下降，但差異不顯著。聚磷酸鹽處理顯著提高或提高了粗脂肪含量，提高幅度在16.3%～47.5%，但不同聚磷酸鹽比例處理提高粗脂肪含量的規律不明顯。聚磷酸鹽8%替代率下稻谷的整精米率有高于4%替代率處理的趨勢，總體而言，除個別處理外，聚磷酸鹽處理的整精米率低于CK或PO處理。堊白影響水稻外觀品質，從而是影響稻米商品性的主要指標之一。與PO 處理相比，除個別處理（APT8）外，聚磷酸鹽作基肥或者作追肥對堊白度影響不顯著，較低的聚磷酸鹽添加量堊白度較低。但聚磷酸鹽處理均提高了堊白度，其內在機制則不清楚。

表5 聚磷酸鹽對水稻營養和外觀品質的影響

3 結論

相同施磷量下，用聚磷酸銨或三聚磷酸鉀替代4%或8%的正磷酸鹽，比只用正磷酸鹽施肥水稻增產1.15%～18.39%。兩種聚磷酸鹽比較，APP 的增產作用優于KTPP。聚磷酸鹽替代部分正磷酸鹽對水稻品質的影響表現為提高了粗脂肪的含量，作追肥時降低了粗灰分含量。相同條件下聚磷酸鹽8%替代率下稻谷的整精米率高于4%替代率。

聚磷酸鹽的增產作用和提高磷肥利用率效果，我們認為是其延長供磷時間造成的［14］。在水稻灌漿期（90 d）、灌漿后期-收獲期（120 d），聚磷酸鹽處理的土壤有效磷含量均高于PO處理，且120 d時作追肥的處理土壤有效磷含量顯著高于作基肥的處理（APB8處理除外），表明聚磷酸鹽的緩釋效應延長了土壤的供磷期，從而提高了水稻的磷吸收量，相應提高了產量。聚磷酸鹽較少被土壤固定可能是另外一個原因，但這需要通過實驗研究進一步驗證。

聚磷酸銨是中性鹽，三聚磷酸鉀則具強堿性。試驗土壤pH 5.3，為弱酸性土壤，本來預測三聚磷酸鉀的堿性能中和土壤酸性，可能其增產作用強于聚磷酸銨，但實驗結果并非如此。可能的原因是土壤pH尚不構成水稻生長的障礙因素。另外，KTPP聚合度高于APP，其水解速率慢于APP，可能是另外一個原因［15］。