豫北地區(qū)夏玉米氮和磷吸收·積累和分配研究

張瑩瑩　李永江　盧道文　宋俊喬　董文恒　孫海潮　蘆連勇　牛永鋒　張曉輝　張盼

摘要 [目的]研究豫北地區(qū)夏玉米氮和磷吸收、積累與分配。[方法]以具有高產(chǎn)潛力的玉米品種登海661為研究對象，研究3個不同處理玉米葉面積指數(shù)、生物量的動態(tài)變化，比較不同處理產(chǎn)量、氮吸收與利用、磷吸收與利用。[結果]行距60 cm、株距25 cm處理，行距40 cm、株距33 cm處理的干物質積累量、氮和磷積累量、群體產(chǎn)量均高于常規(guī)處理，且差異顯著；盡管前2個處理的種植方式不同，但產(chǎn)量差異不顯著。[結論]在種植密度相同的情況下，種植方式不同不會對產(chǎn)量產(chǎn)生顯著差異。

關鍵詞 夏玉米；高產(chǎn)；氮和磷；積累；轉移

中圖分類號 S513 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）17-0052-04

Abstract [Objective] To study the absorption， accumulation and distribution of nitrogen and phosphorus in summer maize in North Henan Province. [Method] With Denghai 661 as the research materials， we researched the effects of three different treatments on the dynamic changes of maize leaf area index and biomass， and comapred the yield， nitrogen absorption and utilization， and phosphorus absorption and utilization in different treatments. [Result] Treatment of 60 cm row spacing and 25 cm plant spacing， and treatment of 40 cm row spacing and 33 cm plant spacing showed higher dry matter accumulation， nitrogen and phosphorus accumulation， population yield than normal treatment， and there were significant differences. Although the former two treatments had different planting modes， but their yield showed no significant differences. [Conclusion] Under the same planting density， different planting mode did not produce significant differences in yield.

Key words Summer maize；High yield；Nitrogen and phosphorus；Accumulation；Transfer

玉米是我國重要的糧食作物，也是工業(yè)酒精的主要原料，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著重要的作用[1]。近年來，我國的玉米種植面積呈上升的趨勢，其單產(chǎn)和總產(chǎn)均得到大幅度提高，2012年種植面積和總產(chǎn)量均居全國第一位，已經(jīng)超過水稻和小麥。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的發(fā)展，耕地面積不斷減少，肥料的不合理施用對我國糧食安全造成了重要影響[2]。科學施肥是關鍵，近年來玉米在施肥方面出現(xiàn)了許多問題。由于缺乏肥料知識，有些農(nóng)民對各種肥料的特點和作用不了解，盲目增施氮肥，以氮代磷、氮代鉀，導致氮肥投人過多，而磷、鉀投入不足，造成作物后期貪青晚熟、抗逆性減弱，嚴重影響了玉米產(chǎn)量[3]。

玉米對氮肥反應十分敏感，施氮有極為顯著的增產(chǎn)效果[4]。研究表明，玉米單產(chǎn)水平的提高很大程度上依賴于氮肥的施用[5-6] 。氮肥的吸收、積累、分配特點是合理施肥的關鍵。陳國平[7]研究發(fā)現(xiàn)干物質的積累曲線與玉米對氮的吸收積累曲線基本一致。劉景輝等[8]發(fā)現(xiàn)玉米拔節(jié)前吸收氮量小、速度慢，拔節(jié)期后吸收氮量迅速增加，速度明顯加快，在一定范圍內隨著施氮量的增加吸收量也增加；灌漿后，玉米吸收氮速度開始下降。氮在作物體內的運轉和再分配對玉米的生長發(fā)育以及籽粒的形成具有重要意義，研究結果發(fā)現(xiàn)玉米子粒中的氮絕大部分來自抽雄前莖、葉中積累氮的再轉移，少部分來源于根系的直接供應[9]。抽雄期前氮的積累對玉米子粒的形成具有至關重要的作用[10-12]。

磷在玉米生產(chǎn)過程中承擔著十分重要的作用。由于土壤中的磷元素并不足以滿足玉米等作物的需要，仍然需要使用磷肥以保證玉米的優(yōu)質、高產(chǎn)。氮、磷肥配施會促進作物對氮的吸收，減少氮在土壤中的殘留量[13]。磷在整個生長期都影響著植物的新陳代謝，而磷的特殊重要性在植物開始生長期間和花后籽粒形成的階段顯的尤為明顯[14] 。研究表明，磷等肥料不僅是在產(chǎn)量方面，而且在玉米的品質等方面也有十分顯著的影響。中國農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所的研究人員開展了氮、磷和鉀營養(yǎng)對優(yōu)質玉米籽粒和營養(yǎng)品質影響的試驗，結果顯示施用氮、磷和鉀營養(yǎng)對優(yōu)質玉米籽粒產(chǎn)量和營養(yǎng)品質有明顯的影響[15]。

影響玉米產(chǎn)量的因素很多，包括葉面積指數(shù)，各階段干物質的積累，玉米的氮、磷吸收特點等。其中，氮、磷是影響玉米產(chǎn)量最重要的礦質元素，合理運籌氮、磷肥是實現(xiàn)玉米高產(chǎn)、超高產(chǎn)的重要措施。鑒于此，筆者以具有高產(chǎn)潛力的玉米品種登海661為研究對象，研究了不同處理下玉米葉面積指數(shù)、生物量的動態(tài)變化，比較了不同處理產(chǎn)量、氮吸收與利用、磷吸收與利用，旨在科學合理地施用氮、磷肥以獲得夏玉米高產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為緊湊大穗型玉米品種登海661。

1.2 試驗設計

試驗于2017年6—10月在安陽市農(nóng)業(yè)科學院柏莊試驗地進行。試驗共設3個處理，每個處理共3次重復。

處理①：小麥收獲后鐵茬播種，行距60 cm，株距25 cm，密度75 000 株/hm2，施有機肥（小雞糞）15 000 kg/hm2，基施 P2O5 150 kg/hm2和 N 225 kg/hm2，按基追比1∶1施用2次，在大喇叭口期追施。在生長過程中，地表干就立即灌水追施磷酸二銨。

處理②：行距40 cm，株距33 cm，其他同處理①。

處理③（常規(guī)處理）：行距60 cm，株距25 cm，密度75 000 株/hm2，不施小雞糞肥，均基施P2O5 150 kg/hm2和N 225 kg/hm2，不施追肥。

小區(qū)寬4.8 m，長10.0 m。6月10日播種，10月1日收獲。

1.3 測量項目及方法

1.3.1 干物質。 拔節(jié)期、大喇叭口期、授粉、授粉后10 d、授粉后20 d和收獲期分別取整株代表性植株2株。分成莖、葉、苞葉、穗軸、籽粒5個部位，105 ℃殺青30 min。80 ℃烘干至恒重稱重，粉碎待測。

1.3.2 單株葉面積。取干物質時，分別測定每片葉片的長和寬，按公式單株葉面積（LA）=∑L×W×0.75（校正系數(shù)）計算。

1.3.3 葉面積系數(shù)（LAI）。LAI=單株葉面積×單位土地面積的株數(shù)/單位土地面積。

1.3.4 氮含量。濃H2SO4+H2O2消煮，半微量凱氏定氮法測定。

1.3.5 磷含量。濃H2SO4+H2O2消煮，釩鉬黃比色測定。

莖（葉）干物質的積累量=成熟期莖（葉）干物質×含量；

莖（葉）干物質的轉移量=莖（葉）干物質積累峰值-成熟期莖（葉）干物質；

莖（葉）轉移率（%）=莖（葉）最大干重-莖（葉）成熟時干重/莖（葉）最大干重×100；

莖（葉）對籽粒貢獻率（%）=莖（葉）最大干重-莖（葉）成熟時干重/籽粒干重×100。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 對數(shù)據(jù)做圖；采用DPS 7.05進行方差統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理群體葉面積指數(shù)的動態(tài)變化

從圖1可以看出，葉面積指數(shù)的變化總趨勢呈單峰狀態(tài)，最大值出現(xiàn)在授粉后10 d，之后開始下降，且處理③的葉面積指數(shù)始終低于處理①和②。葉面積指數(shù)從拔節(jié)期開始迅速上升，在授粉后10 d左右達到峰值，處理①和②群體的峰值為6.7左右，而處理③群體的峰值為6.0左右。處理③群體與處理①、②群體的差異顯著，而處理①和②之間差異不顯著。收獲時處理①和②群體葉面積指數(shù)分別為3.89、3.69，而處理③群體的葉面積指數(shù)為3.26。從群體的保綠性來看，處理①最高，處理② 次之，處理③最低；其中處理①和②的差異不顯著。

2.2 不同處理生物量動態(tài)變化

從圖2可以看出，從苗期開始到拔節(jié)期干物質積累速度很慢，拔節(jié)到授粉速度均呈快速上升趨勢，表現(xiàn)出直線增長趨勢，處理①和②的增長速度沒有顯著差異，都大于常規(guī)處理。授粉后10 d到授粉后20 d的3個處理的干物質增長速度較慢，但是在授粉20 d到收獲3個處理的干物質增長量呈快速增長趨勢，收獲時處理①和②的干物質積累量分別達到了19 362.50、19 581.25 kg/hm2，差異不顯著。處理③的產(chǎn)量明顯低于處理①和②，為17 293.75 kg/hm2，與另外2個處理之間差異顯著。結果表明，在施用相同基肥的基礎上，增施有機肥（小雞糞肥）和大喇叭口期追施氮肥的處理①和②的玉米群體干物質積累量明顯高于不施有機肥的處理③群體。

2.3 不同處理氮吸收與利用比較

2.3.1 氮吸收與分配。從表1可以看出，同一夏玉米品種登海661在成熟期不同處理之間的氮積累量存在差異，基本趨勢為處理①>處理②>處理③。各器官之間也存在一定的差異，基本趨勢為籽粒>葉>莖，籽粒平均氮積累量為2.33 g，葉平均氮積累量為0.43 g，莖平均氮積累量為0.22 g。同一器官的氮積累量總趨勢為處理①和②高于處理③。授粉后，莖和葉中的氮開始向籽粒中轉移，而且莖中的氮含量小于葉。在成熟期，氮分配率的趨勢為籽粒>葉>莖。隨著授粉開始，葉和籽粒中的氮開始向籽粒中轉移，成熟籽粒中的氮積累量占單株氮積累量的70%以上。

2.3.2 氮轉移與貢獻率。從表2可以看出，葉的氮轉移量高于莖。葉氮轉移量中，處理③>處理①>處理②。其中，處理③、①、②的葉氮轉移量分別為0.28、0.24、0.15 g，處理③與①之間差異不顯著，處理②與處理③和①之間差異顯著。處理①、②、③的莖氮轉移量分別為0.19、0.18、0.11 g，因此處理①>處理②>處理③。葉貢獻率大于莖貢獻率。

2.4 不同處理磷吸收與利用比較

2.4.1 磷吸收與分配。由表3可知，不同處理之間存在一定的差異，基本趨勢為處理②>處理①>處理③。在成熟期各器官中的磷積累量小于氮積累量。同時，各器官中的磷積累量存在差異，基本趨勢為籽粒>葉>莖，處理①、②、③籽粒中的磷積累量分別為0.36、0.36 、0.29 g，因此處理②=處理①>處理③；葉中磷的積累量為處理②>處理①>處理③。

在成熟期，籽粒磷分配率最高，葉磷分配率次之，莖磷分配率最低。隨著授粉開始，葉和籽粒中的磷開始向籽粒中轉移，直至完全成熟時籽粒中的磷占總磷的50%～60%。

2.4.2 磷轉移與貢獻率。從表4可以看出，處理①、②、③莖中磷的轉移量分別為0.14、0.12、0.09 g，因此處理①>處理②>處理③。在玉米的成熟期磷主要來源于植株的營養(yǎng)器官，而處理③只施用基肥，未施用小雞糞肥和追肥，因此在玉米的成熟期處理③的莖中磷的轉移量雖小，但貢獻率卻較高。

2.5 不同處理產(chǎn)量比較

由圖3可知，處理①和②的群體產(chǎn)量顯著大于處理③。處理①比處理③高1 419.90 kg/hm2，處理②比處理③高1 428.23 kg/hm2。處理①和②的群體產(chǎn)量差異均不顯著，說明2個處理的行距雖然不同（分別為60、40 cm），但是在種植密度相同的情況下處理①和②的群體產(chǎn)量差異不顯著。

3 結論與討論

生物量累積曲線與氮、磷養(yǎng)分累積曲線基本一致，都呈“S”型，氮、磷養(yǎng)分在播種后拔節(jié)—授粉和授粉后20 d—成熟2個階段的累積量之和占總累積量的60%～90%，也是施肥的關鍵期，合理分配這2個階段的氮、磷肥用量對產(chǎn)量形成至關重要[16-17]。該試驗條件下，養(yǎng)分累積量氮大于磷。不同時期夏玉米各器官的氮、磷吸收量、轉移量與產(chǎn)量之間有明顯的相關關系。大喇叭口期全株氮、磷吸收量與產(chǎn)量呈極顯著正相關；授粉期全株、莖中的氮、磷吸收量與產(chǎn)量呈顯著正相關；成熟期全株、葉片、籽粒中的氮、磷吸收量與產(chǎn)量呈顯著正相關。同時，各器官中的氮、磷轉移量與經(jīng)濟產(chǎn)量之間也有明顯的相關關系，莖中氮、磷轉移量與產(chǎn)量呈顯著正相關。

在該試驗范圍內，經(jīng)濟產(chǎn)量隨著氮、磷吸收量的增加而增加，隨著莖中氮、磷轉移量的增加而增加。氮、磷吸收量與氮、磷轉移量對經(jīng)濟產(chǎn)量起著決定性作用。處理①和②在播種前施用了小雞糞肥，而且在大喇叭口期追施尿素，地表干就立即灌水追施磷酸二銨。處理③的群體干物質積累量、葉面積指數(shù)、群體產(chǎn)量都比處理①和②小。處理①和②的種植方式雖然不同（處理①行距60 cm、株距25 cm，處理②行距40 cm、株距33 cm），但是分析顯示這2個處理的群體干物質積累動態(tài)、葉面積指數(shù)、氮磷積累變化、群體產(chǎn)量差別不大。這表明在種植密度相差不大和施用肥料相同的情況下，處理

③單一施用化肥，不注意配施有機肥來改善土壤結構，會造

成群體的產(chǎn)量低且籽粒中的氮、磷含量偏低。而處理①和②

的干物質、葉面積指數(shù)、產(chǎn)量、氮磷吸收與分配差異不顯著，

在配施有機肥的情況下這2個處理的產(chǎn)量比處理③高，使夏玉米登海661獲得高產(chǎn)。

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