随着我国人口的进一步增加，对粮食需求不断加剧，而水稻作为我国的重要粮食作物之一，保障水稻的高产稳产对于国家稳定发展尤为重要[1-2]。黄河三角洲地区作为我国重要的后备土地资源，利用滨海盐渍化土壤开展水稻种植，是保障我国粮食安全的重要举措。水稻产量的稳定存在多种制约因素如稻田土壤质量及水分管理[1，3]、优质品种选育、病虫害防治[4]及合理优化施肥[5]等。其中，合理优化施肥作为水稻高产稳产的关键环节之一[6]，施肥不但可以改善土壤环境、培肥土壤[7]，而且可以增强水稻抗逆性[8]，然而大量使用化学肥料，造成土壤肥力降低，肥料利用率低下，土壤养分流失严重并污染环境。长期以来，农民偏爱氮肥，忽视磷肥的施用，导致了土壤磷素亏损，施磷仍是解决土壤磷素亏缺的最有效办法，施磷能明显增加土壤有效磷的含量。

黄河三角洲地区土壤盐渍化现象严重且土壤结构单一，导致土壤保肥能力较差，加之当地水稻种植习惯，采用“深灌-大排”式的灌溉洗盐降渍，从而加剧稻田磷素淋失[9]。在土壤肥力较低时，为保障作物高产，肥料投入始终保持高水平，然而大量施肥对环境胁迫并不突出，但水稻种植中过量施用化肥，特别是磷肥，加之滨海盐渍化土壤特殊的成土特性，土壤固定磷素能力较差，以及不合理的施肥方式，导致磷素淋失现象严重，易造成水体污染，土壤磷素肥力相对较低[10]。

有机无机肥配施在培肥土壤、提高肥力、增加作物产量以及提升作物品质等方面具有重要的意义[11-12]。随着水稻种植面积扩大，在有机质含量较低的滨海盐渍化土壤中，近年来盲目过量施用有机肥，并由此导致土壤环境质量下降以及生态环境恶化等现象；研究表明，有机肥施用量一般与作物所需要氮量相协调，此方法易造成磷素过量施用，且没有考虑土壤供碳、磷水平，对土壤磷素供应能力研究同样有所欠缺[13]，加之长期施用有机肥对特定土壤磷素的影响较大，作物增产与农田磷的环境风险矛盾日趋凸显。在养分易流失的滨海盐渍化土壤中，土壤C/P的调控对磷素周转过程以及有机肥(碳)与磷肥配施(配方)对水稻增产效果鲜见报道。针对上述科学问题，本研究通过2015-2016年2年微区试验研究了有机肥和磷肥配施(配方)对滨海盐渍化土壤水稻产量、有效分蘖、净光合速率、磷素周转及农学利用效率的影响，确定适合滨海盐渍化土壤水稻种植的有机肥与磷肥配方，以期为滨海盐碱地水稻种植合理优化施肥提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2015年5月-2016年10月，连续2年在黄河三角洲垦利县李王村进行，该地区属于温带大陆性季风气候带，多年平均气温为 12.8 ℃，年平均降水量 555.9 mm。同一地点进行两季水稻试验。土壤类型以滨海盐化潮土为主，根据卡庆斯基制中物理性黏粒(粒径﹤0.25 mm)，土壤质地为砂质壤土，0～20 cm土层土壤基本理化性质(2015年)：含盐量0.29%，pH值8.10，有机质8.40 g/kg，全氮1.12 g/kg，全磷340 mg/kg，全钾1.10 g/kg，速效磷17.0 mg/kg，速效钾229.0 mg/kg。水稻种植制度为单季稻，供试水稻品种为圣稻14进行插秧(每穴5棵)栽培方式。供试肥料为常规化肥：尿素(含N 460 g/kg)、过磷酸钙(含P2O5 160 g/kg)、硫酸钾(含K2O 500 g/kg)、商品有机肥(C，450 g/kg、N，24 g/kg、P，16 g/kg、K，14 g/kg)。

1.2 试验设计

试验设双因素处理，即施磷与碳添加(有机肥)。磷肥(P2O5)施用设3个梯度：无磷(P0)，0 kg/hm2；低磷(P1)，64 kg/hm2；高磷(P2)，128 kg/hm2。碳(有机肥)施用设3个梯度：无碳(C0)，不施有机肥；低碳(C1)，450 kg/hm2，即施用有机肥1 000 kg/hm2；高碳(C2)，900 kg/hm2，即施用有机肥2 000 kg/hm2，共8个处理，3次重复。区组随机排列，小区面积为15 m2(3 m×5 m)。具体处理设置如下：CK不施肥(T1)；无磷施用(0 kg/hm2，T2)；低磷(64 kg/hm2，T3)；高磷(128 kg/hm2，T4)；低碳低磷(450 kg/hm2+64 kg/hm2，T5)；低碳高磷(450 kg/hm2+128 kg/hm2，T6)；高碳低磷(900 kg/hm2+64 kg/hm2，T7)；高碳高磷(900 kg/hm2+128 kg/hm2，T8)。各小区之间用5 mm 厚的PVC塑料板材隔开，以防止水分串流。每区组之间设置60 cm沟渠，用于统一进水、排水或取样走道使用。全部小区实行单排单灌。平整地进行PVC隔板分小区后，于第2次灌水洗盐后，插秧前1 d进行基肥撒施。除CK(不施肥)外，各处理水稻生长季氮素(N)总施用量为255 kg/hm2，钾素(K2O)总施用量为229 kg/hm2。其中氮肥分4次施加，分别作基肥、分蘖肥、穗肥和粒肥施用，2015年施用量各占比为40%，20%，20%，20%；2016年施用量各占比为20%，20%，40%，20%；钾肥作基肥和穗肥施用，各占50%；磷肥全部作基肥；分蘖肥施用硫酸锌7.5 kg/hm2，田间水分管理及水稻病虫害防治按照当地常规方法进行。

1.3 样品采集及分析测定

土壤理化性质测定：在土壤灌水翻耕前，采用交叉法随机采集5点0～20 cm耕层土壤，均匀混匀后根据四分法弃去部分土壤，保留样品1 kg 左右，室内避光自然风干过2 mm 筛装入封口袋中保存，进行测定。在水稻分蘖后期、抽穗期以及齐穗期时分别采集根际土壤，分成2份，一份于4 ℃下保存，用于土壤微生物量磷分析，一份风干过2 mm 筛后保存，用于土壤全磷和速效磷含量测定。土壤全氮采用凯氏定氮法测定，全磷采用硫酸-高氯酸消煮、钼锑抗比色法测定，全钾采用氢氟酸-高氯酸消煮、火焰光度计法测定，速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提、钼锑抗比色法测定，交换性钾采用乙酸铵提取、火焰光度计测定，土壤有机质含量采用外加热重铬酸钾氧化-容量法测定，土壤pH 值采用去离子水提取(水土质量比为2.5∶1.0)电位法测定，具体操作过程参照鲁如坤[14]的方法。

1.3.1 土壤微生物量磷采用氯仿熏蒸提取法 用0.5 mol/L NaHCO3溶液(水土比1∶20)浸提提取法测定[15]；微生物量磷的计算采用公式：SMBp(mg/kg)=(F-UF)/(Kp×R)式中，F和UF分别为熏蒸和未熏蒸的土壤浸提液中的磷量；Kp为微生物量磷系数，表示微生物量磷浸提测定比例，取0.4；R为所加入无机磷的回收率。

1.3.2 分蘖数及有效分蘖数测定 在水稻分蘖后期，根据水稻行数和穴数进行挂牌定位，调查分蘖数；在水稻齐穗期时，根据挂牌定位水稻调查有效分蘖数，然后计算分蘖率及有效分蘖率。

1.3.3 净光合速率测定 利用汉莎科学仪器有限公司CIRAS-3超便携式光合仪分别在水稻分蘖期、孕穗期和齐穗期进行净光合速率(CO2 μmol/(m2·s))的原位测定。

1.3.4 产量测定及计算 每小区选择3 m2计算水稻产量，收获时连同秸秆一并装入尼龙网袋中带回实验室进行脱粒，测定其鲜质量后，于烘箱中烘干，计算含水量，按照干质量及水稻含水14%计算产量。

1.3.5 磷肥利用效率计算 磷肥农学效率：AEP=(YNPK-YNK)/FP；AEP是指磷肥农学效率，单位为kg/kg；YNPK为某一特定的化肥施用下作物的经济产量，单位为kg/hm2；YNK为对照(不施磷肥条件下)作物的经济产量，单位为kg/hm2；FP为肥料纯养分(P2O5)投入量，单位为kg/hm2。

1.4 数据统计方法

所有数据采用SASTM软件(SAS Institute Inc.，1989)进行双因素显著性检验。用LSD法在0.05水平进行多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 有机与无机肥配施对滨海盐渍化土壤水稻产量及肥料农学利用效率的影响

由表1可以看出，T1处理水稻产量显著低于其他处理(P<0.05)；T5处理水稻产量(2015年产量(9 901±682)kg/hm2；2016年产量(9 467±176)kg/hm2)与T8处理的水稻产量(2015年产量(10 134±260)kg/hm2；2016年产量(10 001±58)kg/hm2时无显著性差异(P>0.05)，但是两者显著高于其他处理(P<0.05)；T2处理与T3处理之间水稻产量无显著性差异(P>0.05)；在T6与T7处理之间水稻产量也无显著性差异(P>0.05)。

从磷肥农学利用效率看(表1)，2015年时T5磷肥农学利用效率为26.0 kg/kg，显著高于T8处理时磷肥农学利用效率14.8 kg/kg(2015年)(P<0.05)。2016年两处理间无显著性差异(P>0.05)；2015-2016年T5与T8与其他处理间差异性显著(P<0.05)(表1)。

注：每列数据后不同小写字母表示在P<0.05差异显著。表2-5同。

Note：The different lowercase letters after each column of data indicate significant difference under P<0.05.The same as Tab.2-5.

2.2 有机肥与磷肥配施对滨海盐渍化土壤水稻分蘖数的影响

从图1-A分析看出，有机肥与磷肥配施对水稻分蘖数的影响较大，T5处理的水稻分蘖效率为700%(2015年)，740%(2016年)，而T8处理的水稻分蘖效率为680%(2015年)，700%(2016年)，两者无显著性差异(P>0.05)，且两者高于其他处理。T1处理水稻没有分蘖，而T2处理水稻分蘖数最低，分蘖效率均值为50%(2015年)，53%(2016年)；T3处理、T6处理及T7处理的水稻分蘖数之间无显著性差异(P>0.05)。

从两季试验水稻有效分蘖数来看(图1-B)，T4处理、T5处理以及T8处理的水稻有效分蘖数之间无显著性差异，但三者显著高于其他处理时有效分蘖数；而T2处理以及T3处理、T6处理及T7处理的水稻有效分蘖数之间无显著性差异。从有效分蘖效率看，2015年所有施肥处理的有效分蘖效率无显著性差异，有效分蘖效率为81%～88%；而2016年T3处理、T7处理分别为78%，75%；其他处理有效分蘖效率变化在82%～88%，无显著性差异。

2.3 有机与无机肥配施对滨海盐渍化土壤水稻净光合效率的影响

从两季水稻试验不同施肥处理的净光合速率来看(表2)，在分蘖期T2与T3时，无碳处理的水稻净光合速率之间无显著性差异(P>0.05)，而T8处理时水稻净光合速率最高(2015年，(37.2±1.5)μmol/(m2·s)；2016年，(36.5±2.1)μmol/(m2·s))，显著高于T5处理、T6处理及T7处理(P<0.05)，2015年分蘖时T5、T6、T7处理的净光合速率之间无显著性差异，表明在分蘖期时水稻在T8处理条件下水稻净光合速率最高。与分蘖期时水稻净光合速率比较，孕穗期及齐穗期时水稻净光合速率增加；从施肥处理之间来看，在孕穗期及齐穗期时，T5处理、T8处理的水稻净光合速率最高，除2016年T7处理外，两者显著高于其他处理的水稻净光合速率(P<0.05)，而齐穗期T2处理、T3处理以及T4处理之间水稻净光合速率无显著差异。

2.4 有机与无机肥配施对滨海盐渍化土壤水稻根际土壤全磷含量的影响

从表3可以看出，在2015-2016年两季水稻试验中，磷肥施用后提高了根际土壤全磷含量，施肥前2015，2016年土壤全磷为371，395 mg/kg；磷肥施用后，在分蘖期时水稻根际土壤全磷含量最高，而在孕穗期时有所降低。高磷施用时根际土壤全磷含量均值高于低磷处理时根际土壤全磷含量。从相同施磷水平处理来看，在低磷水平下，水稻生育期内T5处理根际土壤全磷含量显著低于T3处理或T7处理根际土壤全磷含量(P<0.05)，而T3、T7处理根际土壤全磷含量无显著性差异(P>0.05)；而且在T5处理时整个生育期内无显著性差异；而高磷处理时，在分蘖期与孕穗期无论低碳或高碳添加根际土壤全磷含量与无碳添加时根际土壤全磷含量无显著性差异(P>0.05)，且随着生育期根际土壤全磷含量有降低的趋势，表明该施用磷肥水平下，全磷易被淋失，增加环境风险。

2.5 有机与无机肥配施对滨海盐渍化土壤水稻根际土壤有效磷含量的影响

从表4可以看出，在2015-2016年两季水稻试验中，磷肥施用对根际土壤有效磷含量的影响较大。施肥前土壤有效磷含量约17 mg/kg；T2处理时(2015年)在分蘖期水稻根际土壤有效磷含量降低，而T3处理时根际土壤有效磷无显著性提高(P>0.05)，但是T4处理时根际土壤有效磷含量提高；从有机肥(碳)施用对根际土壤有效磷含量的影响看，相对于T3处理，在分蘖期T5处理根际土壤有效磷含量显著提高(P<0.05)；而无论是低磷处理还是高磷处理时，分蘖期时高碳处理(T7、T8)提高了分蘖期时根际土壤有效磷含量，且两者无显著性差异(P>0.05)；但是无论是低磷还是高磷处理时，相对于分蘖期，在孕穗期或齐穗期时高碳添加时根际土壤有效磷含量降低，而且在T6处理时也表现相同的趋势，在T5处理时后2个生育期内无显著性差异(P>0.05)。上述结果表明，施用高碳对水稻生育前期根际土壤磷的淋洗风险较大，而高磷施用时能够显著性提高磷素淋洗风险；低磷处理时，合理碳输入对维持水稻根际有效磷含量及作物高产至关重要。

2.6 有机与无机肥配施对滨海盐渍化土壤水稻根际土壤微生物量磷含量的影响

从表5可以看出，在2015-2016年两季水稻试验中，除2015年孕穗期T4处理以外无碳添加时整个生育期内土壤微生物量磷含量显著低于施肥前；分蘖期土壤微生物量磷含量最低，孕穗期到齐穗期土壤微生物量磷含量增加；而无碳处理时土壤微生物量磷在分蘖期与齐穗期随施磷水平增加呈现先升高后降低趋势，而在孕穗期呈现增加趋势；分蘖期时与无碳添加相比，碳添加后可增加根际土壤微生物量磷含量；添加碳处理时，土壤微生物量磷含量随生育期逐渐增加，而在孕穗期与齐穗期各处理间无显著性差异(P>0.05)；齐穗期时T5处理土壤微生物量磷含量为17.8 mg/kg(2015年)，19.2 mg/kg(2016年)及T8处理土壤微生物量磷含量分别为19.6 mg/kg(2015年)，22.4 mg/kg(2016年)，但两者之间在相同年份无显著性差异；上述结果表明，外源碳添加能够显著调节水稻各个生育期内根际土壤微生物量磷含量。

3 讨论与结论

磷作为植物生长发育必不可缺少的大量元素之一，在维持农业可持续发展和植物生理生长中起重要作用[16]。而农业土壤作为可持续发展中最重要的因素[17]，土壤缺磷是限制作物产量及影响作物品质的重要因素之一[18]。施磷是提高稻田土壤中有效磷含量，改善土壤供磷能力的重要措施[19]。而土壤磷素含量受土壤母质、土壤磷素活化度、土壤酸碱度及土壤有机质含量影响较大[20]。本试验条件下，碳450 kg/hm2与磷(P2O5)64 kg/hm2配施时水稻产量(9 901±682)kg/hm2与碳900 kg/hm2和磷(P2O5)128 kg/hm2配施时水稻产量(10 134±260)kg/hm2无显著性差异(P>0.05)，但是两者显著高于其他处理(P<0.05)，表明两配方能够满足水稻对磷素的需求；从磷肥农学利用效率看，前者配方磷肥农学利用效率(26.0 kg/kg)显著高于后者磷肥农学利用效率(14.8 kg/kg)，表明更多量碳、磷输入并没有提高水稻产量及造成磷肥农学利用效率降低。

在水稻整个生育过程中，碳45 kg/hm2与磷(P2O5)64 kg/hm2及900 kg/hm2与磷(P2O5)128 kg/hm2配合施用后，水稻分蘖效率为700%，680%，有效分蘖效率无显著差异(81%～88%)，表明土壤碳/磷调节对水稻整个生育期有效分蘖效率无显著影响；但是土壤碳/磷比调节对水稻净光合速率影响较大，在分蘖期时碳900 kg/hm2与磷(P2O5)128 kg/hm2配施时水稻净光合速率最高(37.2±1.5) μmol/(m2·s)，显著高于碳450 kg/hm2与磷(P2O5)64 kg/hm2配施(P<0.05)。相对于分蘖期，孕穗期及齐穗期时水稻净光合速率显著增加；从施肥处理之间看，在孕穗期及齐穗期时，碳450 kg/hm2与磷(P2O5)64 kg/hm2及900 kg/hm2与磷(P2O5)128 kg/hm2配合时水稻净光合速率最高，两者显著高于其他处理的水稻净光合速率(P<0.05)，表明碳磷比条件能够调控水稻整个生育期内净光合速率大小。

大量研究证明，施用有机肥能够增加土壤中速效磷含量[21-22]，增强磷的活性[23-24]，使土壤磷淋溶增加[25]。但遗憾的是，有关有机肥施用对我国滨海盐化土壤磷素合理化施用以及磷素淋溶的阈值研究缺乏，或者说对磷素淋溶风险的评价和预测匮乏。研究表明，施用有机肥不仅能使土壤中被固定的磷素向植物可利用的方向转化，而且能减少土壤对磷素的吸附，减少磷素在土壤中的固定[26]。在盐渍化土壤中，由于土壤结构性质的特殊性，磷素在土壤中被固持能力较弱，加之对有机肥的施用存在盲区导致土壤磷素含量较低，且存在淋洗现象[9]。在本试验条件下，以2015年数据统计分析表明，碳450 kg/hm2与磷(P2O5)64 kg/hm2配施时土壤有效磷含量维持稳定，而在碳900 kg/hm2与磷(P2O5)128 kg/hm2配施时，在分蘖期时土壤速效磷含量较高(42.4±5.4)mg/kg，而在后2个生育期时，土壤速效磷含量与前者配方无显著性差异，结果表明磷肥作基肥一次性施用后，由于盐渍化土壤保肥性能较差，以及土壤对磷素固持能力较弱，或是有机肥输入量较高时抑制土壤对磷素的固持，增大了磷素的淋洗风险。

土壤微生物是土壤-植物生态系统中最活跃和具有决定性影响的组分之一，其活性可影响养分、能量循环，对土壤磷的矿化和固持过程起着重要作用，其在很大程度上能反映土壤活性磷库的容量和周转强度[27-28]。土壤微生物量磷作为土壤中重要的活性磷源，在某种意义上，微生物量磷所占比例越大，被土壤吸附固定的磷就越少，土壤磷源活性越大，供磷能力亦越高。土壤微生物量磷能反映盐渍化土壤磷素肥力水平，所以土壤微生物量磷可以作为衡量盐渍化土壤磷素养分状况的生物学指标之一。由此可见，提高盐渍化土壤微生物磷量对提高土壤中磷素利用率密切相关，即通过外加碳源(有机肥)来促进微生物生长繁殖，从而加强微生物对磷素形态的转化利用来实现[27]。本试验研究证明，2015年时所有处理在施肥前土壤的SMBp含量高于分蘖期，但是有机肥与磷肥配施后分蘖期后期微生物量磷迅速增加，尤其是在施入碳450 kg/hm2与磷(P2O5)64 kg/hm2及碳900 kg/hm2与磷(P2O5)128 kg/hm2时土壤微生物量磷含量增加；以2015年数据统计分析，微生物量磷量与土壤速效磷含量的比值来看，在T5处理时最高，而T8处理时次之，而其他2个碳磷配施时比值最低。结果表明有机肥与磷肥合理配施可提高土壤微生物量磷在土壤速效磷的比值，降低土壤磷素的淋洗， 使土壤速效磷向微生物量磷潜在磷库转化，提高磷肥的利用率。

本试验结果表明，在滨海盐渍化土壤中当施用磷肥(P2O5，64 kg/hm2)配施有机肥(450 C kg/hm2)时能够表现出较好的协同促进作用，对维持合适的土壤有效磷含量，以及土壤中磷素周转表现出较好的效果；结合产量来看，该碳磷组合对磷素利用率以及水稻产量表现出较好结果且土壤磷素淋洗风险较小；相反随着有机肥施用量增加，磷肥利用效率较低，提高了环境的风险性。

有机肥与磷肥按照合适比例配施，可增加滨海盐碱稻田土壤水稻产量与磷肥农学利用效率。在本试验条件下，碳450 kg/hm2与磷(P2O5)64 kg/hm2及碳900 kg/hm2与磷(P2O5)128 kg/hm2配合施用后，水稻产量分别达(9 901±682)kg/hm2，(10 134±260)kg/hm2，但是磷肥农学利用效率分别为26.0，14.8 kg/kg。

碳450 kg/hm2与磷(P2O5)64 kg/hm2及900 kg/hm2与磷(P2O5)128 kg/hm2配合施用后，水稻分蘖效率为700%，680%，有效分蘖效率无显著差异(81%～88%)。

无论磷(P2O5)64 kg/hm2或128 kg/hm2条件下，相对于分蘖期，碳量900 kg/hm2处理后孕穗期或齐穗期土壤有效磷降低，且碳量450 kg/hm2与磷(P2O5)128 kg/hm2配施时表现相同趋势，而碳450 kg/hm2与磷(P2O5)64 kg/hm2配施后在孕穗期或齐穗期时无显著差异。

不施磷时土壤微生物量磷降低，在齐穗期时碳450 kg/hm2与磷(P2O5)64 kg/hm2及900 kg/hm2与磷(P2O5)128 kg/hm2配施后土壤微生物量磷为(17.8±1.5)mg/kg，(19.6±1.7)mg/kg，表明碳添加能够调节各生育期内土壤微生物量磷。

结果表明，在滨海盐渍化土壤水稻种植中，施用有机肥450 kg/hm2及磷肥(P2O5)64 kg/hm2时水稻产量最优、磷肥利用效率最高，磷素淋洗风险显著降低。

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