不同磷肥處理對(duì)夏玉米干物質(zhì)積累量及磷素吸收量的影響

李川 喬江方 朱衛(wèi)紅

摘要：以黃淮海地區(qū)主要推廣玉米品種鄭單958、浚單20、蠡玉16、橋玉8號(hào)、偉科702、鄭黃糯2號(hào)為供試材料，在標(biāo)準(zhǔn)大田條件下設(shè)置5個(gè)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?xiàng)l件下6個(gè)玉米品種地上部干物質(zhì)積累量、根部干物質(zhì)積累量、根冠比、地上部及根部磷素積累量、產(chǎn)量構(gòu)成因素之間的差異，以期解釋磷肥施用量對(duì)黃淮海地區(qū)不同玉米品種生長(zhǎng)發(fā)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(qū)磷素高效利用提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，鄭單958、橋玉8號(hào)、偉科702、鄭黃糯2號(hào)乳熟期地上部干物質(zhì)積累量在P6處理水平下高于P8處理水平，本試驗(yàn)中施磷量為90 kg/hm2時(shí)最有利于這4個(gè)玉米品種地上部干物質(zhì)積累，過(guò)量施肥反而達(dá)不到增產(chǎn)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(zhì)積累量高于P8處理水平。鄭單958和浚單20苗期、拔節(jié)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(gè)玉米品種穗長(zhǎng)隨著磷肥施用量的增加整體增加，且在P6處理水平下達(dá)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(guān)系和施磷量與玉米根部磷素積累關(guān)系相似。

關(guān)鍵詞：玉米;磷肥處理;干物質(zhì)積累量;磷素累積量;產(chǎn)量構(gòu)成

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

玉米是我國(guó)年播種面積和總產(chǎn)量均占第一的多元作物，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著不可代替的作用。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和耕地面積的逐年減少[1]，提高養(yǎng)分利用效率以及減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染同時(shí)增加作物產(chǎn)量是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)優(yōu)化發(fā)展的主要目標(biāo)[2]。磷素是作物生長(zhǎng)中的三大主要營(yíng)養(yǎng)元素之一，對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)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(shù)、穗長(zhǎng)、百粒質(zhì)量等，最終表現(xiàn)為增加產(chǎn)量及改善品質(zhì)[5]。目前，我國(guó)磷肥生產(chǎn)和消費(fèi)量已經(jīng)躍居世界首位，然而我國(guó)磷肥的當(dāng)季利用率僅僅在10%～25%之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家的30%～50%肥料利用率水平[6]。過(guò)量施肥會(huì)造成土壤中磷素富集，磷素利用效率下降及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本降低[7]，并且造成了磷礦資源浪費(fèi)及磷素面源污染等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題[8]。因此，合理施用磷肥，促進(jìn)根系對(duì)磷素的吸收，從而提高植株磷素利用效率和籽粒產(chǎn)量已經(jīng)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)綠色發(fā)展亟需解決的問(wèn)題。

玉米是磷肥敏感作物，磷素不僅是玉米體內(nèi)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(huán)等過(guò)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(nèi)增加施磷量可以促進(jìn)玉米植株的磷素吸收利用率，進(jìn)而提高產(chǎn)量，但是過(guò)量施肥則增產(chǎn)效果不明顯甚至減產(chǎn)[11]。不同生態(tài)環(huán)境和栽培條件下，植株對(duì)磷肥的反應(yīng)不同。不同玉米品種及不同生育時(shí)期對(duì)磷素吸收利用效率不同，從而使根系形態(tài)、干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量不同[12-13]。將生物產(chǎn)量作為玉米耐低磷篩選的指標(biāo)，而不是磷濃度和磷吸收利用效率[14]。近年來(lái)，地上部干物質(zhì)產(chǎn)量或籽粒產(chǎn)量已經(jīng)成為耐低磷篩選主要指標(biāo)，缺素葉數(shù)、根長(zhǎng)度、根條數(shù)可以作為耐低磷篩選的輔助指標(biāo)[15-17]。根系作為植物礦物質(zhì)吸收的主要器官，其生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)對(duì)磷素吸收轉(zhuǎn)運(yùn)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(yàn)通過(guò)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(zhǎng)狀況、地上部干物質(zhì)積累量、根部和地上部磷素累積量以及產(chǎn)量構(gòu)成因素的差異，旨在找到適合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)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(tài)環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)和減少資源浪費(fèi)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及供試材料

試驗(yàn)于2016年在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原陽(yáng)縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技試驗(yàn)示范基地試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤為潮土，地勢(shì)平坦，灌排方便。試驗(yàn)田前茬作物為冬小麥。試驗(yàn)田0～30 cm耕作層土壤有機(jī)質(zhì)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(qū)生產(chǎn)中廣泛推廣的6個(gè)不同類型玉米品種，分別是鄭單958、浚單20、蠡玉16、橋玉8號(hào)、偉科702、鄭黃糯2號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

6個(gè)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(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)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(hào)、鄭黃糯2號(hào)種植密度為60 000株/hm2。試驗(yàn)設(shè)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(shí)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(shí)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(kāi)溝追肥，鉀肥、氮肥用量同標(biāo)準(zhǔn)大田管理，分別為120、180 kg/hm2。

試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組排列，共30個(gè)小區(qū)，3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)6行，行長(zhǎng)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(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 地上部干物質(zhì)積累量的測(cè)定 分別于玉米苗期、拔節(jié)期、喇叭口期、抽雄吐絲期、乳熟期、蠟熟期在每個(gè)小區(qū)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(zhì)量，測(cè)定植株地上部分干物質(zhì)的積累量。

1.3.2 根部干物質(zhì)積累量的測(cè)定 分別于玉米苗期、拔節(jié)期、喇叭口期、抽雄吐絲期、乳熟期、蠟熟期在每個(gè)小區(qū)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(zhì)量，測(cè)定植株根部干物質(zhì)的積累量。

1.3.3 根冠比的測(cè)定 于玉米苗期、拔節(jié)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(zhì)量后，稱質(zhì)量。計(jì)算不同發(fā)育時(shí)期根冠比（根系干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量）。

1.3.4 玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因素的測(cè)定 于成熟期在每個(gè)玉米小區(qū)挑選長(zhǎng)相較為一致的5個(gè)玉米穗子進(jìn)行室內(nèi)考種，調(diào)查指標(biāo)有穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量等產(chǎn)量構(gòu)成的主要因素。

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

植株磷素積累量=植株磷素吸收量×植株干質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0和Exce 2007進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同磷肥施用量對(duì)玉米地上部干物質(zhì)積累量的影響

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

除浚單20外，其余5個(gè)玉米品種在乳熟期，施氮處理的玉米地上部干物質(zhì)積累量均不同程度地高于P0處理，說(shuō)明加磷肥對(duì)玉米地上部干物質(zhì)積累具有較大的促進(jìn)作用。除浚單20、蠡玉16外，其余4個(gè)品種乳熟期地上部干物質(zhì)積累量在P6處理水平下反而高于P8處理水平，說(shuō)明本試驗(yàn)中施磷量為90 kg/hm2時(shí)最有利于鄭單P58、橋玉8號(hào)、偉科702、黃糯2號(hào)等4個(gè)廣泛推廣玉米品種地上部干物質(zhì)積累，過(guò)量施肥反而達(dá)不到增產(chǎn)的效果。

2.2 不同磷肥施用量對(duì)玉米根系干物質(zhì)積累量的影響

玉米根系制約著水分和礦物質(zhì)的吸收，本試驗(yàn)分析了不同磷肥處理水平對(duì)玉米根系干物質(zhì)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(zhǎng)根部平均干物質(zhì)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(zhì)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(zhì)積累量達(dá)最高，為25.06 g/株;鄭黃糯2號(hào)在P0處理水平下根部干物質(zhì)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(zhì)積累量高于P8磷素處理水平。蠟熟期鄭單958、橋玉8號(hào)、偉科702、鄭黃糯2號(hào)P6磷素處理水平下根部干物質(zhì)積累量也高于P8磷素處理水平下的根部干物質(zhì)積累量。

2.3 不同磷肥施用量對(duì)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(xié)調(diào)生長(zhǎng)發(fā)育的重要指標(biāo)。在玉米生長(zhǎng)早期只有根系發(fā)育良好才能促進(jìn)植株地上部的生長(zhǎng)發(fā)育，從而穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)[20]。從圖1可以看出。鄭單958、浚單20在生育前期（苗期、拔節(jié)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(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，根系是植株的生長(zhǎng)重心，發(fā)育迅速，根冠比因此較高。抽雄吐絲期前后植株生長(zhǎng)重心轉(zhuǎn)為生殖生長(zhǎng)，根部同化物減少，根冠比下降。2個(gè)玉米品種苗期、拔節(jié)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(guò)量施肥反而會(huì)抑制根冠比的增加。

2.4 不同磷肥施用量對(duì)玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

從表3可以看出，除浚單20外5個(gè)玉米品種穗長(zhǎng)隨著磷肥施用量的增加整體增加，且在P6處理水平下達(dá)到最高值，至P8處理水平下有所降低。除鄭單958、橋玉8號(hào)外，其余4個(gè)玉米品種穗行數(shù)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(chǎn)量過(guò)程因素穗長(zhǎng)、穗行數(shù)的增加，過(guò)量施肥反而會(huì)降低玉米產(chǎn)量。玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素穗粗、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量在不同磷肥處理水平下的變化規(guī)律不明顯。

在灌漿初期達(dá)到峰值，然后隨著生育期推進(jìn)磷素積累量降低。這與根部主要是在植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)階段生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)。

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(guān)系和施磷量與玉米根部磷素積累的關(guān)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(dá)到峰值，在P8處理水平下降低。隨著玉米生育期的推進(jìn)，玉米地上部磷素積累量整體增加，且大多在乳熟期達(dá)到峰值，然后隨著生育期推進(jìn)磷素積累量變化不明顯。這主要與乳熟期時(shí)玉米植株基本完成了穗部發(fā)育有關(guān)。

3 結(jié)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(jìn)磷素的吸收利用，有利于玉米生長(zhǎng)發(fā)育，增加生物量及提高品質(zhì)[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(zhì)積累量整體增加，并且整體隨著生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程的推進(jìn)而遞增，在蠟熟期達(dá)到最高值。除浚單20外，其余5個(gè)品種乳熟期干物質(zhì)積累量均不同程度的大于P0處理，說(shuō)明施加磷肥對(duì)玉米干物質(zhì)積累具有重要的促進(jìn)作用。除浚單20、蠡玉16外，其余4個(gè)品種乳熟期P8處理下干物質(zhì)積累量略微低于P6處理的干物質(zhì)積累量，表明本試驗(yàn)中施磷量在 90 kg/hm2 條件下最有利于地上部干物質(zhì)和根部干物質(zhì)積累，過(guò)量施肥反而達(dá)不到增產(chǎn)的效果。除浚單20外5個(gè)試驗(yàn)玉米品種的玉米穗長(zhǎng)均隨著磷肥施用量地增加整體增加，且在P6處理水平下達(dá)到最高值，至P8處理水平下降?？?0、蠡玉16、偉科702、鄭黃糯2號(hào)4個(gè)品種的穗行數(shù)均在P6處理水平下達(dá)到最高值。

玉米生育前期主要是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，根系是植株的生長(zhǎng)重心，發(fā)育迅速。抽雄吐絲期前后植株生長(zhǎng)重心轉(zhuǎn)為生殖生長(zhǎng)，根部同化物減少[24-25]。這與試驗(yàn)中鄭單958、浚單20在苗期、拔節(jié)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(yàn)結(jié)果一致。2個(gè)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(shuō)明施磷量在90 kg/hm2條件下最有利于玉米根冠比的增加，過(guò)量施肥反而會(huì)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(dá)到最高值，P8處理水平下減少，呈拋物線增長(zhǎng)模式。隨著玉米生育期的推進(jìn)，玉米根部磷素積累量整體增加，且大多在灌漿初期達(dá)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?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)階段生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)。而玉米地上部磷素積累量大多在乳熟期達(dá)到峰值，然后隨著生育期推進(jìn)磷素積累量變化不明顯。這主要與乳熟期時(shí)玉米植株基本完成了穗部發(fā)育有關(guān)[26-27]。試驗(yàn)結(jié)果表明，6個(gè)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(duì)磷素吸收的影響。

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