磷肥不同施用方式对土壤速效磷及春玉米磷素吸收和产量的影响

耿玉辉，曹国军，叶 青，其其格，武 鹏，张 鹰

(吉林农业大学 资源环境学院，吉林 长春130118)

磷素是植物生长发育的必需营养元素之一，不仅是生物体内许多重要化合物的组分，而且还以多种途径参与植物体内的各种代谢过程．玉米Zea mays 是典型的对磷敏感的作物，由于生产中的盲目施肥以及各地土壤磷含量存在较大差异，常会发生施磷过量或不足的情况．目前有关施磷对土壤养分变化及玉米磷素吸收的影响报道较多，王生录等［1］认为增施磷肥对提高土壤速效磷具有重要作用．谢林花等［2］认为长期单施化肥可增加土壤全磷、无机磷和速效磷含量．在施磷对玉米磷素吸收影响的研究上，有研究认为磷肥深施不但提高了玉米中后期对磷素的吸收量，而且提高了玉米中磷素的积累速率［3］．而林国林等［4］研究认为，当土壤含磷量较高时，磷肥施用与玉米吸磷量无显著相关性．虽然关于磷肥研究较多，但很少把磷肥的不同用量、不同施用时期、不同分配比例对作物产量及其构成因子和土壤养分动态变化的研究联系起来，从作物生长的动态过程揭示磷不同处理引起作物产量变化的原因．而磷肥不同施用方式对土壤中速效磷含量影响必然有所不同，土壤中速效磷含量的不同又会直接影响玉米植株对磷素的吸收，最终导致产量的不同．本研究在氮、钾肥合理配施的基础上，通过设置不同施磷量、不同追磷时期以及不同施磷比例，研究磷肥不同施用方式对土壤速效磷含量以及超高产春玉米磷素吸收规律的影响．旨在为超高产春玉米合理施肥、提高玉米产量提供理论依据．

1 材料与方法

1．1 材料

试验在吉林省桦甸市金沙乡超高产试验田进行．供试土壤为冲积土，土壤基础肥力:碱解氮133.8 mg/kg;速效磷26.9 mg/kg;速效钾75.1mg/kg;有机质8.8 g/kg．供试玉米品种为先玉335，种植密度为8.5 万株/hm2．供试肥料氮肥为尿素［w(N)46%］;磷肥为二铵［w(N)18%、w(P2O5)46%］;钾肥为氯化钾［w(K2O)60%］．

1．2 试验方法

磷肥试验设13 个处理(表1)，对照为无肥处理，每个处理3 次重复，共39 个试验小区，每个小区10垄，垄长为6 m，小区面积36 m2，随机区组排列，小区间留1 m 过道，占地面积共约3 402 m2．4月29日播种，5月31日间苗，9月25日收获．其他管理同一般生产．

各处理均施N 360 kg/hm2，氮肥中基肥占总施氮量的30%，种肥或苗期追肥占总施氮量的10%，拔节期追肥占总施氮量25%，抽雄期追肥占总施氮量的35%．各处理均施K2O 150 kg/hm2，总钾量的90%作基肥、10%作苗期追肥．

表1 不同处理的磷肥施用量、施用时期和比例Tab．1 The phosphorus application rate，period and proportion in different treatments

所有处理均在玉米不同生育期(苗期、拔节期、喇叭口期、抽雄期、灌浆期、乳熟期、蜡熟期和完熟期)进行田间观测和样品采集，各处理选取有代表性的玉米3～5 株(苗期30 株)，以及0～20 cm 耕层土样，分别测定植株磷含量和土样中的速效磷含量．

1．3 测试项目和方法

播种前取0～20 cm 耕层供试土壤进行养分分析，按常规法测定［5］．有机质的测定采用重铬酸钾容量法–外加热法;碱解氮的测定采用碱解扩散法;速效磷的测定采用0.5 mol/L NaHCO3法;速效钾的测定采用NH4OAc 浸提，火焰光度法．植株全磷的测定采用H2SO4－H2O2消煮－火焰光度计法．土样速效磷的测定采用0.5 mol/L NaHCO3法．

1．4 数据处理与统计分析

采用Excel、DPS 等软件进行数据处理、统计和分析．

2 结果与讨论

2．1 磷肥不同施用方式对土壤速效磷含量的影响

图1a 可以看出，在整个玉米生育时期，各个处理(除P4 外)土壤速效磷含量整体都呈现从苗期到拔节期升高，拔节期以后逐渐降低，至蜡熟期达到最低这样的变化趋势．这与苗期土壤温度较低，影响了速效磷释放有很大关系，拔节期以后随着气温逐渐升高，土壤中的磷逐渐释放，速效磷含量增加，但拔节期以后，随着玉米的生长，对磷的吸收量逐渐增多，又导致了土壤中速效磷开始逐渐下降．各处理之间相比，施用磷肥处理在苗期土壤速效磷含量随施磷量的增加而增加，说明施用磷肥可以在短期内显著提高土壤速效磷的含量．统计分析表明，P1 处理与不施磷处理差异达到显著水平，其他各施磷处理与不施磷处理之间差异达到极显著水平．刘建玲等［6］也得出类似的研究结果．拔节期至蜡熟期各处理土壤速效磷含量都出现下降趋势，说明此期间植株吸收磷素较多，但各处理之间差异仍然达到显著水平．此后土壤速效磷含量平稳且略有回升．这可能与玉米植株后期吸收磷素减少、磷素有一定外排有关．此外，虽然一开始各处理由于施肥导致土壤速效磷含量有所不同，但最后都基本趋于一致，而不施磷处理相对施磷肥处理却相对较高，这可能是因为不施磷肥导致植株生长减弱，吸磷量降低，最后相比施磷肥处理土壤残留速效磷反而较高．统计分析显示，不施磷与施磷处理差异达到显著水平．

图1b 可以看出，虽然各处理的施磷总量相同，但由于各时期施用比例不同，土壤速效磷含量有所不同．由于磷肥基肥施用量不同，在苗期土壤速效磷含量呈现较大差异，这主要是因为苗期植株对磷素吸收量较小，土壤速效磷含量主要与施磷量多少有关，所以磷肥基肥比例高的处理苗期土壤速效磷含量相对较高．但统计分析表明，苗期各处理之间差异并不显著．后期由于追肥时期比例的不同，不同处理土壤速效磷含量差别较大．P5、P 11、P12 处理在苗期速效磷都明显高于其他几个处理，但拔节期至灌浆期则都呈现明显降低趋势，乳熟期至成熟期呈平稳趋势，P8、P9、P10 处理在玉米整个生育期间土壤速效磷含量先呈现一个上升的波峰，随后平稳下降，完熟期各处理土壤速效磷含量都趋于相同．各处理在灌浆期之前差异显著，至完熟期差异不显著．

2．2 磷肥不同施用方式对超高产春玉米磷素吸收、积累规律的影响

在不同磷肥处理(P1～P12)之下，春玉米植株磷吸收规律表现出相似的变化(图2)，苗期吸收量少，占总吸收量的0.27%～0.94%，苗期虽吸收量少，但植株含磷量很高，因而此时期是玉米需磷的敏感期．苗期缺磷，不仅抑制了营养器官的生长，还会影响以后的雌穗分化［7］．拔节期后植株对磷素的吸收显著增加，至喇叭口期出现春玉米吸收磷素的第1 个高峰，平均日吸收磷量为0.68～1.92 kg/hm2，占总吸收量的14.9%～24.02%;至抽雄期吸收量有所下降;至灌浆期吸收量又开始增加，出现磷素吸收的第2 个高峰期，平均日磷吸收量为1.00～4.14 kg/hm2，占总吸收量的18.87%～24.62%;灌浆期后磷吸收量呈下降趋势．综上所述，春玉米在抽雄期之后，磷素的吸收量占总吸收量50%左右，因此在春玉米生育后期，必须保证足够的磷素供给．

研究认为，施用磷肥可以促进玉米对氮、磷、钾养分的吸收［8-9］．本研究中，在不同磷肥施用量条件下(P1～P4)，春玉米植株磷吸收量随着施磷量增加而增加，统计分析显示，苗期各施磷处理较不施磷处理差异达到显著水平，各施磷处理之间差异不显著．当施磷量超过一定阈值时，植株磷吸收量反而下降，其中P2 处理对植株吸收磷量的影响最大，平均日吸收量在抽雄期达到3.96 kg/hm2．与对照(P0)相比，其他处理的吸磷量均有提高，在一定施磷范围内，各处理对春玉米植株吸磷量的影响表现为P2＞P3＞P4＞P1＞P0(图2a)．彭正萍等［10］研究也得出类似结论．统计分析显示在灌浆期之前，各处理除了P3和P4 处理之间差异不显著外，其他各处理之间都达到差异显著(P＜0.05)．而乳熟期开始到完熟期，各施磷处理均与不施磷处理差异显著(P＜0.05)，各处理之间差异不显著．

图2b 是在施磷总量固定，不同施磷时期和不同分配比例条件下玉米磷素吸收情况．在抽雄期之前，各处理对植株吸磷量的影响表现为P7＞P10＞P11＞P12≈P5，但各处理之间差异不显著．到灌浆期，各处理对植株吸磷量的影响表现为P10＞P11＞P12＞P7 ≈P5，P10 处理与P7、P9、P11、P12 差异不显著，与P6、P5、P8 差异显著(P＜0.05)．P10 处理为磷肥作基肥、种肥和抽雄期追肥施用，分配比例为基肥占30%、种肥占10%、抽雄期一次重施60%．表明磷肥在春玉米生育后期作追肥施用能提高植株对磷素的吸收利用．本试验结果表明，磷肥(P2O5)施用量为150 kg/hm2时，作基肥(占90%)一次重施，植株对磷的吸收利用效率最高．磷肥若作为追肥施用，在抽雄期一次性重施(施用量为30%～60%)对植株吸收利用磷效率最高．

图2 磷素不同施用量(a)和不同施用方式(b)对春玉米磷素吸收的影响Fig．2 Effects of the different phosphorus application rates(a)and ways(b)on P uptake of spring maize

2．3 磷肥不同施用方式对春玉米产量的影响

大量研究证明磷肥可以增加作物的产量［11-14］．从表2 也可以看出，在一定施磷量范围内，春玉米产量随着施磷量的增加而增加，但当施磷量达到一定值后，再继续增加施肥量，产量反而开始下降．磷肥过量导致减产的原因很多，如施用过多磷肥造成土壤中养分失衡，进而导致玉米营养失调，最终导致减产;过量磷肥往往导致其他营养元素的有效性降低，如磷过量造成锌、钼等营养元素缺乏，最终导致减产;磷肥过多还会促使作物呼吸作用过于旺盛，消耗的干物质大于积累的干物质，造成繁殖器官提前发育，引起作物过早成熟，籽粒小，产量低．本研究中施磷处理比不施磷处理(P0)增产幅度P1 为10.13%、P2 为21.79%、P3 为15.64%、P4 为9.16%，与不施磷相比差异都达到显著水平(P＜0.05)．P2 处理产量最高为15 613.6 kg/hm2，P2 与P1、P4 处理差异极显著(P＜0.01)，与P3 处理差异显著(P＜0.05)．各处理产量的高低顺序为P2＞P3＞P1＞P4＞P0．王宜伦等［15］研究认为，土壤含磷量较低时，施用磷肥才有增产效果．本试验结果也表明，并不是磷肥施用量越多产量越高．在本试验条件下，P2 处理产量最高，与其他处理都差异显著．

在总施磷量固定的前提下，春玉米产量随着磷肥施用时期和分配比例不同而有所不同，各处理与对照(P0)相比，其增产幅度P2 为21.79%、P5 为6.41%、P6 为12.05%、P7 为12.68%、P8 为12.65%、P9 为12.05%、P10 为17.06%、P11 为14.71%、P12为14.57%．其中P2 处理产量最高，为15 613.6 kg/hm2;P10 处理产量其次，为15 006.7 kg/hm2．各处理产量的大小顺序为:P2＞P10＞P11＞P12＞P7＞P8＞P9＞P6＞P5．P2 处理产量最高，表明磷肥施用量为150 kg/hm2，作基肥和种肥施用，分配比例为基肥占90%、种肥占10%的处理最佳．磷肥若作追肥施用，在抽雄一次重施效果最好，即基肥占30%、种肥占10%、抽雄期追肥占60%．

表2 磷肥不同施用方式对春玉米产量的影响1)Tab．2 Effects of the different phosphorus applications on yield of spring maize

3 结论

土壤速效磷含量随磷肥施用量的增加而增加．不同施磷量土壤速效磷含量在玉米苗期差异最明显，至成熟期差异逐渐缩小．不同磷肥施用时期及比例对土壤速效磷含量影响表现为，不同处理随追肥时期不同呈现一个上升的波峰，随后平稳下降，至成熟期各处理土壤速效磷含量都趋于相同．

磷素营养对超高产春玉米磷素吸收规律的影响表现为:在一定范围内，施用磷肥能促进植株对磷素的吸收，但过量施磷则会导致吸收量的减少．磷肥在春玉米生育后期作追肥施用能提高对磷素的吸收利用．本试验结果表明，磷肥若作追肥施用，在抽雄期一次性重施(施用量为30%～60%)对植株吸收利用磷的效率最高．

春玉米产量与磷肥施用量呈典型的抛物线关系，在适宜的施用量范围内，春玉米产量随施肥量增加而增加，当超过一定阈值时，产量反而下降．本试验条件下最高磷肥施用量(P2O5)为150 kg/hm2．不同磷肥施用时期及分配比例对春玉米产量也有影响，本试验条件下，磷肥若作追肥施用，在抽雄一次重施效果最好，即基肥占30%、种肥占10%、抽雄期追肥占60%．

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