磷肥对玉米产量及青饲品质的影响

袁苗苗，张烈，曹高燚，杜锦，刘琪，向春阳.通信作者

磷肥对玉米产量及青饲品质的影响

袁苗苗1，张烈2，曹高燚1，杜锦1，刘琪1，向春阳1.通信作者

（1. 天津农学院农学与资源环境学院，天津 300384；2. 天津中天大地科技有限公司，天津 300384）

为研究磷肥对青贮玉米籽粒产量和青饲品质的影响，探究更有效的磷肥利用效率。以青贮玉米‘津贮100’为试验材料，采用田间小区试验，随机区组设计，设置了0、37.5、75.0、112.5和150.0 kg/hm25个施磷肥水平，测定了各磷肥处理下的玉米籽粒产量、籽粒粗蛋白、茎叶粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和淀粉含量。结果表明：施磷量为37.5 kg/hm2时，玉米产量最高，为11 206.40 kg/hm2，产量增幅为13.46%；施磷量为75.0 kg/hm2时，玉米籽粒中的粗蛋白和淀粉含量均达到最高，较不施磷肥处理分别提高了9.62%、8.23%；施磷量为112.5 kg/hm2时，玉米茎叶中的淀粉和粗蛋白含量均达到最高，较不施磷肥处理分别提高了20.77%、5.44%。施磷量为0和37.5 kg/hm2时，籽粒和茎叶中的酸性洗涤纤维含量均最低。不施磷处理茎叶和籽粒中的中性冼涤纤维含量最低。在一定的磷肥施用范围内，玉米产量随施磷量的增加而增加，但饲用品质却随施磷量的增加而降低。在施用适量氮肥和钾肥的同时，通过不同施磷水平处理产量性状分析看出，‘津贮100’玉米产量和总干物质量均以施P2O537.5 kg/hm2时表现最好。从品质性状看，以施P2O575.0 kg/hm2为宜。

玉米；磷肥；产量；青饲品质

磷元素是玉米生长过程中的重要元素之一，同时也是玉米非常敏感的营养元素，磷施用量的多少直接影响玉米的生长及产量的高低[1-2]。合理施用磷肥不仅能提高玉米产量和经济效益[3]，而且还可对籽粒品质的改良起到促进作用，从而提高其营养价值[4]。在一些土壤速效磷含量低或重氮轻磷地区，增施磷肥有显著增产效果[5]。施磷对小麦的增产效果主要取决于土壤供磷能力[6]。有研究表明，磷肥能增加玉米的产量[7]，促进玉米茎秆、叶片中干物质的增加[8]。另外，磷肥对玉米籽粒中的淀粉、蛋白质和含糖量也有积极影响[9]，随着施磷量的增加，玉米各产量构成指标均有不同程度的增加[10]，但过量施肥会影响玉米的产量及品质[11]。侯云鹏等研究表明，在一定氮、钾基础上，增施磷肥可提高玉米产量，但玉米产量并不会随施磷量的增加而无限增加，适宜的磷肥施用量才是玉米高产高质的关键[12]。尽管磷肥施用量对玉米产量和品质的影响报道较多，但由于不同玉米对磷肥的响应不同，目前关于天津主推青贮玉米品种‘津贮100’的磷肥施用研究尚无报道。本研究以‘津贮100’为试验材料，通过分析磷肥对青贮玉米籽粒产量和青饲品质的影响，探讨磷肥更有效的利用效率及最佳施用量，为玉米高产、高青贮品质及磷肥的高效利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验设在天津市静海区良种场试验田内，供试土壤为潮土，测得耕层土壤有机质32.26 g/kg，全氮2.15 g/kg，碱解氮169.14 mg/kg，全磷（P）1.08 g/kg，有效磷（P）45.47 mg/kg，全钾1.03 g/kg，有效钾（K）119.73 mg/kg，pH（H2O）8.2。供试品种为天津市主推青贮玉米品种之一‘津贮100’（冀审玉20170063）。供试肥料氮肥为尿素（总N≥46%）、磷肥为过磷酸钙（P2O5≥12%）。钾肥为氯化钾（K2O≥50%）。

1.2 试验设计

采用田间小区试验，随机区组设计，小区面积为18 m2，每小区6行，行长5 m，行距60 cm，株距28 cm。共设置P1（0 kg/hm2）、P2（37.5 kg/hm2）、P3（75.0 kg/hm2）、P4（112.5 kg/hm2）和P5（150.0 kg/hm2）5个施磷肥水平，施肥量见表1。

表1 试验施肥量 kg/hm

处理施氮量施磷量施钾量 P1160.0 0.070.0 P2160.0 37.570.0 P3160.0 75.070.0 P4160.0112.570.0 P5160.0150.070.0

每处理3次重复，钾肥作为基肥一次性施入每个小区，磷肥也以基肥方式一次性施入，氮肥分2次施用，其中，基肥占40 %，追肥60 %在玉米拔节期施用。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 生长生理指标测定

株高：收获期取5株代表性植株，用卷尺测量其茎节基部到植株顶部的长度，取平均值。

叶绿素含量及叶片氮含量：吐丝期用植物营养测定仪（TYS-3N）对穗位叶的叶绿素及叶片氮含量进行测定。

穗位叶光合指标：采用便携式光合仪在抽雄期阳光充足时段（10：00左右）选定3片穗位叶进行测量，取平均值。

叶片水分利用率＝光合速率/蒸腾速率

1.3.2 青贮玉米产量性状测定

在蜡熟期，在每小区第3行中部随机取10株植株测定单株鲜重，留茬高度10.00 cm，计算鲜物质量。将10株植株带回实验室，于烘箱105 ℃杀青30 min，65 ℃烘干至恒重，计算干物质量。将全株混合粉碎（后面用茎叶表示全株）后测定品质指标。

在完熟初期，于每个小区第4行中部随机取10株植株风干后测定果穗质量，并在室内进行产量性状测定，籽粒粉碎后进行品质指标测定。

1.3.3 青贮玉米品质测定

将上述籽粒和全部植株样品，分别过10目（1.65 mm）和40目（0.35 mm）网筛，进行粗蛋白、淀粉、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）测定，测定方法如表2。

表2 青贮玉米品质的测定方法

测定指标测定方法 粗蛋白杜马斯燃烧法 ADF酸性洗涤剂法 NDF中性洗涤剂法 淀粉酸性水解法

1.4 数据处理

采用Excel软件处理试验数据，SPSS软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 施磷量对‘津贮100’玉米生长特性的影响

2.1.1 施磷量对‘津贮100’玉米叶片叶绿素、氮含量及株高的影响

显著性差异分析结果表明，施磷量影响玉米同化物的积累，在施用定量氮肥（160.0 kg/hm2，下同）和钾肥（K2O 70.0 kg/hm2，下同）条件下，玉米叶片叶绿素含量、氮含量和株高在不同施磷处理之间呈现相同的变化趋势。施用磷肥可提高玉米的叶绿素含量、氮含量和株高，但各处理间没有显著性差异。说明在施一定量氮肥和钾肥的条件下，‘津贮100’叶片叶绿素含量、氮含量和株高在一定范围内并不随施磷量的增加而增加（表3）。

表3 施磷量对‘津贮100’玉米叶片叶绿素含量、氮含量及株高的影响

处理叶绿素含量/SPAD氮含量/mg·kg-1株高/cm P140.48b3.40b271.67a P244.10a3.68a277.44a P344.95a3.70a278.11a P446.15a3.78a283.44a P543.97a3.64a276.78a

注：表中同列小写英文字母表示在0.05水平下差异。下同

2.1.2 施磷量对‘津贮100’叶片净光合速率等的影响

光合速率是表征光合作用强弱的指标，光合速率高表明在一定条件下青贮玉米的同化物积累量更大，有助于提高青贮玉米的产量。在施用一定量氮肥和钾肥的条件下，‘津贮100’玉米叶片净光合速率以P4处理最高，和P5差异不显著，但显著高于P1、P2、P3处理，如图1所示。

图1 施磷量对玉米叶片净光合速率的影响

注：图中小写英文字母表示在0.05水平差异。下同

从图2中可以看出，在施用一定量氮肥和钾肥的条件下，玉米叶片蒸腾速率随施磷水平的提高先增后减。因此，适宜的施磷量可提高玉米叶片蒸腾速率，磷肥供应不足或过量均会影响玉米蒸腾速率的提高。

图2 施磷量对玉米叶片蒸腾速率的影响

由图3可知，在施用一定量氮肥和钾肥的条件下，玉米叶片气孔导度在不同磷肥处理之间存在显著性差异，P4处理显著高于P1和P5处理，P3处理也显著高于P1处理。

图3 施磷量对玉米叶片气孔导度的影响

由图4可见，在一定量氮肥和钾肥施用水平下，玉米叶片水分利用效率P5处理显著高于P1、P2、P3和P4处理。

图4 施磷量对玉米叶片水分利用率的影响

2.2 施磷量对‘津贮100’玉米产量性状的影响

较高的生物产量能够提升青贮玉米的竞争 力。由表4可知，在施用一定量氮肥和钾肥条件下，不同磷肥施用量对‘津贮100’穗行数影响不大，差异未达到显著水平，不同施肥处理玉米的平均穗行数变化在14.33～14.62行之间；P2处理的行粒数显著高于其他施磷处理；P2、P3、P4和P5处理穗长显著高于P1处理，但P2、P3、P4、P5处理之间无显著差异；果穗秃尖长度P1处理显著高于其他处理，P4和P1、P2、P3处理之间均达到显著差异水平；百粒重与穗长变化一致，P2、P3、P4和P5处理间差异不显著，均显著高于P1处理；不同磷肥施用量对籽粒产量的影响大，产量最高可达11 206.40 kg/hm2，产量增幅为13.46%；地上总干物质量方面，P2和P3处理总干物质量均显著高于其他处理水平。

通过不同施磷水平处理产量性状分析看出，‘津贮100’玉米产量和总干物质量均以施P2O537.5 kg/hm2（P2）和施P2O575.0 kg/hm2（P3）表现最好，施P2O5量超过112.5 kg/hm2（P4）时，产量和总干物质量均会显著低于施P2O5量37.5 kg/hm2和75.0 kg/hm2的处理。

表4 施磷量对‘津贮100’玉米产量的影响

处理穗行数行粒数穗长/cm秃尖长度/cm百粒重/g产量/kg·hm-2总干物质量/kg·hm-2 P114.44a38.15d 21.93b2.12a24.28b 9 877.36c50 900b P2 14.54a43.50a24.65a1.25d29.12a11 206.40a54 600a P314.33a40.99b23.09a1.66b28.59a10 174.28a54 400a P414.62a40.27c 24.19a1.42c27.20a10 044.28b51 500b P514.58a40.26c23.26a1.38c26.74a10 025.42b51 200b

2.3 施磷量对‘津贮100’玉米品质的影响

从表5可以看出，在施用一定量氮肥和钾肥条件下，P2和P3处理的籽粒蛋白质含量均显著高于其他处理，P1、P4和P5处理间无显著差异；不同磷肥施用量对‘津贮100’玉米茎叶粗蛋白含量影响不大，差异未达显著水平，茎叶粗蛋白含量变化在7.178%～8.669%之间；籽粒淀粉含量随磷肥施用量的增加先高后低；茎叶淀粉含量变化与茎叶粗蛋白含量变化表现一致，各施磷处理间均未达到显著差异水平。在籽粒酸性洗涤纤维含量方面，P1处理显著低于其他处理，P2、P3、P4和P5处理间无显著差异；在茎叶酸性洗涤纤维方面，P3、P4和P5处理间差异不显著，但均显著高于P1和P2处理，P1和P2处理间无显著差异；施磷肥可增加籽粒的中性洗涤纤维含量，但不同施磷处理中性洗涤纤维含量增加量无显著差异；玉米茎叶中性洗涤纤维差异表现与籽粒表现相同，即P2、P3、P4和P5处理间无显著差异，但均显著高于P1。

表5 施磷量对‘津贮100’玉米品质的影响

处理 籽粒粗蛋白 茎叶粗蛋白 籽粒淀粉 茎叶淀粉籽粒酸性洗涤纤维/%茎叶酸性洗涤纤维/%籽粒中性洗涤纤维/%茎叶中性洗涤纤维/% %%g·100g-1g·100g-1 P1 8.380b 7.178a 69.3b 29.4a2.2b19.1b22.3b41.5b P2 8.961a 7.775a 70.0b 29.8a2.6a19.3b24.2a44.5a P3 9.186a 8.105a 75.0a 30.5a2.7a22.1a25.2a44.8a P4 8.373b 8.669a 71.0b 31.0a2.9a22.4a23.9a45.2a P5 8.348b 7.309a 70.4b 30.7a2.8a21.8a24.0a45.1a

通过分析不同施磷水平处理下玉米品质性状可知，‘津贮100’玉米籽粒粗蛋白含量以施 P2O537.5 kg/hm2和75.0 kg/hm2较高，淀粉含量以施P2O575.0 kg/hm2最高，从这两个品质看均以施P2O575.0 kg/hm2为宜；籽粒酸性洗涤纤维含量和中性洗涤纤维含量均以不施P2O5最低，从这两个品质看以少施P2O5为宜；茎叶中粗蛋白和淀粉含量均以施P2O5112.5 kg/hm2最高，但和其他处理无显著差异，增施P2O5量对茎叶中的淀粉含量和粗蛋白含量均无显著影响，从这两个品质看以少施P2O5为宜；施用P2O5会显著增加玉米茎叶酸性洗涤纤维含量，但进一步增施P2O5影响不大，P2O5可显著提高茎叶中性洗涤纤维含量，各处理间的茎叶中性洗涤纤维含量变化不大，从这两个品质看以少施P2O5为宜。

3 讨论

作物产量的提高是农业生产诸因素综合作用的结果，就技术因素而言化肥确实起了非常重要的作用，但随着过量施肥的现象越来越严重，过量施肥的弊病也越来越明显[13]。进入20世纪90年代，化肥的投入量不断增加，粮食产量增加幅度却不断减小，化肥利用率降低，造成大量的肥料损失[14]。过量施肥不仅会造成不增产，还会造成农田土壤污染[15]。玉米作为粮食、经济、饲料于一体的重要作物[16]，全球种植面积超过1.77 亿 hm2，总产超过其他粮食作物产量之和，是我国种植面积最大的粮食作物[17-18]。实际生产中，协调品质和产量的共同提升具有重要意义。磷是影响玉米产量和品质形成的重要养分元素。20世纪80—90年代，在我国土壤有效磷水平较低的情况下，确定磷肥合理用量主要为磷肥的产量效应及土壤中磷肥的后效等提供依据[19]。本研究中发现，适宜的施磷量能带来较高的玉米产量和干物质量，磷肥供应不足或过量均会影响玉米籽粒及秸秆蛋白质和淀粉含量，酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量随磷肥施用量增加而增加，在生产中使用价值较低。另外，中国已进入新的发展时代，民众对农产品质量的要求越来越高，将品质与作物的特定用途相联系才是农业发展的出路。由于我国土壤类型差异较大，作物产量和品质受土壤性质影响很大，在考虑作物产量和品质时，也要考虑施肥对生态环境的影响，除了根据土壤养分含量和作物需肥规律合理施肥外，还要采用合适的施肥方式。氮肥要深施覆土，磷肥的主要损失途径是被土壤固定，本试验地区主要固磷方式是土壤中钙与磷的结合，因此，为提高磷肥利用率，建议磷肥应集中施在土壤中，最好分次施用。

‘津贮100’玉米在施一定量钾肥（K2O 70.0 kg/hm2）和氮肥（160.0 kg/hm2）条件下，叶片叶绿素含量、株高、氮含量、叶片蒸腾速率等均以施磷量112.5 kg/hm2处理最高；净光合速率以施磷量37.5 kg/hm2最高；这与其他学者的研究结果不一致，其原因可能是不同的玉米品种对化肥施用的响应不同[3]。玉米行粒数、穗长、百粒重、总干物质量和籽粒产量均以施磷量37.5 kg/hm2最高；这与其他学者的研究结果不一致，原因可能是不同地区土壤性质不同，磷利用效率不同[20]。籽粒粗蛋白和淀粉在施磷量为75.0 kg/hm2时最高；茎叶粗蛋白和淀粉在施磷量为112.5 kg/hm2时最高；籽粒和茎叶中的酸性洗涤纤维在施磷量为112.5 kg/hm2时最高；籽粒中性洗涤纤维在施磷量为75.0 kg/hm2时最高；茎叶中性洗涤纤维在施磷量为112.5 kg/hm2时最高。这与前人的试验结果基本一致[21]。

4 结论

在施用定量氮肥（160.0 kg/hm2）和钾肥（K2O 70.0 kg/hm2）的基础上，当施磷量（P2O5）达到 150.0 kg/hm2时，‘津贮100’玉米叶片叶绿素含量、氮含量、株高、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度也不是最高；通过不同施磷水平处理产量性状分析看出，高量磷肥和不施磷肥都不利于提高‘津贮100’玉米产量和总干物质量。

在施一定量氮肥（160.0 kg/hm2）和钾肥（K2O 70.0 kg/hm2）的水平下，‘津贮100’玉米籽粒粗蛋白和淀粉含量以施磷量（P2O5）75.0 kg/hm2时最高，不同施磷量对茎叶粗蛋白和淀粉影响不大；籽粒和茎叶中的酸性和中性洗涤纤维均以不施磷肥最低。

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Effect of phosphate fertilizer on yield and forage quality of maize

YUAN Miao-miao1, ZHANG Lie2, CAO Gao-yi1, DU Jin1, LIU Qi1, XIANG Chun-yang1, Corresponding Author

（1. College of Agronomy and Resources Environment, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China; 2. Tianjin ZhongtianDadi Technology Co., Ltd., Tianjin 300384, China）

In order to investigate the effects of phosphate fertilizer on yield and forage quality of maize and discuss on more effective utilization efficiency of phosphate fertilizer, this study was carried out. Using silage maize variety ‘Jinzhu 100’ as the test material, a field plot experiment was conducted, while 5 phosphate application levels of 0, 37.5, 75.0, 112.5 and 150.0 kg/hm2were set up. Maize grain yield, the content of crude protein in stem, leaf and grain, the content of acid and neutral washing fiber and the content of starch under various phosphate fertilizer treatments were determined. The results showed that, the yield of corn reached the highest at 37.5 kg/hm2, reaching 11 206.40 kg/hm2, and the yield increased by 13.46%. The content of crude protein and starch in grain was the highest at 75.0 kg/hm2; compared with the treatment without phosphate fertilizer, it increased by 9.62% and 8.23%, respectively. The content of crude protein and starch in maize stems and leaf were the highest at 112.5 kg/hm2; compared with the treatment without phosphate fertilizer, it increased by 20.77% and 5.44%, respectively. When the phosphate content were 0 kg/hm2and 37.5 kg/hm2the medium acid washing fiber of the stems and leaves and the grain were also the lowest; With the treatment of without phosphatefertilize, the neutral washing fiber in the grain, stems and leaves were also the lowest. In the application range of phosphate fertilizer, the yield of corn is increased with the increase of phosphate application, whilethe forage quality of corn decreased with the increase of phosphate application rate. When applying proper amount of phosphate fertilizer and potassium fertilizer, it is an effective way to improve the yield of silage corn by applying proper amount of phosphate fertilizer at the same time.

maize; phosphate fertilizer; yield; forage quality

1008-5394（2020）02-0018-05

10.19640/j.cnki.jtau.2020.02.004

S158；S513

A

2010-03-07

天津市种业科技重大专项（16ZXZYNC00150）

袁苗苗（1995-），女，硕士在读，主要从事玉米栽培生理研究。E-mail：1447459778@qq.com。

向春阳（1965-），男，教授，博士，主要从事作物育种和栽培生理研究。E-mail：xiang5918@sina.com。

责任编辑：宗淑萍