鮮食玉米干物質(zhì)和養(yǎng)分動態(tài)累積與分配特征

張旭 熊又升 賀正華 張國忠 謝媛圓 劉威 徐祥玉

摘要 探討鮮食玉米品種整株干物質(zhì)與氮、磷、鉀養(yǎng)分動態(tài)累積與分配特征，為制定高產(chǎn)栽培管理措施提供依據(jù)。在大田試驗條件下，對湖北省鮮食玉米新品種泰美甜3號的干物質(zhì)積累與養(yǎng)分吸收特性進行研究。結(jié)果表明，植株干物質(zhì)和養(yǎng)分吸收量隨著生育期延長而發(fā)生變化，抽雄期前，鮮食玉米對干物質(zhì)及氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收規(guī)律變化較為相似，即階段吸收量和日均吸收量隨生育時期的推進逐漸增大;而抽雄期后，植株對干物質(zhì)和氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收趨勢出現(xiàn)顯著差異，即干物質(zhì)和磷吸收持續(xù)增高，氮吸收基本不變，鉀吸收迅速下降。干物質(zhì)和養(yǎng)分在各器官體內(nèi)的分配特點體現(xiàn)在干物質(zhì)、氮和磷分配隨生長中心的轉(zhuǎn)移而發(fā)生變化，而鉀向生長中心的轉(zhuǎn)移變化不明顯。在生產(chǎn)上應(yīng)根據(jù)需肥特性及環(huán)境條件采取相應(yīng)的施肥措施，氮肥和磷肥要多次分期施用，抽雄后還應(yīng)適量追肥;鉀肥應(yīng)適量種肥，拔節(jié)期追肥，抽雄后不追肥。

關(guān)鍵詞 鮮食玉米;干物質(zhì);養(yǎng)分累積;分配特征

中圖分類號 S 513? 文獻標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）20-0181-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.20.047

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Dynamic Accumulation and Distribution of Dry Matter and Nutrients in Fresh Corn

ZHANG Xu? XIONG You-sheng HE Zheng-hua3? et al （1.Plant Protection and Soil Fertilizer Institute，Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan，Hubei?? 430064;2.College of Resources and Environment， Huazhong Agricultural University，Wuhan，Hubei? 430070;3.Institute of Food Crops， Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan，Hubei 430064）

Abstract The dynamic accumulation and distribution characteristics of dry matter and N， P， K nutrients in whole plant of fresh corn varieties were studied to provide basis for making high-yield cultivation and management measures. The dry matter accumulation and nutrient absorption characteristics of Taimeitian No.3， a new fresh corn variety in Hubei Province， were studied in field experiment. The results showed that the dry matter and nutrient uptake of plant changed with the extension of growth period. Before tasseling stage， the changes of dry matter and nitrogen， phosphorus and potassium nutrient uptake of fresh corn were similar， that is， the stage absorption and daily average absorption increased gradually with the development of growth period;after tasseling stage， the dry matter and nitrogen， phosphorus and potassium nutrient uptake of plant showed a significant trend.The difference was that the absorption of dry matter and phosphorus increased continuously， the absorption of nitrogen remained unchanged， and the absorption of potassium decreased rapidly. The distribution characteristics of dry matter and nutrients in different organs were reflected in that the distribution of dry matter， nitrogen and phosphorus changed with the transfer of the growth center， while the transfer of potassium to the growth center did not change significantly. In production， we should take appropriate fertilization measures according to the characteristics of fertilizer demand and environmental conditions. Nitrogen and phosphorus fertilizer should be applied in stages for many times， and after tasseling， a proper amount of topdressing should be applied;potassium fertilizer should be planted appropriately， topdressing at jointing stage， and no topdressing after tasseling.

Key words Fresh corn;Dry matter;Nutrient accumulation;Distribution characteristics

基金項目 湖北省重點研發(fā)計劃項目（2020BBB082）。

作者簡介 張旭（1995—），男，河北邯鄲人，碩士研究生，研究方向：鮮食玉米養(yǎng)分高效利用。*通信作者，研究員，博士，從事土壤改良與作物養(yǎng)分協(xié)同技術(shù)和新肥料研發(fā)研究。

收稿日期 2021-02-22

鮮食玉米是一種健康營養(yǎng)食品，集主食、蔬菜和水果于一身，受到消費者的普遍歡迎[1]。近年來，傳統(tǒng)的鮮食玉米口感欠佳，已無法滿足消費者的需求，泰系的鮮食玉米因其口感較好在市場上頗受歡迎。因此，研究泰系鮮食玉米的高產(chǎn)高效栽培至關(guān)重要。作物干物質(zhì)的積累是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[2-3]，研究表明，在一定范圍內(nèi)，干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，干物質(zhì)的分配直接決定作物的產(chǎn)量[4]。而養(yǎng)分的吸收、同化與轉(zhuǎn)運直接影響植株干物質(zhì)積累與分配，進而影響產(chǎn)量[5]。因此了解鮮食玉米干物質(zhì)積累與養(yǎng)分吸收動態(tài)變化規(guī)律具有重要意義。鮮食玉米對氮素吸收量最多，鉀次之，磷最少[6]，隨著鮮食玉米產(chǎn)量的提高，氮、磷、鉀的吸收量增加[7]。近年來鮮食玉米的研究集中于品種選育[8-10]、減量施肥[11-12]、密度調(diào)控[13-14]、水肥協(xié)調(diào)[15-16]、抗性研究[17-18]、生理特性[19-20]、品質(zhì)分析[21-22]等方面，而對鮮食玉米干物質(zhì)、養(yǎng)分積累分布規(guī)律的研究鮮見報道。筆者在大田條件下，以泰系的鮮食玉米新品種泰美甜3號為試驗材料，對鮮食玉米生長發(fā)育過程中干物質(zhì)、N、P、K的吸收、分配及轉(zhuǎn)移特性進行研究，以期為制定鮮食玉米高產(chǎn)栽培管理措施提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 試驗地點位于湖北省武漢市漢南區(qū)郭家村合作社蔬菜基地（113°92′00.5″E，30°30′48.9″N），屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均降雨量為1 276.2 mm，年均氣溫為16.8 ℃。土壤類型為灰潮土。土壤有機質(zhì)含量15.19 g/kg、堿解氮65.9 mg/kg、有效磷（P）29.18 mg/kg、速效鉀（K）167 mg/kg，土壤pH 7.85。

1.2 試驗材料 供試鮮食玉米品種為泰美甜3號，由湖北省種子公司提供。供試肥料為氮肥單質(zhì)肥料和復(fù)合肥，氮肥選用市面上售賣的普通尿素（N≥46%），復(fù)合肥選用史丹利農(nóng)業(yè)集團股份有限公司生產(chǎn)的硫酸鉀型復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=17∶17∶17）。

1.3 試驗設(shè)計 鮮食玉米試驗區(qū)種植密度為45 000株/hm 小區(qū)面積100 m 處理重復(fù)3次，共3個小區(qū)，小區(qū)為南北行向。試驗小區(qū)施肥量：N 180 kg/hm P 120 kg/hm K 120 kg/hm2。肥料在播種前根據(jù)不同用量采用撒施的方式一次性施入，全量作基肥，然后用旋耕機旋地多遍，清理溝廂整成待播地。試驗于2020年7月25日播種，灌溉方式為溝溉，其他栽培管理同生產(chǎn)田。

1.4 測定項目與方法 分別于鮮食玉米拔節(jié)期（8月19日）、大喇叭口期（8月30日）、抽雄期（9月12日）和收獲期（10月9日）每小區(qū)隨機選取有代表性的植株3株，按不同器官分開，105 ℃殺青30 min，70 ℃烘干至恒重后，測定樣品各器官干重，并用粉碎機粉碎，H2SO4-H2O2消煮，全氮采用凱氏定氮法測定，全磷采用鉬銻抗比色法測定，全鉀采用火焰光度計法測定，并計算氮素、磷素和鉀素的吸收量[23]。

1.5 數(shù)據(jù)處理 試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2019和SPSS 25.0軟件進行處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鮮食玉米干物質(zhì)的積累、分配與轉(zhuǎn)移

2.1.1 鮮食玉米植株體內(nèi)干物質(zhì)積累動態(tài)。鮮食玉米植株個體干物質(zhì)重與生育時間的關(guān)系呈“S”變化（圖1），可用Logistic曲線方程擬合（表1），鮮食玉米播種后44 d干物質(zhì)積累速率達到最大，最大吸收速率為5.051 5 g/（株·d），符合作物干物質(zhì)積累的一般規(guī)律[3]。在鮮食玉米生育前期，植株干物質(zhì)積累緩慢，在鮮食玉米生育中期，植株生長速度加快，干物質(zhì)積累量迅速增加，此階段是鮮食玉米生物產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時期，在鮮食玉米生育中期保證養(yǎng)分供給對形成較高水平的生物產(chǎn)量尤為重要。在鮮食玉米生育后期，干物質(zhì)積累速度逐漸下降，保證這一階段的養(yǎng)分需求量，維持較大的綠葉面積、延緩葉片衰老，對提高產(chǎn)量十分重要。

2.1.2 鮮食玉米干物質(zhì)在各器官中的分配與轉(zhuǎn)移。隨著鮮食玉米的生長中心發(fā)生改變，干物質(zhì)在鮮食玉米各器官中的分配也發(fā)生變化（表2）。拔節(jié)期前干物質(zhì)主要分配在葉片，此期葉片干物重占全株的85.03%。在抽雄期鮮食玉米各器官干物質(zhì)重占全株干物質(zhì)重的比重由高到低分別為葉片、莖稈、雄穗和果穗。葉片干物質(zhì)重最大值在抽雄期，隨著果穗的形成，植株生長中心轉(zhuǎn)向果穗。各器官光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)移情況見表 轉(zhuǎn)移量由高到低分別為葉片、雄穗和莖稈，葉片轉(zhuǎn)移量為7.90 g/株，轉(zhuǎn)移率為20.70%;雄穗轉(zhuǎn)移量為5.80 g/株，轉(zhuǎn)移率為54.30%;莖稈轉(zhuǎn)移量為2.98 g/株，轉(zhuǎn)移率為11.35%。鮮食玉米各器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)移總量為16.68 g/株，而果穗在抽雄至收獲期間干物質(zhì)吸收總量為46.38 g/株，因此，在鮮食玉米栽培中要加強生育中、后期的管理，特別是抽雄至采收期間的水肥管理，保證有足夠的養(yǎng)分可供果穗生長發(fā)育。

2.2 鮮食玉米氮、磷、鉀吸收動態(tài)

2.2.1 鮮食玉米氮素吸收動態(tài)。氮是影響鮮食玉米產(chǎn)量形成的重要營養(yǎng)元素[24]。隨著生育階段的推進，鮮食玉米對氮的吸收逐漸增加，后期氮積累量不再增加。鮮食玉米植株個體氮積累量與生育時間的關(guān)系呈“S”變化（圖1），可用Logistic曲線方程擬合（表1），鮮食玉米播種后39 d氮素積累速率達到最大，最大吸收速率為0.142 8 g/（株·d）。由表3可知，植株拔節(jié)期之前吸氮量少，氮積累量僅為0.090 g/株。拔節(jié)至大喇叭口期，吸氮量迅速增加，此階段吸氮量占總氮量的26.73%，日均吸氮量為0.042 g/株。大喇叭口期至抽雄期，植株需氮量劇增，吸收速率達到最大，是鮮食玉米吸氮的高峰期，此階段吸氮量占總氮量的67.86%，日均吸氮量為0.091 g/株。抽雄期至收獲期，此階段吸氮量為0。結(jié)果表明，隨著生育時期的推進，鮮食玉米氮素積累量先增加后不變。因此，在鮮食玉米生殖生長階段應(yīng)提供充足的氮素營養(yǎng)來保證其生長發(fā)育。

2.2.2 鮮食玉米磷素吸收動態(tài)。鮮食玉米對磷的吸收特點與氮不同，整個生育期其積累量持續(xù)增加，直至收獲期為止（圖1），這與楊歡等[7]和顏曉軍等[25]的研究結(jié)果一致。鮮食玉米植株個體磷積累量與生育時間的關(guān)系呈“S”變化，可用Logistic曲線方程擬合（表1），鮮食玉米播種后41 d氮素積累速率達到最大，最大吸收速率為0.015 2 g/（株·d）。由表3可知，鮮食玉米拔節(jié)期之前吸磷較少，吸磷量僅占總磷量的3.70%。拔節(jié)期至大喇叭口期，吸磷量迅速增加，吸收速率加快，此階段吸磷量占總磷量的23.94%，日均吸磷量為0.006 g/株。大喇叭口期至抽雄期吸收速率最快，出現(xiàn)吸磷高峰期，階段吸磷量占總磷量的61.78%，日均吸磷量達鮮食玉米整個生育期最大值，為0.012 g/株。抽雄期以后，吸磷速率減緩，至收獲期達到最大積累量，為0.259 g/株。結(jié)果表明，鮮食玉米磷素積累量隨著生育時期的推進一直增加，吸收速率表現(xiàn)為慢—快—慢的特點。因此，在鮮食玉米生殖生長階段保證充足的磷素營養(yǎng)，是獲得高產(chǎn)的重要手段之一。

2.2.3 鮮食玉米鉀素吸收動態(tài)。鮮食玉米植株個體鉀積累量與生育時間的關(guān)系呈“S”變化（圖1），可用Logistic曲線方程擬合（表1），鮮食玉米播種后37 d鉀素積累速率達到最大，最大吸收速率為0.192 9 g/（株·d）。由表3可知，鮮食玉米拔節(jié)期之前植株吸鉀量較少，鉀積累量僅為0.095 g/株，吸鉀量僅占總鉀量的5.53%。拔節(jié)期至大喇叭口期，吸鉀量迅速增加，此階段吸鉀量占總鉀量40.36%，日均吸鉀量為0.063 g/株。大喇叭口期至抽雄期，鉀素積累量達鮮食玉米整個生育期最大值，為2.228 g/株，是鮮食玉米吸鉀的第1個高峰期，階段吸鉀量占總鉀量的83.81%，日均吸鉀量為0.111 g/株。此后鮮食玉米鉀素積累量迅速下降，至收獲期達到最低值，鉀素積累量降為1.717 g/株。結(jié)果表明，隨著生育時期的推進，鮮食玉米鉀素積累量呈先增加后減少的趨勢。

2.3 鮮食玉米各器官中氮、磷、鉀的分配與轉(zhuǎn)移

2.3.1 鮮食玉米氮素的分配與轉(zhuǎn)移。鮮食玉米氮素在拔節(jié)期主要集中在葉片和莖稈中，進入抽雄期后，氮素的積累分配中心轉(zhuǎn)向果穗，至收獲期果穗含氮量占全株總氮量的52.34%，說明果穗是容納氮素最多的器官（表4）。鮮食玉米的莖稈、葉片和雄穗中的氮素至抽雄期停止增長，開始向果穗轉(zhuǎn)移。各器官氮素向果穗轉(zhuǎn)移率由高到低分別為雄穗、葉片和莖稈。在收獲期測定單株果穗含氮量為0.908 g，各器官向果穗轉(zhuǎn)移總氮量0.655 g，占果穗總氮含量的72.14%，表明鮮食玉米果穗中的氮素大部分是由各營養(yǎng)器官轉(zhuǎn)移而來，但仍有少量的氮素需要由土壤供應(yīng)。因此，在鮮食玉米生殖生長階段保證土壤供氮充足，是鮮食玉米獲得高產(chǎn)的重要措施之一，否則，會直接影響鮮食玉米果穗的生長發(fā)育，進而影響產(chǎn)量。

2.3.2 鮮食玉米磷素的分配與轉(zhuǎn)移。鮮食玉米磷素在拔節(jié)期主要集中在葉片和莖稈中，進入抽雄期后，磷素的分配中心轉(zhuǎn)向果穗，至收獲期果穗含磷量占全株總磷量的66.87%，說明果穗是容納磷素最多的器官（表4）。鮮食玉米莖稈、葉片和雄穗中的磷素至抽雄期停止增長，開始向果穗中轉(zhuǎn)移。各器官磷素轉(zhuǎn)移率表現(xiàn)為雄穗>葉片>莖稈，磷素轉(zhuǎn)移量表現(xiàn)為葉片>雄穗>莖稈。在收獲期測定單株果穗含磷量為0.174 g，其中從葉片轉(zhuǎn)移量0.053 g，莖稈轉(zhuǎn)移量0.018 g，雄穗轉(zhuǎn)移量0.032 g，各器官向果穗轉(zhuǎn)移磷素總量為0.103 g，占果穗成熟階段總含磷量的59.20%。各器官中磷素再分配表明，另有少量的磷素需要由土壤補給。因此，在鮮食玉米生殖生長階段應(yīng)保證土壤供磷充足，否則，會直接影響鮮食玉米果穗的生長發(fā)育，進而影響產(chǎn)量。

2.3.3 鮮食玉米鉀素的分配與轉(zhuǎn)移。鮮食玉米鉀素在抽雄期以前葉片和莖稈積累量最高，抽雄期后，鉀素分配到果穗中最多，至收獲期達植株體內(nèi)總鉀量的36.46%。說明果穗是容納鉀素最多的器官（表4）。鮮食玉米莖稈、葉片和雄穗中的鉀素至抽雄期停止增長，開始向果穗中轉(zhuǎn)移。各器官鉀素轉(zhuǎn)移率表現(xiàn)為雄穗>葉片>莖稈，鉀素轉(zhuǎn)移量表現(xiàn)為葉片>莖稈>雄穗。在收獲期測定單株果穗含鉀量為0.626 g，其中從葉片轉(zhuǎn)移量0.560 g，莖稈轉(zhuǎn)移量0.235 g，雄穗轉(zhuǎn)移量0.108 g，各器官共轉(zhuǎn)移鉀素總量為0.903 g。說明鉀素在各器官中轉(zhuǎn)移不像氮、磷那樣最終轉(zhuǎn)移到果穗中。鮮食玉米葉片、莖稈、雄穗中鉀素至抽雄期后開始向果穗中轉(zhuǎn)移，但轉(zhuǎn)移的鉀素并未全部積累于果穗，鉀素在參與果穗建成的生理代謝活動后便向外轉(zhuǎn)移，這與Ray等[5]的研究結(jié)果一致。

3 結(jié)論與討論

該試驗結(jié)果表明，鮮食玉米干物質(zhì)和N、P、K養(yǎng)分的最大吸收速率均出現(xiàn)在大喇叭口期至抽雄期，植株生長后期養(yǎng)分吸收速率下降快而干物質(zhì)增長速率下降慢，反映了體內(nèi)養(yǎng)分的持續(xù)利用和再利用，也表明累積養(yǎng)分在保證后期干物質(zhì)穩(wěn)定性方面的作用。氮、磷、鉀的配合施用，能夠增加和協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分平衡，促進鮮食玉米的生長發(fā)育，促進干物質(zhì)的積累，延遲各器官的衰老，延長葉片的光合時間，有利于提高鮮食玉米產(chǎn)量。在生產(chǎn)上應(yīng)根據(jù)需肥特性及環(huán)境條件采取相應(yīng)的施肥措施，氮肥和磷肥要多次分期施用，抽雄后還應(yīng)適量追肥;鉀肥應(yīng)適量種肥，拔節(jié)期追肥，抽雄后不追肥。

鮮食玉米果穗中的干物質(zhì)、N、P、K一部分來源于吸收積累，一部分來源于營養(yǎng)體的轉(zhuǎn)移。鮮食玉米抽雄期后各器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)移總量為16.68 g/株，占果穗干物質(zhì)總量的29.25%;氮的轉(zhuǎn)移總量為0.655 g/株，占果穗總氮量的72.14%;磷的轉(zhuǎn)移總量為0.103 g/株，占果穗總磷量的59.20%;鉀的轉(zhuǎn)移總量為0.903 g/株，超過了果穗總鉀量，表明抽雄后來自土壤及根系的氮養(yǎng)分含量占27.86%，磷養(yǎng)分含量占40.80%，果穗干重的70.75%干物質(zhì)是鮮食玉米生長后期葉片光合作用的產(chǎn)物。表明該品種營養(yǎng)生長階段養(yǎng)分吸收及葉片光合作用能力很強，果穗養(yǎng)分及干物質(zhì)主要依賴于授粉后植株的凈吸收，因此應(yīng)加強鮮食玉米營養(yǎng)生長階段的養(yǎng)分供給，保證鮮食玉米生長后期的養(yǎng)分吸收。

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