不同磷肥用量对水稻产量效益、磷肥利用率及土壤养分的影响

张锦滨，王晓云，孟 圆，孙玉香，马洪波

（1兴化市现代农业发展服务中心，江苏兴化 225700；2南京农业大学资源与环境科学学院，南京 210014；3江苏省农业科学院，南京 210014）

0 引言

水稻是江苏省主要粮食作物之一，水稻年种植面积220万hm2、总产1900万t左右，单产8400 kg/hm2左右，位居全国前列，而磷素是保证水稻正常发育生长的重要营养元素，对水稻增产和品质提高具有十分重要的作用[1]。人们为了追求水稻高产，往往过量施用磷肥，磷肥施入土壤后淋洗流失小，枸溶性磷在土壤中留存时间长，加之每年磷肥的施用，土壤中磷的积累越来越多，然而磷肥的当季利用率一般只有10%～25%[2]，相对应的导致土壤有效磷含量快速增加，从20世纪80年代第二次土壤普查的6.84 mg/kg，增加至27.4 mg/kg[3-4]，磷肥的过量施用不但没起到增产的作用，还有可能会导致作物减产，适量减少磷肥用量能够使作物稳产增产，不但增加了经济效益，而且又减少了磷肥对环境的污染[5]。易均[6]研究表明磷肥减少10%～20%施用，水稻不减产，且明显提高磷肥利用率，田昌[7]通过水稻减磷施用试验发现，磷肥减量既保证高产稳产，又有效降低稻田施肥初期N、P径流损失风险，李武等[8]研究表明，减量施磷处理可以提高华南早晚兼用型水稻的有效穗数、穗粒数和结实率，进而增加产量。魏媛媛[9]认为减磷15%与常规施肥相比能够增加水稻的产量。

根据调查，江苏农民习惯施肥大部分采用15-15-15比例的复合肥，氮磷钾三要素比例为1:1:1。胡中泽等[10]通过研究江苏水稻品种‘9108’养分吸收量，得出水稻每100 kg籽粒氮、磷、钾养分吸收量分别为2.64、0.44、2.63 kg；当地习惯施肥氮磷钾比例与籽粒氮磷钾吸收量比例相比，磷肥比例严重失调，磷肥存在极大的浪费。因此，通过研究不同磷肥施用量对水稻产量效益、磷肥利用率及土壤养分的影响，以期为当地水稻磷肥施用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年设在江苏省兴化市周庄试验点进行。该试验点常年雨水丰沛，日光充足，气候温暖，四季分明，无霜期较长，境内湖泊众多，河流纵横，属水网圩区。试验区地势平坦，具体土壤类型、土壤肥力水平见表1。

表1 兴化周庄土壤基本理化性质

1.2 试验材料

供试水稻品种为当地主栽品种‘9108’。供试肥料为心连心产46.4%尿素、济南鸿桥化工14%过磷酸钙、罗布泊50%硫酸钾。

1.3 试验设计

设6个处理，分别为纯磷(P2O5)用量0、37.5、75、112.5、150 kg/hm2，3次重复。另增加1个纯空白对照（不施任何肥料）。除纯空白对照外，各处理施纯氮(N)150 kg/hm2、钾肥(K2O)90 kg/hm2作为肥底。

氮肥品种为普通尿素（含N 46%）、磷肥为普通过磷酸钙（含P2O514%）、钾肥为硫酸钾（含K2O 50%）。氮肥运筹按基肥:基追比5:2:3进行，追肥分别在分蘖期和拔节期，详见表2。

表2 水稻磷肥用量试验方案 kg/hm2

1.4 测试项目与方法

按照NY/T 3241的规定进行试验记录。按照NY/T 2911的规定进行茎叶和籽粒采样。按照NY/T 2911的规定进行茎叶和籽粒样品处理。组织有经验的专家，进行收获计产。每个小区单打、单收、单计产。测定并记录各处理茎叶和籽粒的重量。

采用凯氏定氮法测定茎叶、籽粒全氮的含量。采用钼锑抗比色法测定茎叶、籽粒全磷的含量。采用火焰光度计法测定茎叶、籽粒全钾的含量。

1.5 计算公式

各计算公式如(1)～(8)所示。

1.6 数据处理

利用SPSS 22中文版分析软件进行统计分析，用Duncan’s multiple range test法比较不同处理间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同磷肥用量对水稻产量及产量构成因素的影响

由表3可知，随着磷肥用量的增加，水稻产量呈现先增加后降低的趋势，磷肥五氧化二磷用量37.5 kg/hm2的水稻产量最高，达到11781.15 kg/hm2，显著高于五氧化二磷用量150 kg/hm2的水稻产量(P<0.05)，产量顺序为 ，五 氧 化 二 磷 用 量 37.5 kg/hm2＞75 kg/hm2＞112.5 kg/hm2＞0 kg/hm2＞150 kg/hm2，表明不是磷肥用量越多越好，五氧化二磷用量在37.5～75 kg/hm2比较适宜兴化地区水稻生长，超过75 kg/hm2，不仅增加了肥料成本，造成环境污染，而且造成水稻减产，因此在农民常规五氧化二磷用量90 kg/hm2可以减量到37.5 kg/hm2。

表3 不同磷肥用量下水稻产量及产量构成因素的比较

从产量的构成因素来看，千粒重、穗数和穗粒数随着磷肥用量的增加呈现先增加后下降的趋势，磷肥五氧化二磷用37.5 kg/hm2处理的水稻穗数和穗粒数的最高，是磷肥五氧化二磷用量37.5 kg/hm2处理的水稻产量增产的最主要原因，其中五氧化二磷用量37.5kg/hm2处理的水稻穗数显著的高于不施肥空白处理(P<0.05)，穗粒数显著高于不施肥空白和五氧化二磷用量150 kg/hm2处理(P<0.05)。

由表4可知，从籽粒氮含量来看，随着磷肥用量的增加，籽粒氮含量增加，五氧化二磷用量150 kg/hm2处理的籽粒氮含量最高，显著高于不施肥的空白处理(P<0.05)，从籽粒磷含量来看，随着磷肥用量的增加，籽粒磷含量呈现先增加后减少的趋势，五氧化二磷用量75 kg/hm2处理的籽粒磷含量最高，处理间无显著差异(P＞0.05)。从籽粒钾含量来看，籽粒钾含量呈现先增加后减少的趋势，五氧化二磷用量37.5 kg/hm2处理的籽粒磷含量最高，显著高于不施肥的空白处理(P<0.05)。

表4 不同磷肥用量下水稻籽粒和秸秆氮磷钾含量的影响 g/kg

另外，从秸秆氮含量来看，随着磷肥用量的增加，秸秆氮含量呈现增加的趋势，五氧化二磷用量150 kg/hm2处理的秸秆氮含量最高，显著高于不施磷处理(P<0.05)，从秸秆磷含量来看，随着磷肥用量的增加，秸秆氮含量呈现增加的趋势，五氧化二磷用量150 kg/hm2处理的秸秆磷含量最高，显著高于不施磷处理(P<0.05)。从秸秆钾含量来看，秸秆钾含量呈现先增加后减少的趋势，五氧化二磷用量37.5 kg/hm2处理的秸秆钾含量最高，显著高于不施肥的空白处理(P<0.05)。

2.2 不同磷肥用量对水稻经济效益的影响

由表5可知，随着磷肥用量的增加，水稻产值呈现先增加后降低的趋势，五氧化二磷用量37.5 kg/hm2处理的水稻产值最高，达到35343.45元/hm2，其次为五氧化二磷用量75 kg/hm2处理的水稻产值，五氧化二磷用量150 kg/hm2处理的水稻产值最低，表明磷肥用量过多减少了水稻产值。从净收益来看，五氧化二磷用量37.5 kg/hm2处理的水稻净收益最高，分别高于五氧化二磷用量75、112.5、150 kg/hm2处理8.61%、19.48%、26.51%，与五氧化二磷用量150 kg/hm2处理达到了显著水平(P<0.05)。另外，从产投比角度，五氧化二磷用量37.5 kg/hm2处理的产投比最高，高于五氧化二磷用量 75、112.5、150 kg/hm2处理，与五氧化二磷用量150 kg/hm2处理达到了显著水平(P<0.05)，表明五氧化二磷用量37.5 kg/hm2处理的水稻经济效益最高，超过37.5 kg/hm2的水稻经济效益呈现下降趋势。

表5 不同磷肥用量下水稻的经济效益比较

2.3 不同磷肥用量对水稻磷肥效率的影响

由表6可知，水稻磷肥表观利用率随磷肥用量的增加而下降，施磷量37.5 kg/hm2的磷肥利用率最高，与各处理之间差异较明显，处理P37.5显著高于P112.5和P150(P<0.05)；施磷量37.5 kg/hm2的磷肥生理利用率最高，显著的高于P150(P<0.05)；磷肥农学利用率P37.5处理最高，P37.5、P75、P112.5和P150均达到了显著水平。磷肥偏生产力随磷肥用量的增加而下降，P37.5显著高于P75、P112.5和P150(P<0.05)。可见合理的磷肥用量可提高水稻产量并能获得较高的磷肥利用率。

表6 不同磷肥用量下水稻的磷肥效率比较

2.4 不同磷肥用量对土壤养分的影响

由表7可知，随着施磷量的增加，pH呈现降低的趋势，处理间未达到显著差异，表明磷肥增加会降低土壤pH，进而加剧土壤酸化；随着施磷量的增加，碱解氮呈现先降低后升高的趋势，P37.5处理的碱解氮最低，原因可能是高产量的水稻植株随之会吸收土壤中更多的有效态的氮；随着施磷量的增加，有效磷呈现升高的趋势，与施磷量的增加有关，施磷量的增加会导致土壤磷的积累；随着施磷量的增加，速效钾呈现升高的趋势，处理间未达到显著水平；随着施磷量的增加，有机质呈现先降低后升高的趋势，P37.5处理的有机质含量最低，原因可能是高产量的水稻植株会带走土壤中更多的有机质。

表7 不同磷肥用量下水稻土养分比较

3 结论

通过在兴化水稻磷肥用量试验发现，五氧化二磷用量37.5 kg/hm2处理的水稻产量最高，产量构成因素中的千粒重、穗数、穗粒数均高于其他处理，表明在土壤速效磷较高的土壤上，农民常规五氧化二磷用量90 kg/hm2完全可以减量到37.5 kg/hm2，不仅减少了肥料成本，也减少了对环境的污染，增加了肥料利用率，磷肥利用率可达到34.14%，达到了肥料减量增效的效果。磷肥用量超过37.5 kg/hm2，会明显增加土壤有效磷的积累，磷肥利用效率明显下降，增大对环境污染的风险，而且会增加生产成本，降低水稻的经济效益，不建议施用过多的磷肥。另外，五氧化二磷磷用量在37.5 kg/hm2能够有效增加籽粒和秸秆钾含量，五氧化二磷磷用量在75 kg/hm2能够有效增加籽粒磷含量。

4 讨论

4.1 磷肥用量对水稻产量的影响

磷是水稻生长发育所需的大量营养元素之一，施用磷肥是水稻获得高产的重要农业手段之一[11]。大量研究表明，在一定施磷范围内，水稻产量随施磷量的增加而增加，但超过一定用量，水稻产量呈下降趋势[12-14]。本研究的结果表明，水稻的产量随着施磷量的增加呈现先增加后减少的趋势，当施磷量增加至37.5 kg/hm2，产量开始减少，同时产量构成因素穗数、穗粒数、千粒重随着施磷量的增加也呈现先增加后减少的趋势，最高点在施磷量为37.5 kg/hm2。由此可见，水稻产量并不会随施磷量的不断增加而增加，合理的磷肥用量才是水稻产量高产高效的有效途径。

4.2 磷肥用量对水稻磷肥效率的影响

肥料利用率是衡量施肥效益和施肥科学合理性的重要指标[15]，合理的磷肥施用量，能够提高水稻磷肥利用率[16-18]。陈世平[19]的研究结果表明随着磷肥施用量的增加，水稻磷肥利用率呈现先增加后下降的趋势。侯云鹏[20]通过2年的水稻田间定位试验表明，水稻磷肥农学利用效率、磷肥偏生产力和磷肥利用率均呈现随施磷量的增加而下降的趋势，施磷量从40 kg/hm2增加到160 kg/hm2，磷肥偏生产力、磷肥利用率和磷肥农学利用效率分别由214.1 kg/kg、31.8%和15.9 kg/kg下降至65.8 kg/kg、19.2%和9.5 kg/kg。包明光的研究表明，随着磷肥用量的增加，当季磷肥利用率在降低，合适的施磷量能够提高磷肥利用率，稻谷产量能达到10500 kg/hm2，当季磷肥利用率在35%左右[21]。本研究结果显示，水稻磷肥农学利用效率、磷肥生理利用率、磷肥偏生产力和磷肥利用率均呈现随施磷量的增加而下降的趋势，施磷量为37.5 kg/hm2的磷肥效率最高。

4.3 磷肥用量对土壤养分的影响

增加磷肥施用可增加部分土壤养分含量，随着磷肥用量的增加，土壤pH影响不大，土壤有效磷、速效钾、有机质含量均有所提高[22]。陈均玲[16]的研究表明，随着磷肥用量的增加，土壤有机质、速效钾呈现先升高后降低的趋势，pH下降，有效磷增加的趋势。本研究结果表明，随着施磷量的增加，土壤pH呈现降低的趋势，土壤碱解氮和有机质呈现先降低后升高的趋势，土壤有效磷、速效钾呈现升高的趋势，当施磷量从0 kg/hm2到150 kg/hm2时，土壤有效磷由32.67 mg/kg升高至35.32 mg/kg，富磷土壤标准为土壤有效磷含量为20 mg/kg，满足了作物高产需求[23]，本试验的土壤有效磷含量已超过富磷土壤标准，因此，磷肥施用过多，会造成较高的土壤磷积累，进而污染环境。