包膜磷肥对设施辣椒产量、干物质累积和磷肥利用率的影响

邬 刚，袁嫚嫚，王家宝，陈俊阳，井玉丹，阮琦琦，孙义祥*

（1．安徽省农业科学院土壤与肥料研究所，安徽 合肥 230031；2．养分循环与资源环境安徽省重点实验室，安徽 合肥 230031；3．舒城县农业科学研究所，安徽 舒城 231300）

磷素是植物必需的三大营养元素之一，在植物体内以多种形式参加许多重要生理及生化的新陈代谢过程，在植物的生长和发育过程中起到不可或缺的作用［1］。磷肥是保证作物磷素营养的重要物质基础，但在各地设施蔬菜生产中施用磷肥过量现象普遍存在［2-4］，在大水漫灌、沟灌等栽培管理下，未被充分利用的磷肥容易造成栽培土壤的次生盐碱化、微量元素的缺乏和环境的污染，并使得蔬菜的产品品质和磷肥利用效率下降［5］。因此，设施环境中合理施用磷肥成为设施农业提质增效中重要的研究方向。

磷肥施入酸性土壤或石灰性土壤中，会被无定形氧化铁、氧化铝或碳酸钙固定，生成不溶于水的物质，降低磷素的有效性［6］。通过在肥料表面包裹一层半透性或不透性膜状物，可减少磷素与土壤矿物接触，并有效减缓磷素向土壤扩散速率，从而提高磷素的有效性。目前，包膜磷肥作为提高磷肥利用率的一项技术被越来越多的研究人员关注。许多研究表明，包膜过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸二铵和复合肥比相应的未包膜肥料均能够显著地提高作物对磷的吸收量、磷肥利用率和作物产量。纪海石等［7］发现，包膜过磷酸钙与相应的未包膜过磷酸钙比较显著增加了油菜和花生的产量。Chagas等［8］研究表明，在咖啡进行了聚合物包膜重过磷酸钙的肥料试验，与传统的重过磷酸钙相比，包膜重过磷酸钙可提高咖啡叶的高度、干物质量、磷素积累量和农学效率。此外，包膜磷酸二铵配施诱抗剂可提高玉米关键生育期根际土壤磷酸酶活性，增强土壤磷素供应强度，提高叶片光合酶、淀粉酶活性，进而提高磷肥利用率［9］，包膜磷酸二铵配施黄腐酸有效增加了小麦产量和经济效益，提高了磷肥利用率和土壤养分供应强度［10］。朱伯明等［11］研究得出，与普通复合肥相比，包膜控释复合肥显著增加了辣椒的产量，并改善了辣椒的营养品质。然而在不同磷肥水平下包膜磷肥对设施辣椒的产量和养分吸收利用的影响研究鲜见报道。因此，本文通过设置不同磷肥水平，研究聚氨酯包膜磷酸二铵对设施辣椒产量、干物质积累、磷素吸收和磷素利用的影响，以期为设施辣椒磷肥减施增效技术推广提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年在舒城县农业科学研究所内进行。试验地属北亚热带湿润气候，年平均气温12.9～15.6℃，年均降水量为1033～1596 mm，无霜期多年平均270 d，年均日照时数1969 h。试验地土壤类型为黄棕壤，地力均匀，耕层（0～20 cm）土壤的基本理化性质：pH为5.3，有效磷为87.2 mg/kg，碱解氮为131.5 mg/kg，速效钾为196.2 mg/kg，有机质为17.3 g/kg。

1.2 试验材料

供试辣椒品种为皖椒101（安徽省农业科学院园艺研究所培育品种）；供试包膜磷酸二铵（N 17.0%、P2O544.5%），磷素释放期为3个月，膜材料为聚氨酯；供试包膜尿素（N 44.1%），释放期3个月，膜材料为聚氨酯；普通磷酸二铵（N 18.0%、P2O546.0%）、普通尿素（N 46.0%）和硫酸钾（K2O 50%），上述肥料均为市售。其中，包膜磷酸二铵中磷、氮初期养分释放率（24 h）分别为0.54%和1.12%；7 d磷、氮累积养分释放率分别为5.21%和8.73%；28 d磷、氮累积养分释放率分别为45.88%和69.43%；60 d磷、氮累积养分释放率分别为73.18%和98.83%。

1.3 试验设计

试验采用裂区设计，按磷肥类型设2个主区，分别为普通磷酸二铵和包膜磷酸二铵。每个主区按磷肥水平设4个副区：分别为P2O530 kg/hm2（P30）、60 kg/hm2（P60）、90 kg/hm2（P90）、120 kg/hm2（P120）。单独设置1个无磷肥处理，共9个处理。每个处理重复4次，随机区组排列，小区面积为7 m×1.4 m。各处理氮肥和钾肥施用总量相同（N为195 kg/hm2，K2O为225 kg/hm2），肥料全部作为基肥一次性施用，包膜尿素仅用来替代包膜磷酸二铵中的缓释氮养分。2019年1月16日进行穴盘育苗，3月27日定植，采摘测产于5月30日和6月24日分2次进行。

1.4 样品采集与分析

每个处理小区进行人工分次采收，单独记产。第一次测产时每个小区只采集3株具有代表性的辣椒果实样品，第二次测产时每个小区同时采集3株具有代表性的辣椒果实和茎叶样品。采集的辣椒果实和茎叶样品经105℃下杀青30 min后于75℃烘干至恒重，称重后粉碎，分别测定果实和茎叶的全磷含量。采用H2SO4-H2O2消煮植株样品后按照钼锑抗比色法测定全磷含量。

1.5 数据计算与统计

地上部分磷素（P2O5）累积量（kg/hm2）=茎磷（P2O5）浓度（%）×茎干物质累积量（kg/hm2）+叶磷（P2O5）浓度（%）×叶干物质累积量（kg/hm2）+果实磷（P2O5）浓度（%）×果实干物质累积量（kg/hm2）；

磷肥利用率（%）=（施磷区辣椒地上部吸磷总量-未施磷区辣椒地上部吸磷总量）/化肥磷投入量；

磷肥偏生产力（kg/kg）=施磷区辣椒产量/化肥磷投入量；

磷肥农学利用效率（kg/kg）=（施磷区辣椒产量-未施磷区辣椒产量）/化肥磷投入量；

试验数据采用Excel 2007、SPSS 17.0进行数据处理，均值多重比较采用Duncan’s比较法。

2 结果与分析

2.1 不同磷肥处理对设施辣椒产量的影响

如图1所示，施用磷肥对设施辣椒的产量有显著促进作用，相比CK处理，施用磷肥处理的产量增加5739.8～11284.8 kg/hm2，增幅达30.1%～59.2%。对于普通磷酸二铵，随着施磷量增加，设施辣椒的产量呈现逐渐增加的趋势，P120和P90的处理较P30处理分别显著增加了15.4%和12.4%。通过回归拟合，磷肥用量与辣椒产量之间符合一元二次方程y=-0.9199x2+ 185.22x + 19365，决定系数R2=0.9854，经计算得出最佳磷肥施用量为P2O5100.3 kg/hm2，对应的最佳产量为28688.5 kg/hm2；对于包膜磷酸二铵，随着施肥量的增加设施辣椒产量呈现先增加后稳定的趋势，其中以P90包膜磷酸二铵的产量最高，较P30处理显著增加10.3%。磷肥用量与辣椒产量之间回归方程亦符合一元二次方程y=-1.5053x2+262.53x+19581，决定系数R2=0.9719，经计算得出最佳磷肥施用量为P2O586.9 kg/hm2，对应的最佳产量为31027.5 kg/hm2；在相同施磷水平下，磷酸二铵包膜后辣椒的产量有增加的趋势，较普通磷酸二铵，包膜磷酸二铵在P30和P90处理的产量显著提高了10.1%和7.8%。

2.2 不同磷肥处理对设施辣椒干物质累积的影响

不同磷肥处理设施辣椒地上部干物质累积量差异如表1所示，与CK相比，施用磷肥能提高辣椒的茎、叶、果实和地上部干物质积累总量，增幅 分 别 达 到29.3%～69.9%、21.3%～57.5%、5.91%～57.14%和16.0%～59.2%。对于普通磷酸二铵，随着磷肥用量的增加，设施辣椒的茎、叶、果实和地上部干物质积累总量呈现逐渐增加的趋势，除了茎外，叶、果实和地上部干物质积累量的最高施磷量均为P120处理。P120处理的辣椒茎、叶、果实和地上部干物质积累总量较P30和P60处理分别显著增加了399.4和188.1、530.6和261.3、1170.3和768.8、2100.3和1218.1 kg/hm2，增幅分别达23.3%和9.8%、29.8%和12.7%、43.8%和25.0%、34.1%和17.3%。对于包膜磷酸二铵，随着磷肥用量的增加，设施辣椒的茎、叶、果实和地上部干物质积累总量呈现先升高而后稳定的趋势，P90处理的辣椒叶、果实和地上部干物质积累量最大，与P30处理相比，P60、P90和P120的茎、叶、果实和地上部干物质积累总量分别显著提高了25.2%～29.6%、18.2%～22.3%、32.2%～34.7%和27.2%～28.1%。

表1 不同磷肥处理设施辣椒干物质累积的比较 （kg/hm2）

相同磷肥用量条件下，包膜磷肥的干物质积累量较普通磷肥有增加趋势。在中低磷用量条件下包膜磷肥处理的辣椒干物质积累基本上显著高于普通磷肥，在P30和P60条件下，包膜磷酸二铵处理辣椒的果实和地上部干物质积累总量较普通磷酸二铵分别提高了10.1%、26.6%和6.7%、18.8%，但在高磷用量条件下，施用包膜磷酸二铵与普通磷酸二铵的辣椒地上部干物质积累无显著差异。

2.3 不同磷肥处理对设施辣椒磷素吸收和磷素利用率的影响

从表2可以看出，不同处理间辣椒地上部磷素吸收量和干物质积累量变化趋势较一致。对于普通磷酸二铵，随着磷肥用量的增加，设施辣椒的茎、叶、果实和地上部磷素吸收量呈现逐渐增加的趋势。P120处理的辣椒茎、叶、果实和地上部磷素吸收量较P30和P60处理分别显著增加了26.8%和13.6%、34.9%和15.9%、50.4%和26.5%、43.0%和22.1%。对于包膜磷酸二铵，随着磷肥用量的增加，设施辣椒的茎、叶、果实和地上部磷素吸收量呈现先升高而后稳定的趋势，P60、P90和P120处理间磷素吸收量无显著差异。在中低磷用量条件下包膜磷肥处理的辣椒地上部磷素吸收量显著高于普通磷肥，在P30和P60条件下，包膜磷酸二铵处理辣椒的果实和地上部磷素吸收量较普通磷酸二铵分别提高了13.9%、27.0%和10.6%、21.9%，但在高磷用量条件下，施用包膜磷酸二铵与普通磷酸二铵的辣椒地上部磷素吸收量无显著差异。

表2 不同磷肥处理设施辣椒磷素吸收和磷素利用率的比较

随着磷肥用量的增加，不同处理间辣椒磷肥利用率呈现先升高后降低的趋势，磷肥农学利用率和磷肥偏生产力呈现逐步降低的趋势。在P30、P60、P90和P120条件下，包膜磷酸二铵较普通磷酸二铵辣椒的磷肥利用率分别提高了11.5%、13.8%、3.9%和0.8%，磷肥农学利用率分别提高了43.7%、32.0%、24.3%和12.7%，磷肥偏生产力分别增加了10.1%、9.4%、7.8%和4.2%，说明磷肥包膜后减少了土壤对磷素的固定，增加了作物对磷肥的利用效率。

3 讨论

肥料中的磷素极易被土壤所固定进而有效性降低［6］，不利于作物对其吸收和利用。而包膜磷肥可减少磷素与土壤矿物接触，并有效减缓磷素向土壤扩散速率［12］，大大提高磷肥施用中后期作物根系对磷素吸收的效率，进而提高磷肥当季利用率。本研究结果得出，在中低磷肥用量下，包膜磷酸二铵较普通磷酸二铵辣椒的产量、干物质积累和磷素吸收利用均有促进作用，在P30和P90条件下，施用聚氨酯包膜磷酸二铵较普通磷酸二铵显著增产10.1%和7.8%；在P30和P60条件下，与普通磷酸二铵相比，施用聚氨酯包膜磷酸二铵可分别显著增加辣椒的果实和地上部干物质积累10.1%、26.6%和6.7%、18.8%，增加果实和地上部磷素吸收量13.9%、27.0%和10.6%、21.9%，提高磷肥利用率11.5%和13.8%，增加磷肥农学利用率43.7%和32.0%，提高磷肥偏生产力10.1%和9.4%。土壤对无机磷酸根的固定可能是造成普通磷酸二铵磷肥利用率低的主要原因［13］，聚氨酯包膜磷酸二铵是缓控释肥料的一种，可使磷素缓慢释放以适应作物吸收，减少磷素在土壤中的固定和流失，提高土壤中有效磷的含量［10］，增加作物对磷的吸收和利用［14］。土壤供磷强度的增加促进了作物氮的代谢、光合作用等，进而使作物产量增加［15］。此外，磷肥的施肥位置对作物生长和磷肥利用有较大影响，江尚焘等［16］研究得出，磷肥条施较表面撒施小麦的产量和磷素吸收均有较大提高，王贺等［17］通过盆栽试验研究表明近距离施用磷肥能够促进玉米根系和养分吸收。磷肥包膜后虽减少了土壤对磷素的固定，但距离根系较远的包膜磷肥可能更难迁移至作物根系附近，从而不利于作物磷素吸收。因此，包膜磷肥的合理施用方式是进一步提高磷肥利用率的技术措施。

在本试验条件下，施磷量为P2O560～90 kg/hm2时包膜磷酸二铵的产量、干物质积累和磷素吸收量与施用P2O5120 kg/hm2普通磷酸二铵无显著差异，说明施用包膜磷酸二铵可减少25%的磷肥施用量而不影响辣椒的产量形成和磷素吸收，但是磷肥用量为P2O5120 kg/hm2时，包膜磷酸二铵与普通磷酸二铵各指标无显著差异，这可能与试验土壤的基础肥力较高有关，因此，为了更全面地了解包膜磷酸二铵在设施栽培中的应用前景，需要进一步开展不同设施土壤肥力水平下包膜磷酸二铵最佳用量研究。

4 结论

供试设施土壤条件下，聚氨酯包膜磷酸二铵的最佳用量为P2O586.9 kg/hm2，辣椒最佳产量为31027.5 kg/hm2，而普通磷酸二铵的最佳用量为P2O5100.3 kg/hm2，辣椒最佳产量为28688.5 kg/hm2。在中低磷肥用量（P2O530～60 kg/hm2）下，聚氨酯包膜磷酸二铵可显著提高辣椒的产量、干物质积累和磷素的吸收量与利用率。因此，聚氨酯包膜磷酸二铵的应用对设施辣椒磷肥减施增效具有重要意义。