不同磷肥处理对夏玉米干物质积累量及磷素吸收量的影响

李川 乔江方 朱卫红

摘要：以黄淮海地区主要推广玉米品种郑单958、浚单20、蠡玉16、桥玉8号、伟科702、郑黄糯2号为供试材料，在标准大田条件下设置5个不同磷肥处理水平：分别为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），研究不同磷肥处理条件下6个玉米品种地上部干物质积累量、根部干物质积累量、根冠比、地上部及根部磷素积累量、产量构成因素之间的差异，以期解释磷肥施用量对黄淮海地区不同玉米品种生长发育的影响，揭示不同夏玉米品种磷素积累的差异，从而为该地区磷素高效利用提供理论依据。结果表明，郑单958、桥玉8号、伟科702、郑黄糯2号乳熟期地上部干物质积累量在P6处理水平下高于P8处理水平，本试验中施磷量为90 kg/hm2时最有利于这4个玉米品种地上部干物质积累，过量施肥反而达不到增产的效果。郑单958、浚单20、蠡玉16、伟科702乳熟期P6处理水平下根部干物质积累量高于P8处理水平。郑单958和浚单20苗期、拔节期和抽雄吐丝期的根冠比均高于灌浆初期、乳熟期和蜡熟期。除浚单20外，其余5个玉米品种穗长随着磷肥施用量的增加整体增加，且在P6处理水平下达到最高值，P8处理水平下有所降低。不同磷肥处理水平下玉米根部磷素积累量整体高于不施磷肥处理。施磷量与玉米地上部磷素积累的关系和施磷量与玉米根部磷素积累关系相似。

关键词：玉米;磷肥处理;干物质积累量;磷素累积量;产量构成

中图分类号： S513.06  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）12-0107-07

玉米是我国年播种面积和总产量均占第一的多元作物，在我国经济发展中有着不可代替的作用。随着农业产业结构调整和耕地面积的逐年减少[1]，提高养分利用效率以及减少资源浪费和环境污染同时增加作物产量是现代农业优化发展的主要目标[2]。磷素是作物生长中的三大主要营养元素之一，对玉米生长发育和产量形成有着重要作用[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]，从而增加玉米株高、茎粗、叶面积、穗粒数、穗长、百粒质量等，最终表现为增加产量及改善品质[5]。目前，我国磷肥生产和消费量已经跃居世界首位，然而我国磷肥的当季利用率仅仅在10%～25%之间，远远低于发达国家的30%～50%肥料利用率水平[6]。过量施肥会造成土壤中磷素富集，磷素利用效率下降及农业生产成本降低[7]，并且造成了磷矿资源浪费及磷素面源污染等生态环境问题[8]。因此，合理施用磷肥，促进根系对磷素的吸收，从而提高植株磷素利用效率和籽粒产量已经成为现代农业可持续绿色发展亟需解决的问题。

玉米是磷肥敏感作物，磷素不仅是玉米体内多种化合物的重要组成部分，而且参与光合磷酸化、三羧酸循环等过程[9]。植物主要靠根系从土壤中吸收磷元素，然后在玉米植株各器官积累和再分配[10]。在一定施磷肥范围（75～156 kg/hm2）内增加施磷量可以促进玉米植株的磷素吸收利用率，进而提高产量，但是过量施肥则增产效果不明显甚至减产[11]。不同生态环境和栽培条件下，植株对磷肥的反应不同。不同玉米品种及不同生育时期对磷素吸收利用效率不同，从而使根系形态、干物质积累量和产量不同[12-13]。将生物产量作为玉米耐低磷筛选的指标，而不是磷浓度和磷吸收利用效率[14]。近年来，地上部干物质产量或籽粒产量已经成为耐低磷筛选主要指标，缺素叶数、根长度、根条数可以作为耐低磷筛选的辅助指标[15-17]。根系作为植物矿物质吸收的主要器官，其生长发育状态对磷素吸收转运尤其重要[18]。植物在低磷胁迫条件下可以显著改变根冠比，提高土壤中磷素吸收利用效率[19]。

玉米是华北平原的主要秋季作物，本试验通过分析不同磷肥处理水平下主要夏玉米推广品种的根系生长状况、地上部干物质积累量、根部和地上部磷素累积量以及产量构成因素的差异，旨在找到适合当地生态环境和栽培条件的最佳磷肥施用量，提高磷素的吸收利用效率，降低生态环境污染风险和减少资源浪费。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及供试材料

试验于2016年在河南省农业科学院原阳县现代农业科技试验示范基地试验田进行。试验地土壤为潮土，地势平坦，灌排方便。试验田前茬作物为冬小麦。试验田0～30 cm耕作层土壤有机质含量为14.62 g/kg、全氮含量为0.94 g/kg、碱解氮含量为80.16 mg/kg、速效磷含量为15.84 mg/kg、速效钾含量为86.90 mg/kg。供试材料为黄淮海地区生产中广泛推广的6个不同类型玉米品种，分别是郑单958、浚单20、蠡玉16、桥玉8号、伟科702、郑黄糯2号。

1.2 试验设计

6个玉米品种于2016年6月12日按照其最佳种植密度播種于河南省农业科学院试验基地，其中郑单958、浚单20、伟科702种植密度为67 500株/hm2，蠡玉16、桥玉8号、郑黄糯2号种植密度为60 000株/hm2。试验设置5种磷肥处理水平，分别为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。播种前整地时将磷肥（磷素二胺，含53% P2O5）作为底肥一次性全部施入土壤覆盖。同时将30%的氮肥（尿素，含46% N）以及全部钾肥（硫酸钾，含34% K2O）也作为底肥施入。剩余50%、20%的氮肥分别于大喇叭口期、抽雄吐丝期隔行开沟追肥，钾肥、氮肥用量同标准大田管理，分别为120、180 kg/hm2。

试验采取随机区组排列，共30个小区，3次重复，每个小区6行，行长6 m，行距60 cm。以品种最佳种植密度播种，播种后立即浇水以确保出苗良好，其他管理措施同当地大田生产。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 地上部干物质积累量的测定 分别于玉米苗期、拔节期、喇叭口期、抽雄吐丝期、乳熟期、蜡熟期在每个小区选取具有代表性的玉米植株各3株，105 ℃杀青30 min，80 ℃烘72 h至恒质量，测定植株地上部分干物质的积累量。

1.3.2 根部干物质积累量的测定 分别于玉米苗期、拔节期、喇叭口期、抽雄吐丝期、乳熟期、蜡熟期在每个小区选取具有代表性的玉米植株各3株，在大田用铁锹挖出完整的玉米根系，浸泡冲洗干净，105 ℃杀青30 min，80 ℃烘72 h至恒质量，测定植株根部干物质的积累量。

1.3.3 根冠比的测定 于玉米苗期、拔节期、喇叭口期、抽雄吐絲期、乳熟期、蜡熟期分别取郑单958和浚单20具有代表性的植株3株，105 ℃杀青30 min，80 ℃下烘至恒质量后，称质量。计算不同发育时期根冠比（根系干质量/地上部干质量）。

1.3.4 玉米产量及构成因素的测定 于成熟期在每个玉米小区挑选长相较为一致的5个玉米穗子进行室内考种，调查指标有穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒质量等产量构成的主要因素。

1.3.5 玉米地上部及根部磷素积累量的测定 分别于玉米苗期、拔节期、抽雄吐丝期、灌浆初期、乳熟期、蜡熟期在每个小区选取具有代表性的玉米植株各3株，分别对地上部分及根部全磷含量进行测定。样品烘干磨细后用浓H2SO4-H2O2消煮，植株全磷含量用钼锑抗比色法测定。

植株磷素积累量=植株磷素吸收量×植株干质量。

1.4 数据分析

所有数据采用SPSS 20.0和Exce 2007进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同磷肥施用量对玉米地上部干物质积累量的影响

从表1可以看出，6个夏玉米品种平均地上部干物质积累量整体随着生长发育进程的推进而递增，蜡熟期地上部分干物质积累量最高。蜡熟期伟科702在P2处理水平下地上部干物质量最低，为281.25 g/株，蠡玉16在P6处理水平下地上部干物质量最高，为442.80 g/株，郑单958在P8处理水平下地上部干物质量最高，为361.10 g/株。

除浚单20外，其余5个玉米品种在乳熟期，施氮处理的玉米地上部干物质积累量均不同程度地高于P0处理，说明加磷肥对玉米地上部干物质积累具有较大的促进作用。除浚单20、蠡玉16外，其余4个品种乳熟期地上部干物质积累量在P6处理水平下反而高于P8处理水平，说明本试验中施磷量为90 kg/hm2时最有利于郑单P58、桥玉8号、伟科702、黄糯2号等4个广泛推广玉米品种地上部干物质积累，过量施肥反而达不到增产的效果。

2.2 不同磷肥施用量对玉米根系干物质积累量的影响

玉米根系制约着水分和矿物质的吸收，本试验分析了不同磷肥处理水平对玉米根系干物质积累量的影响。从表2可以看出，同一磷肥处理水平下，随着玉米生育期延长根部平均干物质积累量整体增加。蜡熟期，郑单958在P6、P8处理水平下的根部干物质积累量分别为21.60、20.25 g/株;蠡玉16在P8处理水平下根部干物质积累量达最高，为25.06 g/株;郑黄糯2号在P0处理水平下根部干物质积累量最低，为15.66 g/株。郑单958、浚单20、蠡玉16、伟科702乳熟期P6磷素处理水平下根部干物质积累量高于P8磷素处理水平。蜡熟期郑单958、桥玉8号、伟科702、郑黄糯2号P6磷素处理水平下根部干物质积累量也高于P8磷素处理水平下的根部干物质积累量。

2.3 不同磷肥施用量对郑单958、浚单20根冠比的影响

玉米根冠比是衡量地上部与根部协调生长发育的重要指标。在玉米生长早期只有根系发育良好才能促进植株地上部的生长发育，从而稳产增产[20]。从图1可以看出。郑单958、浚单20在生育前期（苗期、拔节期、抽雄吐丝期）的根冠比均高于生育后期（灌浆初期、乳熟期、蜡熟期）。这是由于玉米生育前期主要是营养生长阶段，根系是植株的生长重心，发育迅速，根冠比因此较高。抽雄吐丝期前后植株生长重心转为生殖生长，根部同化物减少，根冠比下降。2个玉米品种苗期、拔节期根冠比在P6处理水平下最高。在P0施磷条件下苗期根冠比总体比较小，表明施磷量在90 kg/hm2条件下最有利于玉米根冠比的增加，过量施肥反而会抑制根冠比的增加。

2.4 不同磷肥施用量对玉米产量构成因素的影响

从表3可以看出，除浚单20外5个玉米品种穗长随着磷肥施用量的增加整体增加，且在P6处理水平下达到最高值，至P8处理水平下有所降低。除郑单958、桥玉8号外，其余4个玉米品种穗行数随着磷肥施用量的增加整体增加，P6处理水平下多于P8处理水平。表明施磷量在90 kg/hm2最有利于玉米产量过程因素穗长、穗行数的增加，过量施肥反而会降低玉米产量。玉米产量构成因素穗粗、行粒数、百粒质量在不同磷肥处理水平下的变化规律不明显。

在灌浆初期达到峰值，然后随着生育期推进磷素积累量降低。这与根部主要是在植株营养生长阶段生长发育有关。

2.5.2 地上部分磷素积累量 施磷量与玉米地上部磷素积累的关系和施磷量与玉米根部磷素积累的关系相似。从表5可以看出，不同玉米品种在不同磷肥处理水平下的地上部磷素积累量整体高于不施磷肥处理。随着施磷量的增加，地上部磷素积累量整体随着增加，且大多在P6处理水平下达到峰值，在P8处理水平下降低。随着玉米生育期的推进，玉米地上部磷素积累量整体增加，且大多在乳熟期达到峰值，然后随着生育期推进磷素积累量变化不明显。这主要与乳熟期时玉米植株基本完成了穗部发育有关。

3 结论与讨论

合理施用磷肥可以增加土壤耕作层中有效磷的含量，促进磷素的吸收利用，有利于玉米生长发育，增加生物量及提高品质[21-23]。本研究表明，随着磷肥施用量的增加不同玉米品种干物质积累量整体增加，并且整体随着生长发育进程的推进而递增，在蜡熟期达到最高值。除浚单20外，其余5个品种乳熟期干物质积累量均不同程度的大于P0处理，说明施加磷肥对玉米干物质积累具有重要的促进作用。除浚单20、蠡玉16外，其余4个品种乳熟期P8处理下干物质积累量略微低于P6处理的干物质积累量，表明本试验中施磷量在 90 kg/hm2 条件下最有利于地上部干物质和根部干物质积累，过量施肥反而达不到增产的效果。除浚单20外5个试验玉米品种的玉米穗长均随着磷肥施用量地增加整体增加，且在P6处理水平下达到最高值，至P8处理水平下降。浚单20、蠡玉16、伟科702、郑黄糯2号4个品种的穗行数均在P6处理水平下达到最高值。

玉米生育前期主要是营养生长阶段，根系是植株的生长重心，发育迅速。抽雄吐丝期前后植株生长重心转为生殖生长，根部同化物减少[24-25]。这与试验中郑单958、浚单20在苗期、拔节期、抽雄吐丝期的根冠比均高于灌浆初期、乳熟期、蜡熟期的试验结果一致。2个玉米品种苗期的根冠比在P6处理水平下最高，P0施磷水平下根冠比较小，说明施磷量在90 kg/hm2条件下最有利于玉米根冠比的增加，过量施肥反而会抑制根冠比的增加。随着施磷量的增加，根部和地上部磷素积累量整体增加且大多在P6处理水平下达到最高值，P8处理水平下减少，呈抛物线增长模式。随着玉米生育期的推进，玉米根部磷素积累量整体增加，且大多在灌浆初期达到峰值，然后随着生育期增加磷素积累量降低。这与根部主要在植株营养生长阶段生长发育有关。而玉米地上部磷素积累量大多在乳熟期达到峰值，然后随着生育期推进磷素积累量变化不明显。这主要与乳熟期时玉米植株基本完成了穗部发育有关[26-27]。试验结果表明，6个夏玉米品种在不同磷肥处理水平下的显著性并不完全一致，在一定程度上反映了品种间基因型差异对磷素吸收的影响。

参考文献：

[1]辛景树，徐明岗，田有国，等. 耕地质量演变趋势研究——国家级耕地土壤监测数据整编[M]. 北京：中国农业科学技术出版社，2008.

[2]易玉林. 河南省土壤养分状况研究[J]. 河南科学，2012，30（7）：882-886.

[3]黄 莹，赵牧秋，王永壮，等. 长期不同施磷条件下玉米产量、养分吸收及土壤养分平衡状况[J]. 生态学杂志，2014，33（3）：694-701.

[4]宋永林，李小平. 长期施肥对作物氮磷利用及土壤速效氮磷供应能力的影响[J]. 磷肥与复肥，2008，23（2）：71-72，78.

[5]袁 硕，李春俭，彭正萍，等. 磷对不同玉米品种生长、体内磷循环和分配的影響[J]. 植物营养与肥料学报，2011，17（2）：310-316.

[6]朴秀吉，于小东，李长梅，等. 磷肥不同施用方法对郑单958产量及养分吸收的影响[J]. 玉米科学，2008，16（6）：144-145.

[7]陈书强，许海涛，段翠平. 施磷量对玉米生长发育产量构成因子及品质的影响[J]. 河北农业科学，2011，15（2）：62-64，95.

[8]张立花，张 辉，黄玉芳，等. 施磷对玉米吸磷量、产量和土壤磷含量的影响及其相关性[J]. 中国生态农业学报，2013，21（7）：801-809.

[9]陈远学，李汉邯，周 涛，等. 施磷对间套作玉米叶面积指数、干物质积累分配及磷肥利用效率的影响[J]. 应用生态学报，2013，24（10）：2799-2806.

[10]赵 靓，侯振安，李水仙，等. 磷肥用量对土壤速效磷及玉米产量和养分吸收的影响[J]. 玉米科学，2014，22（2）：123-128.

[11]姚锦秋，范 富，葛海峰，等. 施肥对玉米产量构成因素的影响[J]. 内蒙古民族大学学报（自然科学版），2010，25（6）：648-652.

[12]彭正萍，张家铜，袁 硕，等. 不同供磷水平对玉米干物质和磷动态积累及分配的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2009，15（4）：793-798.

[13]刘 凯，张吉旺，郭艳青，等. 施磷量对高产夏玉米产量和磷素利用的影响[J]. 山东农业科学，2016，48（4）：61-65.

[14]Liu Y，Mi G H，Chen F J，et al. Rhizosphere effect and root growth of two maize（Zea mays L.）genotypes with contrasting P efficiency at low P availability[J]. Plant Science，2004，167（2）：217-223.

[15]黄爱缨，蔡一林，滕中华，等. 玉米自交系苗期耐低磷的根系生理特性研究[J]. 中国生态农业学报，2008，16（6）：1419-1422.

[16]Gaume A，Machler F，de León C，et al. Low-P tolerance by maize （Zea mays L.） genotypes：significance of root growth，and organic acids and acid phosphatase root exudation[J]. Plant and Soil，2001，228（2）：253-264.

[17]Mollier A，Pellerin S. Maize root system growth and development as influenced by phosphorus deficiency[J]. Journal of Experimental Botany，1999，50（333）：487-497.

[18]齐文增，陈晓璐，刘 鹏，等. 超高产夏玉米干物质与氮、磷、钾养分积累与分配特点[J]. 植物营养与肥料学报，2013，19（1）：26-36.

[19]宋 日，吴春胜，赵立华，等. 施肥方式对玉米根系分布及产量的影响[J]. 玉米科学，2001，9（4）：75-76.

[20]袁 硕，彭正萍，史建霞，等. 磷对不同基因型玉米生长及氮磷钾吸收的影响[J]. 中国土壤与肥料，2010，37（1）：25-28，80.

[21]张福锁，王激清，张卫峰，等. 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J]. 土壤学报，2008，45（5）：915-924.

[22]邢月华，汪 仁，包红静，等. 不同磷肥用量对玉米产量·效益及养分吸收的影响[J]. 安徽农业科学，2011，39（32）：19834-19835，19923.

[23]张丽梅，贺立源，李建生，等. 不同耐低磷基因型玉米磷营养特性研究[J]. 中国农业科学，2005，38（1）：110-115.

[24]刘安琴. 磷肥不同施用方式对玉米产量的影响[J]. 贵州农业科学，2007，35（4）：109-110.

[25]王 洋，李东波，齐晓宁，等. 不同氮、磷水平对耐密型玉米籽粒产量和营养品质的影响[J]. 吉林农业大学学报，2006，28（2）：184-188.

[26]黄绍文，孙桂芳，金继运，等. 氮、磷和钾营养对优质玉米子粒产量和营养品质的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2004，10（3）：225-230.

[27]索东让. 土壤磷素对作物产量及供磷能力的影响[J]. 磷肥与复肥，2001，33（4）：66-67.吕 伟，任果香，文 飞，等. 外源生根粉对干旱胁迫下芝麻表型性状及产量的影响[J]. 江苏农业科学，2019，47（12）：114-117.