腐植酸对小白菜生长和磷素利用的影响
2022-11-02杨清俊李任丰田艳艳郭景丽
杨清俊 陈 虹 李任丰 路 宇 田艳艳 郎 朗 郭景丽
河南心连心化学工业集团股份有限公司 新乡 453731
磷是植物体重要化合物组成部分，以多种方式参与植物体内各种生理活动[1～3]。植物吸收利用的磷主要来源于土壤，但在土壤中移动性很小，磷酸盐极易被土壤中化合物固定，农作物对磷肥的利用率偏低[3～6]。许多研究表明，腐植酸对磷肥有着活化、转化、移动等多重功效，可提高磷的有效性，对磷肥具有增效作用[7～9]。还有研究表明，腐植酸对不同类型土壤中磷素形态具有调控作用，如降低红壤Al-P 含量，增加Ca2-P 和Ca8-P 含量，促进土壤磷素的释放，显著提高土壤磷的有效性[8]。本研究选用磷肥与不同浓度梯度腐植酸进行复配，研究其对磷肥有效性以及小白菜生长情况的影响，为下一步腐植酸磷肥产品的开发奠定理论基础。
1 材料和方法
1.1 供试土壤
试验于2021 年3 月18 日—4 月20 日在河南心连心化学工业集团股份有限公司温室大棚（经度113.78°E，纬度35.18°N）开展，土壤类型为褐土，土壤基本化学性质见表1。
表1 供试土壤基本化学性质Tab.1 Basic chemical properties of tested soil
1.2 供试材料
供试作物：小白菜，品种为“上海青”。
供试材料：磷酸一铵（湖北鄂中化肥有限公司，11-47-0）、腐植酸钾（黑色生态科技有限公司，腐植酸含量为60.0%）。
1.3 试验设计
试验共设9 个处理，每个处理5 次重复。设置不同浓度的腐植酸（以腐植酸含量计），磷（P2O5）使用量选用低磷含量（0.1 g/kg）为基础，采用底肥的方式进行。对照（CK）：不添加磷肥；T1：磷酸一铵；T2：0.6%腐植酸；T3：0.3%腐植酸+磷酸一铵；T4：0.6%腐植酸+磷酸一铵；T5：1.2%腐植酸+磷酸一铵；T6：3.0%腐植酸+磷酸一铵；T7：4.2%腐植酸+磷酸一铵；T8：6.0%腐植酸+磷酸一铵。
选用外口径为22.7 cm，内口径为19.8 cm，高为13.5 cm 的聚丙烯树脂塑料盆，每盆移栽1 株小白菜，生长期间栽培管理和病虫害管理措施均相同，同一作业当日完成，并做好作物生长和试验管理记录。
1.4 测定项目与方法
收获后分别测定作物产量，每株重量单独测定（不含根）。种植前测定土壤基本化学性质（ASI法进行全分析），收获后测定土壤有效磷含量和各形态无机磷（Ca8-P、Al-P、Ca10-P）含量， 有效磷含量用ASI 法土壤养分测定，各形态无机磷含量采用钼锑抗比色法进行测定，参考鲍士旦主编《土壤农化分析》石灰性土壤无机磷分级测定[10]。植株采集时拿剪刀在植株茎基部剪开，收取地上部分。测定地上部鲜重和干重，然后参考鲍士旦主编《土壤农化分析》植株中磷的测定来测定磷含量，计算磷农学效率，磷农学效率（%）=（施磷产量-不施磷产量）/磷肥施用量。
1.5 数据分析
试验结果的数据处理，采用Microsoft Excel 2007、SPSS 20、SigmaPlot 12.5 和R 3.4.3 进 行 处理和统计分析。处理间均值的差异性采用单因素方差分析（Ducan’s multiple range test）进行评估。
2 结果与分析
2.1 不同处理对小白菜产量的影响
不同处理小白菜产量情况如图1。由图可以看出，不同处理对小白菜的生长产生不同影响。除T4 处理外，添加不同浓度腐植酸与磷酸一铵结合，均表现出产量高于单独磷酸一铵处理，但均未表现出显著性差异。其中T7 处理较T1 处理增加最多，增加4.55%；其次是T3、T6 和T5 处理，分别较T1 处理增加4.16%、3.05%和1.23%。可见，腐植酸可在一定程度增加小白菜的产量。
图1 不同处理对小白菜产量的影响Fig.1 Effects of different treatments on yield of pakchoi
2.2 不同处理对土壤磷形态的影响
2.2.1 不同处理对土壤有效磷含量的影响
不同处理土壤有效磷含量（通过ASI 方法测定的土壤有效磷主要是从具表面活性的Fe-P、Al-P 及Ca-P 中螯合金属离子，使其中有效的固相活性磷进入溶液而被提取）如表2。由表可以看出，T6 处理有效磷含量最高，较T1 处理增加12.66%。其次是T8、T4、T5 和T7 处理，分别较T1 处理增加8.89%、7.96%、7.53%和1.94%。可见添加0.6%～6.0%的腐植酸均表现出对有效磷含量的增加有一定促进作用，相比不施磷处理（CK和T2 处理），添加0.6%～6.0%的腐植酸均表现出显著的促进作用。与种植小白菜前的土壤相比，有效磷含量均有降低，其中T2 处理未施用磷肥，通过活化土壤中磷为小白菜提供养分，故降低最为明显。
表2 不同处理对土壤有效磷含量的影响Tab.2 Effects of different treatments on available phosphorus content of soil mg/L
2.2.2 不同处理对Ca8-P 含量的影响
Ca8-P 的有效性要低于Ca2-P，但是在土壤中其含量往往要大于Ca2-P，实际生产中贡献要大于Ca2-P。对比不同处理，Ca8-P 含量以T2 处理最低（图2），显著低于各添加磷肥的处理，这是由于该处理没有添加磷肥，仅添加腐植酸处理，可能由于植株对养分的吸收利用使Ca8-P 含量最低。T5、T7、T4、T3 分别较T1 处理高7.01%、6.91%、5.86%和2.25%，但差异不显著。
图2 不同处理对土壤Ca8-P 含量的含量Fig.2 Effects of different treatments on Ca8-P content of soil
2.2.3 不同处理对Al-P 含量的影响
Al-P 含量相对其他形态无机磷占总有机磷含量比例较小，但其溶解度较大，对植物仍有一定的有效性，另外，在碱性条件下Al-P 对作物也具有显著的供磷能力。由图3 可以看出，T4 处理高于T1 处理，但无显著差异；其他处理均低于T1 处理，其中T7 和T5 处理分别较T1 处理低2.51%和5.33%，T3、T6、T8 处理较T1 处理显著降低。
图3 不同处理对土壤Al-P 含量的影响Fig.3 Effects of different treatments on Al-P content of soil
2.2.4 不同处理对Ca10-P 含量的影响
Ca10-P 在石灰性土壤中比较稳定，不易向其他形态转化，属于无效磷，需经过长时间风化才能逐步释放。由图4 可以看出，不同处理Ca10-P 含量不同，T7 处理Ca10-P 相对较高，较T1 处理增加3.19%，其他处理均低于T1 处理，T8、T2、T6、T4、CK、T3 和T5 处理，分别较T1 处理低0.93%、1.58%、3.97%、7.15%、7.65%、8.77% 和13.58%，后3 个处理降低显著。可见添加一定量腐植酸可降低土壤中Ca10-P 含量，活化土壤中难溶性磷。
图4 不同处理土壤Ca10-P 含量Fig.4 Effects of different treatments on Ca10-P content of soil
2.3 不同处理对磷素利用情况的影响
2.3.1 不同处理对小白菜地上部磷含量的影响
不同处理对小白菜地上部磷含量的影响测定结果如图5，不同处理地上部磷含量存在一定的差异。其中T8 处理磷含量最多，较T1 处理增加12.30%，其 次 是T3、T6、T5、T7 和T4 处 理，分别较T1 处理增加12.07%、11.26%、10.32%、9.48%和2.34%，除T4 处理，均差异显著。腐植酸添加量对植株磷含量没有形成规律的趋势，但添加腐植酸后植株的磷含量均高于T1 处理，表明腐植酸的添加有助于小白菜对磷的吸收。
图5 不同处理对小白菜地上部磷含量的影响Fig.5 Effects of different treatments on phosphorus content of pakchoi aboveground
2.3.2 不同处理对植株磷农学效率的影响
不同处理对小白菜磷农学利用率的影响见表3。由表可以看出，添加腐植酸处理均表现为磷农学利用率增加，T4、T5、T6 和T7 处理之间呈现出随着腐植酸用量的增加，磷农学利用率逐渐增加的趋势。其中T7 处理磷农学效率相对较高，较T1 处理增加64.50%，其次是T3、T6、T8、T5 和T4 处理，磷农学效率分别较T1 处理增加53.06%、31.76%、22.09%、19.92% 和1.78%。磷农学效率受作物生长影响显著，与作物长势呈显著正相关，添加腐植酸有助于促进作物生长提高作物对磷的利用。
表3 不同处理对小白菜磷农学效率的影响Tab.3 Effects of different treatments on phosphorus agronomic efficiency of pakchoi %
3 小结
添加4.2%腐植酸+磷酸一铵的处理小白菜产量、磷农学效率、小白菜地上部磷含量和土壤有效磷含量较仅磷酸一铵处理分别增加4.55%、64.50%、9.48%和1.94%。表明在该添加量条件下可有效促进小白菜对磷肥的吸收，增加磷的利用效率，同时具有一定的活化土壤磷作用，从而提高土壤磷素有效性。对无机磷分级测定结果中添加腐植酸一定程度增加土壤中有效磷含量，尤其是对植物有效的Ca8-P 含量，促进作物对磷的吸收利用，活化土壤中的难溶性磷，这也与前人研究结果相同[8，11]。
许多研究表明，腐植酸与磷结合，可减缓磷固定，促进作物对磷的吸收利用、增加作物产量。腐植酸对磷的作用主要体现在竞争吸附磷，腐植酸本身具有吸附作用，并通过螯合钙、铁、铝等阳离子减少磷酸盐固定，以及腐植酸与金属离子、磷酸盐形成可溶性螯合物方式提高磷的利用率。本研究结果表明腐植酸的应用可减少难溶性磷在土壤中的固定吸附，增加土壤中有效磷含量和植物对磷的吸收利用量，提高植物磷农学效率。通过腐植酸与磷的结合，一方面促进植物的生长，另一方面，避免过量施用磷肥导致缺锌、缺钼、硅固定、有毒有害物质积累以及土壤理化性质变差等副作用[12～17]。
