不同磷肥處理對夏玉米干物質積累量及磷素吸收量的影響

李川 喬江方 朱衛紅

摘要：以黃淮海地區主要推廣玉米品種鄭單958、浚單20、蠡玉16、橋玉8號、偉科702、鄭黃糯2號為供試材料，在標準大田條件下設置5個不同磷肥處理水平：分別為P0（施磷量0 kg/hm2）、P2（施磷量30 kg/hm2）、P4（施磷量 60 kg/hm2）、P6（施磷量90 kg/hm2）、P8（施磷量120 kg/hm2），研究不同磷肥處理條件下6個玉米品種地上部干物質積累量、根部干物質積累量、根冠比、地上部及根部磷素積累量、產量構成因素之間的差異，以期解釋磷肥施用量對黃淮海地區不同玉米品種生長發育的影響，揭示不同夏玉米品種磷素積累的差異，從而為該地區磷素高效利用提供理論依據。結果表明，鄭單958、橋玉8號、偉科702、鄭黃糯2號乳熟期地上部干物質積累量在P6處理水平下高于P8處理水平，本試驗中施磷量為90 kg/hm2時最有利于這4個玉米品種地上部干物質積累，過量施肥反而達不到增產的效果。鄭單958、浚單20、蠡玉16、偉科702乳熟期P6處理水平下根部干物質積累量高于P8處理水平。鄭單958和浚單20苗期、拔節期和抽雄吐絲期的根冠比均高于灌漿初期、乳熟期和蠟熟期。除浚單20外，其余5個玉米品種穗長隨著磷肥施用量的增加整體增加，且在P6處理水平下達到最高值，P8處理水平下有所降低。不同磷肥處理水平下玉米根部磷素積累量整體高于不施磷肥處理。施磷量與玉米地上部磷素積累的關系和施磷量與玉米根部磷素積累關系相似。

關鍵詞：玉米;磷肥處理;干物質積累量;磷素累積量;產量構成

中圖分類號： S513.06? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）12-0107-07

玉米是我國年播種面積和總產量均占第一的多元作物，在我國經濟發展中有著不可代替的作用。隨著農業產業結構調整和耕地面積的逐年減少[1]，提高養分利用效率以及減少資源浪費和環境污染同時增加作物產量是現代農業優化發展的主要目標[2]。磷素是作物生長中的三大主要營養元素之一，對玉米生長發育和產量形成有著重要作用[3]。研究表明，使用磷肥可以大大提高土壤中有效磷的水平[4]，從而增加玉米株高、莖粗、葉面積、穗粒數、穗長、百粒質量等，最終表現為增加產量及改善品質[5]。目前，我國磷肥生產和消費量已經躍居世界首位，然而我國磷肥的當季利用率僅僅在10%～25%之間，遠遠低于發達國家的30%～50%肥料利用率水平[6]。過量施肥會造成土壤中磷素富集，磷素利用效率下降及農業生產成本降低[7]，并且造成了磷礦資源浪費及磷素面源污染等生態環境問題[8]。因此，合理施用磷肥，促進根系對磷素的吸收，從而提高植株磷素利用效率和籽粒產量已經成為現代農業可持續綠色發展亟需解決的問題。

玉米是磷肥敏感作物，磷素不僅是玉米體內多種化合物的重要組成部分，而且參與光合磷酸化、三羧酸循環等過程[9]。植物主要靠根系從土壤中吸收磷元素，然后在玉米植株各器官積累和再分配[10]。在一定施磷肥范圍（75～156 kg/hm2）內增加施磷量可以促進玉米植株的磷素吸收利用率，進而提高產量，但是過量施肥則增產效果不明顯甚至減產[11]。不同生態環境和栽培條件下，植株對磷肥的反應不同。不同玉米品種及不同生育時期對磷素吸收利用效率不同，從而使根系形態、干物質積累量和產量不同[12-13]。將生物產量作為玉米耐低磷篩選的指標，而不是磷濃度和磷吸收利用效率[14]。近年來，地上部干物質產量或籽粒產量已經成為耐低磷篩選主要指標，缺素葉數、根長度、根條數可以作為耐低磷篩選的輔助指標[15-17]。根系作為植物礦物質吸收的主要器官，其生長發育狀態對磷素吸收轉運尤其重要[18]。植物在低磷脅迫條件下可以顯著改變根冠比，提高土壤中磷素吸收利用效率[19]。

玉米是華北平原的主要秋季作物，本試驗通過分析不同磷肥處理水平下主要夏玉米推廣品種的根系生長狀況、地上部干物質積累量、根部和地上部磷素累積量以及產量構成因素的差異，旨在找到適合當地生態環境和栽培條件的最佳磷肥施用量，提高磷素的吸收利用效率，降低生態環境污染風險和減少資源浪費。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及供試材料

試驗于2016年在河南省農業科學院原陽縣現代農業科技試驗示范基地試驗田進行。試驗地土壤為潮土，地勢平坦，灌排方便。試驗田前茬作物為冬小麥。試驗田0～30 cm耕作層土壤有機質含量為14.62 g/kg、全氮含量為0.94 g/kg、堿解氮含量為80.16 mg/kg、速效磷含量為15.84 mg/kg、速效鉀含量為86.90 mg/kg。供試材料為黃淮海地區生產中廣泛推廣的6個不同類型玉米品種，分別是鄭單958、浚單20、蠡玉16、橋玉8號、偉科702、鄭黃糯2號。

1.2 試驗設計

6個玉米品種于2016年6月12日按照其最佳種植密度播種于河南省農業科學院試驗基地，其中鄭單958、浚單20、偉科702種植密度為67 500株/hm2，蠡玉16、橋玉8號、鄭黃糯2號種植密度為60 000株/hm2。試驗設置5種磷肥處理水平，分別為P0：不施磷肥，即0 kg/hm2;P2：施磷肥 30 kg/hm2;P4：施磷肥60 kg/hm2，P6：施磷肥90 kg/hm2，P8：施磷肥120 kg/hm2。播種前整地時將磷肥（磷素二胺，含53% P2O5）作為底肥一次性全部施入土壤覆蓋。同時將30%的氮肥（尿素，含46% N）以及全部鉀肥（硫酸鉀，含34% K2O）也作為底肥施入。剩余50%、20%的氮肥分別于大喇叭口期、抽雄吐絲期隔行開溝追肥，鉀肥、氮肥用量同標準大田管理，分別為120、180 kg/hm2。

試驗采取隨機區組排列，共30個小區，3次重復，每個小區6行，行長6 m，行距60 cm。以品種最佳種植密度播種，播種后立即澆水以確保出苗良好，其他管理措施同當地大田生產。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 地上部干物質積累量的測定 分別于玉米苗期、拔節期、喇叭口期、抽雄吐絲期、乳熟期、蠟熟期在每個小區選取具有代表性的玉米植株各3株，105 ℃殺青30 min，80 ℃烘72 h至恒質量，測定植株地上部分干物質的積累量。

1.3.2 根部干物質積累量的測定 分別于玉米苗期、拔節期、喇叭口期、抽雄吐絲期、乳熟期、蠟熟期在每個小區選取具有代表性的玉米植株各3株，在大田用鐵鍬挖出完整的玉米根系，浸泡沖洗干凈，105 ℃殺青30 min，80 ℃烘72 h至恒質量，測定植株根部干物質的積累量。

1.3.3 根冠比的測定 于玉米苗期、拔節期、喇叭口期、抽雄吐絲期、乳熟期、蠟熟期分別取鄭單958和浚單20具有代表性的植株3株，105 ℃殺青30 min，80 ℃下烘至恒質量后，稱質量。計算不同發育時期根冠比（根系干質量/地上部干質量）。

1.3.4 玉米產量及構成因素的測定 于成熟期在每個玉米小區挑選長相較為一致的5個玉米穗子進行室內考種，調查指標有穗長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒質量等產量構成的主要因素。

1.3.5 玉米地上部及根部磷素積累量的測定 分別于玉米苗期、拔節期、抽雄吐絲期、灌漿初期、乳熟期、蠟熟期在每個小區選取具有代表性的玉米植株各3株，分別對地上部分及根部全磷含量進行測定。樣品烘干磨細后用濃H2SO4-H2O2消煮，植株全磷含量用鉬銻抗比色法測定。

植株磷素積累量=植株磷素吸收量×植株干質量。

1.4 數據分析

所有數據采用SPSS 20.0和Exce 2007進行處理和分析。

2 結果與分析

2.1 不同磷肥施用量對玉米地上部干物質積累量的影響

從表1可以看出，6個夏玉米品種平均地上部干物質積累量整體隨著生長發育進程的推進而遞增，蠟熟期地上部分干物質積累量最高。蠟熟期偉科702在P2處理水平下地上部干物質量最低，為281.25 g/株，蠡玉16在P6處理水平下地上部干物質量最高，為442.80 g/株，鄭單958在P8處理水平下地上部干物質量最高，為361.10 g/株。

除浚單20外，其余5個玉米品種在乳熟期，施氮處理的玉米地上部干物質積累量均不同程度地高于P0處理，說明加磷肥對玉米地上部干物質積累具有較大的促進作用。除浚單20、蠡玉16外，其余4個品種乳熟期地上部干物質積累量在P6處理水平下反而高于P8處理水平，說明本試驗中施磷量為90 kg/hm2時最有利于鄭單P58、橋玉8號、偉科702、黃糯2號等4個廣泛推廣玉米品種地上部干物質積累，過量施肥反而達不到增產的效果。

2.2 不同磷肥施用量對玉米根系干物質積累量的影響

玉米根系制約著水分和礦物質的吸收，本試驗分析了不同磷肥處理水平對玉米根系干物質積累量的影響。從表2可以看出，同一磷肥處理水平下，隨著玉米生育期延長根部平均干物質積累量整體增加。蠟熟期，鄭單958在P6、P8處理水平下的根部干物質積累量分別為21.60、20.25 g/株;蠡玉16在P8處理水平下根部干物質積累量達最高，為25.06 g/株;鄭黃糯2號在P0處理水平下根部干物質積累量最低，為15.66 g/株。鄭單958、浚單20、蠡玉16、偉科702乳熟期P6磷素處理水平下根部干物質積累量高于P8磷素處理水平。蠟熟期鄭單958、橋玉8號、偉科702、鄭黃糯2號P6磷素處理水平下根部干物質積累量也高于P8磷素處理水平下的根部干物質積累量。

2.3 不同磷肥施用量對鄭單958、浚單20根冠比的影響

玉米根冠比是衡量地上部與根部協調生長發育的重要指標。在玉米生長早期只有根系發育良好才能促進植株地上部的生長發育，從而穩產增產[20]。從圖1可以看出。鄭單958、浚單20在生育前期（苗期、拔節期、抽雄吐絲期）的根冠比均高于生育后期（灌漿初期、乳熟期、蠟熟期）。這是由于玉米生育前期主要是營養生長階段，根系是植株的生長重心，發育迅速，根冠比因此較高。抽雄吐絲期前后植株生長重心轉為生殖生長，根部同化物減少，根冠比下降。2個玉米品種苗期、拔節期根冠比在P6處理水平下最高。在P0施磷條件下苗期根冠比總體比較小，表明施磷量在90 kg/hm2條件下最有利于玉米根冠比的增加，過量施肥反而會抑制根冠比的增加。

2.4 不同磷肥施用量對玉米產量構成因素的影響

從表3可以看出，除浚單20外5個玉米品種穗長隨著磷肥施用量的增加整體增加，且在P6處理水平下達到最高值，至P8處理水平下有所降低。除鄭單958、橋玉8號外，其余4個玉米品種穗行數隨著磷肥施用量的增加整體增加，P6處理水平下多于P8處理水平。表明施磷量在90 kg/hm2最有利于玉米產量過程因素穗長、穗行數的增加，過量施肥反而會降低玉米產量。玉米產量構成因素穗粗、行粒數、百粒質量在不同磷肥處理水平下的變化規律不明顯。

在灌漿初期達到峰值，然后隨著生育期推進磷素積累量降低。這與根部主要是在植株營養生長階段生長發育有關。

2.5.2 地上部分磷素積累量 施磷量與玉米地上部磷素積累的關系和施磷量與玉米根部磷素積累的關系相似。從表5可以看出，不同玉米品種在不同磷肥處理水平下的地上部磷素積累量整體高于不施磷肥處理。隨著施磷量的增加，地上部磷素積累量整體隨著增加，且大多在P6處理水平下達到峰值，在P8處理水平下降低。隨著玉米生育期的推進，玉米地上部磷素積累量整體增加，且大多在乳熟期達到峰值，然后隨著生育期推進磷素積累量變化不明顯。這主要與乳熟期時玉米植株基本完成了穗部發育有關。

3 結論與討論

合理施用磷肥可以增加土壤耕作層中有效磷的含量，促進磷素的吸收利用，有利于玉米生長發育，增加生物量及提高品質[21-23]。本研究表明，隨著磷肥施用量的增加不同玉米品種干物質積累量整體增加，并且整體隨著生長發育進程的推進而遞增，在蠟熟期達到最高值。除浚單20外，其余5個品種乳熟期干物質積累量均不同程度的大于P0處理，說明施加磷肥對玉米干物質積累具有重要的促進作用。除浚單20、蠡玉16外，其余4個品種乳熟期P8處理下干物質積累量略微低于P6處理的干物質積累量，表明本試驗中施磷量在 90 kg/hm2 條件下最有利于地上部干物質和根部干物質積累，過量施肥反而達不到增產的效果。除浚單20外5個試驗玉米品種的玉米穗長均隨著磷肥施用量地增加整體增加，且在P6處理水平下達到最高值，至P8處理水平下降。浚單20、蠡玉16、偉科702、鄭黃糯2號4個品種的穗行數均在P6處理水平下達到最高值。

玉米生育前期主要是營養生長階段，根系是植株的生長重心，發育迅速。抽雄吐絲期前后植株生長重心轉為生殖生長，根部同化物減少[24-25]。這與試驗中鄭單958、浚單20在苗期、拔節期、抽雄吐絲期的根冠比均高于灌漿初期、乳熟期、蠟熟期的試驗結果一致。2個玉米品種苗期的根冠比在P6處理水平下最高，P0施磷水平下根冠比較小，說明施磷量在90 kg/hm2條件下最有利于玉米根冠比的增加，過量施肥反而會抑制根冠比的增加。隨著施磷量的增加，根部和地上部磷素積累量整體增加且大多在P6處理水平下達到最高值，P8處理水平下減少，呈拋物線增長模式。隨著玉米生育期的推進，玉米根部磷素積累量整體增加，且大多在灌漿初期達到峰值，然后隨著生育期增加磷素積累量降低。這與根部主要在植株營養生長階段生長發育有關。而玉米地上部磷素積累量大多在乳熟期達到峰值，然后隨著生育期推進磷素積累量變化不明顯。這主要與乳熟期時玉米植株基本完成了穗部發育有關[26-27]。試驗結果表明，6個夏玉米品種在不同磷肥處理水平下的顯著性并不完全一致，在一定程度上反映了品種間基因型差異對磷素吸收的影響。

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