含腐殖酸磷酸二铵减磷施用对东北春玉米产量和土壤磷库的影响

Effects of Diammonium Phosphate Containing Humic Acid with Reduced Phosphorus Application on Spring Maize Yield and Soil Phosphorus Pool in Northeast China

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2026.05.004

袁翰轩 Hanxuan YUAN , 王少杰 Shaojie WANG , 王超 Chao WANG , 熊启中 Qizhong XIONG , 景建元 Jianyuan JING , 叶新新 Xinxin YE

农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心/安徽农业大学资源与环境学院安徽合肥 230036 Anhui Province Key Lab of Farmland Ecological Conservation and Nutrient Utilization/Anhui Province Engineering and Technology Research Center of Intelligent Manufacture and Efficient Utilization of Green Phosphorus Fertilizer/College of Resources and Environment, Anhui Agricultural University, Hefei, Anhui 230036, China

Author notes:

Correspondence to: 叶新新(1982—)，男，博士，教授，博士生导师，安徽农业大学资源与环境学院副院长，自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室主任，农田生态保育与养分高效利用安徽省重点实验室主任，安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心主任，主要从事秸秆养分资源利用与管理、新型肥料研发与科学施肥和植物营养环境生态学等方面的研究工作；xxye@ahau.edu.cn

摘要：

为考察含腐殖酸磷酸二铵减磷施用对东北春玉米产量、磷素吸收利用及土壤供磷能力的影响，开展了田间小区试验。试验共设置不施磷（CK）、当地推荐施磷量下分别施用普通磷酸二铵（DAP100）和含腐殖酸磷酸二铵（HAP100）及减磷20%下施用普通磷酸二铵（DAP80）和含腐殖酸磷酸二铵（HAP80）等5个处理，测定了不同处理的春玉米产量及其产量构成因素、经济效益、植株磷累积量、磷肥利用效率、土壤有效磷含量及土壤中磷酸酶的活性。结果表明：与DAP100处理相比，HAP100处理的籽粒产量和经济效益分别显著提高5.47%和7.02%；HAP80处理的籽粒产量与DAP100处理的差异不显著，但DAP80处理的籽粒产量较DAP100处理的显著减产11.65%。与DAP100处理相比，HAP100处理的磷肥农学利用率、表观利用率和贡献率分别显著提高21.75%、22.70%和15.71%；HAP80处理的各磷肥利用率与DAP100处理的差异不显著，而DAP80处理的磷肥农学利用率、表观利用率和贡献率分别较DAP100处理的显著降低32.87%、30.91%和39.18%。在大喇叭口期、乳熟期和成熟期，HAP100处理的土壤中有效磷含量较DAP100处理的分别显著提高7.70%、10.60%和20.93%。冗余分析结果表明，春玉米产量和植株吸磷量与土壤中H₂O-P、NaHCO₃-Po及吐丝期土壤中有效磷含量呈正相关，而磷肥表观利用率与NaHCO₃-Pi的正相关关系更明显。含腐殖酸磷酸二铵在东北黑土春玉米体系中可实现常规施磷条件下的增产增效，并在减磷20%条件下能够维持春玉米的产量和较高的磷肥利用率，其作用机制与维持土壤中有效磷供应和活性磷组分比例有关。

关键词：

春玉米; 含腐殖酸磷酸二铵; 减磷; 磷肥利用效率; 土壤磷组分;

Abstract：

In order to investigate the effects of reduced phosphorus application of diammonium phosphate containing humic acid on spring maize yield, phosphorus uptake and utilization, and soil phosphorus supply capacity in Northeast China, a field plot experiment is conducted. Five treatments are established, including no phosphorus application (CK), application of conventional diammonium phosphate (DAP100) and diammonium phosphate containing humic acid (HAP100) at the local recommended phosphorus rate, and application of conventional diammonium phosphate (DAP80) and diammonium phosphate containing humic acid (HAP80) with a 20% phosphorus reduction. The spring maize yield and its components, economic benefits, plant phosphorus accumulation, phosphorus fertilizer use efficiency, soil available phosphorus content, and soil phosphatase activity are measured under different treatments. The results show that, compared with the DAP100 treatment, the HAP100 treatment significantly increases grain yield and economic benefit by 5.47% and 7.02%, respectively. No significant difference in grain yield is observed between the HAP80 treatment and the DAP100 treatment, whereas the grain yield under the DAP80 treatment is significantly reduced by 11.65% compared with DAP100 treatment. The agronomic efficiency, apparent recovery efficiency, and contribution rate of phosphorus fertilizer under the HAP100 treatment are significantly increased by 21.75%, 22.70%, and 15.71%, respectively. No significant differences in phosphorus fertilizer use efficiencies are found between the HAP80 treatment and the DAP100 treatment, while the agronomic efficiency, apparent recovery efficiency, and contribution rate of phosphorus fertilizer under the DAP80 treatment are significantly reduced by 32.87%, 30.91%, and 39.18%, respectively, compared with DAP100 treatment. At the bell-mouth stage, milky stage, and maturity stage, the soil available phosphorus content under the HAP100 treatment is significantly increased by 7.70%, 10.60%, and 20.93%, respectively, compared with DAP100 treatment. Redundancy analysis indicates that spring maize yield and plant phosphorus uptake are positively correlated with soil H₂O-P, NaHCO₃-Po, and soil available phosphorus content at the silking stage, while the apparent recovery efficiency of phosphorus fertilizer shows a more pronounced positive correlation with NaHCO₃-Pi. The application of diammonium phosphate containing humic acid can achieve yield increase and efficiency improvement under conventional phosphorus application in the spring maize system on black soil in Northeast China, and can maintain spring maize yield and relatively high phosphorus fertilizer use efficiency under 20% phosphorus reduction. The underlying mechanism is associated with the maintenance of soil available phosphorus supply and the proportion of labile phosphorus fractions.

Keyword：

spring maize; diammonium phosphate containing humic acid; phosphorus reduction; phosphorus fertilizer use efficiency; soil phosphorus fractions;

磷是作物生长发育必需的大量营养元素之一^[1]，也是限制作物产量的关键养分^[2-3]。东北黑土区是我国重要的春玉米主产区^[4]，其产量的稳定对保障区域粮食安全具有重要意义。然而，长期高强度种植和磷肥过量投入导致黑土农田面临磷肥利用率偏低、土壤磷素累积及潜在环境风险增加等问题^[5-7]。因此，在“化肥减量增效”和“黑土地保护”双重国家战略背景下，降低磷肥投入的同时维持土壤供磷能力、保障作物磷吸收与产量形成，已成为东北黑土春玉米磷肥管理中亟需解决的重要科学问题^[8-10]。

优化施磷量和提高土壤磷有效性是提升磷肥利用效率的关键途径^[11]。周卫等^[12]认为，依据土壤供磷能力和作物需磷规律优化施磷量，是实现磷肥高效利用的核心策略。林方优等^[13]的研究表明，改进磷肥施用方式能够影响土壤中有效磷分布和作物磷素吸收，从而提高磷肥利用效率。在新型磷肥中，含腐殖酸磷酸二铵因含有腐殖酸活性组分，可有效减少磷的固定、提高土壤磷有效性^[14]，其增产增效作用已被广泛报道^[15-17]。李伟等^[18]发现，含腐殖酸磷肥可使冬小麦产量提高14.73%~21.37%，磷肥表观利用率提高2.93%~5.41%。李军等^[19]的研究表明，等磷量条件下，含腐殖酸磷肥较普通磷肥可显著提高玉米的产量和磷肥利用效率。值得注意的是，适度减磷对稳产的影响很大程度上取决于土壤供磷能力与作物对磷素吸收的维持情况。Vandermoere等^[20]的研究指出，在土壤供磷基础较好时，减少磷肥投入并不一定导致作物减产。由此可见，含腐殖酸磷酸二铵具有提高磷素有效性和作物磷素吸收的潜力，但其在东北黑土春玉米减磷条件下对维持产量、经济效益和磷肥利用效率的影响，仍缺乏田间试验证据。

东北黑土区春玉米生育期较短，苗期和拔节期对磷素供应较为敏感，减磷施用若造成土壤有效磷供应不足，可能会限制根系生长、磷素吸收及产量形成。已有研究表明，含腐殖酸磷肥在提升土壤磷素有效性方面具有优势，但其减磷施用效果受土壤类型、作物体系和施磷水平的影响较大。当前，针对东北黑土春玉米体系，含腐殖酸磷酸二铵在降低磷投入的同时，对维持产量和经济效益，并同步提升磷素吸收利用效率的影响，仍有待进一步验证。此外，减磷条件下土壤中有效磷含量及不同磷组分含量的变化对春玉米产量形成的支撑作用，也有待明确。

因此，本研究于2024年在黑龙江省绥化市青冈县开展了春玉米田间试验，分析含腐殖酸磷酸二铵减磷施用对春玉米产量、经济效益、磷素吸收利用和土壤供磷能力的影响，并进一步探讨其稳产增效作用与关键生育期土壤有效磷供应、活性磷组分维持及磷酸酶活性响应之间的关系。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2024年在黑龙江省绥化市青冈县保国村(46°33′ N，126°09′ E)开展，试验地位于松嫩平原腹地，属典型寒温带大陆性季风气候，为东北黑土区典型春玉米种植区。供试土壤为典型黑土，质地为黏壤土。玉米于2024年5月14日播种，10月10日收获。春玉米生育期内平均气温为19 ℃，总降水量为492 mm。试验期内，春玉米生育期气温与日降雨量变化见图 1。

图 1

春玉米生育期气温与日降雨量变化

播种前采用“S”形取样法采集0~20 cm耕层土壤，测得土壤的基础理化性状：pH为6.79，w(有机质)为36.70 g/kg，w(全氮)为1.93 g/kg，w(有效磷)为24.50 mg/kg，w(速效钾)为178.00 mg/kg。

1.2 供试材料

供试肥料：尿素，w(N)为46%，秦皇岛五弦唯爱科技开发有限公司；含腐殖酸磷酸二铵，w(N)为16%，w(P₂O₅)为44%，w(腐殖酸)为0.5%，贵州赤天化集团有限责任公司；普通磷酸二铵，w(N)为21.2%，w(P₂O₅)为53.8%，沈阳北农农业科技有限公司；氯化钾，w(K₂O)为60%，联合惠农农资(北京)有限公司。

供试作物：玉米，品种为“盛丰928”。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，共设置5个处理：CK，不施磷处理；DAP100，当地推荐施磷量下施用普通磷酸二铵；HAP100，当地推荐施磷量下施用含腐殖酸磷酸二铵；DAP80，减磷20%条件下施用普通磷酸二铵；HAP80，减磷20%条件下施用含腐殖酸磷酸二铵。DAP100、HAP100处理的施磷量均为130 kg/hm²，DAP80、HAP80处理的施磷量均为104 kg/hm²。各处理均施氮、钾肥，施氮量为225 kg/hm²，施钾量为90 kg/hm²。由于普通磷酸二铵和含腐殖酸磷酸二铵的含氮量不同，各施磷处理按照目标施氮量进行氮素平衡，不足部分施用尿素补足，以保证各处理的总施氮量一致。所有肥料均在播种时以穴施的方式一次性施入。

采用60 cm等行距种植，种植密度为70 000株/hm²。小区面积为30 m²(6 m×5 m)，相邻小区之间设置1 m保护行，每个处理重复3次。除施用的肥料外，其他水分管理、病虫草害防控及田间管理措施均保持一致。

1.4 样品采集与测定

1.4.1 土壤样品采集与测定

分别于玉米拔节期、大喇叭口期、吐丝期、乳熟期和成熟期采集土壤样品。每个小区沿“S”形路线随机选取5个样点，采集0~20 cm耕层土壤，混合为一个代表性样品。将土样带回实验室后剔除植物残体和石块等杂物，充分混匀后分为两部分：一部分鲜土过筛后于4 ℃条件下保存，用于土壤中磷酸酶活性的测定；另一部分自然风干后按四分法取样，研磨并分别过2、0.15 mm筛，用于土壤中有效磷和磷组分含量的测定。土壤中有效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO₃浸提-钼锑抗比色法测定^[21]；土壤中磷组分含量采用Tiessen和Moir改进后的Hedley连续分级方法测定^[22]；土壤中磷酸酶活性采用北京索莱宝科技有限公司生产的活性检测试剂盒进行测定。

1.4.2 植株样品采集与测定

玉米成熟期，在各小区避开边行后选取具有代表性的20株玉米，齐地面收割，自然风干后进行考种、脱粒和测产。测定籽粒产量、穗粒数和百粒质量等产量构成指标；植株样品分为籽粒和秸秆两部分，于65 ℃烘干后称量干物质质量；样品粉碎后采用H₂SO₄-H₂O₂消煮，钼锑抗比色法测定植株中磷含量^[21]。

1.5 相关指标计算

磷肥农学利用率、偏生产力、表观利用率和贡献率等指标按式(1)~式(7)进行计算^{[19, 23]}：