聚磷酸铵在不同作物上的应用研究【2016-2017年度】
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ph值5.8，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ph值7.8，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ph值6.0，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。
表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 |
表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20、10、8，马铃薯各处理氮（n）、磷（p2o5）、钾（k2o）纯养分施入量（kg/666.7m2）分别为12、10、20。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。
表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 | 无 | 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 | app【14-65-0】 | 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。
表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。
表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。
表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 |
| / | |
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%。
表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。
表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。
表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/(±%) | |
较ck1 | 较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（p＜0.05）；各处理单位面积产量已折算为15%含水率的数值。
表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（p＜0.05），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31.9、46.9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。
表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%和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）。
表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/(±%) | |
较ck1 | 较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元/kg、淘汰薯0.5元/kg左右。
表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43.6、42.9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。
表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。
表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，2008,45（5）：915-924