聚磷酸铵在不同作物上的应用研究

磷是作物生长发育不可缺少的营养元素之一,对作物高产和保持品种的优良特性有明显作用。但磷肥用量大、磷利用率低的问题持续困扰着我国农业。据统计,我国主要粮食作物的磷肥当季利用率只有7.3~20.1%1,造成了磷资源的大量浪费,还极易引发水体富营养化。为响应国家“一控两减三基本”的号召,如何减少磷资源消耗、降低农业投入、提高农业产出,改善土壤环境,是农业专家也是磷肥产业亟需解决的一个关键问题。本文根据川恒股份近两年的试验情况,向大家推广一种新型磷肥——聚磷酸铵,期待更多专家的验证和认可。


一、试验基本情况


1.试验地点及作物


1.1四川省什邡市马井镇


供试土壤为冲积油砂壤土,耕层土壤pH5.8,土壤有机质30.31g/kg,平均碱解氮156mg/kg,平均有效磷70mg/kg,平均速效钾50mg/kg

供试作物为芹菜、莴笋。


1.2甘肃省景泰县芦阳镇


供试土壤为轻度盐碱土,质地中壤,耕层土壤pH7.8,土壤有机质1.96g/kg,平均碱解氮79mg/kg,平均有效磷18mg/kg,平均速效钾151mg/kg

供试作物为玉米、马铃薯。


1.3山东省栖霞市观里镇


供试土壤为微酸性棕壤,耕层土壤pH6.0,土壤有机质19.6g/kg,平均碱解氮107mg/kg,平均有效磷16mg/kg,平均速效钾101mg/kg

供试作物为红富士苹果(第二年挂果)。


2 试验设计


2.1什邡市马井镇


每种作物各四个处理,具体施肥量及肥料种类如表1.2.1-1和表1.2.1-2所示,施肥方式为冲施。


2.1-1芹菜试验地块各处理所用肥料种类和用量


编号

处理

N(kg/666.7m2

P2O5(kg/666.7m2

K2O(kg/666.7m2

所用肥料

1

CK

15

0

30

尿素、硝酸钾

2

MAP

15

15

30

尿素、磷酸一铵【12-61-0】、硝酸钾

3

APP-1

15

15

30

尿素、聚磷酸铵【14-65-0】、硝酸钾

4

APP-2

15

7.5

30

尿素、聚磷酸铵【14-65-0】、硝酸钾


2.1-2莴笋试验地块各处理所用肥料种类和用量


编号

处理

N(kg/666.7m2

P2O5(kg/666.7m2

K2O(kg/666.7m2

所用肥料

1

CK

15

0

12

尿素、硝酸钾

2

MAP

15

5

12

尿素、磷酸一铵【12-61-0】、硝酸钾

3

APP-1

15

5

12

尿素、聚磷酸铵【14-65-0】、硝酸钾

4

APP-2

15

2.5

12

尿素、聚磷酸铵【14-65-0】、硝酸钾



2.2甘肃省景泰县芦阳镇


每种作物各四个处理,根据当地习惯施肥,玉米各处理氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)纯养分施入量(kg/666.7m2)分别为20108,马铃薯各处理氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)纯养分施入量(kg/666.7m2)分别为121020。具体试验设置如下表1.2.2所示。除二铵外(水溶性太差,在播种时一次性底施),各处理所需肥料均采用“水肥一体化”的滴灌技术施用。


2.2玉米及马铃薯试验地块各处理设置


编号

处理

解释说明

氮源

磷源

钾源

1

CK0

无磷肥对照

尿素

硫酸钾

2

CK1

当地习惯施肥对照

尿素、二铵

二铵【18-46-0

硫酸钾

3

CK2

磷酸一铵对照

尿素、一铵

一铵12-61-0

硫酸钾

4

APP

施用川恒聚磷酸铵

尿素、APP

APP14-65-0

硫酸钾



2.3山东省栖霞市观里镇


果树品种为红富士,共两个处理,在花前及挂果后进行冲施。常规对照为15-15-15的硫基复合肥,试验对照为川恒股份研发的18-18-18复合肥,其中聚合态P2O5的占比为40%。具体施肥量及设置如下表所示。


2.3苹果试验地块各处理设置


编号

处理

解释说明

施肥量kg/666.7m2

所用肥料

1

CK0

当地习惯施肥对照

75

15-15-15硫基复合肥

2

CK1

川恒肥料对照(含聚磷酸铵)

60

18-18-18硫基复合肥



3试验肥料


聚磷酸铵,养分规格14-65-0,平均聚合度10-15,聚合率>98%,贵州川恒化工股份有限公司工程技术研究院提供,以川恒半水湿法磷酸为原料生产。


二、试验结果


1 聚磷酸铵对四川芹菜的产量及磷利用率的影响


1.1聚磷酸铵对芹菜产量的影响


由表2.1.1可见,等养分聚磷酸铵处理(APP-1)相比磷酸一铵,可显著提高芹菜产量,增产率高达24.4%。将施肥量(按P2O5计)减半后(APP-2),芹菜产量与2倍养分的磷酸一铵处理组相当,说明聚磷酸铵的利用率更高。


1.1各施肥处理的芹菜产量


处理名称

每亩植株数

单位面积产量/

(kg·666.7m2)

与CK相比增产率/(±%)

与MAP相比增产率/(±%)

CK

10000

3188

/

-11.4

MAP

10000

3600

12.9

/

APP-1

10000  

4478

40.5

24.4

APP-2

10000  

3518

10.4

-2.3



1.2不同处理磷的利用率差异


由表2.1.2可见,在土壤基础磷相当富足的情况下,施用MAP后,磷的利用率相当低,只有3.8%,而施用等养分的APP后,磷的利用率可以提高至16.7%,将磷的施用量降低一半后,芹菜对APP的磷利用率又提高至20.2%。充分说明,即使在基础磷相当富足的土壤上,施用聚磷酸铵也可以大幅提高作物产量,提高磷利用率,降低磷资源的浪费。


1.2各施肥处理芹菜的磷利用率


处理名称

植株磷含量/%

单位面积干重/kg

磷利用率%

CK

0.465

   318.8


/

MAP

0.481

360.0

3.8

APP-1

0.575

447.8

16.7

APP-2

0.609

351.8

20.2

磷利用率=(施磷小区植株磷含量*单位面积干重-磷空白小区植株磷含量*单位面积干重)/小区单位面积施磷量*100%


2 聚磷酸铵对四川莴笋的产量及磷利用率的影响


2.1聚磷酸铵对莴笋产量的影响


莴笋收获时各处理按小区单独计产,由表2.2.1可见,等养分聚磷酸铵处理(APP-1)相比磷酸一铵,可显著提高莴笋产量,增产率高达43.2%。将施肥量(按P2O5计)减半后(APP-2),仍然可显著提高莴笋产量,增产率达31.9%


2.1各施肥处理的莴笋产量


处理名称

每亩植株数

单位面积产量/

(kg·666.7m2)

与CK相比增产率/(±%)

与MAP相比增产率/(±%)

CK

5442

2383.596d

/

-2.9

MAP

5442

2454.342d

3.0

/

APP-1

5442

3515.532a

47.5

43.2

APP-2

5442

3237.99ab

35.8

31.9



2.2不同处理磷的利用率差异


由表2.2.2可见,相对于磷酸一铵,APP可以显著提高莴笋植株重量及植株的磷含量;即使施入的纯养分(P2O5)降低一半后,其植株重量和磷含量(APP-2处理组)仍高于施入2倍养分的磷酸一铵处理组。充分说明,施用聚磷酸铵可以提高莴笋对磷的吸收利用率。


2.2各施肥处理莴笋的磷利用率


处理名称

植株干重/g

植株磷累积量/mg

单位面积株数

磷利用率/%

CK

31.778c

260.46c

5442

/

MAP

33.652cd

311.173b

5442

12.6

APP-1

48.065a

389.009a

5442

32.0

APP-2

40.893bc

324.653b

5442

32.0

磷利用率=(施磷小区植株磷累积量*单位面积株数-磷空白小区植株磷累积量*单位面积株数)/小区单位面积施磷量*100%


3 聚磷酸铵对甘肃玉米的产量及磷利用率的影响


3.1聚磷酸铵对玉米产量的影响


玉米成熟时各处理按小区单独计产,由表2.3.1-1可见,聚磷酸处理(APP)玉米单位面积产量在所有处理中最高,达751kg/666.7m2,且比一铵处理(CK2)和二铵处理(CK1),均增产14%以上,一铵、二铵彼此间差异不显著,不施磷肥空白对照处理(CK0)单位面积产量显著低于其他处理。

从表2.3.1-2可见,成熟期聚磷酸铵处理玉米的株高在所有处理中最高,但差异没有达到显著水平;茎粗、穗长显著高于对照处理;秃尖在所有处理中最短,且显著短于当地习惯施肥二铵对照处理;烘干百粒重显著高于一铵、二铵对照处理。说明相比于磷酸一铵、磷酸二铵,聚磷酸铵对轻度盐碱地玉米具有明显的促进生长、提高结实率、增加粒重的作用。


3.1-1各处理玉米的产量


处理

测产籽粒重/

(kg·29.7m2)

籽粒含水率/

%

单位面积产量/

(kg·666.7m2)

增产率/(±%)

CK1

CK2

CK0

30.0c

27.4a

574.2c

-12.5

-12.6

CK1

34.3b

27.5a

656.6b

0.0

-0.1

CK2

34.4b

27.6a

657.2b

0.2

0.0

APP

38.9a

26.9a

751.0a

14.4

14.3

注:同列不同小写字母表示差异显著(P0.05);各处理单位面积产量已折算为15%含水率的数值。


3.1-2各处理成熟期玉米主要农艺指标


处理

株高/

Cm

茎粗/

mm

穗长/

cm

秃尖长/

cm

穗粒数

百粒重/

g

CK0

234.7a

18.6b

18.5b

1.5a

517a

31.5bc

CK1

238.4a

18.0b

18.8b

1.6a

566a

30.4c

CK2

230.9a

20.0b

19.3b

1.1ab

622a

31.8b

APP

262.9a

24.5a

20.2a

0.5b

620a

33.4a

注:同列不同小写字母表示差异显著(P0.05),百粒重为烘干重量。



3.2不同处理磷的利用率差异


由表2.3.2可见,轻度盐碱地玉米当季磷肥利用率,聚磷酸铵处理高达67.3%,显著高于一铵、二铵对照处理,且分别高出31.946.9个百分点。说明在盐碱土壤上相比于一铵、二铵,聚磷酸铵更易被作物吸收、利用,更有利于作物生长发育。



3.2各处理磷肥利用率


处理

籽粒磷含量/%

穗轴磷含量/%

茎秆磷含量/%

叶片磷含量/%

亩磷累积量/kg

磷利用率/%

CK0

0.368

0.074

0.069

0.151

5.48

/

CK1

0.297

0.053

0.045

0.086

7.52

20.5

CK2

0.412

0.050

0.048

0.113

9.02

35.4

APP

0.506

0.047

0.091

0.179

12.21

67.3

磷利用率=(施磷小区亩磷累积量-磷空白小区亩磷累积量)/小区亩施磷量*100%


4 聚磷酸铵对甘肃马铃薯的产量及磷利用率的影响


4.1聚磷酸铵对马铃薯产量的影响


马铃薯成熟时各处理按小区单独计产,由表2.4.1-1可见,聚磷酸处理(APP)马铃薯单位面积商品薯产量在所有处理中最高,达1257kg/666.7m2,且显著高于一铵(CK2)、二铵处理(CK1),分别较一铵、二铵增产105%44%,不施磷肥空白对照处理(CK0)单位面积产量显著低于其他处理。2017年甘肃景泰县马铃薯受灾严重,分别遭受了冰雹以及膨大期高温缺水,整体产量都较往年偏低,在此情况下,聚磷酸铵仍表现出较好的商品率和产量,各项农艺指标也显著优于对照组(见表2.4.1-2)。


4.1-1各处理马铃薯的产量


处理

单位面积总产量/

(kg·666.7m2)

商品率/

%

商品薯产量/

(kg·666.7m2)

增产率/(±%)

CK1

CK2

CK0

1053

45.5

479

-33.9

-21.6

CK1

1248

58.1

725

0

18.7

CK2

1059

57.7

611

-15

0.0

APP

1791

70.2

1257

73

105

注:将单薯重≥70克、非畸形的薯块定为商品薯;将单薯重<70克、畸形的薯块定为淘汰薯,在马铃薯主产区这部分薯块直接进入淀粉厂,价格要比商品薯便宜的多;这里的商品率为重量商品率,是商品薯重量占薯块总量的比例;当地商品薯收购价为1.4/kg、淘汰薯0.5/kg左右。

4.1-2各处理成熟期马铃薯主要农艺指标


处理

植株株高/

Cm

植株块茎干重/

g

植株茎杆干重/g

植株叶子干重/

g

块茎淀粉含量/%

CK0

101.4

190.8

125.2

31.5

20.5

CK1

120.7

214.4

147.6

38.2

14.7

CK2

91.6

210.4

163.7

37.5

17.0

APP

217.4

319.4

232.8

59.6

18.4


4.2不同处理磷的利用率差异


由表2.4.2可见,轻度盐碱地上,聚磷酸铵处理组的地上部磷素含量显著最高;马铃薯当季磷肥利用率,聚磷酸铵处理高达59.3%,较一铵、二铵对照处理分别高出43.642.9个百分点。说明在盐碱土壤上相比于一铵、二铵,聚磷酸铵更易被马铃薯吸收、利用,更有利于作物生长发育。


4.2各处理磷肥利用率


处理名称

块茎磷含量/%

茎秆磷含量/%

叶子磷含量/%

亩磷累积量/kg

磷利用率%

CK0

0.219

0.065

0.172

4.19

/

CK1

0.277

0.075

0.176

5.83

16.4

CK2

0.255

0.083

0.237

5.76

15.7

APP

0.301

0.103

0.231

10.12

59.3

磷利用率=(施磷小区作物亩磷累积量-磷空白小区作物亩磷累积量)/小区亩施磷量*100%


5 含聚磷酸铵的复合肥对山东苹果的产量影响


由表2.5可见,施用了含40%聚磷酸铵(以P2O5计)的18-18-18复合肥后,苹果产量显著提高(CK1),亩增产率达28.6%。经农户反应,主要是通过提高了单果大小而增产,因此,农户认为该款肥料不仅可以提高产量,还可以提高果品,增加经济效益。


5 苹果试验地块各处理产量


处理

地块面积/ m2

单位产量kg/666.7m2

增产率/%

CK0

446.6

1044

/

CK1

893.4

1343

28.6


三、结论

1在土壤肥力较高的四川盆地,聚磷酸铵(14-65-0)可以显著提高莴笋、芹菜的产量,并能显著提高磷肥的当季利用率。

2)在土壤磷轻度缺乏的甘肃盐碱地,聚磷酸铵(14-65-0)可以显著提高玉米、马铃薯的产量,提高磷肥的当季利用率。

3)在土壤肥力丰富的山东栖霞,施用含聚磷酸铵(14-65-0)的复合肥,可以大幅提高幼龄果树的产量,提高果品质量。


参考文献:

1】张福锁,王激清,张卫峰,等。中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径【J】。土壤学报,2008,455):915-924