施磷水平對胡麻干物質積累和磷吸收與利用的影響

趙永偉 李瑛 高玉紅 馬偉民 李文珍 劉寶文 汪國鋒 王一帆

摘要：為明確胡麻品種對磷肥梯度的響應，完善胡麻平衡施肥技術，以胡麻品種輪選2號和定亞22號為指示品種，在定西旱地梯田研究了不同磷肥水平（P2O5為0、45、90、135 kg/hm2）對胡麻不同品種各器官干物質積累、籽粒產量以及磷肥農學利用率的影響。結果表明，在現蕾期，輪選2號施P2O5 135 kg/hm2時莖、葉和蕾的干物質積累量均較高;而定亞22號施P2O5 45 kg/hm2時蕾的干物質積累量較高，但莖、葉的干物質積累量較低。在盛花期，輪選2號的中磷處理（施P2O5 90 kg/hm2）、定亞22號的高磷處理（施P2O5 135 kg/hm2）和低磷處理（施P2O5 45 kg/hm2）均具有顯著提高胡麻各器官干物質積累量的優勢。成熟期，輪選2號施P2O5 90 kg/hm2時有利于莖干物質量的積累，施磷水平對胡麻成熟期葉片干物質積累量影響不顯著，高磷處理（施P2O5 135 kg/hm2）抑制了胡麻蒴果干物質的積累。高磷處理和中磷處理對輪選2號和定亞22號的莖干物質轉運量均具有促進作用，不施磷處理不利于莖干物質轉運。定亞22號施P2O5 45 kg/hm2時，莖稈磷含量在盛花期增加，而在成熟期降低，從而增加了莖稈的磷素轉運量，顯著提高了磷肥利用率，使胡麻籽粒產量提高。綜合考慮干物質積累量、籽粒產量、磷肥農學利用率及環境污染等因素，適宜當地種植的胡麻品種為定亞22號，施磷（P2O5）量以45 kg/hm2為宜。

關鍵詞：胡麻;磷肥梯度;干物質積累量;產量;磷肥農學利用

中圖分類號：S562.3;S147.2? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1001-1463（2021）01-0015-08

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.01.004

Abstract：In order to clarify the response of flax cultivars to the gradient of phosphate fertilizer and perfect the balanced fertilization technology. Lunxuan 2 and Dingya 22 were used as test cultivars to study the dry matter accumulation in different organs under different phosphate fertilizer levels （P2O5 0 kg/hm2， 45 kg/hm2， 90 kg/hm2， 135 kg/hm2） on dry matter accumulation， grain yield and agronomic utilization rate of different cultivars of flax were studied in the terra. The results showed that the dry matter accumulation of stem， leaf and bud was higher when the phosphorus application amount is P2O5 135 kg /hm2 at the budding stage， while that of bud was higher when the phosphorus application amount is P2O5 45 kg/hm2， but the dry matter accumulation of stem and leaf was lower. At the full flowering stage， the treatments of medium phosphorus（P2O5 90 kg/hm2）， high phosphorus P2O5 135 kg/hm2 and low phosphorus（P2O5 45 kg/hm2） have the advantage of significantly increasing the dry matter accumulation in various organs of flax. In mature stage， it is beneficial to the accumulation of stem dry matter. Phosphorus has no significant effect on the accumulation of leaf dry matter when P2O5 was 90 kg/hm2. High phosphorus treatment（P2O5 135 kg/hm2） inhibits the accumulation of flax capsule dry matter. The treatments of high phosphorus and medium phosphorus promoted the dry matter transportation of the two cultivars and the without phosphorus treatment was not conducive to dry matter transportation. When P2O5 45 kg/hm2 was applied to Dingya 22， the phosphorus content in flax stems at full flowering stage， but decreased at mature stage thus increasing phosphorus transport in the stems， the utilization rate of phosphate fertilizer was significantly improved， and the grain yield was increased. Considering factors such as dry matter accumulation， grain yield，agronomy utilization rate of phosphate fertilizer and environmental pollution， the flax cultivar suitable for local cultivation is Dingya 22， and the phosphorus（P2O5） application amount is 45 kg/hm2.

Key words：Flax;Phosphate fertilizer gradient;Accumulation of dry matter;Yield;Agronomic utilization efficiency of phosphate fertilizer

磷素是作物生長的必要元素之一，參與許多重要物質組成和生命代謝活動，具有增強作物抗旱和抗寒的能力，并對作物的生長發育和產量形成有重要影響[1 - 2 ]。作物缺磷會顯著影響植株對其他養分的吸收，抑制生長，從而降低籽粒產量和品質[3 ]，而過量施磷易造成植株呼吸作用加強，養分大量消耗，不利于干物質積累和產量的形成[4 ]。

胡麻（Linum usitatissimum Linn）是我國北方地區的重要油料作物，具有較強的耐旱、耐寒、耐瘠薄能力[5 - 7 ]。甘肅省種植面積10.09萬hm2，約占全國面積的16%[8 ]，是我國最大的胡麻種植區。研究表明，施磷有效地促進了胡麻植株地上部干物質的積累，對苗期和樅形期胡麻葉片和莖稈干物質積累均具有促進作用，而且提高了苗期、樅形期胡麻葉片干物質分配比率。隨著胡麻生育進程推進，施磷促進了盛花期莖稈干物質分配比率的增加，達到全生育期最大值[9 ]。另外，磷肥的施用有助于其他肥料的高效利用。高氮處理下花后胡麻莖中累積了較多的淀粉，而適當施磷后花后胡麻莖中淀粉含量較低;施氮造成了花后胡麻莖中淀粉殘留量的提高，在一定程度上限制了其向籽粒的轉移，施磷保證了現蕾期葉片功能的延續，促進了營養物質向籽粒的輸送[10 ]。磷肥的施用與作物葉綠素合成有直接關系[11 ]，磷肥促使葉綠素含量升高，增強了光合能力，進而提高產量[12 ]。葉綠素為胡麻籽粒含油率、籽粒中粗蛋白和亞麻酸質量分數的轉化生成提供了一定物質基礎[13 ]。然而在生產實際中存在重氮肥、輕磷肥的現象，造成產量不穩，經濟效益低等問題。我們在不同磷肥梯度下，研究了不同胡麻品種在關鍵生育時期干物質積累和磷素利用特征，以期為旱地胡麻平衡施肥提供依據。

1? ?材料和方法

1.1? ?試驗地概況

試驗于2017年在定西市農業科學研究院西寨油料試驗站進行。地處黃土高原丘陵溝壑區，海拔2 050 m，年平均氣溫6 ℃，年日照時數2 453 h，無霜期213 d，年降水量390 mm，2017年及多年月平均降水量和氣溫如圖1所示。試驗地為梯田，土壤屬黃綿土，肥力中等均勻，前茬小麥。土壤耕層含有機質9.12 g/kg、全氮0.99 g/kg、速效氮48.99 g/kg、全磷0.67 g/kg、速效磷27.11 g/kg、速效鉀107.99 g/kg，pH 8.17。

1.2? ?供試材料

指示胡麻品種為輪選2號和定亞22號，均由西市農業科學研究院提供。供試磷肥為普通過磷酸鈣（含P2O5 12%），由甘肅白銀虎豹化工有限公司生產并提供;氮肥為尿素（含N 46%），由甘肅劉家峽化工集團有限責任公司生產并提供。

1.3? ?試驗方法

試驗采用雙因素隨機區組試驗設計，設2個胡麻品種，分別為輪選2號（V1）和定亞22號（V2）。設4個磷肥施用水平，分別為P0（P2O5 0 kg/hm2）、P1（P2O5 45 kg/hm2）、P2（P2O5 90 kg/hm2）、P3（P2O5 135 kg/hm2）。試驗共設8個處理，3次重復，小區面積20 m2（5 m×4 m）。小區間間隔50 cm，四周設1 m的保護行。胡麻種植密度為50萬株/hm2，條播，播深3 cm，行距20 cm。磷肥全部按試驗設計做基肥施入，各處理均施N 120 kg/hm2，其中2/3作基肥施入，1/3在現蕾期追肥。其余田間管理措施與當地大田相同。

1.4? ?測定項目和方法

1.4.1? ? 干物質積累量? ? 于現蕾期、盛花期、成熟期進行植株取樣，每個小區選取具有代表性且長勢基本一致的植株30株，分為葉、莖、非籽粒（包括花蕾、花、蒴果等）3部分。于烘箱中105 ℃殺青30 min后在80 ℃烘干至恒重，稱重得到干物質。

干物質轉運量=開花期干重-成熟期干重

1.4.2? ? 籽粒產量? ? 按小區計產，去除邊行單收獲得小區產量，并計算小區平均產量和折合產量。

1.4.3? ? 磷含量、磷素積累量和轉運量及磷肥農學利用效率? ? 烘干樣用不銹鋼旋風粉碎機粉碎后，用濃H2SO4-H2O2消煮，并用釩鉬黃比色法測定磷含量[14 ]。

磷素積累量=干物重×磷素含量;

磷素運轉量=盛花期莖磷素積累量-完熟期莖磷素的積累量;

磷肥農學利用效率=（施肥區產量-未施肥區產量）/施肥量。

1.5? ?數據分析

采用Microsoft Excel 2016和SPSS19.0統計軟件進行數據處理和差異顯著性分析[15 ]。

2? ?結果分析

2.1? ?磷梯度對不同胡麻品種不同時期干物質積累的影響

2.1.1? ? 現蕾期? ? 不同品種和磷梯度對胡麻現蕾期干物質積累量的影響差異均顯著，二者互作顯著（圖2）。V1P0處理的莖干物質積累量最高，較V2P0處理、V2P1處理、V2P2處理分別高9.6%、11.2%、9.9%，與其余處理差異不顯著。V2P3處理葉片干物質積累量最高，較V1P2處理、V2P1處理分別提高12.3%、10.8%，與其余處理差異不顯著。V1P3處理和V2P1處理蕾的干物質積累量無顯著差異，較V1P0處理、V1P1處理、V1P2處理、V2P0處理、V2P2處理、V2P3處理分別提高34.8%、24.5%、30.6%、52.4%、40.6%、55.3%。綜上所述，現蕾期，V1P3處理下的胡麻莖、葉和蕾的干物質積累量均較高，而V2P1處理下胡麻蕾的干物質積累量較高，但其莖、葉干物質積累量較低。

2.1.2? ? 盛花期? ? 不同品種和磷梯度對胡麻盛花期干物質積累量的影響差異顯著，二者互作不顯著（圖3）。高磷處理（P3）和中磷處理（P2）均能顯著提高胡麻莖的干物質含量，V1品種下，高磷處理和中磷處理無顯著差異，平均較低磷處理（P1）和不施磷處理（P0）莖干物質分別提高25.2%和33.1%;V2品種下，高磷處理、中磷處理和低磷處理莖干物質積累量均無顯著差異，較不施磷處理分別提高36.2%、17.2%、30.7%。V1品種下，中磷處理顯著提高了葉片干物質積累量，高磷處理具有抑制作用，V1P2處理較V1P3處理、V1P1處理、V1P0處理葉片干物質積累量分別提高10.2%、39.8%、30.1%;V2品種下，低磷處理和高磷處理的葉片干物質積累量無顯著差異，平均較中磷處理和不施磷處理分別提高22.1%、19.7%。蕾干物質積累量表現出V1品種下中磷處理最高，與高磷處理無顯著差異，較低磷處理和不施磷處理分別提高21.3%、15.6%;V2品種下，不同磷梯度處理間無顯著差異，較不施磷處理分別提高31.2%、26.3%、45.8%。蒴果干物質積累量表現V1品種下不同施磷處理間無顯著差異，中磷處理較不施磷處理增幅最大，為17.3%;V2品種下中磷處理最低，高磷處理、低磷處理、不施磷處理分別較中磷處理提高40.1%、33.8%、34.7%。綜上分析認為，V1品種下中磷處理、V2品種下高磷處理和低磷處理均具有顯著提高胡麻盛花期各器官干物質積累量的優勢。

2.1.3? ? 成熟期? ? 不同品種和磷梯度對胡麻成熟期干物質積累量的影響差異顯著，二者互作顯著（圖4）。V1P2處理莖干物質積累量最高，與V1P1處理和V2P0處理無顯著差異，較V1P0處理、V1P3處理、V2P1處理、V2P2處理、V2P3處理分別提高18.4%、22.7%、21.9%、49.3%、30.2%。葉片干物質積累量各處理間無顯著差異。蒴果干物質積累量表現為V1P0處理、V1P1處理、V1P2處理、V2P0處理、V2P1處理間無顯著差異，且這幾個處理平均干物質積累量分別較V1P3處理、V2P2處理、V2P3處理高24.3%、44.3%、40.5%。綜上所述，在胡麻成熟期，V1P2處理有利于莖干物質量的積累，磷對胡麻成熟期葉片干物質積累量影響不顯著，高磷處理抑制了胡麻蒴果干物質積累。

2.2? ?磷梯度對不同品種胡麻莖干物質轉運的影響

磷梯度和品種對胡麻盛花期至成熟期莖干物質轉運量的影響差異顯著，二者互作亦顯著（圖5）。平均V1P2、V1P3、V2P1、V2P2、

V2P3處理的干物質轉運量無顯著差異，平均較V1P0處理、V1P1處理、V2P0處理分別高57.3%、39.4%、47.5%。高磷處理和中磷處理對2個品種的莖干物質轉運量均具有促進作用，不施磷處理不利于莖干物質轉運。

2.3? ?磷梯度對不同品種胡麻各器官磷素含量及轉運量的影響

從表1可以看出，磷梯度和品種對胡麻莖、葉磷含量的影響差異顯著，二者互作顯著。在現蕾期，V2P2處理、V2P3處理顯著提高莖的磷含量，平均較V1P0處理、V1P1處理、V1P2處理、V1P3處理、V2P0處理、V2P1處理分別提高164.2%、43.6%、194.3%、72.7%、398.2%、127.8%;葉片含磷量表現為V1P1處理最高，較V1P0處理提高90.6%，是其余處理含磷量的3倍以上。在盛花期，V2P1處理莖、葉含磷量均最高，莖磷含量較V1P0處理、V1P1處理、V1P2處理、V1P3處理、V2P0處理、V2P2處理、V2P3處理分別高206.2%、151.9%、62.1%、18.8%、41.8%、25.3%、40.3%;葉片含磷量較V1P0處理、V1P1處理顯著高65.4%、85.1%。在成熟期，V1P3處理莖含磷量最高，較V1P0處理、V1P1處理、V1P2處理分別高206.3%、196.0%、168.9%，較V2P0處理、V2P1處理、V2P2處理、V2P3處理分別高41.8%、46.5%、123.9%、40.9%。莖磷素轉運量表現為V2P1處理最高，V1P0處理和V1P1處理最低，較V2P1處理平均降低156.9%，V1P2處理、V1P3處理、V2P0處理、V2P2處理、V2P3處理間無顯著差異，較V2P1處理平均降低35.8%。綜上，V2P1處理使胡麻莖稈磷含量在盛花期增加，而在成熟期降低，從而提高了莖稈的磷素轉運量。

2.4? ?磷梯度對不同品種胡麻籽粒產量和磷肥農學利用效率的影響

磷肥梯度和品種對胡麻籽粒產量和磷肥農學利用效率（PUE）影響差異顯著，二者存在互作效應（圖6）。同一品種下，隨著施磷量的增加籽粒產量呈現出先增加后減少的趨勢，在P1水平下達到最高。在同一施肥水平下，V1P0處理平均籽粒產量較V2P0處理增產23.7%，增產差異顯著;其他各處理間無顯著差異。V1P1處理、V1P2處理、V2P1處理、V2P2處理間籽粒產量無顯著差異，但以V1P1處理籽粒產量最高，較V1P3處理和V2P3處理分別增加13.5%、16.3%。同一品種下，隨施磷量的增加，磷肥農學利用效率呈遞減趨勢。V2P1處理的磷肥農學利用效率顯著高于V1P1處理，增幅為91.7%，且是其余處理的兩倍以上。綜上分析，V2P1處理顯著提高了胡麻磷肥農學利用效率，同時使其籽粒產量提高。

3? ?結論與討論

磷作為作物生長所需要的主要營養元素，對作物生長發育具有重要的影響[4 ]。磷肥的施用增加了胡麻對磷的吸收率和胡麻的生物量[16 ]，不同施磷量均有效地促進了胡麻植株地上部干物質的積累和營養生長期，以促進莖稈和葉片干物質積累為主，進入生殖生長期后，以促進蒴果及籽粒干物質積累為主[9 ]。有研究表明，胡麻籽粒中38.07%～51.88%的磷素是由葉片轉運而來[10 ]，本研究也有相似的發現。在盛花期，輪選2號施磷量為P2O5 90 kg /hm2時莖的干物質積累量最大，而在成熟期，定亞22號施磷量為P2O5 90 kg/hm2時莖的干物質積累量最小，盛花期至成熟期定亞22號施磷P2O5 45 kg /hm2的莖的干物質轉運量最大。有研究認為磷肥水平在67.5 kg/hm2時，胡麻地上部分干物質積累最多[17 ]，本研究中適宜磷肥水平是45 kg/hm2，這種施肥量的差異可能是氣候及土壤條件引起的。

適當施用磷肥，不僅能夠提高胡麻產量，而且使磷肥具有較高的肥料利用率，有效防止磷肥損失以及因施磷過量而帶來的環境問題[18 ]。施入土壤中的磷肥至少有70%～ 90%以不同形態的磷積累于土壤，難以被植物吸收和利用[19 ]，當土壤中有效磷含量達到一定閾值時，作物產量將不再隨磷含量的增加而增加。長期施磷能提高土壤全磷和有效磷含量，補充土壤磷庫，保證作物產量[20 ]。長期施用磷肥能增加土壤有機質和氮素含量，并顯著提高土壤磷素含量，全磷含量增加10.7%～64.5%，速效磷含量增加234.6%～667.3%[21 ]。本研究表明，低磷水平下胡麻不僅有較高的產量，且磷肥農學利用效率較高。對于2個胡麻品種而言，定亞22號的磷肥農學利用效率高于輪選2號，但二者籽粒產量無顯著差異。說明在相同低磷水平下，定亞2號是適合該地區的磷高效品種。高磷水平下兩品種磷肥農學利用效率顯著降低，其產量無顯著提高，過量的磷肥施用不僅無益于產量提高，而且大部分磷未被當季作物吸收利用而殘留在土壤中，淋洗出根層后會污染環境。磷肥增產效應隨施磷量的升高而降低，低磷水平對胡麻的增產效應最大。

定亞22號施P2O5 45 kg/hm2的處理提高了現蕾期蕾干物質積累量，降低了莖、葉干物質積累量，同時使胡麻莖稈磷含量在盛花期增加，而在成熟期降低，從而增加了莖稈的磷素轉運量，提高了胡麻磷肥農學利用效率，同時使其籽粒產量提高。綜合考慮干物質積累量、籽粒產量、磷肥農學利用效率及環境污染等因素，當地胡麻種植品種應選定亞22號，施磷（P2O5 ）量以45 kg/hm2為宜。

參考文獻：

[1] 孫? ?羲.? 植物營養與肥料[M].? 北京：中國農業出版社，1998.

[2] 張? ?帆.? 冬季作物-雙季稻輪作種植模式氮、磷、鉀養分循環與產量可持續性特征[J]. 中國生態農業學報（中英文），2019，27（5）：705-716.

[3] ZARRIN F，MUHAMMAD Z A，M FAYYAZ C.? Effect of rhizobium strains and phosphorus on growth of soybean （Glycine max） and survival of rhizobium and P solubilizing bacteria[J].? Pakistan Journal of Botany，2006，38（2）：459-464.

[4] 向達兵，郭? ?凱，楊文鈺.? 不同磷鉀處理下套作大豆干物質積累及鉀肥利用率的動態變化[J].? 中國油料作物學報，2012，34（2）：163-167.

[5] 王利民，黨占海，張建平，等.? 胡麻兩系雜交種隴亞雜4號選育報告[J].? 甘肅農業科技，2018（11）：5-7.

[6] 陳? ?軍，王立光，葉春雷，等.? 栽培模式對甘肅旱區胡麻地土壤酶活性及胡麻產量的影響[J].? 甘肅農業科技，2018（5）：42-46.

[7] 葉春雷，陳? ?軍，李進京，等.? 5種殺菌劑對胡麻白粉病的田間防效[J].? 甘肅農業科技，2020（6）：52-56.

[8] 任果香，文? ?飛，呂? ?偉，等.? 我國胡麻栽培技術綜述[J].? 農業科技通訊，2015（7）：7-9.

[9] 謝亞萍，閆志利，李愛榮，等.? 施磷量對胡麻干物質積累及磷素利用效率的影響[J].? 核農學報，2013，27（10）：1581-1587.

[10] 剡? ?斌，?？×x，崔政軍，等.? 氮磷用量對胡麻非結構性碳水化合物積累轉運及產量的影響[J].? 中國土壤與肥料，2015（2）：63-69.

[11] ALAM S M，SHEREEN A.? Effect of different levels of zinc and phosphorus on growth and chlorophyll content of wheat[J].? Asian Journal of Plant Ences，2002，10（11）：1941-1943.

[12] 周麗娟，牟金明，鄭永照，等.? 磷肥對蓖麻不同生育期光合特性的影響[J].? 中國油料作物學報，2010，32（3）：408-412.

[13] 牛小霞，謝亞萍，王? ?斌，等.? 磷對胡麻葉和蒴果皮中葉綠素質量分數、籽粒產量和品質的影響[J].? 西北農業學報，2017，26（8）：1189-1196.

[14] 鮑士旦.? 土壤農化分析[M].? 北京： 中國農業出版社，2000.

[15] 楊君林，馮守疆，車宗賢，等.? 大量元素水溶肥對河西綠洲灌區玉米經濟性狀及產量的影響[J].? 甘肅農業科技，2019（12）：18-22.

[16] 吳? ?兵，謝亞萍，牛俊義，等.? 施磷對胡麻生長率和磷吸收利用率及其產量的影響[J].? 干旱地區農業研究，2016，34（1）：114-119.

[17] 崔紅艷，胡發龍，方子森，等.? 不同水分處理對胡麻干物質積累與分配及水分利用效率的影響[J].? 干旱地區農業研究，2015，33（5）：34-40.

[18] 候銀瑩，葉祖鵬，馮? ?琳，等.? 施磷量對棉田土壤不同形態無機磷的影響[J].? 西南農業學報，2019，32（12）：2834-2841.

[19] HOLFORD I，PHOSPHORUS S. Its measurement and its up-take by plants[J].? Soil Research，1997，35（2）：229.

[20] 俄勝哲，楊志奇，曾希柏，等.? 長期施肥黃綿土有效磷含量演變及其與磷素平衡和作物產量的關系[J].? 應用生態學報，2017，28（11）：3589.

[21] 張少民， 郝明德， 柳燕蘭.? 黃土區長期施用磷肥對冬小麥產量、吸氮特性及土壤肥力的影響[J].? 西北農林科技大學學報（自然科學版），2007，35（7）：159-163.

（本文責編：鄭立龍）