不同氮肥与磷肥的互作效应

1、不同氮肥与磷肥的互作效应于飞，周健民，王火焰，陈小琴中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室，江苏 南京 210008摘要：利用盆栽试验研究了潮土中不同氮肥与磷肥的互作效应，结果表明：不同氮肥与磷肥的配合施用对潮土中油菜的生长和养分吸收有显著的交互作用。生长初期，施氮并不能促进、甚至会抑制油菜的生长，氯化铵较其它氮肥作用突出。随着生长期的延长，氮肥对油菜生长的促进作用逐渐显现，但氯化铵的促进作用仍低于其它氮肥。植株养分累积受不同氮肥影响的规律与植株干物质累积表现的规律基本一致。 土壤有效磷含量受不同氮肥影响较小， 而水溶性磷含量因施用不同氮肥表现出显著的差异，特别是在生长初

2、期的土壤中。相关分析结果表明，油菜生长初期的干物质质量与土壤水溶性磷含量达到极显著相关（r=0.727*） 。因此推测，不同氮肥对油菜生长的影响可能因氮肥降低土壤中磷的有效性所致，这些结果对今后的合理施肥提供了重要的参考依据。关键词：氮肥；磷肥；干物质；养分累积；水溶性磷；有效磷中图分类号：文献标识码：A文章编号：1672-2175（2005）06-0930-06氮磷交互作用，历来是植物营养科学和肥料科学研究的重点和热点。目前，关于氮磷、氮磷钾配施（比） ，对作物生长、养分吸收和土壤养分有效性影响的报告已有不少1 3，但是研究不同氮肥与磷肥在土壤-作物系统中交互作用差异的却很少。 邹春琴等认为

3、铵态氮促进小麦根际磷的耗竭的作用大于硝态氮，而酰胺态氮介于两者之间4。Ruan 等认为铵态氮促进茶树叶干物质的累积作用大于硝态氮，地上部 N、P 含量也是铵态氮高于硝态氮5。而 Apthorp 等研究表明，不同形态氮肥与水溶性磷肥混施，氮肥形态对生菜的磷吸收无显著影响6。本试验建立在前期室内培养实验基础之上。前期实验结果表明，潮土中氮磷配施，硫酸铵处理有使土壤水溶性磷含量和有效磷含量大幅度下降的作用7。基于此，本文选择以潮土为试验土壤，以对氮磷都较敏感的油菜为试验作物，从作物栽培条件出发， 探讨潮土-作物系统中不同氮肥与磷肥互作对作物生长、养分吸收和土壤养分有效性的影响，以期阐明潮土中氮磷互作

4、机制，最终为潮土中氮磷肥的高效利用提供科学依据。1材料方法1.1供试土壤河南封丘石灰性潮土，基本农化性状见表 1。1.2供试作物油菜：宁杂一号，甘蓝型。1.3试验方法盆栽试验， 六种氮处理， 分别为对照 （不施氮） 、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、硝酸钙和尿素，每个处理设施磷与不施磷两个水平，各处理重复 12 次，分三次取样。 每钵用土 500 g， 氮肥统一用量为 N 0.2gkg-1土， 施磷处理磷肥统一用量 P2O50.1 gkg-1土，所用肥料均采用分析纯试剂。微量元素以阿农营养液补充。准确称取肥料和土壤，混匀后装入盆钵内，加水至土壤含水量 30%，稍干，每钵播种 7 粒已经催芽的种子，生长

5、 10 d 后间苗至 5 株。培养 5、10、15 星期后， 分别取土样和植物地上部进行分析测定。1.4测定方法各时间段的植株样品经 80 下 30 min 杀青，60 下 24 h 烘干，浓硫酸过氧化氢消煮，全氮测定采用靛酚蓝比色法8，全磷采用 ICP-AES 测定。土壤中水溶性磷的测定采用孔雀绿比色法9，有效磷的测定采用钼蓝比色法8。2结果与分析2.1不同氮肥与磷肥互作对油菜生长的影响培养过程中，不施磷肥处理，油菜苗僵直，矮小，叶片狭小，根系短促，须根极不发达；施用磷肥处理，油菜苗发育较快，叶片肥厚，须根发达。当幼苗生长 2 周时（两叶一心）就能明显的看出施磷处理的生长优于不施磷处理，而且

6、随着时间的增加磷的作用愈加明显。施氮显著影响油菜生长，生长前期铵态氮肥抑制油菜生长。不施磷肥条件下，氯化铵、硫酸铵、硝酸铵处理的油菜幼苗生长（三叶）明显差于硝酸钙和尿素处理（四叶） ，而氯化铵和硝酸铵处理的生长最差，甚至差于对照处理；施用磷肥条件下，表 1供试土壤的基本农化性状Table 1The agro-chemical properties of soil testedpHw(有机质)/(gkg-1)w(全氮)/(mgkg-1)w(碱解氮)/(mgkg-1)w(有效磷)/(mgkg-1)w(速效钾)/(mgkg-1)w(碳酸钙)/(gkg-1)86051127各氮肥处理除硝酸钙外均显著抑

7、制油菜的生长，其中氯化铵处理最显著，此时氯化铵处理油菜为四叶，而其余处理为五叶一心。随着时间的推移，不同氮肥均显著促进油菜的生长，各形态氮肥处理间的差异逐渐减小，但氯化铵处理始终显著低于其他氮肥处理。从油菜生长干物质量来看（表 2） ，施磷显著促进油菜干物质累积，且随着时间的延长，作用越加明显。油菜 5 周时施磷处理较不施磷处理油菜干物质量平均提高了 1.1 倍，10 周、15 周时施磷处理较不施磷处理油菜干物质量平均提高了2倍和1.7倍。施氮显著影响油菜生长，不同氮肥影响不同，且前期和后期的影响也明显不同。不施磷肥条件下，培养 5 周时氯化铵、硝酸铵处理使油菜干物质量分别降低了 33、29，

8、而硝酸钙和尿素处理使油菜干物质量增加了约 24， 硫酸铵处理与对照差异不大；至 10 周、15 周不同氮肥均显著地增加油菜的干物质量，且处理间的差异也随之减小。施用磷肥条件下，前期施氮不仅没有使油菜的干物质量增加，而且大部分都抑制了油菜的生长。除硝酸钙外，各氮肥处理干物质量均较对照显著降低，氯化铵处理降低了 48，硫酸铵和尿素处理降低了 35，硝酸铵处理降低了 12。但随着时间推移，不同氮肥均显著地促进了油菜干物质累积，且生长时间越长作用越大， 10 周时氯化铵、 硫酸铵、硝酸铵、硝酸钙、尿素处理干物质量增加分别是17%、64、48、59、61，而 15 周时增加为307、400、400、38

9、0、370。2.2不同氮肥与磷肥互作对油菜氮磷养分吸收的影响对油菜氮含量及总量的影响.1对氮含量的影响图 1 所示不同氮肥与磷肥互作对植株氮含量的影响。从图 1 可以看出，不施磷肥条件下，硫酸铵、硝酸铵、硝酸钙处理降低油菜生长前期（5 周）的植株氮含量，而氯化铵和尿素处理氮含量与对照差异不大；至 10 周、15 周施氮显著增加油菜氮含量，但不同形态氮肥处理间存在显著差异。施用磷肥条件下，5 周时，施氮处理氮含量显著高于对照处理，氯化铵和尿素处理氮含量略低于其它氮肥处理；10 周时，对照处理氮含量已大幅降低，而氮处理间差异不大；至 15 周，各处理氮含量均显著降低，这是因为随着时间的延长，油菜生

10、长量急速上升，稀释效应的结果，油菜氮含量明显降低。.2对吸氮总量的影响养分吸收总量与植株的干物质量及养分在植株体内的含量有关。由表 3 数据可知，不施磷肥条件下，油菜生长前期（5 周） ，氯化铵和硝酸铵处理植株氮的累积有低于对照处理的趋势，表现抑制氮累积的作用，硝酸钙和尿素处理植株氮的累积显著高于对照处理，表现明显地促进氮累积的作用，而硫酸铵处理植株氮的累积与对照处理相当，作用不明显；随着时间延长，10 周时，除氯化铵处理仍抑制氮的累积，其余氮处理氮累积显著增加，表现明显的促进作用，其中尿素、硝酸钙强于硝酸铵、硫表 2氮磷互作对油菜干物质累积的影响Table 2Effect of intera

11、ction between nitrogen and phosphoruson the dry matter production of rape处理5周10周15周不施磷施磷不施磷施磷不施磷施磷对照4 1 b3 0 a7 4 b4 7 b4 4 c6 5 c氯化铵6 1 c2 6 d7 1 c6 4 b3 8 c7 6 b硫酸铵4 3 b0 6 c1 0 a4 4 a0 2 a2 2 a硝酸铵7 1 c5 1 b3 3 a4 9 a1 5 ab2 0 a硝酸钙9 7 a1 7 a8 2 a8 1 a5 7 b6 5 a尿素9 3 a0 9 c1 3 a0 7 a9 2 a0 4 a不同字母者

12、差异显著 50123456510155(P)10(P)15(P) t/周w (植株N)/%CtrlNClNSANCaNUCtrl，对照；NCl，氯化铵；NS，硫酸铵；AN，硝酸铵；CaN，硝酸钙；U，尿素； （P）表示施磷处理图 1不同氮肥与磷肥互作对油菜氮含量的影响Fig. 1Effect of interaction between different Nand P on N concentration of of rape酸铵；15 周，不同氮肥均极显著地增加了油菜的氮累积，但氯化铵处理氮累积仍增加相对较少。这与植株生长的趋势基本一致。施磷条件下，植株氮累积规律也是如此。2.2.2对油菜

13、磷含量和总量的影响.1对磷含量的影响图 2 所示不同氮肥与磷肥互作对植株磷含量的影响。从图 2 可以看出，无论在施磷抑或不施磷的条件下，不同氮肥处理植株磷含量均表现出明显的差异，15 周时施磷处理的差异才不明显。不施磷肥条件下，5 周时各氮肥均使油菜磷含量降低，尤其是铵态氮肥处理更为明显，其中又以氯化铵处理磷含量降低最多。至 10 周时，硫酸铵处理显著地提高了油菜的磷含量，而其余处理仍然显著降低油菜磷含量，仍以氯化铵降低最多。15 周，对照和氯化铵处理植株磷含量较 10 周时显著增加，硫酸铵处理植株磷含量较 10 周时显著下降，而其余氮肥处理与 10 周时无显著差异，各氮肥处理均显著降低植株磷

14、含量。施磷条件下，油菜磷含量较不施磷时显著增加；施磷后施氮，5 周时硫酸铵处理使油菜磷含量显著增加，氯化铵、尿素和硝酸钙处理使油菜磷含量显著下降，其中氯化铵处理下降最多，硝酸铵处理磷含量与对照无差异；至 10 周时，各氮肥处理油菜磷含量均表现下降，其中以硝酸铵和硝酸钙处理下降较多；15 周，不同氮肥处理同样均使油菜磷含量显著下降，但不同氮肥处理间植株磷含量差异不大。从时间上来看，10 周时的植株磷含量与 5 周时相比，除氯化铵处理植株磷含量显著增加外，其余氮处理植株磷含量均因植株生长稀释效应表现为下降。氯化铵处理之所以不表现稀释效应，是因为它的生长量显著地小于其它处理。.2对吸磷总量的影响表

15、4（下页）显示了不同氮肥与磷肥互作对油菜磷累积的影响。从表 4 可知，施磷显著促进油菜的磷累积，不同氮肥对磷累积的影响不同。不施磷肥条件下，油菜 5 周时氯化铵、硫酸铵和硝酸铵处理均显著抑制磷的累积，而硝酸钙和尿素处理植株磷累积与对照差异不大；10 周时，氯化铵处理植株的磷累积仍然显著低于对照，表现强烈抑制作用，而其余氮处理植株磷累积与对照差异不大；至 15周，各氮肥处理均显著地促进了油菜的磷累积，且各处理间差异显著减小。施用磷肥条件下，不同氮肥处理均降低了前期（5 周）油菜中磷的累积，降低的程度由大到小依次为氯化铵尿素硫酸铵、硝酸铵、硝酸钙；但随着作物生长，10、15 周时，各施氮处理均显著

16、地增加了油菜的磷累积，且不同氮肥处理磷的累积差异逐渐减小。2.3不同氮肥与磷肥互作对土壤中磷素有效性的影响对土壤中水溶性磷的影响表 3不同氮肥与磷肥互作对油菜氮累积的影响Table 3Effect of interaction between different N andphosphorus on N uptake of rape处理5周10周15周对照1.901.99氯化铵不施磷硫酸铵13.04硝酸铵12.05硝酸钙1.363.24尿素1.383.3412.22对照1.912.04氯化铵施磷硫酸铵1.969.34硝酸铵9.3915.18硝酸钙2.989.4316.40尿素1.889.99养

17、分累积平均值标准偏差，不同字母者差异显著 500.7510155(P)10(P)15（P） t /周w (植株含 P)/CtrlNClNSNNCaNU图 2不同氮肥与磷肥互作对油菜磷含量的影响Fig. 2Effect of interaction between different N and P on P concentration of rape表 4不同氮肥与磷肥互作对油菜磷累积的影响Table 4Effect of interaction between differentN and P on P uptake of rape处理5周10周15周对照

18、0.066氯化铵0.0240.0450.567不施磷硫酸铵0.1490.630硝酸铵0.663硝酸钙0.0660.1560.549尿素0.0590.1510.590对照0.346氯化铵2.149施磷硫酸铵0.6550.001b2.395硝酸铵0.2970.014b2.137硝酸钙2.240尿素0.1350.7762.244养分累积平均值标准偏差，不同字母者差异显著 5由表 5 数据可知，土壤中水溶性磷含量受氮肥形态影响显著，尤其是盆栽前期。不施磷肥的条件下，盆栽 5 周时，氯化铵、硫酸铵和硝酸铵处理有降低土壤中水溶性磷含量的趋势，氯化铵作用最明显；硝酸钙处理水溶性磷变幅较大，与对照处理水溶性磷

19、差别不显著；尿素处理则显著地提高了土壤中的水溶性磷含量。至 10 周时，氯化铵处理水溶性磷含量仍低于对照处理， 15 周时各氮肥处理间土壤水溶性磷含量差异不大，但均较对照低。施磷，显著提高土壤中的水溶性磷含量。施磷基础上施氮，不同氮肥均使培养前期土壤中的水溶性磷含量显著降低，铵态氮肥的降低作用更为明显；随着时间的推移，10 周时氯化铵和硫酸铵处理仍然显著降低土壤中的水溶性磷含量；15 周时，各氮肥处理土壤水溶性磷含量均显著下降，同样以氯化铵和硫酸铵处理下降较多。2.对土壤中有效磷的影响施磷与不施磷，不同氮肥对土壤有效磷含量的影响不大（图 3） 。不施磷肥条件下，在整个苗期生长过程中各氮肥处理的

20、土壤有效磷均在 5 mgkg-1左右，随时间推移仅有微弱的下降。施用磷肥条件下，土壤有效磷较不施磷肥时大幅度提高；但随着时间的推移，土壤有效磷下降较快。5 周时不同形态氮肥处理的土壤有效磷含量均在 20 mgkg-1左右，与对照处理有效磷水平相当；10 周时各氮处理土壤有效磷含量下降至 18 mgkg-1左右，但仍与对照处理无显著差异；培养至 15 周时，不同形态氮肥处理的土壤有效磷含量均降低至10 mgkg-1， 较对照处理显著下降。 这与油菜吸磷呈增加有关。3讨论潮土缺磷少氮，有机质含量低，富钾，属于低肥力土壤，不施肥或单施氮或磷肥都不能保证作物的正常生长，要保证潮土中作物的生长，达到高产

21、稳产，必须氮磷肥配合施用10。施氮，不同氮肥对油菜干物质累积的促进作用并不是一开始就表现出来的。不施磷条件下，前期氯化铵、硫酸铵和硝酸铵处理不仅不能促进作物的生长，而且还表现出显著的抑制作用，后期施氮处理才显现出对作物生长的促进作用；施用磷肥条件下，前期铵态氮肥也均抑制作物的生长。油菜养分累积表现的规律和生长一致，生长前期铵态氮肥大多抑制养分的累积，后期则促进养分的累积。水溶性磷是作物直接吸收的磷源，石灰性土壤作物吸磷量与水溶性磷极显著相关，而与有效磷显著相关，因此石灰性土壤上水溶性磷更能很好的描述土壤的有效磷水平11。分析土壤水溶性磷含量，可以看出，土壤水溶性磷表现的差异在一定程度上与作物生

22、长一致。如不施磷条件下，盆栽前期硝酸钙和尿素处理水溶性磷没有降低，而有增加的趋势，其作物的生长也有增加的趋势，氯化铵、硫酸铵、硝酸铵处理水溶性磷表现降低，其作物生长也显著低于对照处理；施磷条件下，铵态氮肥均使土壤水溶性磷下降，其作物生长也均表现为下降。由于苗前期是油菜生长对磷素最敏感的时期，所以盆栽前期对油菜直接有效的土壤水溶性磷的降低，必表 5不同氮肥与磷肥互作对土壤中水溶性磷的影响Table 5Effect of interaction between different N and P on soil solution P处理5周10周15周对照1.748氯化铵0.0260.183不施磷

23、硫酸铵硝酸铵硝酸钙尿素0.4320.601对照5.1645.786氯化铵施磷硫酸铵3.076硝酸铵3.1724.294硝酸钙尿素3.102水溶性磷平均值标准偏差，不同字母者差异显著 5051 01 52 02 551 01 55 (p )1 0 (p )1 5 (p ) t /周w (有效P)/(mgkg-1)C trlN C lN SA NC aNU图 3不同氮肥与磷肥互作对土壤中有效磷的影响Fig. 3Effect of interaction of different N and P on soil available P然是前期作物生长降低的原因之一，相关分析表明，油菜生长前期的干物质

24、质量和吸磷总量与土壤中的水溶性磷含量呈极显著相关（r=0.728*，r=0.725*） 。在油菜的整个苗期生长中氯化铵表现了尤为不利的作用，除铵离子的存在降低了土壤水溶性磷含量12外，氯离子可能对油菜生长也存在抑制作用。因为氯化铵是含氯化肥，氯离子对小麦、草莓、大豆、花生等许多作物都具有毒害作用，毒害临界质量分数分别为 600、 200、 400、 200 mgkg-1Cl- 13，本实验氯化铵处理的土壤， 按 w(N)= 0.2 gkg-1土计算，氯离子的质量分数大于 500 mgkg-1，而整个试验过程也无淋失的可能，因此氯离子的存在可能对油菜的生长产生了抑制作用；再则氯离子的存在会减少作

25、物对 NO3-和 H2PO4-的吸收14， 养分不能得到正常的供应，作物无法正常生长。无论是不施磷处理还是施磷处理，油菜生长前期硝酸钙处理对作物生长都没有抑制作用，这一方面是否因为油菜为喜硝态氮作物，另一方面是硝态氮处理土壤水溶性磷含量都比较高（表 5） 。前期铵态氮肥的施入影响作物生长，除铵的施入降低土壤水溶性磷含量外，较多铵离子的存在也可能给油菜带来毒害。 Mengel 认为溶液中高质量分数铵态氮对植物生长的毒害主要由NH3引起， 潮土中较高的pH值有利于水溶态 NH3的形成，所以可能发生 NH3毒害15。4结论（1）尽管石灰性潮土上需要施用氮肥和磷肥，作物才能正常生长，但在油菜生长早期，

26、氮肥的施用并不能促进植物生长，铵态氮肥，特别是氯化铵还会抑制作物的生长。（2）土壤中水溶性磷与作物生长及植物中的养分累积有极显著的相关性，铵态氮肥的施用导致土壤水溶性磷质量分数降低，这可能是氮肥影响油菜早期生长的主要原因之一。（3）石灰性土壤较高的 pH 容易导致溶液中较高的 NH3质量分数，使作物受到毒害，这可能也是铵态氮肥在早期影响作物生长的原因之一。（4）由于氮肥的不同效果以及早期铵态氮肥对作物生长的抑制，在施肥中要注意不同氮肥与磷肥的搭配，提高肥效。参考文献：1曹景勤. 第四纪红色粘土区氮磷肥交互作用对黑麦草产量和养分累积的影响J. 土壤通报, 1995, 26(3): 120121.

27、CAO J Q. Effects of interaction between nitrogen and phosphorusfertilizer on growth and nutrient uptake of ryegrass in Quaternary redclay area J. Chinese Journal of Soil Science, 1995, 26(3): 120121.2司立征, 高宗, 张文成, 等. 关中玉米高产氮磷配比试验J. 陕西农业科学, 1997(5): 2829.SI L Z, GAO Z, ZHANG W C, et al. Experiment of

28、 N: P ration formaize high yield J. Shanaxi Agricultural Sciences, 1997(5): 2829.3周晓芬, 刘宗衡. 连续施用不同氮磷化肥对作物和土壤的影响J.土壤通报, 1996, 27(4): 174176.ZHOU X F, LIU Z H Effecs of continuous fertilization differentnitrogen and phosphorus fertilizer on crops and soilsJ ChineseJournal of Soil Science, 1996, 27(4):

29、 174176.4邹春琴, 杨志福. 氮素形态对春小麦根际 pH 与磷素营养状况的影响J. 土壤通报, 1994, 25(4): 175177.ZHOU C Q, YANG Z FEffects of different form nitrogen on pH andphosphorus content of spring wheat rhizosphereJ Chinese Journal ofSoil Science, 1994, 25(4): 175177.5RUAN J Y, ZHANG F S, WONG M H. Effect of nitrogen form andphospho

30、rus source on the growth, nutrient uptake and rhizosphere soilproperty of Camellia sinensis L. J. Plant and Soil, 2000, 223: 6371.6APTHORP J N, HEDLEY M J, TILLMAN R W The effects ofnitrogen fertilizer form on the plant availability of phosphate from soil,phosphate rock and mono-calcium phosphateJFe

31、rt Res, 1987, 12:269284.7王火焰. NPK 肥料在土壤中的交互作用与养分的形态转化(博士后出站报告) R. 南京: 中国科学院南京土壤研究所, 2001: 3742.WANG H YInteraction of N, P, K fertilizers and their influences onnutrients transformation in soilsRNanjing: Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences, 2001: 3742.8鲁如坤. 土壤农业化学分析方法M. 北京: 中国农业科技出

32、版社,1998.LU R K. Methods for Agricultural Soil Chemistry AnalysisM.Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 1998.9OHNO T, ZIBILSKE L M. Determination of low concentrations ofphosphorus in soil extracts using malachite greenJ. Soil Sci Soc AmJ, 1991, 55: 892895.10中国科学院封丘试区“七五”攻关课题组. 黄

33、淮海平原封丘试区综合治理技术研究R. 1990.GROUP OF TACKLING THE SEVENTH-PLAN KEY PROBLEMINFENGQIUTESTINGAREA,CHINESEACADEMYOFSCIENCES.StudiesonSyntheticalImprovementMethodstoFengqiu Testing Area of Huanghuaihai Plain R. 1990.11周志高, 熊礼明. 用孔雀绿法测定土壤中的水溶性磷J. 土壤通报, 1998, 29(5): 218219.ZHOU Z G, XIONG L M. Determination of

34、 water extractablephosphorus in soils using malachite greenJ. Chinese Journal of SoilScience, 1998, 29(5): 218219.12ERNANI P R, BARBER S A. Comparison of P availability frommonocalcium and diammonium phosphate using a mechanic nutrientuptake modelJ. Fert Res, 1990, 22: 1520.13宁运旺, 张永春, 吴金桂, 等. 土壤-植物

35、系统中氯及施用含氯肥料的几个问题J. 土壤通报, 2001, 32(5): 222224.NING Y W, ZHANG Y C, WU J G, et alChloride in soil-plantsystemsandsomequestionsinchloride-fertilizerapplicationJChinese Journal of Soil Science, 2001, 32(5): 222224.14安景文, 付海峰. 氯离子对水稻根营养吸收动力学的影响J. 辽宁农业科学, 1998, (1): 2426.AN J W, FU H F. Effect of chloride

36、 ion on nutrition uptake kineticsof riceJ. Liaoning Agricultural Sciences, 1998, (1): 2426.15MENGEL K, ROBIN P, SALSAC L. Nitrate reductase activity inshoots and roots of maize seedlings as affected by the form nitrogennutrition and pH of the nutritionJ. Plant Physiol, 1983, 71: 618622.Interaction between different nitrogen and phosphorus fertilizerin calcareous soilYU Fei, ZHOU Jian-ming, WANG Huo-yan,