磷是农作物生长和发育过程中必需的营养元素，在保证作物的优质优产方面发挥着重要作用^[1]。全世界耕地约有43%的土壤缺磷，我国约有2/3的农田土壤缺磷^[2]。磷肥施入土壤后容易被吸附和固定，磷肥的固定降低了磷肥的利用率，我国磷肥的当季利用率只有10%~25%，约75%~90%的磷肥以各种磷酸盐的形式按平均每年增长11%的速度在土壤中积累^[3-4]。刘彦伶等^[5]通过肥效长期定位试验发现，缺磷时作物产量显著下降，玉米产量受磷肥的影响与氮肥基本持平。而施磷过多不仅会对作物的产量和品质产生不良影响^[6]，甚至会引发水体富营养化等一系列环境问题^[7]。因此合理施用磷肥，提高磷肥的有效性在农业生产中尤为重要。

土壤中磷的有效性受土壤的pH、磷肥种类、种植方式、磷素活化剂等多种因素的影响^[8-11]，其中磷素活化剂能够释放土壤中固定的磷并转化为可供作物利用的状态。李见云等^[12]研究发现，硅藻土改性磷肥减少了H₂PO₄^-在迁移过程中的阻碍，增加了土壤中水溶性磷含量，提高了土壤磷素的有效性。杨莹等^[13]发现有机酸能增加土壤中水溶性磷的含量，提高磷素的生物有效性。腐植酸对土壤中的磷素有活化作用，在改良肥料性状、提高肥料稳定性和有效性方面发挥重要的作用^[14]。

将磷矿粉的粒径研磨至小于100 μm称为磷矿粉的超微细化^[15]。何振全等^[16]研究发现，通过超微细化处理磷矿粉，提高了土壤有效磷含量，并且随着所施磷矿粉颗粒细度的增加，土壤Olsen-P含量随之增加。赵夫涛等^[17]以有机、无机活化剂对超微细化磷矿粉进行活化处理，研究发现超微细活化后的磷矿粉其有效磷含量显著提升。黄雷等^[18]研究发现，将磷矿粉进行超微活化处理后显著地提高土壤有效磷和活性磷含量。现有研究多是将磷矿粉进行超微细化后施入土壤，或是将磷矿粉超微细化后与活化剂混合施用，关于添加增效剂后对磷肥进行超微细化的研究鲜有报道。本试验将磷肥与钾肥、增效剂充分混合进行超微细化，以期达到减少磷肥固定，提高磷肥有效性和作物产量的目的，为高效磷肥的研制提供科学依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

试验地点设在山东农业大学土肥资源高效利用国家工程实验室基地（36°09′ N，117°08′ E），属暖温带半湿润季风性气候。供试土壤取自山东省泰安郊区，土壤类型为普通简育湿润淋溶土（普通棕壤），土壤质地为中壤，有机质含量8.50 g·kg^-1，土壤硝态氮含量55.28 mg·kg^-1，铵态氮含量1.53 mg·kg^-1，有效磷含量9.52 mg·kg^-1，速效钾含量108.82 mg·kg^-1。

试验用白色塑料盆装土8.00 kg，上口直径26.50 cm、高20.00 cm、土面直径25.00 cm。

腐植酸：褐煤腐植酸，产自内蒙古霍林河，主要成分为腐植酸大分子，腐植酸含量60%。

硅藻土：粉末，产自湖北武汉，SiO₂含量91%。

沸石粉：粉末，产自河南，孔隙率≥48%，SiO₂含量68%~70%，Al₂O₃含量13%~14%。

供试肥料：大颗粒尿素（含N 46%），普通过磷酸钙（含P₂O₅ 15%），硫酸钾（含K₂O 50%）

供试作物：小白菜（上海青），生长期30 d。

1.2 试验设计

肥料的制作方法：将过磷酸钙、硫酸钾、腐植酸、沸石粉、硅藻土等按不同搭配充分混匀后，放到球磨机中研磨，制成超微细肥料颗粒（小于30 μm），粒径大小由BT-9300型激光粒度仪测定。

试验设9个处理，3次重复。CK处理不施肥；NK处理为氮钾常规施肥；NPK处理为氮磷钾常规施肥；H1处理（常规磷钾-腐植酸肥）为磷钾肥与腐植酸混合处理；H2处理（超微细磷-腐植酸肥）为钾常规、过磷酸钙、腐植酸混合超微细化；H3处理（超微细磷钾-腐植酸肥）为过磷酸钙、硫酸钾、腐植酸混合超微细化；HZ处理（超微细磷钾-腐植酸-沸石粉肥）为过磷酸钙、硫酸钾、腐植酸、沸石粉混合超微细化；HD处理（超微细磷钾-腐植酸-硅藻土肥）为过磷酸钙、硫酸钾、腐植酸、硅藻土混合超微细化；HDZ处理（超微细磷钾-腐植酸-硅藻土-沸石粉肥）为过磷酸钙、硫酸钾、腐植酸、硅藻土、沸石粉混合超微细化。施肥时，除了CK处理，其他处理将尿素以225 kg·hm^-2与各处理磷肥混合施入土壤。具体试验处理及配比见表 1。

播种时间为2017年4月15日，肥料与土混匀后装盆一次施入，浇水播种，出苗5 d后间苗，每盆留粗壮小白菜苗10株。2017年5月15日收获。

1.3 样品采集及测定方法

装盆前采集基础土壤样品，测定硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾、pH值、电导率；苗期（生长15 d时）、成熟期（生长30 d时）分别测定株高和叶面积；收获后采集地上部分，记录产量，每盆均匀分取代表性3株，测定可溶性糖、硝酸盐（NO₃^-）、维生素C（Vc）等品质指标；小白菜剩余部分测定质量后，105 ℃杀青30 min，90 ℃烘干至恒质量，计算总干物质的质量；测定氮磷钾营养元素含量，计算总养分吸收量和养分利用率。收获后均匀采集土壤样品，测定土壤中硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾含量。

植株样品指标测定方法：可溶性糖用酸水解铜还原直接滴定法测定；硝酸盐用紫外-分光光度法测定；Vc含量用2，4-二硝基苯肼比色法测定；植株用硫酸-双氧水联合消煮后，待测液中N用凯氏定氮法、P用钒钼黄比色法、K用火焰光度计法测定。

土壤化学性质测定方法^[19]：土壤硝态氮和铵态氮用0.01 mol ·L^-1氯化钙浸提新鲜土样后，用AA3- A001-02E型流动注射分析仪测定；土壤有效磷用碳酸氢钠浸提钼锑抗比色法测定吸光度，土壤速效钾用中性醋酸铵浸提火焰光度计法测定。

1.4 数据处理

肥料利用效率的计算方法^[20]：

（1）磷肥利用率=（施磷区吸磷量-不施磷区吸磷量）/施磷量

（2）磷肥农学利用率=（施磷区作物产量-不施磷区作物产量）/施磷量

（3）氮肥偏生产力=作物产量/施氮量

1.5 统计分析

试验数据处理采用Excel 2013和SPSS 19.0软件进行统计分析，采用Duncan法进行方差分析，用Dunnett′ s T3（3）法检验不同处理间差异的显著性（P < 0.05）。

2 结果与分析 2.1 不同超微细活化磷肥处理对小白菜产量的影响

收获后对不同处理小白菜的鲜质量进行测定。结果（表 2）显示，与NK处理相比，施磷处理小白菜产量增加了0.39%~13.26%，与氮磷钾常规施肥相比，添加活化剂的处理在不同程度上提高了小白菜的产量，增产幅度在0.44%~12.82%之间，其中HDZ处理产量最高，与氮磷钾常规施肥处理差异达显著水平，而H1处理与氮磷钾常规施肥相比差异不显著；与H1处理相比，H2、H3、HZ、HD、HDZ处理显著地增加了小白菜的产量，分别增加了6.59%、8.11%、10.99%、7.68%、12.32%；H3、HD处理间无显著差异，而二者与HDZ处理差异显著。本试验条件下，磷肥与腐植酸、沸石粉、硅藻土三者搭配混合后超微细化施入土壤，对提升小白菜的产量有显著效果。

2.2 不同超微细活化磷肥处理对小白菜品质的影响

磷素是影响作物品质的重要因素。收获后测定小白菜鲜样的品质指标，结果如表 3所示，与氮磷钾常规施肥相比，H1、HD、HDZ处理显著增加了小白菜的Vc含量，分别增加了31.13%、30.33%、5.37%；与H1处理相比，各超微细磷活化处理并未显著提高小白菜Vc含量，反而有降低的趋势；与氮磷钾常规施肥相比，处理H1、HZ、HD、HDZ均显著地降低了小白菜硝酸盐的含量，分别降低52.96%、17.73%、67.49%、18.23%；与H1处理相比，处理H2、H3、HZ、HDZ的小白菜硝酸盐含量显著提升，分别增加了94.76%、321.04%、74.87%、73.82%；与氮磷钾常规施肥相比，各处理小白菜的可溶性糖含量均有所下降；与H1处理相比，各超微细活化磷钾处理小白菜的可溶性糖含量有所提升，且处理H3、HZ较H1处理显著增加了小白菜可溶性糖含量，分别增加了52.63%、15.79%，小白菜的可溶性糖含量以H3处理为最高，但与氮磷钾常规施肥相比仍低9.38%。超微细活化磷肥处理普遍降低了小白菜硝酸盐含量，提高了小白菜食用安全性，在Vc、可溶糖含量方面普遍低于普通磷肥处理。

2.3 不同超微细活化磷肥处理对不同时期小白菜株

高和叶面积的影响株高和叶面积能在一定程度上反映小白菜的生长状况，表 4显示了超微细活化磷肥处理对不同时期小白菜株高和叶面积的影响。苗期小白菜的株高为6.40~7.15 cm，各超微细活化磷肥处理间小白菜株高普遍低于氮磷钾常规施肥处理，且差异显著。成熟期小白菜的株高在19.17~21.33 cm之间，超微细活化磷肥处理的小白菜株高均高于氮磷钾常规施肥处理，株高增加幅度为3.47%~10.35%，其中HZ处理小白菜株高较氮磷钾常规施肥处理显著增加了10.35%；测定苗期和成熟期小白菜的叶面积，结果（表 4）表明，与氮磷钾常规施肥处理相比，超微细活化磷肥处理小白菜叶面积在苗期有所下降，但在成熟期有上升趋势。

2.4 不同超微细活化磷肥处理对土壤速效养分的影响

土壤速效养分是作物营养的直接来源，是表征土壤养分供应水平的重要指标。表 5显示了超微细活化磷肥处理对土壤性质的影响。与氮磷钾常规施肥相比，各超微细活化磷肥处理显著地提高了土壤中硝态氮、铵态氮的含量，总体上提高了土壤的供氮水平；与氮磷钾常规施肥相比，处理H2、H3、HZ、HD、HDZ土壤有效磷含量呈现显著性提高，分别增加了24.87%、17.20%、28.48%、24.78%、22.13%；与H1处理相比，处理H2、H3、HZ、HD、HDZ土壤有效磷含量也显著提高，分别增加了13.19%、6.23%、16.47%、13.11%、10.71%，原因可能是磷肥配施腐植酸显著地提高了肥际可溶性磷的含量^[21]，而硅藻土、沸石粉比表面积大，具有强离子吸附能力。将腐植酸、硅藻土、沸石粉与磷肥混合超微细化后施入土壤，会将磷素吸附在表面并缓慢释放。与氮磷钾常规处理相比，H3、HZ处理显著地提升了土壤中速效钾的含量，分别增加了10.53%、4.10%，这可能与活化剂中的硅与磷肥配施改善了土壤磷素和钾素的供应能力有关^[22]。磷肥与钾肥和活化剂配合超微细化，不但能提高土壤对磷的保肥性，也不同程度提高了土壤对钾的保肥性。

2.5 不同超微细活化磷肥处理对小白菜养分累积和磷肥利用率的影响

测定小白菜植株氮磷钾养分含量，计算出小白菜氮磷钾养分累积情况、磷肥的肥料利用率，以了解小白菜养分吸收状况。结果（表 6）显示，与氮磷钾常规施肥处理相比，超微细磷活化处理显著地提高了小白菜氮磷钾累积，增加幅度分别为1.93%~36.12%、10.07%~26.00%和23.46%~45.50%，超微细磷活化处理小白菜的磷肥利用率较氮磷钾常规处理增加了3.28~8.47个百分点，其中HZ处理的小白菜氮磷钾养分的吸收量最高，分别达到23.58、35.37、327.48 kg·hm^-2，且与其他超微细活化处理差异显著，另外HZ处理小白菜的磷肥利用率最高，达到20.17%。

3 讨论

腐植酸是一种成分复杂的可溶性有机胶体物质，属高分子有机酸，对磷素具有较强吸附和一定的溶解性。在本试验中，超微细磷-腐植酸肥处理较常规磷-腐植酸肥处理小白菜产量有显著提升，而常规磷钾-腐植酸肥处理与氮磷钾常规施肥处理小白菜产量无显著差异，土壤有效磷含量也呈现出类似差异，产生此结果的原因可能是磷肥与腐植酸混合后超微细化，增加了磷肥与腐植酸的接触面积，施入土壤后与黏土等物质形成新的土壤团聚体^[23-24]，在这个过程中腐植酸吸附了土壤中的Ca²⁺、Mg²⁺等离子，减少了磷肥在土壤中的固定。

硅藻土、沸石粉比表面积大且疏松多孔，具有强离子吸附能力，与磷肥混合进行超微细化施入土壤后，会将磷素吸附在表面并缓慢释放。在本试验中，CK处理小白菜品质优于各施肥处理。原因可能是基础土壤肥力较低，施肥导致小白菜的品质出现了浓缩效应^[25]。与氮磷钾常规施肥相比，超微细活化磷肥处理小白菜的Vc、可溶性糖以及硝酸盐含量均得到改善，在一定程度上提高了小白菜的品质。这是由于磷肥和钾肥与活化剂进行超微细化后紧密结合，使得肥料中的磷素和钾素具有一定的缓释性能，浓缩效应降低。这个过程也减少了磷肥与土壤阳离子结合的概率，降低了磷在土壤中的化学固定，提高了磷素的有效性。与硅藻土相比，沸石粉含有更大的比表面积，本试验中配施沸石的处理土壤有效磷含量、作物对磷素的吸收以及磷肥利用率均高于配施硅藻土的处理，另外沸石粉市场价格较低，在实践中宜选用沸石粉与其他活化剂和磷肥配合施用。

4 结论

（1）超微细活化磷肥处理提高了土壤速效养分的含量，其中土壤有效磷含量增加17.20%~24.87%，土壤速效钾含量和硝态氮、铵态氮含量也有所提升。

（2）超微细活化磷肥处理显著地提高了小白菜的产量和养分累积，增产率达到0.44%~12.82%；氮累积比氮磷钾常规处理增加1.96%~36.14%，磷累积增加10.08%~26.01%，钾累积增加23.46%~45.50%。超微细活化磷钾肥处理的磷肥利用率达到了14.98%~ 20.17%，较氮磷钾普通施肥增加3.28~8.47个百分点。

（3）磷肥进行超微细活化处理后，磷素与活化剂充分接触，施入土壤后增加了土壤的保肥、供肥性能和小白菜产量。综合施肥效果和原料市场价格等各方面因素，推荐选择超微细磷钾-腐植酸-沸石粉活化处理的肥料进行生产和施用。