王雅潔,張兵兵,袁盼,周家武,丁廣大,汪社亮,蔡紅梅,王創(chuàng),徐芳森,石磊*
(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國家重點實驗室,湖北 武漢,430070;2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江中下游耕地保育重點實驗室/微量元素研究中心,湖北 武漢,430070;3.湖北省當(dāng)陽市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,湖北 當(dāng)陽,444105)
油菜是我國重要的油料作物,播種面積占全國油料作物的一半以上,同時菜籽油是我國主要食用植物油之一[1]。隨著消費需求逐年擴(kuò)大,食用植物油對外依存度不斷提高,自給率已不足40%[2],因此提高油菜產(chǎn)量和含油量、推動油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的意義。甘藍(lán)型油菜對缺磷敏感,缺磷時,油菜子葉葉肉變厚,呈暗綠色或紫紅色,真葉葉片小,生長發(fā)育受阻,嚴(yán)重影響產(chǎn)量[3]。長江流域冬油菜區(qū)是我國主要的油菜產(chǎn)區(qū)[4],施用磷肥是油菜高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要措施;但磷肥當(dāng)季利用率低,化學(xué)磷肥的大量投入,不僅增加生產(chǎn)成本,還加劇環(huán)境面源污染[5,6]。
土壤質(zhì)地決定了土壤的理化性質(zhì),包括磷庫大小、磷在土壤中的吸附和緩沖能力[7]。土壤質(zhì)地不同,肥料磷效率不同,土壤磷形態(tài)及其在各個磷庫的分布情況也不盡一致[8]。一般來說,土壤中粘粒含量越高,磷的吸附量越大,土壤磷有效性就越低,但磷的擴(kuò)散系數(shù)增加,植物吸收的磷量增加,磷緩沖能力增加[9]。研究表明,隨著施磷量的增加,黏質(zhì)土壤上馬鈴薯單株產(chǎn)量顯著增加,而沙質(zhì)土壤上馬鈴薯單株產(chǎn)量先增加后減少,當(dāng)施磷量超過100 mg/dm3后,黏質(zhì)土壤馬鈴薯單株產(chǎn)量顯著高于沙質(zhì)土壤,植株葉面積增大、葉片數(shù)顯著增加[10]。
近年來,我國磷肥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷變化,隨著磷酸銨、重過磷酸鈣、聚磷酸銨等髙濃度磷肥的生產(chǎn)推廣,低濃度磷肥如過磷酸鈣、鈣鎂磷肥等產(chǎn)品的比重開始下降[11]。研究發(fā)現(xiàn),磷肥的種類對作物生長發(fā)育、養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量形成等有重要影響。紅壤油菜施用磷肥的增產(chǎn)效應(yīng)表現(xiàn)為過磷酸鈣優(yōu)于Gafsa 磷礦粉、優(yōu)于昆陽磷礦粉[12]。低磷紅壤種植玉米施用等量磷肥時,磷酸二銨和磷酸一銨處理的增產(chǎn)效果優(yōu)于過磷酸鈣和鈣鎂磷肥處理[13]。潮土、砂姜黑土和黃褐土小麥磷酸二銨處理的干物質(zhì)、產(chǎn)量和氮素吸收利用效率均顯著高于磷酸一銨、鈣鎂磷肥、過磷酸鈣處理,且施用磷酸二銨對土壤pH 影響較小[14]。壤質(zhì)灰漠土膜下滴灌處理,施用磷酸一銨比施用磷酸二銨更能顯著增加棉花干物質(zhì)質(zhì)量和產(chǎn)量[15]。
目前關(guān)于土壤-品種-磷肥相匹配的研究報道較少?;诖耍狙芯坎捎瞄L江中下游的黃棕壤和酸紫砂土,通過盆栽試驗研究兩類土壤與不同磷肥處理對甘藍(lán)型油菜中雙11 號和圣光168 苗期生物量、成熟期產(chǎn)量和磷吸收利用的影響,確定不同類型土壤實現(xiàn)油菜高產(chǎn)高效的磷肥種類,建立土壤類型-油菜品種-磷肥種類相匹配的油菜養(yǎng)分管理技術(shù),以期為促進(jìn)磷肥減施增效和保障生態(tài)環(huán)境安全提供參考。
供試油菜為長江中下游推廣品種中雙11 號(ZS11)和圣光168(SG168),均為半冬性油菜品種,分別由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國家重點實驗室培育和提供。前者為常規(guī)種,后者為雜交種。前期田間試驗結(jié)果顯示磷酸一銨不同施磷量處理5 個油菜品種中,SG168 受缺磷影響較小,產(chǎn)量均最高,ZS11 受缺磷影響較大,產(chǎn)量均最低[16]。
供試土壤包括發(fā)育于第四紀(jì)粘土的黃棕壤(壤土)、發(fā)育于紫色砂頁巖的酸紫砂土(砂土),兩類土壤基本理化性質(zhì)見表1。為保證供試土壤有效磷含量低,本試驗所用黃棕壤取自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)獅子山的深層土壤,土壤風(fēng)化程度較低。酸紫砂土取自湖北當(dāng)陽丘陵地區(qū),取樣時去掉表土。
供試磷肥為過磷酸鈣(SSP)、磷酸二銨(DAP)、聚磷酸銨(APP)和鈣鎂磷肥(CMP),養(yǎng)分含量和相關(guān)性質(zhì)見表2。
表2 供試磷肥參數(shù)Table 2 Parameters of the tested phosphate fertilizers
試驗在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物營養(yǎng)學(xué)實驗實習(xí)基地盆栽場進(jìn)行,盆栽場具有活動的玻璃鋼瓦防雨棚。試驗選用2個油菜品種(ZS11和SG168)、2種土壤類型(黃棕壤和酸紫砂土)和5 個磷肥處理(不施磷肥、過磷酸鈣、磷酸二銨、聚磷酸銨和鈣鎂磷肥),共20 個處理,每個處理重復(fù)4 次,采用完全隨機(jī)設(shè)計。
本試驗除不施磷肥(CK)處理外,其余各處理N、P2O5、K2O 的施肥量分別為每千克土0.2 g、0.15 g、0.20 g,以(NH4)2SO4(其中磷酸二銨和聚磷酸銨處理減去兩類肥料帶入的氮量)、不同磷肥和KCl 為肥源;同時每千克土中施入MgSO4·7H2O 0.25 g、1 mL Anon 微量元素營養(yǎng)液(1000×)和5 mL EDTA-Fe(濃度為0.05 mmol/L)(以上試劑均為試劑純)。CK 處理除不施磷肥外,其他肥料與施磷處理相同。肥料與供試土壤充分混勻后裝盆,盆栽容器采用7.5 L 黑色塑料缽,缽高23 cm,平均直徑22 cm,處理時內(nèi)襯黑色聚乙烯塑料袋,每缽裝過5 mm篩且風(fēng)干的供試土壤7.0 kg。氮肥分基肥、越冬苗肥、薹肥;磷肥和鉀肥一次性基施。2019 年10 月20日挑選大小均勻的油菜種子進(jìn)行播種。播種前每缽澆灌去離子水1L,播種后立即用50 g 左右風(fēng)干土覆蓋,待長到兩片真葉時間苗,每盆保留6株長勢相對一致的幼苗。苗期五葉期取樣1 株。受疫情影響,現(xiàn)蕾期和抽薹期不能取樣,為保證油菜成熟期產(chǎn)量不受生長空間的限制,2020 年2 月23 日每缽去掉3個植株,保留2株在成熟期取樣。2020年5月初收獲。試驗過程中采用去離子水澆灌。
油菜五葉期,每個處理每個重復(fù)(每缽)各取1個植株,用剪刀齊根頸處剪取地上部,用蒸餾水洗凈后于105℃殺青30 min,65℃烘干至恒重,稱取地上部干重。成熟期每缽2 株油菜,每個處理共8 株,選取6株長勢一致的油菜進(jìn)行考種,調(diào)查油菜株高、單株一級分枝數(shù)、每株角果數(shù)。收獲時,剪取地上部放入網(wǎng)袋掛藏,待油菜后熟后將單株上所有的角果進(jìn)行脫粒,稱量籽粒產(chǎn)量和千粒重;莖稈和角果皮置于65℃烘箱烘干至恒重,測定油菜成熟期莖稈和角果皮干重。隨后用植物粉碎機(jī)將莖桿和角果皮磨碎成粉末,稱取磨碎的上述樣品和籽粒轉(zhuǎn)入消化管,將消化管置于120℃控溫消化爐中,經(jīng)H2SO4-H2O2消煮分解得到待測液,待測液用鉬銻抗顯色劑顯色[17],700 nm波長下用可見分光光度計進(jìn)行比色,測定油菜樣品各部位含磷量。
成熟期地上部干重=籽粒產(chǎn)量+莖稈干重+角果皮干重;磷積累量=干重×含磷量;地上部磷素生理利用效率=地上部干重/地上部磷積累量。
采用Microsoft Excel 365 錄入試驗數(shù)據(jù),采用IBM SPSS statistics 26.0 統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行三因素方差分析,根據(jù)F 檢驗,評估土壤類型、油菜品種和磷肥種類等因素的簡單效應(yīng)以及他們之間的互作效應(yīng);進(jìn)行最小顯著差數(shù)法(LSD)分析,檢驗黃棕壤和酸紫砂土兩類土壤間測定指標(biāo)的差異顯著性以及ZS11 和SG168 兩個油菜品種間的差異顯著性(P<0.05)。用Duncan 法進(jìn)行多重比較,檢驗不同磷肥處理測定指標(biāo)P<0.05 水平的差異顯著性。采用Graphpad Prism 8.3軟件繪圖。
干物質(zhì)積累是作物產(chǎn)量形成的重要基礎(chǔ)。與不施磷肥處理比較,黃棕壤上施用磷肥ZS11 和SG168 兩個油菜品種苗期地上部干重均顯著增加(圖1 和2)。其中,ZS11 過磷酸鈣和磷酸二銨處理地上部干重顯著高于其他磷肥處理,SG168 聚磷酸銨處理顯著高于其他磷肥處理(圖2)。酸紫砂土ZS11 聚磷酸銨和磷酸二銨處理苗期地上部干重顯著高于鈣鎂磷肥和不施磷肥處理;磷酸二銨和過磷酸鈣處理無顯著差異;過磷酸鈣、鈣鎂磷肥和不施磷肥處理無顯著差異。SG168聚磷酸銨和過磷酸鈣處理苗期地上部干重顯著高于其他磷肥處理;磷酸二銨和鈣鎂磷肥處理無顯著差異;鈣鎂磷肥處理與不施磷處理無顯著差異(圖2)。
黃棕壤不施磷肥處理ZS11 和SG168 苗期地上部干重均顯著小于酸紫砂土,表現(xiàn)為植株瘦小、葉片數(shù)少、生長弱、發(fā)育遲緩(圖1 和2)。黃棕壤ZS11過磷酸鈣、磷酸二銨和聚磷酸銨處理苗期地上部干重均顯著高于酸紫砂土,但鈣鎂磷肥處理兩個土壤無顯著差異。黃棕壤SG168磷酸二銨和鈣鎂磷肥處理地上部干重均顯著高于酸紫砂土,但過磷酸鈣和聚磷酸銨處理苗期地上部干重?zé)o顯著差異。黃棕壤不施磷肥處理和聚磷酸銨處理,SG168 苗期地上部干重均顯著高于ZS11;而過磷酸鈣處理及鈣鎂磷肥處理,兩油菜品種間地上部干重?zé)o顯著差異;磷酸二銨處理ZS11 油菜苗期地上部干重高于SG168。酸紫砂土過磷酸鈣處理、聚磷酸銨處理和鈣鎂磷肥處理,SG168 油菜苗期地上部干重顯著高于ZS11;但不施磷肥處理和磷酸二銨處理,兩油菜品種苗期地上部干重?zé)o顯著差異(圖2)。
圖1 不同磷肥處理油菜苗期地上部和根生長的差異Fig.1 Difference in shoot and root growth of Brassica napus under different phosphate fertilizers at seedling stage
成熟期同一品種油菜地上部干重在同一土壤上,對不同種類磷肥的響應(yīng)與苗期不完全一致(圖2和3)。黃棕壤ZS11 施用磷酸二銨地上部干重顯著高于其他磷肥處理,且其他施磷處理間地上部干重?zé)o顯著差異;黃棕壤SG168 地上部干重施用磷酸二銨與過磷酸鈣處理沒有顯著差異,過磷酸鈣處理與鈣鎂磷肥處理無顯著差異,但磷酸二銨處理顯著高于鈣鎂磷肥處理,鈣鎂磷肥處理顯著高于聚磷酸銨處理。酸紫砂土ZS11 和SG168 施用鈣鎂磷肥地上部干重最大,其次為磷酸二銨處理,均顯著大于其他磷肥處理(圖3)。
圖2 不同磷肥處理油菜苗期地上部干重Fig.2 Shoot dry weight of B.napus under different phosphate fertilizers at seedling stage
相同磷肥處理,黃棕壤ZS11 和SG168 成熟期地上部干重均顯著高于酸紫砂土。黃棕壤和酸紫砂土不施磷肥處理油菜生長發(fā)育過程中,植株生長受到抑制,其中黃棕壤兩個品種老葉出現(xiàn)紫紅色,植株瘦長直立,角果期死亡,未收獲地上部;而酸紫砂土兩個品種均有少量角果。黃棕壤四個磷肥處理中除磷酸二銨處理,其他磷肥處理成熟期地上部干重SG168 均顯著高于ZS11。酸紫砂土不施磷肥處理、過磷酸鈣處理及鈣鎂磷肥處理,兩油菜品種成熟期地上部干重?zé)o顯著差異;磷酸二銨和聚磷酸銨處理,SG168地上部干重顯著高于ZS11(圖3)。
圖3 不同磷肥處理油菜成熟期地上部干重Fig.3 Shoot dry weight of B.napus under different phosphate fertilizers at maturation stage
黃棕壤施用磷肥能顯著增加油菜籽粒產(chǎn)量,但不同種類磷肥對油菜籽粒產(chǎn)量的提高幅度不同,其中ZS11磷酸二銨處理產(chǎn)量顯著高于其他磷肥處理,但過磷酸鈣、鈣鎂磷肥和聚磷酸銨處理間產(chǎn)量無顯著差異;SG168 磷酸二銨處理產(chǎn)量顯著高于其他磷肥處理,鈣鎂磷肥和過磷酸鈣處理產(chǎn)量無顯著差異,但顯著高于聚磷酸銨處理(圖4)。
酸紫砂土ZS11 和SG168 鈣鎂磷肥處理籽粒產(chǎn)量均顯著高于其他磷肥處理(圖4)。ZS11磷酸二銨處理與聚磷酸銨、過磷酸鈣處理籽粒產(chǎn)量均無顯著差異,但顯著高于不施磷處理;過磷酸鈣、聚磷酸銨和不施磷處理籽粒產(chǎn)量無顯著差異。SG168磷酸二銨處理與聚磷酸銨處理籽粒產(chǎn)量無顯著差異,均顯著高于過磷酸鈣和不施磷肥處理;過磷酸鈣和不施磷處理籽粒產(chǎn)量無顯著差異(圖4)。
圖4 不同磷肥油菜籽粒產(chǎn)量Fig.4 Seed yield of B.napus under different phosphate fertilizers
相同磷肥處理,黃棕壤ZS11 和SG168 籽粒產(chǎn)量均顯著高于酸紫砂土。黃棕壤相同磷肥處理SG168的籽粒產(chǎn)量均顯著高于ZS11;酸紫砂土磷酸二銨、聚磷酸銨及鈣鎂磷肥處理,SG168 籽粒產(chǎn)量顯著高于ZS11。籽粒產(chǎn)量同時受到土壤類型(S),油菜品種(B)和磷肥種類(T)等三個因素及其相互作用(S×T,B×T和S×B×T)的顯著或極顯著影響(表3)。
表3 土壤類型、油菜品種與不同磷肥處理對油菜地上部干重、籽粒產(chǎn)量及成熟期地上部磷積累量的影響及其交互作用Table 3 Effects and interactive effects between soil type,Brassica napus cultivars and the treatments of different phosphate fertilizers on shoot dry weight,seed yield and P accumulation at maturation stage
同一磷肥處理,黃棕壤ZS11 和SG168 株高、單株角果數(shù)、一級分枝數(shù)均顯著高于酸紫砂土,千粒重則有降低的趨勢(圖5)。黃棕壤不同磷肥處理ZS11 和SG168 株高均無顯著差異。酸紫砂土兩個品種鈣鎂磷肥處理株高均最高,過磷酸鈣處理均最低;酸紫砂土兩個品種磷酸二銨和聚磷酸銨處理株高無顯著差異,但顯著高于過磷酸鈣處理(圖5)。
黃棕壤兩品種油菜不施肥處理植株均無一級分枝。ZS11 和SG168 黃棕壤磷酸二銨處理、酸紫砂土鈣鎂磷肥處理單株角果數(shù)均顯著高于其他磷肥處理。黃棕壤ZS11過磷酸鈣、聚磷酸銨和鈣鎂磷肥處理單株角果數(shù)均無顯著差異;SG168 過磷酸鈣和鈣鎂磷肥、鈣鎂磷肥和聚磷酸銨處理單株角果數(shù)無顯著差異,但過磷酸鈣單株角果數(shù)顯著高于聚磷酸銨。酸紫砂土ZS11磷酸二銨和過磷酸鈣、過磷酸鈣和聚磷酸銨單株角果數(shù)均無顯著差異,但磷酸二銨顯著高于聚磷酸銨,此外聚磷酸銨角果數(shù)與不施磷處理無顯著差異;SG168 角果數(shù)磷酸二銨顯著高于聚磷酸銨,聚磷酸銨顯著高于過磷酸鈣;過磷酸鈣處理角果數(shù)與不施磷處理角果數(shù)無顯著差異(圖5)。
ZS11 和SG168 黃棕壤磷酸二銨處理單株一級分枝數(shù)均顯著高于其他磷肥處理,并且過磷酸鈣、聚磷酸銨和鈣鎂磷肥處理單株一級分枝數(shù)無顯著差異(圖5)。酸紫砂土ZS11鈣鎂磷肥處理單株一級分枝數(shù)顯著高于其他磷肥處理;磷酸二銨和過磷酸鈣處理單株一級分枝數(shù)無顯著差異,但均顯著多于聚磷酸銨處理。酸紫砂土SG168磷酸二銨和鈣鎂磷肥處理,鈣鎂磷肥和聚磷酸銨處理的一級分枝數(shù)均無顯著差異;磷酸二銨處理顯著高于聚磷酸銨處理;聚磷酸銨處理顯著高于過磷酸鈣處理。
圖5 不同磷肥對油菜產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響Fig.5 Effects of phosphate fertilizers on seed yield-related traits of B.napus
黃棕壤ZS11 四個磷肥處理油菜千粒重具有顯著差異,從高到低順序表現(xiàn)為磷酸二銨、過磷酸鈣、聚磷酸銨和鈣鎂磷肥;酸紫砂土SG168 過磷酸鈣處理千粒重顯著大于其他磷肥處理,過磷酸鈣、聚磷酸銨、鈣鎂磷肥和不施磷肥處理千粒重?zé)o顯著差異,但均顯著高于磷酸二銨處理。酸紫砂土ZS11和和黃棕壤SG168四個磷肥處理和不施磷肥處理油菜千粒重均無顯著差異(圖5)。
地上部磷素積累量通常用來表征植株對磷素吸收能力的大小。施用磷肥油菜成熟期地上部磷積累量顯著增加,其中籽粒磷積累量顯著高于莖稈和角果皮(圖6)。黃棕壤ZS11和SG168磷酸二銨處理油菜地上部磷積累量均顯著高于其他磷肥處理,過磷酸鈣和鈣鎂磷肥處理地上部磷積累量均無顯著差異。酸紫砂土ZS11 四個磷肥處理籽粒磷積累量無顯著差異,莖桿和角果皮磷積累量過磷酸鈣與磷酸二銨處理無顯著差異,鈣鎂磷肥與聚磷酸銨處理無顯著差異,磷酸二銨處理顯著高于聚磷酸銨處理。酸紫砂土SG168籽粒磷積累量聚磷酸銨處理顯著高于其他磷肥處理,磷酸二銨和鈣鎂磷肥處理無顯著差異,但均顯著高于過磷酸鈣處理;不同磷肥處理莖桿和角果皮磷積累量由多到少排序為:磷酸二銨、聚磷酸銨、過磷酸鈣和鈣鎂磷肥(圖6)。相同磷肥處理黃棕壤兩個油菜品種籽粒中磷積累量均顯著高于酸紫砂土。黃棕壤磷酸二銨和鈣鎂磷肥處理SG168 籽粒磷積累量顯著高于ZS11。酸紫砂土除過磷酸鈣處理外,其他施用磷肥處理SG168 籽粒磷積累量均顯著高于ZS11(圖6)。
圖6 不同種類磷肥油菜成熟期磷積累量Fig.6 P accumulation of B.napus under different phosphate fertilizers when mature
不施磷肥處理酸紫砂土兩個油菜品種地上部磷素生理利用效率均顯著高于其他磷肥處理(圖7)。黃棕壤ZS11過磷酸鈣、聚磷酸銨和鈣鎂磷肥磷素生理利用效率無顯著差異,SG168 過磷酸鈣和聚磷酸銨顯著高于鈣鎂磷肥;兩個油菜品種磷酸二銨磷素生理利用效率均顯著低于其他磷肥。酸紫砂土兩個油菜品種鈣鎂磷肥磷素生理利用效率均顯著高于其他磷肥;ZS11 過磷酸鈣、磷酸二銨和聚磷酸銨磷素生理利用效率無顯著性差異,SG168 磷酸二銨磷素生理利用效率顯著高于過磷酸鈣(圖7)。
除鈣鎂磷肥外,酸紫砂土其他磷肥兩個油菜品種磷素生理利用效率顯著低于黃棕壤。黃棕壤SG168 聚磷酸銨的磷素生理利用效率顯著高于ZS11;酸紫砂土不同磷肥處理兩個油菜品種磷素生理利用效率無顯著差異(圖7)。
圖7 不同種類磷肥油菜地上部磷生理利用效率Fig.7 Physiological P use efficiency of shoot of B.napus under different phosphate fertilizers
苗期不施磷肥處理,兩個油菜品種地上部生物量均顯著受到抑制,真葉葉片小而少,生長狀況差(圖1),這與前人的研究結(jié)果一致[18]。但是不施磷處理黃棕壤與酸紫砂土相比,黃棕壤上生長的油菜苗期根系細(xì)短,地上部干重小,最后植株死亡,產(chǎn)量為零,這可能是由于兩類土壤的理化特性不同造成的。試驗采用的黃棕壤質(zhì)地粘重,對磷的吸附強(qiáng),雖然土壤有效磷與酸紫砂土相比較高(表2),但磷的釋放慢。酸紫砂土盡管土壤有效磷含量低于黃棕壤,但磷的釋放快,有利于根系向深層土壤下扎,接觸和吸收更多的養(yǎng)分從而增加地上部干物質(zhì)積累量,成熟期少量結(jié)實。
磷肥增產(chǎn)效果與土壤有效磷含量有關(guān),土壤有效磷越高,土壤供磷能力越強(qiáng)[19]。本試驗苗期磷肥處理均施用了等量且足量磷肥,土壤供磷能力強(qiáng),油菜生長不受低磷限制。本研究同一施磷處理同一品種油菜,黃棕壤苗期和成熟期的生物量及籽粒產(chǎn)量均高于酸紫砂土(圖2~4),這與Pogorzelski的研究結(jié)果一致[20]。原因可能為兩類土壤磷緩沖容量不同。土壤緩沖容量可以用來表征土壤的吸磷特征,壤土對磷的吸附量大,土壤緩沖容量大,可貯存較多的磷,土壤溶液中磷素的補(bǔ)充快,濃度下降緩,具有較大供磷潛力,但供磷強(qiáng)度小,時間長;砂土對磷的吸附量小,供磷容量小,但供磷強(qiáng)度大[21]。因此,本研究黃棕壤上磷肥的施用效果優(yōu)于酸紫砂土。
磷肥施到土壤中會在土壤中進(jìn)行遷移、轉(zhuǎn)化、固定和釋放。不同磷肥性質(zhì)不同,施入土壤后磷的有效性不同,從而導(dǎo)致作物產(chǎn)量存在差異。苗期,酸紫砂土ZS11 聚磷酸銨和磷酸二銨處理生物量最大,SG168聚磷酸銨和磷酸鈣處理生物量最大;而成熟期酸紫砂土兩個油菜品種均為施用鈣鎂磷肥籽粒產(chǎn)量最高(圖4)。苗期黃棕壤ZS11施用過磷酸鈣和磷酸二銨生物量最大,SG168 施用聚磷酸銨生物量最大;成熟期兩個油菜品種施用磷酸二銨的籽粒產(chǎn)量均最大(圖4)。這些說明同一品種油菜成熟期對不同種類磷肥的響應(yīng)與苗期不完全一致。酸紫砂土上成熟期鈣鎂磷肥處理增產(chǎn)效果顯著,可能是因為鈣鎂磷肥屬于枸溶性磷肥,能夠緩慢溶解并釋放磷,還能提供鈣、鎂、硅等其他養(yǎng)分。同時因其飽和水溶液呈堿性,還能中和土壤pH,改良土壤。酸紫砂土兩個油菜品種過磷酸鈣處理籽粒產(chǎn)量在所有磷肥處理中最低(圖4),可能與過磷酸鈣呈酸性的肥料特性有關(guān)。研究表明粉狀過磷酸鈣水溶液的pH 甚至可以在1 h 內(nèi)從6.5 下降至3.0[22]。一般來說,質(zhì)地較輕的土壤通常具有較低的緩沖能力,因此砂土的酸化程度往往高于壤質(zhì)土壤,而質(zhì)地較重的土壤,磷肥引起的pH 變化較小[23]。土壤pH 與磷的有效性之間存在很強(qiáng)的相互作用,土壤pH 較低時,土壤對磷素的吸附能力強(qiáng),即使磷肥施用量44 kg/hm2P2O5,植物也無法獲得足夠的有效磷來實現(xiàn)最佳生長和磷吸收[24,25]。
油菜是早期磷營養(yǎng)型作物。磷酸二銨屬于低氮高磷的二元高濃度復(fù)合肥,本試驗采用的是添加了包裹劑的產(chǎn)品,在進(jìn)入土壤-植物體系后,高濃度磷肥隨水緩慢溶解,促進(jìn)油菜生長,肥效持久,效果好。水溶性磷肥利于作物苗期對磷素的營養(yǎng)需要;而枸溶性磷則可持久地供應(yīng),滿足作物生長的需求。在本研究中,聚磷酸銨對兩個油菜品種苗期生長的促進(jìn)作用顯著高于其他磷肥品種(圖1、2),但成熟期增產(chǎn)效果較差(圖4)。聚磷酸銨易溶于水,施入土壤后逐步水解轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽被植物吸收,能在較長時間內(nèi)維持較高的土壤有效磷含量,因而有利于油菜苗期干物質(zhì)建成。然而除去植物吸收的很少的一部分磷外,聚磷酸銨水解產(chǎn)生大量剩余的磷會迅速被土壤固定。此外,聚磷酸銨作為磷肥施用時,其有效性受土壤質(zhì)地、土壤pH、自身聚合度等的影響較大[26]。有研究表明,聚磷酸銨在堿性土壤上的施用效果優(yōu)于酸性土壤[27]。
挖掘作物高效吸收利用磷的生物學(xué)潛力,篩選、培育和推廣磷高效品種或基因型,對實現(xiàn)農(nóng)田土壤磷肥減施和生態(tài)環(huán)境安全具有重要意義[28]。本研究黃棕壤和酸紫砂土不同磷肥處理,SG168 的油菜籽粒產(chǎn)量均顯著高于ZS11(圖4)。在相同磷肥處理時,SG168 成熟期具有較大的生物量(圖3),較多的一級分枝數(shù)和單株角果數(shù)(圖5)。兩類土壤中,不同品種對缺磷響應(yīng)不一致,在油菜生產(chǎn)中,選用高產(chǎn)高效品種是實現(xiàn)油菜減磷的重要途徑之一。
磷累積量反映了植株對磷素的吸收能力,本研究黃棕壤磷酸二銨和鈣鎂磷肥處理SG168籽粒磷積累量顯著高于ZS11;酸紫砂土過磷酸鈣、磷酸二銨和聚磷酸銨處理SG168 磷積累量也均顯著高于ZS11(圖6)??傮w上,SG168 具有較強(qiáng)的磷吸收能力。磷素生理利用效率是植株體內(nèi)單位磷產(chǎn)生的生物量或產(chǎn)量。本研究黃棕壤SG168聚磷酸銨的磷素生理利用效率顯著高于ZS11;酸紫砂土不同磷肥處理兩個油菜品種磷素生理利用效率無顯著差異(圖7)。這表明,作物磷的吸收效率與生理利用效率不完全一致。
施用磷肥顯著增加油菜苗期生物量,促進(jìn)一級分枝數(shù),增加每角果粒數(shù),顯著提高油菜產(chǎn)量。同一磷肥處理不同土壤類型、相同土壤不同磷肥處理油菜生物量和產(chǎn)量具有顯著的差異。兩個土壤同一磷肥處理SG168 產(chǎn)量均顯著高于ZS11。在油菜生產(chǎn)中,黃棕壤ZS11 推薦施用磷酸二銨,SG168 推薦施用磷酸二銨或過磷酸鈣;酸紫砂土兩個品種均推薦施用鈣鎂磷肥。