施磷對胡麻生長率和磷吸收利用率及其產量的影響

吳　兵，謝亞萍，牛俊義，方子森，郭麗琢，剡　斌

(1.甘肅農業大學生命科學技術學院， 甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅農業大學農學院， 甘肅 蘭州 730070；

3.甘肅省干旱生境作物學重點實驗室， 甘肅 蘭州 730070)

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施磷對胡麻生長率和磷吸收利用率及其產量的影響

吳兵1，3，謝亞萍2，3，牛俊義2，3，方子森2，郭麗琢2，剡斌2，3

(1.甘肅農業大學生命科學技術學院， 甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅農業大學農學院， 甘肅 蘭州 730070；

3.甘肅省干旱生境作物學重點實驗室， 甘肅 蘭州 730070)

摘要：以胡麻“隴亞雜1號”為供試品種，研究了不同施磷水平(P2O5：0，75，150 kg·hm-2和225 kg·hm-2)對胡麻籽粒產量性狀、灌漿時間、生物生長率、磷的吸收率、籽粒產量、產油量和磷肥利用率的影響及其與籽粒產量間的關系。結果表明，施磷使千粒重增加10.09%，單株籽粒重提高23.01%；灌漿時間延長7.62%；生物量生長率、經濟生長率和籽粒生長率分別提高10.15%，15.60%和8.69%，但對胡麻每株蒴果數和每果籽粒數沒有影響；磷的吸收率、磷的經濟吸收率和籽粒磷的吸收率分別提高31.40%，37.84%和29.57%； 籽粒產量和油產量分別提高16.97%和17.93%；磷肥利用率隨施磷量增加而減小；籽粒產量與經濟生長率呈極顯著正相關，與單株籽粒重、千粒重、灌漿時間、生物量生長率和籽粒生長率呈顯著正相關。試驗區施磷量(P2O5)75～150 kg·hm-2，可以實現胡麻高產和磷肥高效利用目的。

關鍵詞：胡麻；施磷量；磷肥利用率；產量

胡麻(LinumusitatissimumL.)是最重要的油料作物之一，在全世界溫帶地區有廣泛種植[1]，在我國，主要種植在西北和河北地區[2]。胡麻油為人類健康生活提供必需脂肪酸和其他營養元素[3]。隨著人們對胡麻籽和胡麻油營養保健功能了解和研究的深入，對胡麻的需求日益增長。

合理施用磷肥是經濟有效提高胡麻籽粒產量的重要農藝措施之一。有研究表明，磷肥能夠提高胡麻籽粒產量[4]；但磷肥對產量性狀影響的研究結果不盡相同，Pande等[5]研究表明，隨施磷量增加，胡麻籽粒單株蒴果數增加；Hamdi等[6]研究表明，磷肥對胡麻籽粒單株蒴果數沒有影響；而Sinha和Saxena[7]研究得出，隨磷肥施用量增加，單株蒴果數減小。磷肥不僅影響胡麻生長發育，還可調節磷的吸收和利用率。然而，目前關于磷肥對胡麻生長關鍵時期生物量生長率、經濟生長率、籽粒生長率、磷的吸收速率、磷的經濟吸收率以及籽粒磷的吸收率報道甚少。關于磷對灌溉地胡麻產量因子相關生理特性影響的研究更是鮮見。本文研究了磷肥對胡麻籽粒產量、產量性狀、油產量、生物生長率、磷的吸收率以及磷肥利用率的影響，為實現胡麻籽粒高產和磷肥高效利用提供科學依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試胡麻品種為“隴亞雜1號”，為當地主栽品種，由甘肅省農業科學院提供。

1.2試驗設計

試驗于2012年3—8月在甘肅省蘭州市榆中縣良種場試驗田進行。供試區土壤為砂壤土，播種前試驗田0～30 cm土層土壤有機質12.90 g·kg-1、全氮1.01 g·kg-1、堿解氮56.37 mg·kg-1、速效磷9.27 mg·kg-1和速效鉀104.74 mg·kg-1。

試驗采取施磷量單因素隨機區組設計，選用普通過磷酸鈣(含P2O512%)作為磷肥，施磷量(P2O5)設為不施磷、低磷、中磷、高磷4水平，分別為P0：0 kg·hm-2;P75：75 kg·hm-2;P150：150 kg·hm-2;P225：225 kg·hm-2。試驗區以P0為對照，3次重復，12個小區。小區面積為20 m2(4 m×5 m)，小區間、重復間分別設置30 cm、50 cm寬的過道，四周設寬為1 m的保護行。種植密度設定為7.50×106株·hm-2，人工條播，播深3 cm，行距20 cm。選用硫酸鉀(50%)作鉀肥，基施，施入量52.5 kg·hm-2(K2O)。3月24日播種，8月4日收獲，胡麻生長期間灌溉定額為2 700 m3·hm-2(分莖期1 200 m3·hm-2、現蕾期1 500 m3·hm-2)，其它管理方式同一般大田。

1.3測定項目與方法

記錄胡麻出苗、盛花期和成熟期的時間。當每個小區50%植株開花時定義為盛花期，當每個小區75%的蒴果顏色成棕色時定義為成熟期[8]。成熟期每小區選取長勢均勻的植株30株，按器官分成葉、蒴果營養部分(蒴果除籽粒以外的部分)、莖和籽粒。于恒溫箱中105℃殺青30 min，而后在70℃烘至恒重。

測定植株地上部分各器官的干物質重量。稱干重后，將樣品粉碎，采用H2SO4-H2O2消煮和釩鉬黃比色法[9]測定樣品含磷量(濃度)。籽粒含油率測定委托甘肅省農業科學院測定。油產量由出油率乘籽粒產量所得。

成熟期各小區隨機取25株為一個樣本，室內考種， 測定每株蒴果數、每果籽粒數、千粒重、單株生產力等性狀。

生物量生長率和磷吸收率的計算[1]:

生物量生長率(Biomass growth rate,BGR)=收獲時地上部分干重/生育期天數；

經濟生長率(Economic growth rate,EGR)=籽粒產量/生育期天數；

籽粒生長率(Seed growth rate,SGR)=籽粒產量/籽粒灌漿天數；

磷的吸收率(Phosphorus uptake rate,PUR)=收獲時地上部分磷吸收量/生育期天數；

磷的經濟吸收率(Economic P uptake rate,EPUR)=籽粒中磷吸收量/生育期天數；

籽粒磷的吸收率(Seed P uptake rate,SPUR)=籽粒中磷吸收量/籽粒灌漿天數。

磷肥利用率的計算，按Fageria和Baligar[10]的公式計算：

磷肥農學利用效率(Agronomic efficiency,AE)

(1)

磷肥生理利用效率(Physiological efficiency,PE)

(2)

磷肥表觀利用率(Apparent recovery efficiency,ARE)

(3)

公式(1)中Sf是施磷區的產量，Sc是未施磷區的產量，P是磷肥施用量；(2)中Yf是施磷區作物收獲時地上部分干重，Yu是未施磷區作物收獲時地上部分干重，Pf是施磷區作物收獲時地上部的吸磷總量，Pu是未施磷區作物收獲時地上部的吸磷總量；(3)中Pf、Pu和P相同于公式(1)和(2)。

1.4數據處理

采用Excel 2003、SPSS 16.0統計軟件進行數據整理和顯著性分析。

2結果與分析

2.1磷肥對產量和產量性狀的影響

磷肥影響著胡麻籽粒的產量和產量性狀(表1和圖1A)。與對照相比，低磷、中磷和高磷水平下，胡麻籽粒產量分別提高了15.11%，20.53%和15.28%，低磷、中磷和高磷水平籽粒產量差異不顯著(P>0.05)；不施肥與施磷處理間差異顯著(P<0.05)。產量性狀中單株蒴果數和每果籽粒數不受施磷量的影響，千粒重和單株產量隨施磷量增加先增加后減小(表1)。與不施磷相比，千粒重低磷、中磷和高磷水平分別提高了8.50%，11.67%和10.11%；單株籽粒重分別提高了18.43%，25.88%和24.71%。

表1　不同磷肥水平下胡麻籽粒產量性狀

注：不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: Different small letters indicate significant difference among treatments at 0.05 level. The same below.

圖1不同磷肥水平下胡麻籽粒產量和油產量

Fig.1Seed yield and oil yield under different P levels

2.2磷肥對胡麻生育期的影響

磷肥影響著胡麻生育期(表2)。從出苗至盛花期、出苗至成熟期天數和灌漿天數隨磷肥施用，變化不同。從出苗至盛花的天數，隨施磷量增加先減小后增加，在中磷水平下，盛花期最早；籽粒的成熟，不施磷成熟早，高磷水平成熟最晚；灌漿時間，隨施磷量增加而延長，中磷和高磷水平灌漿時間相同。隨磷肥施用，出苗至開花時間平均提前了1.73%；出苗至成熟時間平均延長了1.73%；灌漿時間平均延長了7.62%。

2.3磷肥對胡麻生長率及磷吸收率的影響

隨施磷量增加，生物量生長率、經濟生長率和籽粒生長率呈先增加后減小，最高值出現在中磷水平(表3)。與不施肥相比，低磷、中磷和高磷處理生物量生長率分別提高了10.01%，11.23%和9.21%；經濟生長率分別提高了14.09%，19.47%和13.25%；籽粒生長率分別提高了8.88%， 11.02%和6.18%。

磷的吸收率、磷的經濟吸收率和籽粒磷的吸收率隨施量增加而增加，最高值出現在高磷水平(表3)。與不施肥相比，低磷、中磷和高磷處理磷的吸收率分別提高了20.36%，36.30%和37.81%；磷的經濟吸收率分別提高了29.59%， 39.61%和44.32%；籽粒磷的吸收率分別提高了23.68%，29.73%和35.30%。

表2　不同磷肥水平下胡麻生育期

表3　不同磷肥水平下胡麻生長率及磷的吸收率

2.4磷肥對胡麻籽粒出油率和油產量的影響

灌溉地胡麻籽粒出油率不受施磷量的影響(表4)，但籽粒油產量隨施磷量增加先增加后減小，最高油產量出現在中磷水平下(圖1B)。與不施肥相比，低磷、中磷和高磷水平下，胡麻籽粒產量分別提高了15.75%，21.82%和16.21%。不施肥與施磷處理間產量差異顯著(P<0.05)，施磷處理間差異不顯著。油產量的變化趨勢與產量一致。

2.5磷肥對磷肥利用效率指標的影響

磷肥的表觀利用率、生理利用率和農學利用率隨施磷量增加而減小(表4)。磷肥表觀利用率隨施磷量增加從11.05%降低到6.16%，減小了4.89個百分點；生理利用率從76.97 kg·kg-1降低到46.75 kg·kg-1，降低了39.25%；農學利用率從3.16 kg·kg-1降低到1.06 kg·kg-1，降低了66.29%。

表4　不同磷肥水平下籽粒出油率、磷肥表觀利用率、生理利用率和農學利用率

2.6產量性狀及生理指標間的相關性

產量性狀及生理指標間的相關性分析結果見表5。胡麻產量與單株籽粒重、千粒重、灌漿時間、生物量生長率和籽粒生長率呈顯著正相關，與經濟生長率呈極顯著正相關，與每果籽粒數呈顯著負相關。在產量性狀中，單株籽粒重與每果籽粒數呈顯著負相關，與千粒重和灌漿時間呈極顯著正相關，與生物量生長率、磷的吸收率、磷的經濟吸收率和籽粒磷的吸收率呈顯著正相關；每果籽粒數與千粒重和生物量生長率呈極顯著負相關；千粒重與灌漿時間、生物量生長率、經濟生長率、磷的吸收率、磷的經濟吸收率和籽粒磷的吸收率呈顯著正相關。此外，灌漿時間與磷的經濟吸收率、籽粒磷的吸收率呈顯著正相關。生物量生長率與經濟生長率和籽粒生長率呈顯著正相關。籽粒生長率與經濟生長率呈顯著正相關；磷的吸收率與磷的經濟吸收率和籽粒磷的吸收率呈顯著正相關。

3結論與討論

Spratt和Smid[11]研究得出，磷肥提高了胡麻籽粒的產量。在本試驗中，隨磷肥的施用，籽粒產量先升高后降低，在中磷水平下(P2O5150 kg·hm-2)，產量最高，達1 888.33 kg·hm-2，比不施磷肥提高了20.53%；磷肥的施用，使籽粒產量平均提高了16.97%，這一點與Rogério[4]和Spratt和Smid[11]的研究結果相一致。磷肥對胡麻籽粒產量的影響，可能與施磷促進了葉綠素合成有關[12-13]，葉綠素含量升高，增強了光合能力，進而促進產量提高[14]。磷肥對胡麻產量性狀的影響，Pande等[5]研究得出，隨施磷量增加，胡麻單株蒴果數增加；Sinha和Saxena[7]研究得出，隨磷肥施用量增加，單株蒴果數減小。在本試驗中，磷肥對單株蒴果數沒有影響，這與Hamdi等[6]的研究結果相一致。Lafond等[15]研究表明，隨氮肥增加，籽粒千粒重減小，在本試驗中，千粒重隨施磷量增加先增加后減小，與不施肥相比，磷肥的施用，使千粒重平均提高了10.09%，這與Lafond等的研究不一致；每果籽粒數不受施磷影響，這與Hocking和Pinkerton[3]研究結果相一致；單株籽粒重

表5　產量性狀及生理指標間的相關分析

注 Note：SWP—Seed weight per plant； NCP—Number of capsules per plant； NSC—Number of seeds per capsule； 1000SW—1000-seed weight； SFP—Seed filling period； BGR—Biomass growth rate； EGR—Economic growth rate； SGR—Seed growth rate； PUR—P uptake rate； EPR—Economic P uptake rate； SPR—Seed P uptake rate。* 表示在0.05水平下的顯著性 Significant at the 0.05 level of probability；** 表示在0.01水平下的顯著性 Significant at the 0.01 level of probability.

隨施磷量增加先增加后減小，平均增加了23.01%，與蔡柏巖等[16]在大豆上的研究相一致。

Dodas[1]研究得出，氮肥縮短了油用亞麻從出苗至開花時間，延長了胡麻籽粒灌漿時間。在本試驗中，磷肥的施用，縮短了從出苗至開花時間，延長了胡麻籽粒灌漿時間，灌漿時間平均延長了7.62%。不施肥處理，籽粒灌漿時間短于施磷處理，進而出苗至成熟時間縮短，這一點，與前人在氮肥上的結果相一致[17]。籽粒灌漿時間對作物產量形成非常重要，一般而言，籽粒灌漿時間越長，產量越高[18]。

磷是作物生長中最重要的營養元素之一，顯著影響著胡麻生長中干物質的積累和分配[19]。但有關磷對胡麻生物生長率及磷吸收率的影響，鮮見報道。已有研究指出，氮肥提高了旱地油用亞麻生物量生長率、經濟生長率及籽粒生長率[1]，本試驗中灌溉地胡麻生物量生長率、經濟生長率及籽粒生長率隨磷肥施用量增加先增加后減小，在中磷水平達最高值，與不施肥相比，平均提高了10.15%，15.60%和8.69%。籽粒生長率小于生物量生長率，因為，籽粒是強大的庫，而非光合同化物的源[20]，而生物量是光合同化物的強大源。籽粒生長率與生物量生長率比值代表著儲藏在營養器官中干物質最終運到籽粒產量的分配能力[20]，比值越大，表明運輸能力和籽粒灌漿期間從營養器官給籽粒轉運物質的能力越強[20-21]。在本試驗中，籽粒生長率與生物量生長率比值在0.84～0.86。磷的吸收率、磷的經濟吸收率和籽粒磷的吸收率隨施磷量的增加而增加，與不施肥相比，分別平均提高了31.40%，37.84%和29.57%。籽粒磷的吸收率大于磷的吸收率，這一點與籽粒氮的吸收率大于氮的吸收率相一致[1]。因為，籽粒是一個光合同化物的強大的庫[20]。本試驗中，籽粒磷的吸收率與磷的吸收率的比值大于1.0，表明在籽粒灌漿期間，營養器官中磷大量重新移動到籽粒中[1]。

油產量與籽粒產量和出油率緊密相關[1]。武杰等[22]研究表明，增施磷肥，在一定范圍內可以提高油菜的出油率，這與本試驗中胡麻籽粒出油率不受施磷量影響的結果不一致。在本試驗中，施磷處理油產量平均提高了17.93%，最高油產量在中磷水平(P2O5150 kg·hm-2)下取得，與不施磷相比，提高21.82%。由于出油率不受施磷影響，可見，油產量的增加是由于籽粒產量增加所致，這一點，與前人[1]研究結果相一致。

肥料利用率是衡量肥料施用是否合理的一項重要指標[23]。磷肥表觀利用率是描述作物對施入土壤中磷的吸收效率[24]，磷肥的農學效率描述施入土壤中磷肥的增產效率[10，24]。在本試驗中，磷肥的表觀利用率和農學效率隨施磷量增加而減小，這一點，與李銀水等[25]在油菜上的研究結果相一致。磷肥的表觀利用率和農學效率最高值分別為11.05%、3.16 kg·kg-1。磷肥的生理利用率是胡麻地上部分吸收單位肥料磷所增加的地上部干物質量，本試驗磷肥生理利用率隨施磷量增加而減小，最高值76.97 kg·kg-1。灌溉地胡麻磷肥表觀利用率、農學效率和生理利用率的變化，反應了植株對磷的吸收有飽和性，當施用磷肥超過其吸收能力后，超額部分不能被吸收利用。這可能也是籽粒產量沒有隨施磷量增加而持續增加的原因。此外，殘留于土壤中的磷會通過地表徑流、淋濕和下滲等污染水體和環境。

灌溉地胡麻籽粒產量與經濟生長率呈極顯著相關；與單株籽粒重、千粒重、灌漿時間、生物量生長率和籽粒生長率呈顯著正相關；與單株蒴果數、磷的吸收率、磷的經濟吸收率和籽粒磷的吸收率呈正相關；僅與每果籽粒數呈顯著負相關。可見，經濟生長率可以作為胡麻高產的指標，這與Dodas[1]的研究不相一致，產量構成因子中千粒重和單株籽粒重、灌漿時間、生物量生長率和籽粒生長率也可以作為胡麻高產指標。

參 考 文 獻：

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Effect of phosphorus fertilization on physiological

parameters and yield of oilseed flax

WU Bing1，3, XIE Ya-ping2，3, NIU Jun-yi2，3, FANG Zi-sen2, GUO Li-zhuo2, YAN Bin2，3

(1.CollegeofLifeScienceandTechnology，GansuAgriculturalUniversity，Lanzhou,Gansu730070，China；

2.CollegeofAgronomy，GansuAgriculturalUniversity，Lanzhou，Gansu730070，China；

3.GansuProvincialKeyLaboratoryofAridlandCropScience，Lanzhou，Gansu730070，China)

Abstract：A field experiment was conducted to determine the effect of different phosphorus rates (P2O5: 0, 75, 150 kg·hm-2and 225 kg·hm-2) on grain yield components, gain filling, growth rate, phosphorus uptake rate, oil yield and phosphorus use efficiency. The results indicated no significant effect with respect to number of capsules per plant and number of seeds per capsule, while 1000-seed weight, seed weight per plant and seed filling period were obviously increased by 10.09%, 23.01% and 7.62%, respectively. And biomass growth rate, economic growth rate and seed growth rate, P uptake rate, economic P uptake rate, and seed P uptake rate were also increased by 31.40%,37.84% and 29.57%, respectively. Phosphorus use efficiency was reduced by increased phosphorus fertilization, in spite of increase in seed yield (16.97%) and oil yield (17.93%). Seed yield has significantly positive correlation with economic growth rate, seed phosphorus fertilizer weight per plant, 1000-seed weight, seed filling period, biomass growth rate, seed growth rate. For obtaining high production and efficient phosphorus fertilizer utilization in oilseed flax, optimal phosphorus application should be 75～150 kg·hm-2(P2O5) in Lanzhou experimental area.

Keywords:oilseed flax; phosphorus application; phosphorus fertilizer use efficiency; yield

中圖分類號：S565.906

文獻標志碼：A

通信作者：牛俊義(1957—)，男，教授，博士生導師，主要從事作物栽培與生理生態研究。E-mail: niujy@gsau.edu.cn。

作者簡介：吳兵(1981—)，男，寧夏鹽池人，博士，講師，主要從事作物生長調控與生理生態研究。E-mail: wub@gsau.edu.cn。

基金項目：現代農業產業技術體系建設專項(CARS-17-GW-9)

收稿日期：2014-12-17

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.01.18

文章編號：1000-7601(2016)01-0114-06