不同供磷水平对平邑甜茶生长及15N-尿素吸收和利用的影响

丁 宁，姜远茂，陈 倩，彭福田，魏绍冲，刘建才，张大鹏

(1.山东农业大学园艺科学与工程学院，山东农业大学作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018)

磷是作物高产必须投入的大量营养元素之一，因此施用磷肥是提高农作物生产的重要措施，而磷肥的当季利用率一般只有10%～25%，土壤对水溶性磷酸盐的吸附和固定是导致磷肥利用率不高的重要原因［1～3］。磷是苹果生长发育、产量和品质形成的基础，施入土壤中的磷肥当季利用率一般低于20%。上世纪80年代来农田生态系统中磷素投入量大大高于带出量，磷的盈余使得土壤中的总磷和有效磷水平不断上升［4］。在一定磷浓度范围内，Langmuir方程能够较好地反映土壤对磷的吸附和解吸特征，以此作为该土壤中提高磷肥有效性及确定磷肥合理用量的理论依据［5～7］。在磷素养分偏高或过量情况下，施磷肥是否有效以及对其他养分吸收的影响没有依据。以往有关果树磷素的研究工作大多限于施磷肥对苹果产量和品质的影响，以及果树磷素吸收、转运和分配等方面［8～10］。本试验采用15N示踪技术研究了不同供磷水平对平邑甜茶生长及15N-尿素吸收、分配和利用的影响，以期为高磷条件下苹果植株合理施用氮肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2010年在山东农业大学园艺试验站进行，供试土壤为壤土，其有机质含量为10.231 g/kg，速效磷含量为24.48 mg/kg，速效钾含量为136.57 mg/kg，硝态氮21.12 mg/kg，铵态氮41.28 mg/kg。试验采用盆栽方法进行，每盆装风干土1.5 kg。于2010年5月15日将平邑甜茶幼苗移栽入盆中，每盆一株。

试验设5个处理，分别为 P0、P1、P2、P3和P4，代表磷(P2O5)5个水平，5个处理用量分别为 0、400mg/kg、600mg/kg、800mg/kg和1000mg/kg，每个处理重复5次，共25盆，于2010年5月25日一次性施入，同时每盆施入10.25%的15N-尿素(上海化工研究院生产)0.3 g和硫酸钾1 g。

1.2 测定方法及计算公式

于9月15日，测量植株的株高、茎粗、叶面积，记录数据并进行破坏性整株取样，整株解析为地上(茎、叶)和地下(根)两部分，称量各部分鲜重。样品按清水→洗涤剂→清水→1%盐酸→3次去离子水顺序洗净后，立即在105 ℃下杀青30 min，随后在75 ℃下烘至恒重，不锈钢电磨粉碎后过60目筛，混合装袋备用。

样品全氮用凯氏定氮法测定［11］。15N丰度用ZHT-03(北京分析仪器厂)质谱计(中国农业科学院原子能所)测定。

Ndff指植株器官从肥料中吸收分配到的15N量对该器官全氮量的贡献率，反映了植株器官对肥料15N的吸收征调能力［12］。计算公式为:

Ndff% =(植物样品中15N丰度%-15N自然丰度%)/(肥料中15N丰度%-15N自然丰度%)×100

氮肥利用率=［Ndff×器官全氮量(g)］/施肥量(g)×100%。

1.3 数据处理

应用Microsoft Excel 2003软件进行图表绘制，应用DPS 7.05软件进行数据的统计分析，采用单因素方差分析和差异性分析。

2 结果与分析

2.1 不同供磷水平对植株生长的影响

表1 不同供磷水平下株高、茎粗、叶面积和干重Table 1 The height，stem diameter ，leaf area and dry weight under different phosphoric gradient

由表1可知，平邑甜茶植株的株高、茎粗、干重和叶面积随着施磷量的增加而先增加后减少，从P0(不施肥)到P1(400mg/kg)呈增加趋势，而后呈显著降低趋势。5个不同磷水平处理的株高、茎粗、叶面积和干重值均以P1处理最大，分别为27.72 cm、0.43 cm、15.12 mm2和8.07 g;P4(1000 mg/kg)处理最小，分别为21.86 cm、0.32 cm、13.73mm2和6.13 g，两者之间除茎粗外差异极显著。表明在土壤有效磷正常(24.48mg/kg)的情况下，小量施用磷肥可以促进植株的营养生长，而当施用量继续增加时则抑制植株的营养生长，当施用量达到P3处理(800 mg/kg)植株的株高、干重明显降低，当施用量继续增加达到P4(1000 mg/kg)植株的株高、干重受到显著抑制，说明量越大，植株的生长受抑制越明显。不施用磷肥也抑制植株生长，但抑制作用不明显，表现出一定的缺磷症状，如植株矮小，生长缓慢，叶色深绿等。

2.2 不同供磷水平对15N-尿素吸收、利用的影响

2.2.1 不同供磷水平下植株不同器官(根、茎、叶)的Ndff 由图1可知，5个不同的供磷水平，植株不同器官(根、茎、叶)的Ndff值不同。5个不同处理的不同器官(根、茎、叶)均以P1处理的Ndff值最大，P4处理的Ndff值最小。表明少量施用磷肥可以促进植株对15N的吸收征调能力，而当施用量继续增加时则抑制植株对15N的吸收征调能力，当施用量达到P2处理植株的Ndff值明显变小，当施用量继续增加达到P4处理植株的Ndff值最小，说明施磷量越大，植株的生长受抑制越明显，对15N的吸收征调能力越小;不施用磷肥也抑制植株生长，吸收分配的15N量也减少，但是不明显，表现出一定的缺磷抑制症状。

图1 不同供磷水平下不同器官的Ndff%Fig.1 The Ndff%of different organs under different phosphoric gradient

2.2.2 不同磷水平处理对植株15N-尿素吸收的影响 由表2可知，平邑甜茶植株的全氮和15N吸收值随着施磷量的增加而先增加后减少，从P0到P1呈增加趋势，而后呈显著降低趋势。5个不同磷水平处理的全氮和15N吸收值均以P1处理最大，分别为0.1146 g和0.0012 g;P4处理最低，分别为0.0847 g和0.0007 g。表明少量施用磷肥可以促进植株对氮素和15N的吸收，而当施用量继续增加时则抑制植株对氮素和15N的吸收，当施用量达到P3处理植株对氮素和15N的吸收明显降低，当施用量继续增加达到P4植株对氮素和15N的吸收受到显著抑制，说明施肥量越大，植株的生长受抑制越明显，对氮素和15N的吸收越少;不施用磷肥也抑制植株生长，但抑制作用不明显，表现出一定的缺磷症状。

表2 不同供磷水平下植株全氮和15N吸收Table 2 Total nitrogen and15N absorption under different phosphoric gradient

2.2.3 不同磷水平处理下的15N-尿素利用率 由图2可知，平邑甜茶植株的氮肥利用率随着施磷量的增加而先增加后减少，从P0到P1呈增加趋势，而后呈显著降低趋势。5个不同供磷水平下的氮肥利用率均以P1处理最大，为4.04%;P4处理最低，为2.04%。表明合理施用磷肥可以促进植株对氮肥的吸收，从而提高氮肥利用率，而当施用量继续增加时则抑制植株对氮肥的吸收，说明过量施磷会抑制植株对氮的吸收。不施用磷肥也抑制植株对氮肥的吸收，氮肥利用率降低，但抑制作用不明显，这很可能与土壤本身含磷较高有关。

图2 不同供磷水平下的氮肥利用率Fig.2 Utilization rate of nitrogen fertilizer under different phosphoric gradient

3 讨论与结论

本实验结果表明:随着施磷量的增加，平邑甜茶植株的株高、茎粗、干重和叶面积随着施磷量的增加而先增加后减少，从P0～P1呈增加趋势，而后呈显著降低趋势，当磷肥(P2O5)处理在400 mg/kg时，植株的株高、茎粗、干重和叶面积均为最大值，说明合理施磷有利于平邑甜茶植株正常的营养生长，当磷肥(P2O5)处理在1000 mg/kg时，植株的株高、茎粗、干重和叶面积均最低，说明过量施磷严重影响了植株的营养生长。

各器官中15N占全株15N总量的百分率反映了肥料氮在树体内的分布及在各器官迁移的规律［13］，本实验结果表明，随着施磷量的增加，当处理在400 mg/kg时植株不同器官(根、茎、叶)的Ndff值最大，说明植株对15N的吸收征调能力增大，当磷肥(P2O5)处理在1000 mg/kg时植株不同器官(根、茎、叶)的Ndff值最小，说明植株对15N的吸收征调能力显著减弱，由此得出前者施磷量促进植株生长，后者施磷量抑制植株生长。

根据植物的营养特点和土壤供给状况，通过施肥来保持营养元素平衡，是当今植物营养和肥料科学研究的方向和热点［14］，本实验就是通过5个不同供磷水平来探讨促进植株生长的适宜施肥量，并且得出当施磷(P2O5)在400 mg/kg时促进了植株的生长，而且效果显著。磷肥的肥效主要决定于土壤的供磷特性，化肥的投入是导致土壤磷素和硝态氮积累的重要因素［15］。合理施磷肥通过促进根系生长增加了氮的吸收范围和吸收量，减少了土壤中硝态氮的累积和向深层次的运移［16］，这与本实验如何提高磷肥利用率，从而促进氮素吸收的研究目的一致。研究表明土壤中磷素的移动性很小，但在长期大量施用磷肥时，表层土壤磷素不同程度向下运移。长期大量施用磷肥造成的土壤磷素淋失在沙质土壤，高磷含量土壤上表现更为突出，最终造成水体富营养化［17-18］。鉴于此，生产中要结合土壤的供给状况、肥料利用情况来调节施肥量，从而追求更大的经济效益。

从本实验结果来看，在土壤有效磷正常(24.48 mg/kg)情况下，少量施用磷肥可以促进植株的营养生长，而当施用量继续增加时则抑制植株正常生长。因此，果园磷肥施用必需参考土壤中有效磷的含量，维持土壤稳定的供磷水平，以减少土壤固定，这对提高氮肥利用率也具有重要意义。

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