聚磷酸盐替代部分正磷酸盐增产作用研究

普正仙，宗世荣，陈泽新，王 芳，汤 利，柳 展，危常州

（1.云南云天化股份有限公司 研发中心，云南 昆明 650228；2.云南农业大学 资源与环境学院，云南 昆明 650500；3.勐海曼香云天农业发展有限公司，云南 西双版纳 666205；4.石河子大学 农学院，新疆 石河子 832003）

0 引言

磷肥是主要的肥料品种之一，在农作物增产中的作用举足轻重。但是，正磷酸盐为主要成分的磷肥施入土壤后极易与土壤中Al3+、Fe3+、Ca2+等产生化学沉淀或被土壤吸附固定［1-3］，致使磷在土壤中移动性差，不易被农作物根系吸收［3］。研究表明，磷在土壤中的移动以扩散为主，其移动距离仅为3～5 cm［4］。增加磷在土壤中的移动性，减少土壤对磷的固定是磷肥减量增效的突破口。

聚磷酸类磷肥（聚合度2～6）作为新型磷源备受关注［5-6］，该类肥料是磷分子间通过共价缩合而成的一种支链或直链型聚合物［7-8］。有研究指出，与传统的正磷酸盐磷肥相比，聚磷酸类磷肥可显著提高土壤有效磷水平［9-10］、农作物产量［11-12］和肥料利用率［13］。然而，由于聚磷酸类磷肥市场价格高于普通磷酸一铵和磷酸二铵，且其在土壤中需要经过水解释放出正磷酸盐才能被农作物吸收，因此其肥效慢于普通磷肥。采用正磷酸盐和聚磷酸盐复合制成含聚磷酸盐复合肥可能是一种兼顾肥效和成本的方法。笔者以2种聚磷酸盐（聚磷酸铵、三聚磷酸钾）为原料，设置几种与普通磷酸二铵的比例，在云南勐海水稻上通过田间试验检验其肥效，为含聚磷酸盐复合肥生产和应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设置

聚磷酸铵（APP）和三聚磷酸钾（KTPP）均由云南云天化股份有限公司生产，其主要肥料性质见表1。试验所用常规肥料为磷酸二铵（w（N）18%，w（P2O5）46%）、尿素（w（N）46%）和氯化钾（w（K2O）60%）。

表1 APP和KTPP肥料性质

试验以勐海曼香云天农业发展有限公司水稻基地的施肥量为对照，其水稻全生育期N、P2O5、K2O投入量分别为180、90、90 kg/hm2。采用等养分设计，用APP 和KTPP 替代部分正磷酸盐。对于APP和KTPP，由于其分别含有氮素和钾素，在计算各处理肥料用量时，以磷素确定其作基肥或追肥的用量，其所含的氮素或者钾素分别扣除对应的尿素或者氯化钾相应的量。设置聚磷酸盐全部作基肥或全部作追肥，另设一个不施磷肥对照，以及一个磷酸二铵（DAP）作磷源的处理，合计10 个处理（见表2）。田间随机区组排列，各小区面积30 m2（5 m×6 m），每个处理3次重复。

表2 试验处理

试验于2020 年在云南省西双版纳傣族自治州勐海县勐遮镇曼根村开展，地理位置位于东经100°22′27″、北纬21°94′70″，地形平坦。0～20 cm 耕层土壤pH 5.33，w（速效钾）126.4 mg/kg，w（有效磷）15.7 mg/kg，w（有机质） 3.38 g/kg，w（碱解氮）51.7 mg/kg，综合肥力水平为中上。实验水稻品种为籼稻502，水稻栽种方式为人工栽种，株行距21 cm×34 cm。氮肥1/3 作基肥，2/3 作追肥；钾肥1/2作基肥，1/2作追肥；磷肥1/2作基肥，1/2作追肥，追肥在分蘖期施用。

1.2 采样和分析项目

于移栽后本田生长30、90、120 d 取0～20 cm耕层土样，测定土壤有效磷含量（0.5 mol/L NaHCO3浸提，钼蓝比色法测定）。

水稻在收获时采集植株样品，分茎、叶、穗保存。样品用H2SO4-NaOH 消煮，钼锑抗比色法测定全磷含量。干物质量采用烘干称量法测定。并测定稻谷的垩白度、垩白率、整精米率、粗蛋白含量、粗灰分含量、粗脂肪含量。收获时对水稻进行测产，测定产量结构，根据结实率、千粒质量、有效穗数、穗粒数计算水稻产量。

1.3 计算与数据处理

方差分析和多重比较采用SPSS 软件，数据计算和制图采用WPS进行。

2 结果与分析

2.1 不同聚磷酸盐添加对土壤有效磷含量的影响

不同聚磷酸盐添加在不同时期对土壤有效磷含量的影响见图1。追肥之前（图1a.，本田生长30 d），4个聚磷酸盐作基肥的处理土壤有效磷含量显著低于对应的追肥处理，也显著低于正磷酸盐处理，显示聚磷酸盐有一定的缓效性。

追肥后60 d（图1b.，本田生长90 d），不论聚磷酸盐作基肥还是追肥，土壤有效磷含量均大于正磷酸盐处理，且相同条件下聚磷酸盐添加量8%的处理土壤有效磷含量都大于聚磷酸盐添加量4%的处理。聚磷酸盐作追肥的处理土壤有效磷含量总体大于作基肥的处理。显示聚磷酸盐不论作追肥还是基肥，均具有提高土壤有效磷含量的作用。由于60～90 d 正是水稻拔节-孕穗的关键时期，因此，聚磷酸盐对水稻生长关键时期改善磷素营养均具有积极作用。

在水稻收获后（图1c.，本田生长120 d），聚磷酸盐作追肥的处理土壤有效磷含量均显著高于正磷酸盐处理，也显著高于聚磷酸盐作基肥的处理（APB8 处理除外）。再次说明聚磷酸盐具有缓释作用，能较长时期维持土壤的有效磷含量处于高水平。相同条件下，聚磷酸盐替代率为8%的处理土壤有效磷含量全部大于替代率为4%的处理。

图1 聚磷酸盐在不同时期对土壤有效磷含量的影响

全生育期中，土壤有效磷含量在30～90 d阶段逐渐增加，随后下降。这一特点与水稻吸磷规律基本匹配，其中聚磷酸盐作追肥表现更为明显。表明聚磷酸盐添加延长了速效磷肥的供肥时间，改善了肥料的供肥特性。

2.2 聚磷酸盐处理对水稻产量和磷吸收量的影响

在相同养分投入量下，聚磷酸盐替代部分正磷酸盐对水稻磷素吸收产生了显著的影响（见表3），与全部施用正磷酸盐比较，聚磷酸盐处理水稻磷吸收量提高4.7%（APT4）～ 12.9%（KPB8）。增产方面，所有处理都比CK增产，增产幅度为13.7%（PO）～34.6%（APT8），聚磷酸盐处理比正磷酸盐处理增产幅度则为1.15%～18.39%。产量方面，APB8 和APT8 处理分别获得作基肥和作追肥两种施肥方法的最高产量，分别比PO处理增产18.10%和18.39%，显示在较高替代比例下，聚磷酸盐对水稻的增产作用显著高于普通正磷酸盐磷肥。

表3 聚磷酸盐对水稻产量和磷吸收量的影响

去除CK和PO处理后，用三因素方差分析（聚磷酸盐种类、聚磷酸盐替代比例、聚磷酸盐作基肥/追肥施用）发现，在水稻吸收磷方面，两种聚磷酸盐处理无显著性差别，作基肥时KTPP 替代率为8%处理显著高于替代率为4%的处理，且作基肥时水稻对磷的吸收量高于作追肥时。在产量方面，APP显著比KTPP增产，同等条件下，聚磷酸盐8%替代率下增产效果大于4%替代率，而聚磷酸盐磷肥作基肥或者作追肥，对水稻的产量影响不大。在磷回收率（单季利用率）方面，APP的回收率高于KTPP，但没有达到显著性差异水平。聚磷酸盐8%替代率下P 回收率则显著高于4%替代率，磷肥作基肥时磷当季回收率显著高于作追肥。

2.3 聚磷酸盐处理对水稻产量结构的影响

聚磷酸盐对水稻的产量结构产生显著影响。千粒质量方面，所有施磷处理均显著提高了千粒质量（见表4），但与PO 处理比较各处理间差异不显著。结实率方面，除KPB4、KPT4处理外，聚磷酸盐处理显著高于PO 处理，KTPP 8%替代率下也显著高于4%替代率。穗粒数方面，各施磷处理之间差异不显著，部分处理（KPB8、APB4、KPT8、APT4、APT8）穗粒数与CK差异显著。在667 m2有效穗数方面，PO 处理获得了最高的有效穗数，但各处理差异不显著。

表4 不同处理聚磷酸盐对水稻产量结构的影响

2.4 聚磷酸盐处理对水稻营养品质和外观品质的影响

聚磷酸盐处理对水稻品质也产生了一定程度的影响（见表5）。粗蛋白含量PO 处理最高，与APP 比较，相同添加量下KTPP降低粗蛋白含量的作用较为明显。APP或KTPP作追肥均导致稻谷粗灰分含量下降，但差异不显著。聚磷酸盐处理显著提高或提高了粗脂肪含量，提高幅度在16.3%～47.5%，但不同聚磷酸盐比例处理提高粗脂肪含量的规律不明显。聚磷酸盐8%替代率下稻谷的整精米率有高于4%替代率处理的趋势，总体而言，除个别处理外，聚磷酸盐处理的整精米率低于CK或PO处理。垩白影响水稻外观品质，从而是影响稻米商品性的主要指标之一。与PO 处理相比，除个别处理（APT8）外，聚磷酸盐作基肥或者作追肥对垩白度影响不显著，较低的聚磷酸盐添加量垩白度较低。但聚磷酸盐处理均提高了垩白度，其内在机制则不清楚。

表5 聚磷酸盐对水稻营养和外观品质的影响

3 结论

相同施磷量下，用聚磷酸铵或三聚磷酸钾替代4%或8%的正磷酸盐，比只用正磷酸盐施肥水稻增产1.15%～18.39%。两种聚磷酸盐比较，APP 的增产作用优于KTPP。聚磷酸盐替代部分正磷酸盐对水稻品质的影响表现为提高了粗脂肪的含量，作追肥时降低了粗灰分含量。相同条件下聚磷酸盐8%替代率下稻谷的整精米率高于4%替代率。

聚磷酸盐的增产作用和提高磷肥利用率效果，我们认为是其延长供磷时间造成的［14］。在水稻灌浆期（90 d）、灌浆后期-收获期（120 d），聚磷酸盐处理的土壤有效磷含量均高于PO处理，且120 d时作追肥的处理土壤有效磷含量显著高于作基肥的处理（APB8处理除外），表明聚磷酸盐的缓释效应延长了土壤的供磷期，从而提高了水稻的磷吸收量，相应提高了产量。聚磷酸盐较少被土壤固定可能是另外一个原因，但这需要通过实验研究进一步验证。

聚磷酸铵是中性盐，三聚磷酸钾则具强碱性。试验土壤pH 5.3，为弱酸性土壤，本来预测三聚磷酸钾的碱性能中和土壤酸性，可能其增产作用强于聚磷酸铵，但实验结果并非如此。可能的原因是土壤pH尚不构成水稻生长的障碍因素。另外，KTPP聚合度高于APP，其水解速率慢于APP，可能是另外一个原因［15］。