丁 寧，姜遠(yuǎn)茂，陳 倩，彭福田，魏紹沖，劉建才，張大鵬

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安 271018)

磷是作物高產(chǎn)必須投入的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一，因此施用磷肥是提高農(nóng)作物生產(chǎn)的重要措施，而磷肥的當(dāng)季利用率一般只有10%～25%，土壤對(duì)水溶性磷酸鹽的吸附和固定是導(dǎo)致磷肥利用率不高的重要原因［1～3］。磷是蘋果生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成的基礎(chǔ)，施入土壤中的磷肥當(dāng)季利用率一般低于20%。上世紀(jì)80年代來農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中磷素投入量大大高于帶出量，磷的盈余使得土壤中的總磷和有效磷水平不斷上升［4］。在一定磷濃度范圍內(nèi)，Langmuir方程能夠較好地反映土壤對(duì)磷的吸附和解吸特征，以此作為該土壤中提高磷肥有效性及確定磷肥合理用量的理論依據(jù)［5～7］。在磷素養(yǎng)分偏高或過量情況下，施磷肥是否有效以及對(duì)其他養(yǎng)分吸收的影響沒有依據(jù)。以往有關(guān)果樹磷素的研究工作大多限于施磷肥對(duì)蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以及果樹磷素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和分配等方面［8～10］。本試驗(yàn)采用15N示蹤技術(shù)研究了不同供磷水平對(duì)平邑甜茶生長(zhǎng)及15N-尿素吸收、分配和利用的影響，以期為高磷條件下蘋果植株合理施用氮肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2010年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站進(jìn)行，供試土壤為壤土，其有機(jī)質(zhì)含量為10.231 g/kg，速效磷含量為24.48 mg/kg，速效鉀含量為136.57 mg/kg，硝態(tài)氮21.12 mg/kg，銨態(tài)氮41.28 mg/kg。試驗(yàn)采用盆栽方法進(jìn)行，每盆裝風(fēng)干土1.5 kg。于2010年5月15日將平邑甜茶幼苗移栽入盆中，每盆一株。

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，分別為 P0、P1、P2、P3和P4，代表磷(P2O5)5個(gè)水平，5個(gè)處理用量分別為 0、400mg/kg、600mg/kg、800mg/kg和1000mg/kg，每個(gè)處理重復(fù)5次，共25盆，于2010年5月25日一次性施入，同時(shí)每盆施入10.25%的15N-尿素(上?；ぱ芯吭荷a(chǎn))0.3 g和硫酸鉀1 g。

1.2 測(cè)定方法及計(jì)算公式

于9月15日，測(cè)量植株的株高、莖粗、葉面積，記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行破壞性整株取樣，整株解析為地上(莖、葉)和地下(根)兩部分，稱量各部分鮮重。樣品按清水→洗滌劑→清水→1%鹽酸→3次去離子水順序洗凈后，立即在105 ℃下殺青30 min，隨后在75 ℃下烘至恒重，不銹鋼電磨粉碎后過60目篩，混合裝袋備用。

樣品全氮用凱氏定氮法測(cè)定［11］。15N豐度用ZHT-03(北京分析儀器廠)質(zhì)譜計(jì)(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院原子能所)測(cè)定。

Ndff指植株器官?gòu)姆柿现形辗峙涞降?5N量對(duì)該器官全氮量的貢獻(xiàn)率，反映了植株器官對(duì)肥料15N的吸收征調(diào)能力［12］。計(jì)算公式為:

Ndff% =(植物樣品中15N豐度%-15N自然豐度%)/(肥料中15N豐度%-15N自然豐度%)×100

氮肥利用率=［Ndff×器官全氮量(g)］/施肥量(g)×100%。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Microsoft Excel 2003軟件進(jìn)行圖表繪制，應(yīng)用DPS 7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析和差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同供磷水平對(duì)植株生長(zhǎng)的影響

表1 不同供磷水平下株高、莖粗、葉面積和干重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、莖粗、干重和葉面積隨著施磷量的增加而先增加后減少，從P0(不施肥)到P1(400mg/kg)呈增加趨勢(shì)，而后呈顯著降低趨勢(shì)。5個(gè)不同磷水平處理的株高、莖粗、葉面積和干重值均以P1處理最大，分別為27.72 cm、0.43 cm、15.12 mm2和8.07 g;P4(1000 mg/kg)處理最小，分別為21.86 cm、0.32 cm、13.73mm2和6.13 g，兩者之間除莖粗外差異極顯著。表明在土壤有效磷正常(24.48mg/kg)的情況下，小量施用磷肥可以促進(jìn)植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，而當(dāng)施用量繼續(xù)增加時(shí)則抑制植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，當(dāng)施用量達(dá)到P3處理(800 mg/kg)植株的株高、干重明顯降低，當(dāng)施用量繼續(xù)增加達(dá)到P4(1000 mg/kg)植株的株高、干重受到顯著抑制，說明量越大，植株的生長(zhǎng)受抑制越明顯。不施用磷肥也抑制植株生長(zhǎng)，但抑制作用不明顯，表現(xiàn)出一定的缺磷癥狀，如植株矮小，生長(zhǎng)緩慢，葉色深綠等。

2.2 不同供磷水平對(duì)15N-尿素吸收、利用的影響

2.2.1 不同供磷水平下植株不同器官(根、莖、葉)的Ndff 由圖1可知，5個(gè)不同的供磷水平，植株不同器官(根、莖、葉)的Ndff值不同。5個(gè)不同處理的不同器官(根、莖、葉)均以P1處理的Ndff值最大，P4處理的Ndff值最小。表明少量施用磷肥可以促進(jìn)植株對(duì)15N的吸收征調(diào)能力，而當(dāng)施用量繼續(xù)增加時(shí)則抑制植株對(duì)15N的吸收征調(diào)能力，當(dāng)施用量達(dá)到P2處理植株的Ndff值明顯變小，當(dāng)施用量繼續(xù)增加達(dá)到P4處理植株的Ndff值最小，說明施磷量越大，植株的生長(zhǎng)受抑制越明顯，對(duì)15N的吸收征調(diào)能力越小;不施用磷肥也抑制植株生長(zhǎng)，吸收分配的15N量也減少，但是不明顯，表現(xiàn)出一定的缺磷抑制癥狀。

圖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 不同磷水平處理對(duì)植株15N-尿素吸收的影響 由表2可知，平邑甜茶植株的全氮和15N吸收值隨著施磷量的增加而先增加后減少，從P0到P1呈增加趨勢(shì)，而后呈顯著降低趨勢(shì)。5個(gè)不同磷水平處理的全氮和15N吸收值均以P1處理最大，分別為0.1146 g和0.0012 g;P4處理最低，分別為0.0847 g和0.0007 g。表明少量施用磷肥可以促進(jìn)植株對(duì)氮素和15N的吸收，而當(dāng)施用量繼續(xù)增加時(shí)則抑制植株對(duì)氮素和15N的吸收，當(dāng)施用量達(dá)到P3處理植株對(duì)氮素和15N的吸收明顯降低，當(dāng)施用量繼續(xù)增加達(dá)到P4植株對(duì)氮素和15N的吸收受到顯著抑制，說明施肥量越大，植株的生長(zhǎng)受抑制越明顯，對(duì)氮素和15N的吸收越少;不施用磷肥也抑制植株生長(zhǎng)，但抑制作用不明顯，表現(xiàn)出一定的缺磷癥狀。

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 不同磷水平處理下的15N-尿素利用率 由圖2可知，平邑甜茶植株的氮肥利用率隨著施磷量的增加而先增加后減少，從P0到P1呈增加趨勢(shì)，而后呈顯著降低趨勢(shì)。5個(gè)不同供磷水平下的氮肥利用率均以P1處理最大，為4.04%;P4處理最低，為2.04%。表明合理施用磷肥可以促進(jìn)植株對(duì)氮肥的吸收，從而提高氮肥利用率，而當(dāng)施用量繼續(xù)增加時(shí)則抑制植株對(duì)氮肥的吸收，說明過量施磷會(huì)抑制植株對(duì)氮的吸收。不施用磷肥也抑制植株對(duì)氮肥的吸收，氮肥利用率降低，但抑制作用不明顯，這很可能與土壤本身含磷較高有關(guān)。

圖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 討論與結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著施磷量的增加，平邑甜茶植株的株高、莖粗、干重和葉面積隨著施磷量的增加而先增加后減少，從P0～P1呈增加趨勢(shì)，而后呈顯著降低趨勢(shì)，當(dāng)磷肥(P2O5)處理在400 mg/kg時(shí)，植株的株高、莖粗、干重和葉面積均為最大值，說明合理施磷有利于平邑甜茶植株正常的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，當(dāng)磷肥(P2O5)處理在1000 mg/kg時(shí)，植株的株高、莖粗、干重和葉面積均最低，說明過量施磷嚴(yán)重影響了植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。

各器官中15N占全株15N總量的百分率反映了肥料氮在樹體內(nèi)的分布及在各器官遷移的規(guī)律［13］，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著施磷量的增加，當(dāng)處理在400 mg/kg時(shí)植株不同器官(根、莖、葉)的Ndff值最大，說明植株對(duì)15N的吸收征調(diào)能力增大，當(dāng)磷肥(P2O5)處理在1000 mg/kg時(shí)植株不同器官(根、莖、葉)的Ndff值最小，說明植株對(duì)15N的吸收征調(diào)能力顯著減弱，由此得出前者施磷量促進(jìn)植株生長(zhǎng)，后者施磷量抑制植株生長(zhǎng)。

根據(jù)植物的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)和土壤供給狀況，通過施肥來保持營(yíng)養(yǎng)元素平衡，是當(dāng)今植物營(yíng)養(yǎng)和肥料科學(xué)研究的方向和熱點(diǎn)［14］，本實(shí)驗(yàn)就是通過5個(gè)不同供磷水平來探討促進(jìn)植株生長(zhǎng)的適宜施肥量，并且得出當(dāng)施磷(P2O5)在400 mg/kg時(shí)促進(jìn)了植株的生長(zhǎng)，而且效果顯著。磷肥的肥效主要決定于土壤的供磷特性，化肥的投入是導(dǎo)致土壤磷素和硝態(tài)氮積累的重要因素［15］。合理施磷肥通過促進(jìn)根系生長(zhǎng)增加了氮的吸收范圍和吸收量，減少了土壤中硝態(tài)氮的累積和向深層次的運(yùn)移［16］，這與本實(shí)驗(yàn)如何提高磷肥利用率，從而促進(jìn)氮素吸收的研究目的一致。研究表明土壤中磷素的移動(dòng)性很小，但在長(zhǎng)期大量施用磷肥時(shí)，表層土壤磷素不同程度向下運(yùn)移。長(zhǎng)期大量施用磷肥造成的土壤磷素淋失在沙質(zhì)土壤，高磷含量土壤上表現(xiàn)更為突出，最終造成水體富營(yíng)養(yǎng)化［17-18］。鑒于此，生產(chǎn)中要結(jié)合土壤的供給狀況、肥料利用情況來調(diào)節(jié)施肥量，從而追求更大的經(jīng)濟(jì)效益。

從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，在土壤有效磷正常(24.48 mg/kg)情況下，少量施用磷肥可以促進(jìn)植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，而當(dāng)施用量繼續(xù)增加時(shí)則抑制植株正常生長(zhǎng)。因此，果園磷肥施用必需參考土壤中有效磷的含量，維持土壤穩(wěn)定的供磷水平，以減少土壤固定，這對(duì)提高氮肥利用率也具有重要意義。

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