磷是水稻生长发育所必需的三大营养元素之一，水稻吸收利用的磷主要来源于土壤有效磷和磷肥的施用^[1]。磷元素在土壤中多以难以利用的形式存在^[2]，目前我国部分稻田土壤处于中度缺磷和严重缺磷状态^[3]。土壤缺磷已经成为限制水稻增产的瓶颈，增施磷肥可以在物理、化学等方面改善土壤性质，促进水稻生长发育，保证高产^[4-5]。我国农业生产中磷肥当季利用效率不高，一般只有5%~ 20%，土壤中的磷素大量积累并通过地表及灌溉而流失，造成面源污染^[6]。同时，生产磷肥的磷矿石是不可再生资源^[7-8]，且我国的耕地面积不断减少，而粮食需求在不断增长，稳定并增加双季稻的种植面积、提高单产是提高粮食总产的重要途径^[9]。因此，掌控合理磷肥用量对提高水稻磷肥吸收与利用以及降低环境风险至关重要^[10-11]。有研究认为，将部分磷肥作追肥施用可以最大限度地提高磷肥的利用效率^[12-13]，达到增产目的^[13]。王丽萍等^[14]认为，不同水稻品种适宜的磷肥运筹方式不同。整体来看，有关磷肥施用时期对水稻养分吸收利用的研究较少。湖南省水稻种植面积曾常年居全国首位，湘南地区（主要包括衡阳、郴州）是湖南省最重要的双季稻产区^[15-16]，是湖南省双季稻种植面积的“压舱石”，但该地区水稻生产多凭经验，已有的水稻磷肥研究也多限于一季水稻，从周年（双季稻）角度开展的磷肥合理施用研究鲜见报道。为此，本研究以衡阳地区主栽水稻品种湘早籼45号（早稻）和泰优553（晚稻）为供试材料，设置3个磷肥用量和2个施用时期处理，在湖南省衡阳县西渡镇开展2年大田试验，研究磷肥运筹对机插水稻产量构成因素与养分吸收利用的影响，旨在为湘南双季稻肥料高效施用提供技术支撑。

供试土壤取自湖南省衡阳县西渡镇梅花村（111°47′ E，28°9′ N）。早稻品种为常规稻湘早籼45号，全生育期110 d左右；晚稻品种为杂交稻泰优553，全生育期120 d左右。采集耕层0~20 cm土层，基础理化性质见表1。根据全国第2次土壤普查养分分级标准^[17]，2021年试验地含磷水平属中下水平，含氮水平属中等水平，含钾水平属中下水平，2022年试验地氮、磷、钾含量均为偏低水平。

于2021年3月20日-2022年10月30日在湖南省衡阳县西渡镇梅花村富农合作社开展早、晚稻大田定位试验，生理生化试验在湖南农业大学作物生理与分子生物学教育部重点实验室进行。本试验为磷肥用量和施用时期双因素试验，磷肥用量设45（P45）、75（P75）和105 kg/hm²（P105）3个水平，另设不施磷肥（P0）处理以计算磷肥利用率，施用时期设全基肥（S1）和基肥:穗肥=2:1（S2）2个水平，共计7个处理（表2），随机区组设计，3次重复，小区面积为5 m×10 m，小区间设田埂（宽25 cm，高30 cm）隔开以防水肥窜流，机插密度为13.33 cm×23.33 cm。各处理氮（N）、钾（K₂O）施用量一致，均为150 kg/hm²，均以基肥:穗肥=2:1的方式施入。氮肥为尿素，钾肥为氯化钾，磷肥为过磷酸钙。

2021年早稻于3月21日播种，4月17日施基肥，4月22日移栽，5月28日达分蘖盛期，6月10日施追肥，6月25日达齐穗期，7月16日成熟收割，全生育期117 d；2022年早稻于3月19日播种，4月13日施基肥，4月18日移栽，5月23日达分蘖盛期，6月5日施追肥，6月22日达齐穗期，7月16日成熟收割，全生育期118 d。

2021年晚稻于6月26日播种，7月20日施基肥，7月25日移栽，8月25日达分蘖盛期，9月8日施追肥，9月21日达齐穗期，10月24日成熟收割，全生育期120 d；2022年晚稻于6月26日播种，7月18日施基肥，7月23日移栽，8月20日达分蘖盛期，9月11日施追肥，9月26日达齐穗期，10月26日成熟收割，全生育期122 d。

于水稻成熟期调查有效穗数（80穴/小区），根据单穴平均有效穗数每小区取样5穴，考察穗粒数、千粒重和结实率，计算理论产量；每小区割80穴测实际产量，最终产量按13.5%含水量计算。

在水稻分蘖盛期、齐穗期、成熟期每小区根据单穴平均茎蘖数（穗数）取样株3株，分茎、叶、穗等装袋，105 ℃下杀青30 min，80 ℃下烘至恒重后称重。

将成熟期烘干样品粉碎过100目筛，采用H₂SO₄-H₂O₂法消解后测定各器官的氮、磷、钾含量；根据成熟期各器官干物重和氮、磷、钾素含量计算各器官养分吸收量，再计算养分吸收效率与利用效率。

采用Excel 2010整理试验数据，采用SPSS 22.0软件进行单变量方差分析，采用最小显著差异法（least significant difference method，LSD）进行显著性检验（P<0.05）。

由表3和表4可知，早稻各时期干物质积累量随施磷量的增加而增大；晚稻在齐穗期至成熟期也表现出干物质积累量随施磷量的增加而增大的趋势，但处理间差异显著性略有不同。从施用时期来看，早稻2021与2022年分蘖盛期与成熟期干物质积累量均以S1处理较高，且2022年3个时期均表现显著差异；晚稻各时期干物质积累量均以S2处理较高，并在2022年分蘖盛期差异显著。从施磷量与施用时期的互作效应来看，早稻各时期均以P105S1处理干物质积累量最大，P75S1次之，P45S2和P45S1处理较低；晚稻各时期以P105S2和P75S2处理干物质积累量较大，两者之间无显著差异，同样以P45S2和P45S1处理较低。可见，施磷量增大可提高水稻干物质积累量，施用时期对水稻影响存在季节差异。两者具有一定互作效应，且早稻和晚稻表现有差异。

由表5和表6可见，施磷量对早稻产量及除千粒重外的各产量构成因素影响显著，产量以P75处理最高，显著高于其他处理；有效穗数以P75和P45处理较高，穗粒数以P105处理最高；施磷处理中P75结实率处于较高水平。施用时期对产量与其构成因素影响不显著，S1处理有效穗数、结实率和产量均略高于S2处理。就互作处理来看，实际产量以P75S1处理最高，显著高于其他处理；有效穗数和结实率亦以P75S1处理最高；穗粒数以P105S2最高；各互作处理间千粒重无显著差异。可见，施磷对早稻具有显著增产作用，以P75效果最好，施用时期虽无显著影响，但总体上早稻S1处理表现好于S2。

由表7和表8可见，施磷量对晚稻产量及除千粒重外的各产量构成因素影响显著，2年产量以P75处理最高，显著高于P45与P0处理；有效穗数在施磷处理间无显著差异，但均显著高于P0处理，穗粒数在P105处理处于较高水平，结实率在施磷处理间以P75处理为最大。施用时期对产量及其构成因素影响不显著，S2处理穗粒数、千粒重和产量均略高于S1处理。就互作处理来看，产量以P75S2处理最高，其次为P105S2和P75S1处理，P45S1处理最低；有效穗数以P45S1和P45S2处理较高；穗粒数以P105S1和P105S2处理较高，P45S2处理最低；结实率以P75S1和P75S2处理较高；千粒重无显著差异。可见，施磷对晚稻具有显著增产作用，以P75处理效果最好，施用时期无显著影响，其中S2处理表现较好。

综合早、晚稻结果，施磷对双季稻具有显著增产作用，施磷量对产量及其构成因素影响显著，而施用时期无显著影响，且施磷量与施用时期具有一定的互作效应；产量以P75处理最高，但早稻和晚稻间存在差异，早稻以P75S1处理最高，而晚稻以P75S2处理最高。

由表9和表10可知，早、晚稻氮素吸收总量与氮素吸收效率在施磷量处理间规律基本一致，均表现为P105>P75>P45>P0，其中早稻各处理间均有显著差异，晚稻略有差异，其P105与P75处理间差异不显著；施用时期处理间，早稻表现出S1显著大于S2处理趋势，而晚稻S1略小于S2处理；施磷量和施用时期的互作处理间，早稻以P105S1处理最大，与P75S1处理无显著差异，但显著大于P45S1和P45S2处理，晚稻P1052处理最大，与P105S1、P75S2处理无显著差异，但显著大于P45S1和P45S2处理。

早、晚稻磷素吸收总量均随施磷量增大而显著提高，施用时期处理间早稻S1略大于S2处理，而晚稻在2021年S2显著大于S1处理；施磷量和施用时期的互作处理间，早稻以P105S2和P105S1处理较大，显著大于P45S1、P45S2处理，晚稻以P105S2处理最大，P105S1处理次之，显著高于除P105S1以外的其他处理。磷素吸收效率，早、晚稻均随施磷量增大而显著下降，早稻表现为S1>S2处理，且在2022年表现显著，而晚稻为S2>S1的趋势，并在2021年表现显著；施磷量和施用时期的互作处理间，早稻和晚稻均以P45S2和P45S1处理较大。

早、晚稻钾素吸收总量与钾素吸收效率，施磷量处理间表现为P105>P75>P45>P0，早、晚稻P105处理均显著高于其他3个处理；施用时期处理间，早稻S1显著大于S2处理，晚稻表现相反，但钾素吸收总量差异显著而吸收效率差异不显著；施磷量和施用时期的互作处理间，早稻以P105S1处理最大，P75S1和P105S2处理次之，显著高于除这两者之外的其他处理，晚稻以P105S2处理最大，显著高于其他处理。

综上所述，增大施磷量使磷素吸收总量增加，但磷素吸收效率显著下降，而磷肥施用时期对早、晚稻影响不同，磷肥一次性基施可提高早稻磷素吸收效率，分次施用可提高晚稻磷素吸收效率；增大施磷量有促进水稻氮、钾素吸收的效果，而磷肥施用时期对早、晚稻影响不同，磷肥一次性基施可显著促进早稻氮、钾素吸收，而晚稻以分次施用效果更好。

由表11和表12可知，氮素利用效率随施磷量的增加而逐渐减小，且与P0处理相比，早稻P45处理下降不显著，而P105处理显著下降；早稻S1处理显著低于S2处理，晚稻差异不显著；施磷量和施用时期的互作处理间，早稻以P45S2和P75S2处理较大，显著高于P105S1处理，晚稻以P45S2和P45S1处理较大，显著高于P105S1和P105S2处理。氮肥偏生产力，早、晚稻施磷量处理均显著高于P0处理，均以P75处理最大；早稻S1处理略高于S2处理，而晚稻表现相反，但差异均不显著；施磷量和施用时期的互作处理间，早稻以P75S1处理最大，且显著高于其他处理，而晚稻以P75S2处理最大，显著大于除P105S2外的其他处理。可见，随施磷量增加早、晚稻氮素利用效率显著下降，但氮肥偏生产力先显著增大后下降，以P75处理最大；早稻氮素利用效率以分作2次施用较高，而晚稻表现相反。

磷素利用效率随施磷量的增加而显著下降；早稻S1与S2处理差异不显著，晚稻2021年S1处理显著大于S2处理，而2022年S2处理大于S1处理但无显著差异。施磷量和施用时期的互作处理间，P105S1和P105S2处理处于最低水平，显著低于其他处理。磷肥偏生产力，早、晚稻均表现随施磷量增大而显著下降的趋势；早稻S1处理略高于S2处理，而晚稻表现相反，差异均不显著；施磷量和施用时期的互作处理间，早稻以P45S1处理最大，P45S2处理次之，晚稻以P45S2处理最大，P45S1处理次之，但P45S1和P45S2处理差异均不显著，且两者均显著高于其他处理。整体上，早、晚稻磷肥利用率随施磷量增大而下降，其中P105显著低于P45处理；施用时期早稻S1显著大于S2，晚稻在2021年S2处理显著高于S1处理，而2022年表现S1大于S2处理但不显著；施磷量和施用时期的互作处理间，P105S1和P105S2处理处于较低水平，在早稻显著小于P45S1处理，在晚稻显著小于P45S2处理。可见，随施磷量增加早、晚稻磷素利用效率和磷肥偏生产力显著下降，早稻磷肥偏生产力和磷肥利用率以一次性基施较高，而晚稻表现相反。

钾素利用效率，施磷处理整体上小于P0处理，P105处理差异尤其显著；早稻S1处理低于S2处理，晚稻表现相反，且在2021年表现显著；施磷量和施用时期的互作处理间，早、晚稻均以P105S1、P105S2处理处于最低水平，显著小于最高处理。钾肥偏生产力，早、晚稻施磷量处理均显著高于P0处理，均以P75处理最大；早稻S1处理略高于S2处理，而晚稻表现相反，差异均不显著；施磷量和施用时期的互作处理间，早稻以P75S1处理最大，且显著高于其他处理，而晚稻以P75S2处理最大，显著高于除P105S2外的其他处理。可见，随施磷量增加，早、晚稻钾素利用效率显著下降，但钾肥偏生产力先显著增大后减小，P75处理最大；早稻钾肥偏生产力以一次性基施较高，而晚稻表现相反。

综上所述，整体上，随施磷量增大，早、晚稻磷肥利用率与氮、钾素利用效率显著降低，而氮、钾肥偏生产力表现先增大后减小趋势，以P75处理最高；早稻氮、磷、钾利用效率一般以S1处理较大，而晚稻表现相反。

我国地域辽阔，环境气候类型多样，且小农户经营管理模式下土壤养分变异较大，因此基于单独或少数试验点的作物推荐施肥无法作为指导不同区域推荐施肥的有效参数^[18]。一般土壤有效磷含量>20 mg/kg时可视为有效磷较丰富，而低于10 mg/kg时被认为是缺磷土壤^[19]。当前，水稻磷肥研究主要是针对磷肥用量对水稻产量的影响，且认为将部分磷肥作追肥施用可以提高磷肥利用效率和产量^[12-13]，也有研究^[14]认为，不同品种适宜的磷肥运筹方式不同。本研究针对湖南衡阳地区有效磷含量中下水平的稻田（早稻土壤有效磷含量为13.47 mg/kg）开展了机插双季稻试验，发现施磷量增大可提高水稻干物质积累量，施用时期亦有显著影响，两者具有一定互作效应，且早晚稻表现有差异：早稻以一次性基施较好，而晚稻以2次施用（基肥:穗肥=2:1）较好。

本研究发现，施磷对双季稻具有显著增产作用，且施磷量处理间差异显著，产量以P75处理最高，而施用时期无显著影响，但早、晚稻遵循一定的差异规律，早稻总是以S1优于S2，而晚稻则相反，具体分析产量构成因素，发现磷肥运筹对早、晚稻千粒重影响均不显著，对早稻有效穗数、穗粒数和结实率有显著影响；晚稻磷肥处理间有效穗数无显著差异，但对晚稻穗粒数与结实率有显著影响。可见，一定程度上可说明磷肥使早稻增产主要是提高了有效穗数和穗粒数，而使晚稻增产主要是提高了穗粒数与结实率。

本研究同时发现，施磷量与施用时期具有一定的互作效应，早、晚稻产量以P75处理最高，但早稻产量最高的是P75S1处理，而晚稻以P75S2处理产量最高，造成差异的原因可能是本试验为早、晚稻定位试验，早稻季相对较缺磷，因而一次性施磷效果较好，但到了晚稻季土壤磷素已经得到了一定的补充（土壤有效磷含量2021年从13.47 mg/kg增加到18.91 mg/kg，2022年从7.79 mg/kg增加到8.02 mg/kg），对磷的需求随之改变，进而表现出了差异。

综上所述，本试验条件下，75 kg/hm²的施磷量对机插双季稻是较为适宜的，有利于获得较高的干物质积累量和籽粒产量，但早稻以一次性基施较好，晚稻以2次施用（基肥:穗肥=2:1）较好。

施磷量、施用时期、两者互作对各养分指标有显著影响，但施用时期对水稻各养分指标普遍存在季别间差异，造成这种现象的原因可能是早稻施肥引起的土壤养分变化，而导致的施用时期对晚稻影响不同于早稻。其次也有可能由于早、晚稻品种吸磷能力的不同（泰优553吸收能力优于湘早籼45号）以及早、晚稻气候差异等原因而导致施用时期对水稻各指标的影响存在季别间差异。

关于磷肥运筹对双季稻磷素吸收的研究鲜见报道，本试验研究了磷肥用量与施用时期对双季稻磷素吸收的影响，发现增大施磷量使磷素吸收总量增加，但磷素吸收效率显著下降。磷肥施用时期对早、晚稻影响显著，一次性基施显著提高早稻磷素吸收效率，而分次施用（基肥:穗肥=2:1）可显著提高晚稻磷素吸收效率。

磷肥利用率是衡量施肥效益和施肥科学合理性的重要指标^[19]。合理的磷肥施用量能够提高水稻磷肥利用率^[20]。张锦滨等^[21]研究显示，水稻磷肥农学利用效率、磷肥生理利用率、磷肥偏生产力和磷肥利用率均呈现随施磷量的增加而下降的趋势，施磷量37.5 kg/hm²的磷肥效率最高。本试验在有效磷处于中下水平条件下开展试验，发现磷肥利用率在施磷量为45 kg/hm²时最高。侯云鹏等^[22]通过2年的水稻田间定位试验表明，水稻磷肥农学利用效率、磷肥偏生产力和磷肥利用率均呈现随施磷量的增加而下降的趋势，当施磷量从40 kg/hm²增加到160 kg/hm²时，磷肥偏生产力、磷肥利用率和磷肥农学利用效率分别由214.1 kg/kg、31.8%和15.9 kg/kg下降至65.8 kg/kg、19.2%和9.5 kg/kg，这与本研究结果规律基本一致。

研究^[23]表明，氮、磷、钾养分积累量受环境与处理互作效应影响大，同时，氮、磷、钾养分之间是相互影响的。有研究^[24-25]认为，增施磷肥可提高作物产量和氮肥利用率，但也有研究^[26]认为，施氮量相同时，高磷处理均未增加太湖地区水稻生物量、籽粒产量和吸氮量，郭智等^[27]也发现，磷肥减施对水稻产量和氮肥利用率的影响不显著。磷素可能通过影响氮素供应而对作物产量和吸氮量产生影响^[28]。本研究的试验地有效磷含量（13.47 mg/kg）处于中下水平，结果发现随磷肥量的增加，双季稻氮、钾素吸收总量与氮素吸收效率显著增加，氮、钾素利用效率显著降低，氮、钾肥偏生产力表现先增大后减小趋势，P75处理最高。本研究同时发现，磷肥施用时期对早、晚稻影响不同，磷肥一次性基施可显著提高早稻氮、钾素吸收效率和利用效率，而晚稻以分次施用效果略好。本研究结果与田玉华等^[26]和郭智等^[27]研究有差异，可能原因是土壤肥力较好条件下，少量施磷即可满足水稻生长，因此磷肥的增产效果不明显。因此，有关双季稻的适宜施磷量与施肥时期的研究还要因地制宜开展。

磷肥增大可提高水稻干物质积累量和产量，施用时期无显著影响，施磷量与施用时期具有一定的互作效应，早、晚稻产量均以P75处理显著较高，早稻P75S1显著高于P75S2处理，而晚稻P75S2显著高于P75S1处理；随施磷量增大，双季稻磷素吸收效率与磷肥利用率显著降低，氮、钾素吸收量与吸收效率显著增大，氮、钾素利用效率显著降低，氮、钾肥偏生产力表现先增大后减小趋势，以P75处理最高；早稻氮、磷、钾吸收与利用效率一般以S1处理较大，而晚稻表现相反。可见，合理施用磷肥可显著提高水稻产量和养分吸收利用效率，本试验区域以施磷75 kg/hm²表现最好，施用时期的影响在早、晚稻间具有差异，早稻以一次性基施为好，而晚稻以基肥:穗肥=2:1为宜。