不同比例化肥與豬糞肥配施對稻穗不同部位磷含量分布的影響

唐先干，秦文婧，謝金水*，王 萍，侯紅乾，李祖章，劉光榮，劉增兵

（1．江西農(nóng)業(yè)大學，江西 南昌 330045；2．江西省農(nóng)業(yè)科學院，江西 南昌 330200）

磷是植物生長發(fā)育所必需的大量營養(yǎng)元素之一，參與植物體內(nèi)許多重要化合物的合成與代謝。據(jù)統(tǒng)計，我國的磷肥施用量已占全球施用總量的52%，集約化耕作土壤的磷累積現(xiàn)象嚴重，平均磷素累積量高達242 kg/hm2［1-2］，磷引起的面源污染對我國水體總污染的貢獻高達93%［3］。因此，如何提高磷肥利用率、降低磷肥投入、減少土壤磷的流失以及提取環(huán)境中過剩的磷已成為資源環(huán)境領域研究的熱點問題。2010年“第一次全國污染源普查報告”結果顯示，中國畜禽糞便無害化、資源化及商品化處置率僅占29%，畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)面源污染之首［4］。隨著環(huán)境保護意識的增強，畜禽糞便的資源化、無害化利用，越來越引起人們的重視［5］。有機無機肥配施，使化肥的速效性和有機肥的持久性相結合，可明顯提高土地生產(chǎn)力和改善土壤性狀［6-11］。

水稻在我國糧食生產(chǎn)中占有重要地位［12］，關于水稻籽粒養(yǎng)分的吸收利用，以往的研究大多以全穗籽粒為對象分析環(huán)境生態(tài)因子對籽粒養(yǎng)分含量的影響，但很少考慮到同一稻穗不同部位籽粒對生態(tài)環(huán)境的適應性差異［13］，對一個稻穗而言，由于各枝梗籽粒間存在發(fā)育及開花時間上的差異，因而形成粒重和品質(zhì)性狀有差異的籽粒［14-19］，故不同部位間養(yǎng)分含量也一定存在差異。但有關水稻穗上不同部位籽粒養(yǎng)分含量的差異及其分布特點，栽培與環(huán)境條件如何影響與調(diào)控稻穗不同部位籽粒養(yǎng)分含量，還鮮有報道。本文通過研究化肥配施豬糞肥對稻穗不同部位磷素分布特征的影響，以期進一步探明水稻籽粒磷素吸收利用的規(guī)律，探求提高水稻磷肥利用率的技術途徑，為畜禽糞便的資源化利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)狀況

試驗位于江西省南昌縣蓮塘鎮(zhèn)省農(nóng)科院試驗田內(nèi)（28°33′92″N，115°56′25″E）。該區(qū)域地處中亞熱帶，年平均氣溫17.5℃，≥10℃積溫5 400℃，年降水量 1 600 mm，年蒸發(fā)量 1 800 mm，無霜期約280 d。光、溫、熱資源豐富。試驗地土壤為第四紀亞紅黏土（即蓮塘層）母質(zhì)發(fā)育的中潴黃泥田，其土壤養(yǎng)分狀況如表1所示。

1.2 試驗設計

試驗水稻生育期是2016年6～10月。

試驗共設4個處理：①全化肥對照處理NPK（N 180 kg/hm2，P2O560 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2）；②低量豬糞肥配施處理F7M3，即70%化肥配施30%豬糞肥；③中量豬糞肥配施處理F5M5，即50%化肥配施50%豬糞肥；④高量豬糞肥配施處理F3M7，即30%化肥配施70%豬糞肥。各處理化肥用量以對照處理NPK全化肥用量折算，各處理的豬糞肥用量以豬糞肥的養(yǎng)分含量折算。

豬糞肥養(yǎng)分含量按測定平均值N 0.45%、P2O50.19%、K2O 0.60%計算。無機肥用尿素、過磷酸鈣與氯化鉀。磷肥和豬糞肥全部作基肥；化學氮肥50%作基肥，25%作分蘗肥，25%作幼穗分化肥；鉀肥50%作分蘗肥，50%作幼穗分化肥。小區(qū)面積33.3 m2，3次重復，隨機區(qū)組排列。各處理肥料實物施用量見表2。

表1 土壤養(yǎng)分狀況

表2 不同處理的肥料實物施用量 （kg/hm2）

1.3 樣品采集與測定

采集的水稻品種是贛晚秈37號，采樣時間是在水稻成熟收割前3 d，該品種一個稻穗一般有12個一次枝梗，根據(jù)稻穗結構模式，將一次枝梗分為上、中、下3個部位（根據(jù)整體稻穗穗軸的長度平均分成3段，由于稻穗倒數(shù)第2、3、4的一次枝梗相隔很近，故稻穗下部分配了5個一次枝梗，而穗中部是4個一次枝梗，穗下部是3個一次枝梗），然后分別截取一次和二次枝梗上的籽粒。樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后，鉬銻抗比色法測磷［20］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

穗位籽粒含P量、稻穗含P量與水稻吸P量計算公式如下：

穗位籽粒含P量=（一次枝梗含P量×一次枝梗籽粒重+二次枝梗含P量×二次枝梗籽粒重）/（一次枝梗籽粒重+二次枝梗籽粒重）

稻穗含P量=［∑（枝梗含P量×枝梗籽粒重）］/（∑枝梗籽粒重）

水稻吸P量=稻穗含P量×產(chǎn)量

使用DPS 7.05統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理，并應用多重比較LSD法進行差異顯著性檢驗；采用Excel 2010作圖。

2 結果與分析

2.1 不同比例化肥與豬糞肥配施對枝梗磷含量的影響

豬糞肥配施對枝梗含P量的影響如圖1所示：（1）穗上部一次枝梗含P量，豬糞肥處理比NPK處理低8.1%～18.9%；穗上部二次枝梗，豬糞肥處理比NPK處理顯著降低了13.3%～15.1%。（2）穗中部一次枝梗含P量，與NPK處理相比，豬糞肥處理顯著下降了10.4%～19.1%；穗中部二次枝梗含P量，豬糞肥配施處理與NPK處理無明顯差異。（3）穗下部一次枝梗籽粒含P量，豬糞肥處理比NPK處理顯著降低了9.7%～17.4%；穗下部二次枝梗，豬糞肥配施處理的枝梗含P量略低于NPK處理。故豬糞肥配施對枝梗含P量的總體表現(xiàn)為，豬糞肥配施后一次枝梗含P量都明顯小于NPK處理，但豬糞肥配施二次枝梗含P量，僅有穗上部顯著小于NPK處理。表明豬糞肥配施可以有效降低一次枝梗與穗上部二次枝梗含P量。

2.2 不同比例化肥與豬糞肥配施對穗位籽粒磷含量的影響

如圖2所示，增施豬糞肥同樣能顯著影響不同穗位的籽粒含P量，與NPK處理相比，穗上部籽粒含P量，豬糞肥處理顯著下降了10.9%～17.0%；穗中部籽粒含P量，F(xiàn)7M3與F5M5處理下降了3.5%～6.8%，F(xiàn)3M7處理顯著下降了8.8%；穗下部籽粒含P量，豬糞肥處理下降了6.9%～11.9%，其中F7M3、F3M7與NPK相比差異顯著。故穗位籽粒含P量總體表現(xiàn)為，與NPK處理相比，豬糞肥配施處理能有效降低稻穗不同穗位的籽粒含P量。

圖1 不同處理稻穗部位的枝梗含磷量

圖2 不同處理間的穗位籽粒含磷量

2.3 不同比例化肥與豬糞肥配施對水稻含磷量與產(chǎn)量的影響

豬糞肥處理的稻穗含P量均低于NPK處理（圖3），與NPK處理相比，豬糞肥處理分別顯著下降了7.2%～11.8%，表明配施豬糞肥能顯著降低稻穗含P量。

圖3 不同處理間的稻穗含磷量

水稻產(chǎn)量表現(xiàn)由圖4可知，與NPK對照相比，中、低量豬糞肥配施處理水稻產(chǎn)量分別增加了4.3%～6.2%，而高量豬糞肥配施（F3M7）處理水稻產(chǎn)量顯著增加了14.1%，隨著豬糞肥配施量的增加，稻谷產(chǎn)量呈現(xiàn)增加的趨勢。對于水稻籽粒吸P量，豬糞肥配施的水稻籽粒吸P量與NPK處理無顯著差異，各處理的水稻吸P量在13.2～14.6 kg/hm2含量范圍內(nèi)。

圖4 不同處理的產(chǎn)量與水稻吸磷量

3 討論

一般來說，稻穗上部枝梗籽粒的主要灌漿期早于中部枝梗籽粒，中部枝梗籽粒早于下部枝梗籽粒，一次枝梗籽粒又早于二次枝梗籽粒。水稻植物磷含量也同樣受多種因素的影響，目前關于水稻植株磷含量方面的研究，主要針對某一時期或主要部位，較為系統(tǒng)和詳細的水稻植株磷含量變化規(guī)律目前少見報道。本研究中對于稻穗不同部位的含P量，與NPK處理相比，豬糞肥配施可以顯著降低一次枝梗和穗上部二次枝梗含P量，豬糞肥配施處理能有效降低稻穗不同穗位的籽粒含P量。這種趨勢可能與強、弱勢粒的灌漿時間不同有關，對于有機養(yǎng)分如何影響水稻籽粒對磷素的吸收利用，具體原因還有待進一步研究。陳智慧等［21］認為由于水稻植株鉀含量因不同生育期、不同部位而變化很大，根據(jù)植株鉀含量來進行營養(yǎng)診斷需要考慮取樣時期、取樣部位，而鞘、葉鉀含量比值可能有較好的指示作用。既然稻穗不同部位籽粒的含磷量存在差異，稻穗不同部位按照籽粒開花順序從上到下一定區(qū)間段取樣，將有利于更充分地了解水稻籽粒含磷量的差異化特征。

磷肥可以提高成熟期干物質(zhì)累積量，改善水稻群體結構，并提高水稻產(chǎn)量［22-25］。徐明崗等［26］研究指出，化肥有機肥配施有利于水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，有利于水稻中后期干物質(zhì)累積和養(yǎng)分吸收。當前我國有機肥料基礎資源每年約57億t實物量，其中畜禽糞尿約38億t（鮮）［27］，但現(xiàn)階段我國作物生產(chǎn)主要依賴于化肥，有機肥在養(yǎng)分投入中的比例低。與植物其他必需礦質(zhì)元素相比，土壤中磷的有效性低、遷移性差，導致部分土壤有效磷供應不足。全國農(nóng)田土壤從南到北全磷含量變幅為0.31～1.72 g/kg，有效磷的平均含量僅為 12.89 mg/kg［28］。研究表明，25 mg/kg左右的土壤有效磷是保障作物高產(chǎn)的前提［29］，但當土壤有效磷含量超過60 mg/kg時，磷素易通過淋溶損失［30］。農(nóng)田土壤磷的有效性過低已成為作物生產(chǎn)的主要限制因素之一，施用磷肥可有效緩解這種現(xiàn)狀。然而，大量施用磷肥不僅直接造成磷礦資源的逐漸耗竭，而且導致大量農(nóng)田土壤中磷素過剩，進而引發(fā)一系列高風險的環(huán)境問題。在本試驗稻田內(nèi)，土壤有效磷的含量是32.06 mg/kg（表1），增施豬糞肥能促進水稻產(chǎn)量的增加和稻穗含磷量的下降，但水稻籽粒吸P總量無明顯差異。故今后的水稻高產(chǎn)栽培應加強有機肥的利用，為進一步挖掘水稻生產(chǎn)潛力提供了依據(jù)。

4 結論

豬糞肥能顯著增加水稻產(chǎn)量并降低稻穗含磷量。稻穗不同部位的籽粒含磷量表現(xiàn)為，與NPK處理相比，豬糞肥配施可以顯著降低一次枝梗與穗上部二次枝梗含P量，同時能有效降低不同穗位的籽粒含P量，但豬糞肥配施處理水稻籽粒吸P總量與NPK處理相比無明顯差異。