施磷深度對春玉米干物質(zhì)及磷積累與轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

段剛強(qiáng)，楊恒山，張瑞富，畢文波，何冬冬

(內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 內(nèi)蒙古 通遼 028042)

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施磷深度對春玉米干物質(zhì)及磷積累與轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

段剛強(qiáng)，楊恒山，張瑞富，畢文波，何冬冬

(內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 內(nèi)蒙古 通遼 028042)

以鄭單958為供試品種，在土柱栽培條件下，以不施磷肥為對照，研究了6 cm(T6)、12 cm(T12)、18 cm(T18)和24 cm(T24)4個施磷深度對春玉米干物質(zhì)及磷素養(yǎng)分積累與轉(zhuǎn)運(yùn)的影響。結(jié)果表明：隨著施磷深度的增加春玉米干物質(zhì)積累量和籽粒產(chǎn)量呈先升后降的趨勢，均以12 cm施磷深度處理最大，6 cm施磷深度處理次之，24 cm施磷深度處理最??；葉和莖鞘干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率以及對籽粒貢獻(xiàn)率均以6 cm施磷深度處理最大，各處理之間大小為T6>T12>T18>T24>CK；器官磷含量、磷積累量以12 cm施磷深度處理最大,各處理之間大小順序?yàn)門12>T6>T18>T24>CK；磷轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和轉(zhuǎn)運(yùn)對籽粒貢獻(xiàn)率總體上以6 cm施磷深度處理較高，6 cm施磷深度葉的磷轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和轉(zhuǎn)運(yùn)對籽粒貢獻(xiàn)率分別比其它處理高5.6%～59%、9.8%～12.6%和11.3%～35.6%；6 cm施磷深度莖鞘的磷轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和轉(zhuǎn)運(yùn)對籽粒貢獻(xiàn)率分別比其它處理高9.0%～65.4%、9.0%～10.2%、14.9%～50.3%，磷肥偏生產(chǎn)力、磷吸收效率和利用效率均以12cm施磷深度處理最大，且與其他處理間差異均達(dá)到顯著水平，表明適度增加磷肥施用深度是提高磷肥利用效率的有效途徑。

春玉米；干物質(zhì)；磷含量；積累與轉(zhuǎn)運(yùn)

近年來，由于小動力機(jī)械旋耕滅茬、播種施肥一體化農(nóng)機(jī)施磷較淺和相對高量的磷肥施用，造成土壤磷素表層富積而下層含量不足[1-2]?，F(xiàn)代玉米新品種根系空間分布具有“橫向緊縮，縱向延伸”的特點(diǎn)[3-4]，特別是在增密、深松等高產(chǎn)栽培條件下，根系重心下移的趨勢更加明顯[5-6]。磷在土壤中的移動性差，從施肥點(diǎn)上下左右移動一般不超過1～3 cm，因而玉米對磷的吸收范圍幾乎就是根系的分布范圍[7-8]。土壤磷素分布與高產(chǎn)玉米根系分布的空間匹配性變差，直接影響到玉米對磷的吸收和利用?；谝陨戏治觯驹囼?yàn)在土柱栽培條件下，研究施磷深度對高產(chǎn)春玉米干物質(zhì)及磷素養(yǎng)分積累與轉(zhuǎn)運(yùn)的影響，以期為玉米高產(chǎn)與磷高效的養(yǎng)分管理提供理論參考，為提高玉米磷肥利用率探索新的途徑。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2014年，在地處西遼河平原的內(nèi)蒙古民族大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(43°36′N，122°22′E)進(jìn)行。試驗(yàn)點(diǎn)多年平均無霜期為150 d，全年平均氣溫6.8℃，≥10℃的活動積溫3 200℃，多年平均降水量為384.6 mm。土壤類型為灰色草甸土，播前土壤耕層(0～20 cm)養(yǎng)分狀況為：有機(jī)質(zhì)15.2 g·kg-1、全氮0.96 g·kg-1、堿解氮53.45 mg·kg-1、速效磷10.63 mg·kg-1、速效鉀79.88 mg·kg-1，pH值8.38，試驗(yàn)田具有完善的灌溉條件。

1.2供試材料

供試品種為鄭單958，由北京德農(nóng)種業(yè)有限公司提供。供試磷肥為重過磷酸鈣，有效磷含量≥44.0%，由貴州開磷責(zé)任有限公司生產(chǎn)。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在土柱栽培條件下進(jìn)行，土柱為外徑32 cm，高100 cm的圓柱狀PE管，下部用紗網(wǎng)封底，用細(xì)鐵絲捆緊，置于預(yù)先挖好的長10 m，寬2.5 m，深1 m的土坑內(nèi)。采用分層填土并結(jié)合分時段灌水沉實(shí)的方法，盡可能保持大田原狀土樣。每處理26個土柱為1行，共5行，株距32 cm，行距41.6 cm，種植密度7.5萬株·hm-2，柱間空隙用土填實(shí)。

試驗(yàn)設(shè)6、12、18 cm和24 cm施磷深度4個處理，施磷量均為P2O51.6 g·柱-1(120 kg·hm-2)，并以不施磷肥為對照，分別以T6、T12、T18、T24和CK來表示。試驗(yàn)施鉀量為K2O 1.2 g·柱-1(90 kg·hm-2)，播前施于15 cm土層處；在拔節(jié)期和大口期各追施N 2.6 g·柱-1(195 kg·hm-2)、5.2 g·柱-1(390 kg·hm-2)。四周按土柱設(shè)計(jì)密度種植保護(hù)行，品種、施肥水平均同土柱栽培。試驗(yàn)于2014年4月28日播種，9月29日收獲。生育期灌溉4次，每次灌溉標(biāo)準(zhǔn)為750 m3·hm-2。

1.4樣品采集與測定

1.4.1干物質(zhì)重及磷含量測定分別在大喇叭口期(07-01)、吐絲期(07-25)、吐絲后15 d(08-10)、乳熟期(08-25)和完熟期(09-29)，每處理取有代表性連續(xù)3株，分葉片、莖鞘(莖+葉鞘)、穗部營養(yǎng)體(苞葉+穗軸+穗柄)和籽粒，在105℃殺青30 min，65℃烘干至恒重后測定干物質(zhì)重。留小樣粉碎后，用釩鉬黃比色法測定各器官的磷含量[9]。

1.4.2產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素收獲時測定各處理剩余春玉米籽粒產(chǎn)量，并取樣測定籽粒含水量，折算出14%含水量下的籽粒產(chǎn)量。

1.5相關(guān)參數(shù)計(jì)算公式[10-13]

干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量=吐絲后15 d各器官干物質(zhì)積累量—收獲期相應(yīng)器官干物質(zhì)積累量

干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率=器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/吐絲后15 d相應(yīng)器官干物質(zhì)積累量×100%

器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率=器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/籽粒產(chǎn)量×100%

磷轉(zhuǎn)運(yùn)量=吐絲后15 d各器官磷積累量—收獲期相應(yīng)器官磷積累量

磷轉(zhuǎn)運(yùn)率=器官磷轉(zhuǎn)運(yùn)量/吐絲后15d相應(yīng)器官磷積累量×100%

器官磷轉(zhuǎn)運(yùn)量對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率=器官磷轉(zhuǎn)運(yùn)量/籽粒產(chǎn)量×100%

磷肥偏生產(chǎn)力(PPFP，kg·kg-1)=施磷處理籽粒產(chǎn)量/施磷量

磷肥吸收效率(PAE，kg·kg-1)=(施磷肥區(qū)的磷素吸收量—不施磷肥區(qū)的磷素吸收量)/施磷肥量

磷肥利用效率(PUE，kg·kg-1)=(施磷區(qū)籽粒產(chǎn)量—不施磷區(qū)籽粒產(chǎn)量)/施磷區(qū)地上部分植株玉米磷積累量

1.6數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003和DPS 9.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1施磷深度對春玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表1可見，各處理春玉米穗粒數(shù)以T12最高，T6次之，T24最低，T24與其他處理之間差異達(dá)到極顯著水平，其他處理之間差異均不顯著。千粒重總體表現(xiàn)為T12>T6>T18>T24>CK，T12與其他處理間差異均達(dá)到了顯著水平，其中與CK、T24之間的差異達(dá)到了極顯著水平。各處理春玉米產(chǎn)量表現(xiàn)也以T12最高，與其他處理間差異均達(dá)到了顯著水平，其中與CK、T24之間的差異達(dá)到了極顯著水平，變化規(guī)律與千粒重變化規(guī)律基本一致，說明12cm是最佳施磷深度，千粒重的增加是各施磷深度處理產(chǎn)量高于CK的主要原因。

2.2施磷深度對春玉米單株干物質(zhì)積累量的影響

由圖1可見，各生育時期春玉米單株干物質(zhì)積累量大喇叭口期和吐絲期均表現(xiàn)為T6>T12>T18>T24>CK，其中吐絲期各施磷深度處理與CK之間的差異均達(dá)到了顯著水平，各施磷深度處理間差異不顯著，乳熟期和完熟期各處理春玉米單株干物質(zhì)積累量與吐絲期變化規(guī)律存在差異，表現(xiàn)為T12>T6>T18>T24>CK，各施磷深度處理與CK之間的差異均達(dá)到了顯著水平，施磷深度處理間T12乳熟期和完熟期分別較T6高1.69%和5.83%，生育后期仍然保持較高的干物質(zhì)積累量，也說明了T12處理春玉米后期干物質(zhì)生產(chǎn)能力更強(qiáng)。

2.3施磷深度對春玉米各器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量、轉(zhuǎn)移率和對籽粒的貢獻(xiàn)率的影響

由表2可見，各處理春玉米葉及莖鞘的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量均表現(xiàn)為T6>T12>T18>T24>CK，且處理之間的差異均達(dá)到了顯著水平，轉(zhuǎn)運(yùn)率的變化規(guī)律與轉(zhuǎn)運(yùn)量存在差異，葉的轉(zhuǎn)運(yùn)率以T6最高，T18次之，CK最低，莖鞘的轉(zhuǎn)運(yùn)率以T6最高，T12次之，CK最低，受干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量的影響，干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對籽粒的貢獻(xiàn)率，葉及莖鞘均以CK最低，不同施磷深度處理間葉及莖鞘均以T6最大，T12次之，T24最小。各處理春玉米雌穗花后干物質(zhì)積累量和積累總量均以T12最高，CK最低，T12與其他處理之間的差異均達(dá)到了顯著水平。

表1　施磷深度對春玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

注:同列不同小、大寫字母分別表示相同部位不同處理間差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)，下同。

Note: Different small or capital letters in the same column meant significant difference among treatments at 0.05 and 0.01 levels, respectively, and hereinafter.

圖1　施磷深度下春玉米各時期單株干物質(zhì)積累量

2.4施磷深度對春玉米磷含量的影響

由表3可見，各處理春玉米大喇叭口期葉及莖鞘磷含量均以T12最高，CK最低，二者之間的差異均達(dá)顯著水平，吐絲期各器官變化規(guī)律與大喇叭口期一致，但總體葉磷含量高于大喇叭口期，莖鞘磷含量低于大喇叭口期，穗部營養(yǎng)體磷含量變化規(guī)律不明顯，以T24最高，T18次之，T6最低，其中T6與前二者之間的差異均達(dá)到了顯著水平，T24與T18之間的差異不顯著，乳熟期和完熟期葉磷含量以T12最大，T18次之，CK最小，三者之間的差異均達(dá)到顯著水平，莖鞘以T12最大，T6次之，CK最小，三者之間的差異也達(dá)到了顯著水平，穗部營養(yǎng)體總體表現(xiàn)為T24>T18>T12>T6>CK，籽粒磷含量變化規(guī)律不明顯，乳熟期以CK最高，完熟期以T24最高，各器官磷含量總體表現(xiàn)為乳熟期高于完熟期。

表3　春玉米不同器官磷含量的動態(tài)變化/%

2.5施磷深度對春玉米磷積累量的影響

由表4可見，隨著生育期的推移，各處理春玉米葉及莖鞘磷積累量均呈先升后降的趨勢，其中尤以吐絲期最高。不同處理之間存在差異，大喇叭口期以T6最高，與其他處理之間的差異均達(dá)到顯著水平，吐絲期以T12最高，除與T6之間的差異不顯著外，與其他處理之間的差異均達(dá)到了顯著水平，莖鞘磷積累量變化規(guī)律與葉不同，各生育時期均以T12最高，吐絲期除與T6之間的差異不顯著外，與其他處理之間的差異均達(dá)到了顯著水平。穗部營養(yǎng)體磷積累量隨著生育期的推移而逐漸降低，各處理均以T12最高。籽粒磷積累量乳熟期和完熟期均以T12最高，其中乳熟期T12與T6之間的差異不顯著，完熟期二者之間的差異達(dá)到了顯著水平，說明T12處理更有利于春玉米籽粒磷的積累。

2.6施磷深度對春玉米磷轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

由表5可見，各處理春玉米葉及莖鞘磷轉(zhuǎn)運(yùn)量均以T6最高，T12次之，CK最低，其中后者與前二者之間的差異均達(dá)到了顯著水平，前二者之間的差異不顯著；穗部營養(yǎng)體磷轉(zhuǎn)運(yùn)量與葉和莖鞘不同，以T24最高，T18次之，CK最低，其中后者與前二者之間的差異均達(dá)到了顯著水平，前二者之間的差異不顯著；磷轉(zhuǎn)運(yùn)率各器官均以T6最高；轉(zhuǎn)運(yùn)對籽粒貢獻(xiàn)率，葉及莖鞘均以T6最高，T12次之，穗部營養(yǎng)體以T24最高，T12次之。

表4　春玉米不同器官磷積累量的動態(tài)變化/(kg·hm-2)

表5　各施磷深度對春玉米各器官磷轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

2.7施磷深度對春玉米磷肥吸收與利用的影響

由表6可見，各施磷深度處理春玉米的磷肥偏生產(chǎn)力、吸收效率和利用效率均以T12最高，T18次之，T24最低，且三者之間的差異均達(dá)到了顯著水平，其中磷肥利用效率T12分別是T18和T24的1.37倍和3.70倍，說明12 cm以下土層隨著磷肥施用深度增加，春玉米的磷肥吸收和利用效率顯著降低，其中磷肥利用效率降低的尤為明顯。

3　討　論

有關(guān)磷肥施用深度對玉米產(chǎn)量的影響，國內(nèi)外學(xué)者所得結(jié)論不盡一致，田霄鴻等[14]，Schwab G J 等[15]指出，磷肥集中深施可以顯著提高玉米的籽粒產(chǎn)量，而Bordoli J M[16]等表明，磷肥深施可提高植株對磷的吸收，對產(chǎn)量沒有顯著影響。本研究表明，施磷深度為12 cm處理的春玉米產(chǎn)量顯著高于施磷深度為6 cm和18 cm處理。生產(chǎn)中常規(guī)施磷深度在6 cm左右，說明磷肥適度深施有助于產(chǎn)量的提高，但施磷過深產(chǎn)量較常規(guī)施磷深度有所下降。不同學(xué)者研究結(jié)果存在差異的原因可能與試驗(yàn)地土壤磷含量及垂直分布存在差異有關(guān)。

表6　各施磷深度對春玉米磷肥吸收與利用的影響/(kg·kg-1)

施用磷肥能增加玉米莖、葉、籽粒和整株干物質(zhì)積累量[17-18]。本研究發(fā)現(xiàn)，磷肥適當(dāng)深施可提高春玉米后期干物質(zhì)積累能力，T12在乳熟期和完熟期干物質(zhì)積累分別較T6高1.69%和5.83%。趙麗亞等研究不同施磷深度對夏玉米養(yǎng)分吸收的影響指出，磷肥深施(15 cm)可顯著增加植株磷素積累量，本研究中，T12各生育時期莖和葉片磷含量均最高，且各器官磷積累量高于其他處理，說明磷肥下移可促進(jìn)植株磷積累，但施磷過深，不利于植株對磷素養(yǎng)分的吸收。這可能因?yàn)榱追室苿有暂^差，淺施造成表層土壤磷素富集，且不利于根系下扎，生育后期淺層根系受環(huán)境條件影響較大[19]，衰老較快，不利于對磷素養(yǎng)分吸收。適宜的施磷深度，磷素養(yǎng)分供需的匹配性好，下層根量增加，且生育后期活力較強(qiáng)，對磷的吸收能力增強(qiáng)。

籽粒中磷來源于兩個方面，一是吐絲后根系吸收養(yǎng)分的直接供應(yīng)，另一個方面是營養(yǎng)器官暫存養(yǎng)分的再轉(zhuǎn)移，趙麗亞[20]指出，磷肥集中深施15 cm深度處理葉片、莖鞘、籽粒和其它部位中的磷素積累量比磷肥淺施5 cm深度處理分別高16.9%、19.7%、35.7%和14.0%，范秀艷等[21]研究也指出，分層施磷(8 cm深度處施施磷總量的1/2，16 cm深度處施施磷總量的1/2)較常規(guī)施磷處理(8 cm施磷深度)的葉和莖鞘的磷素積累量分別高8.7%、6.5%，其余部位磷素積累量差異也較明顯。本研究中，磷肥下移處理葉和莖鞘的轉(zhuǎn)運(yùn)量及轉(zhuǎn)運(yùn)對籽粒的貢獻(xiàn)率均有所下降。

提高肥料利用率，是玉米生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效的主要措施之一。趙亞麗等[19]通過2個施磷深度的試驗(yàn)表明，磷肥深施較常規(guī)施磷可提高玉米磷效率。本研究表明，隨著施磷深度的增加春玉米各器官磷含量總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，均以12 cm處理最高。而各器官磷的轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率及對籽粒貢獻(xiàn)率隨著施磷深度的增加總體呈下降趨勢。磷肥吸收與利用效率隨施磷深度的增加呈先升后降的趨勢，以12 cm處理下最高。表明磷肥適度深施，可提高磷肥吸收與利用效率。

磷肥下移能促進(jìn)春玉米物質(zhì)生產(chǎn)，提高玉米產(chǎn)量和磷肥利用效率。在多年小動力機(jī)械作業(yè)的玉米產(chǎn)區(qū)，磷肥適度深施是實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)磷高效養(yǎng)分管理的有效途徑。

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Effects of phosphorus placement depth on dry matter and phosphorus accumulation and transfer of spring maize

DUAN Gang-qiang, YANG Heng-shan, ZHANG Rui-fu, BI Wen-bo, HE Dong-dong

(Agronomy Department of Inner Mongolia University for Nationalities, Tongliao, Inner Mongolia 028042, China)

Zhengdan958 was employed as the experimental material under the condition of earth pillar cultivation, using no phosphorus as control, to investigate the effects of four phosphorus placement depths including 6, 12, 18 cm, and 24 cm, on the accumulation and transportation of dry matter and phosphorus nutrient in spring maize. The results showed that with the increase of phosphorus depth, dry matter accumulation amounts and grain yield were increased first and became decreased afterwards, all reaching the maximum at the 12 cm phosphorus placement depth. For leaf and stem-sheath dry matter translocation amounts and translocation rates, the contribution rates to grain were all the maximums at the 6 cm phosphorus placement depth. The phosphorus contents and accumulations of organ at the 12 cm phosphorus placement depth were the maximums. For phosphorus translocation amounts and translocation rates, the contribution rates to grain at the 6 cm phosphorus placement depth were overall the highest. The phosphorus element partial factor productivity, absorption and utilization rates were all the maximums at the 12 cm phosphorus placement depth, reaching significant different levels. It showed that moderately increasing phosphorus placement depths was an effective approach to the improvement phosphorus utilization rate.

spring maize; dry matter; phosphorus content; accumulation and translocation

1000-7601(2016)05-0103-06

10.7606/j.issn.1000-7601.2016.05.16

2015-07-16

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31360308)；國家糧食豐產(chǎn)科技工程(2012BAD04B04)

段剛強(qiáng)(1990—)，男，山東濟(jì)寧人，碩士研究生，主要從事玉米高產(chǎn)栽培研究。 E-mail：duangq@163.com。

楊恒山(1967—)，男，內(nèi)蒙古興和人，教授，博士，主要從事作物高產(chǎn)栽培研究。 E-mail：yanghengshan2003@aliyun.com。

S513；S314

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