不同含铵磷源在石灰性土壤中氮磷元素的有效性及对玉米生长的影响

涂攀峰 陈小娟 杨依彬 邓兰生 程凤娴 张承林

摘要 研究不同含銨磷源在石灰性土壤中氨挥发、有效磷及对玉米生理特性、氮磷吸收的影响，以期探索聚磷酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵在石灰性土壤中氮磷的有效性。采用土壤培养试验和盆栽试验结合的方式，均以工业级、农用磷酸一铵（简称MAP工、MAP农）、工业级、农用磷酸二铵（简称DAP工、DAP农）、聚磷酸铵（简称APP）为供试材料，在石灰性土壤上设计6个处理，培养19 d期间取样5次;盆栽试验40 d后，在苗期对玉米的生理指标及植株氮磷吸收量、土壤有效氮磷含量进行测定。石灰性土壤培养19 d后，MAP工仅挥发1.65%，而工业级DAP挥发量达38.63%。对盆栽试验而言，各含铵磷源处理随着培养时间的增加均呈递减趋势，但聚磷酸铵处理递减幅度较低;各含铵磷源施入石灰性土壤中MAP工、MAP农与APP处理的玉米苗期株高、茎粗、地上部和地下部干重显著高于DAP工、DAP农处理，与DAP工、DAP农处理相比，APP处理的玉米苗期磷吸收量分别提高了72.96%、59.31%，而MAP工处理比DAP工、DAP农处理分别增加了45.44%、33.50%，同时对土壤有效氮磷含量影响显著。工业级和农用磷酸一铵、聚磷酸铵在石灰性土壤中氨挥发量小，土壤有效磷含量高，利用率高，且有利于玉米的生长，而工业级和农用DAP不适合在石灰性土壤中施用。

关键词 磷酸一铵;磷酸二铵;聚磷酸铵;挥发;玉米

中图分类号 S 143文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）23-0170-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.23.049

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effectiveness of Nitrogen and Phosphorus in Calcareous Soils from Different Sources of Ammonium and Phosphorus and Their Effects on Maize Growth

TU Pan feng1，2， CHEN Xiao juan1， YANG Yi bin1 et al

（1. College of Natural Resources and Environment， South China Agricultural University， Guangzhou，Guangdong510642;2. Dongguan Yixiang Liquid Fertilizer Co.， Ltd.， Dongguan，Guangdong523135）

Abstract The volatilization of ammonia and available phosphorus from different sources of ammonium and phosphorus in calcareous soils and their effects on physiological characteristics and absorption of nitrogen and phosphorus in maize were studied， in order to explore the effectiveness of ammonium polyphosphate， monoammonium phosphate and diammonium phosphate in calcareous soils.Soil culture experiment and pot experiment were used to design six treatments on calcareous soil with industrial/agricultural monoammonium phosphate （MAP）， industrial/agricultural diammonium phosphate （DAP） and ammonium polyphosphate （APP） as test materials， and five samples were taken during 19 days of cultivation. After 40 days of pot experiment， physiological indexes of maize were measured at seedling stage. Nitrogen and phosphorus uptake by plant and available nitrogen and phosphorus content in soil were determined.After 19 days of incubation in calcareous soil， MAP workers only wielded 1.65%， while industrial DAP volatilization reached 38.63%. For pot experiment， the ammonium containing phosphorus source treatments showed a decreasing trend with the increase of incubation time， but the decreasing extent of ammonium polyphosphate treatment was lower. The plant height， stem diameter， dry weight of shoot and underground of maize treated with MAP and APP were significantly higher than those treated with DAP， and the phosphorus uptake of maize seedling treated with APP was significantly higher than that treated with DAP. The amount of soil available nitrogen and phosphorus increased by 72.96% and 59.31% respectively， while the amount of soil available nitrogen and phosphorus increased by 45.44% and 33.50% in MAP treatment compared with DAP treatment.Industrial and agricultural monoammonium phosphate and polyammonium phosphate had low ammonia volatilization， high available phosphorus content and high utilization rate in calcareous soil， and were beneficial to maize growth. Industrial and agricultural DAP were not suitable for application in calcareous soil.

Key words Monoammonium phosphate;Diammonium phosphate;Ammonium polyphosphate;Volatilization;Corn

石灰性土壤的pH通常大于7.5，此类土壤中的Ca2+含量高，磷肥施入土壤后易与土壤反应生成磷酸钙等难溶性矿物[1]，同时磷的移动性差，可显著降低磷的生物有效性和作物对磷的吸收。但磷肥的有效性与磷肥本身组成、形态及与土壤反应产物的形态及有效性有关[2]。随着农业的发展，磷肥品种结构也在发生变化，高浓度磷肥品种磷酸一铵、磷酸二铵、聚磷酸铵的使用面积增加，并成为重点发展的磷肥品种[3]。此外，以上3种磷肥均含铵，其中磷酸一铵属于生理酸性肥料，磷酸二铵属于生理碱性肥料，而聚磷酸铵近中性，它们与碱反应均易挥发，因此会影响其中氮的有效性。

研究表明，DAP、MCP、MAP在石灰性土壤中的转化产物存在差异[4]。金亮等[5]通过土柱培养试验发现磷酸二氢铵在酸性土壤中的有效性较佳，因为磷酸二氢铵引起肥际周围土壤pH增高。研究者通过土壤培养试验得出磷酸一铵在石灰性潮土中可保持磷较高的有效性[6]。而聚磷酸铵作为新型磷肥，Stroechlein等[7]分别在4种石灰性土壤上进行大麦和番茄盆栽试验，结果发现聚磷酸铵与磷酸铵的肥效存在一定差异，其中聚磷酸铵肥效优于磷铵。此外，研究表明磷酸一铵和磷酸二铵在石灰性土壤中磷的有效性和氮的有效性存在一定差异[4]，史建硕等[8]在设施番茄上采用田间小区试验研究聚磷酸铵中氮的有效性，结果发现，聚磷酸铵可促进番茄对氮的吸收，增加氮的利用率。研究表明，氨挥发损失是北方石灰性土壤氮素损失的重要途径[9]。前人的研究均是对单一磷铵进行研究，而几种磷铵进行对比研究鲜见报道。此外北方地区的农户开始反映，它们惯用磷酸二铵，但肥效不突出。因此，笔者采用土壤培养试验和盆栽試验结合，以石灰性土壤为供试土壤，研究工业/农用磷酸一铵、工业/农用磷酸二铵和聚磷酸铵氮磷元素的有效性，旨在为各磷铵在石灰性土壤上的推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤为石灰性土壤，采自河北省衡水市饶阳县，土壤CaCO3 2.98%，pH 8.87，有机质0.40 g/kg，碱解氮17.50 mg/kg，速效钾67.30 g/kg，有效磷3.35 g/kg，交换性镁22.70 mg/kg，有效性锌0.50 mg/kg，土壤质地均为中壤土，有效磷属严重缺磷土壤，均属贫瘠土。

选用5种粉剂磷铵进行试验，聚磷酸铵（APP）、农用磷酸一铵（MAP农）样品由四川大学化工学院提供，农用磷酸二铵（DAP农）由云天化股份有限公司提供，工业级磷酸一铵（MAP工）和磷酸二铵（DAP工）均为分析纯。APP（14.17-43.76-0，pH 6.06）、MAP工（12-61-0，pH 4.08）、MAP农（11-49-0，pH 5.52）、DAP工（21-53-0，pH 8.01）、DAP农（18-46-0，pH 7.73）、（NH4）2SO4（21-0-0），KCl（0-0-60）以磷酸二铵作对照。

1.2 试验设计

培养试验：取过2 mm的风干土样，装入塑料杯中（塑料杯950 mL），每杯装500 g土。试验在等磷条件下进行，施肥量为每杯0.1 g P2O5，试验设计6个处理，其中氨挥发试验4个重复，测定土壤有效磷的为20个重复，具体处理为CK（不施磷肥）、MAP工、MAP农、DAP工、DAP农、APP。将称好的肥料与500 g土混匀后装入杯（塑料杯底部已打多个小孔，并垫上纱布）中，然后用50 mL烧杯吸取10 mL喷酸指示剂置于塑料杯中，然后用塑料杯配套的盖子盖上，同时用不透气的培养皿封口膜密封，随后将杯置于水中以使土壤吸水湿润，置于35 ℃培养箱中培养，此后破坏性取样5次，每次取样时取出硼酸指示剂后即刻换上硼酸指示剂密封。

盆栽试验：取过2 mm的风干土样，装入塑料盆中，盆口直径20 cm、高18 cm、盆底直径15 cm，每盆装4.5 kg土。在等氮磷钾条件下进行，每盆均施用0.15 g/kg P2O5、K2O、N，其中不足的氮用硫酸铵补充，钾肥用氯化钾。试验设计6个处理，每个处理重复4次，具体处理为CK（不施磷肥）、MAP工、MAP农、DAP工、DAP农、APP。于2019年3月10日育好玉米苗，待玉米长至三叶期时移栽，每盆移栽1 000 mL水，每盆移栽1株，期间进行病虫害管理，试验周期为40 d。

1.3 测定指标与方法

垂直拉伸植株达到最高点用卷尺测量地表到植株最高点的高度，游标卡尺测量茎基部直径。土壤及植株取样方法：拔出植株后，抖动分离根际土壤，其根际土用四分法取土，风干后研磨，分别过2.00和0.15 mm筛备用;土面剪下地上部，洗净根系，烘干后称干重，粉碎后测定全磷，用H2SO4-H2O2消煮，钼锑抗比色法进行测定;土壤全磷、有效磷、有效氮含量测定参考《土壤农业化学分析方法》[10]。氮挥发率=（施肥处理-不施肥处理）/施肥量×100%。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2007对试验数据进行整理和分析，采用Origin 7.5进行初级统计分析和图表制作，使用SPSS进行方差显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同磷源在石灰性土壤中氨挥发行为

由表1可知，在石灰性土壤中，随着时间的延长各磷源中的氮挥发量增加。其中工业级MAP和农用MAP在4.15 d前均未有氨挥发，随后开始出现氨挥发，且农用MAP处理挥发量和挥发速率均比工业级MAP处理多。而工业级DAP和农用DAP处理在整个培养过程均有氨挥发，且前期挥发速率快。而APP处理在前期出现氨挥发，后期却未出现氨挥发。在18.42 d时各磷源处理的氨挥发累积率表现为DAP工>DAP农>APP>MAP农>MAP工。

2.2 不同磷源處理对石灰性土壤有效磷的影响

由图1可知，各磷肥处理施入石灰性土壤后土壤有效磷含量随着培养时间的增加呈下降趋势。各磷肥施入初期工业级MAP处理、农用MAP处理和APP处理土壤有效磷含量相近，但比工业级DAP和农用DAP处理土壤有效磷含量高。但随着时间的增加APP处理的土壤有效磷含量达到最高，土壤有效磷含量表现为MAP工>MAP农>DAP农>DAP工。且在18.42 d时，APP、MAP工、MAP农处理土壤有效磷含量分别比DAP工和DAP农提高22.43%和17.39%、21.88%和16.87、17.80%和12.96%。

2.3 不同磷源对玉米长势的影响

从表2可以看出，各磷源处理施入石灰性土壤后显著影响玉米株高和茎粗，其中APP处理的株高和茎粗均最高，与MAP工、MAP农处理无显著差异，但显著高于DAP工、DAP农处理，且分别较DAP工、DAP农处理玉米株高和茎粗提高7.38%与8.68%，23.12%与25.45%。

2.4 不同磷源对玉米地上部和地下部干重的影响

由表3可知，在石灰性土壤中，不同磷源处理对玉米地上部干重和地下部干重的影响存在显著差异，APP与MAP工、MAP农处理玉米地上部和地下部之间均无显著差异，但显著高于DAP工、DAP农处理，玉米地上部和地下部干重表现为MAP工≈APP≈MAP农>DAP农≈DAP工>CK。

2.5 不同磷源对玉米氮磷吸收量的影响

由表4可知，在石灰性土壤中，不同磷源处理显著影响玉米氮磷吸收量。其中APP处理的玉米磷吸收量最高，与MAP工、MAP农处理差异不显著，但显著高于DAP工、DAP农处理，且较DAP工、DAP农增加45.44%、33.50%;对于玉米氮吸收量而言，MAP工处理最高，与MAP农和APP处理无显著差异，但显著高于DAP工、DAP农处理，且较DAP工、DAP农处理玉米磷吸收量增加了72.96%、59.31%。

2.6 不同磷源对土壤有效磷含量的影响

由图2可知，不同磷源处理显著影响土壤有效磷含量，其中不施肥处理土壤有效磷含量最低，APP处理最高，与MAP工、MAP农处理之间无显著差异，与DAP工、DAP农相比分别提高了89.91%、74.66%，且达显著水平。

2.7 不同磷源对土壤有效氮含量的影响

从图3可以看出，不同磷源处理显著影响土壤有效氮含量。其中APP处理有效氮含量与MAP工、MAP农处理差异不显著，但显著高于DAP工、DAP农处理，且较DAP工、DAP农处理土壤有效氮含量增加了51.09%、45.78%。

3 讨论

肥料品种、土壤pH等均会影响氨的挥发[11]，Whitehead等[12]研究发现，磷酸一铵、磷酸二铵和硫酸铵等在弱碱性土壤中的挥发损失可降低至10%以下，说明氨的挥发量与土壤pH密切相关，该试验中的磷酸二铵pH较高（pH=8）会加速氨挥发，而磷酸一铵偏酸，施入土壤后可降低肥际周围pH，聚磷酸铵pH为6，施入土壤后不会使土壤pH增加，而培养试验表明，在石灰性土壤中，工业级和农用MAP处理氮累积挥发率较低，工业级磷酸二铵氮挥发率最高。这与李书田等[13]研究磷酸一铵和磷酸二铵在弱碱性土壤中氨挥发发现磷酸二铵在培养32 h后氨挥发量最多的结果类似。氨挥发量影响土壤有效氮含量，培养试验发现随着培养时间的增加工业磷酸二铵的氨挥发量越多，而盆栽试验40 d后工业级磷酸二铵处理的氨挥发量增加，导致此处理的有效氮含量在各处理中最低。在石灰性土壤中Ca2+含量高，磷酸钙的固定作用十分强烈，容易造成施入的磷肥形成难溶性的Ca3（PO4）2，并逐渐向更稳定的Ca8-P、Ca10-P等无效磷转化，显著降低了磷的生物有效性[14]，该研究表明随着培养时间的增加各磷肥处理的有效磷含量呈降低趋势。研究表明，磷酸一铵饱和溶液施入石灰性土壤中的低pH可减少肥际pH，从而增加磷的有效性，而磷酸二铵则相反[15]。该研究中盆栽试验40 d后MAP工、MAP农处理的土壤有效磷含量与APP处理无显著差异，同时对玉米的长势及磷吸收量均无显著差异，但显著高于DAP工、DAP农处理。Sample等[16]研究发现焦磷酸盐占比较多的聚磷酸铵与磷酸一铵的施用无显著差异。陈小娟等[17]研究发现低聚为主的聚磷酸铵与磷酸一铵在土壤中有效磷含量及对玉米的生长均无显著差异，研究表明作为作物的氮源和磷源，聚磷酸铵与正磷酸盐无显著差异[18]。与该研究结果相似。此外，Venugopalan等[19]通过对比磷酸二铵、硝酸磷肥、固体聚磷酸铵和液体聚磷酸铵在小麦上的肥效试验，结果发现聚磷酸铵有利于小麦的生长。

4 结论

工业级和农用磷酸一铵及聚磷酸铵在石灰性土壤上氨挥发量低，同时有效氮含量较高，工业级和农用磷酸二铵挥发量大，不适合在石灰性土壤上施用。

在石灰性土壤上，工业级和农用磷酸一铵及聚磷酸铵有利于玉米苗期的生长，同时也促进玉米对氮磷元素的吸收。

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