朱從樺張嘉莉王興龍張 頔康云海孔凡磊袁繼超**（. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 成都 630； 2. 農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都 630）

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硅磷配施對(duì)低磷土壤春玉米干物質(zhì)積累、分配及產(chǎn)量的影響*

朱從樺1，2張嘉莉1王興龍1張 頔1康云海1孔凡磊1，2袁繼超1，2**
（1. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 成都 611130； 2. 農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都 611130）

摘 要以玉米品種‘正紅2號(hào)’和‘正紅115’為材料， 通過(guò)2014年和2015年的田間小區(qū)定位試驗(yàn)， 研究低磷土壤條件下， 硅磷肥配施對(duì)玉米拔節(jié)期和吐絲期的凈光合速率、蒸騰速率和葉面積指數(shù)， 拔節(jié)期、吐絲期、灌漿期和成熟期干物質(zhì)積累和分配， 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響， 探討施硅及硅磷配施的增產(chǎn)效果。結(jié)果顯示，與對(duì)照（不施磷肥和硅肥）相比， 施磷、施硅和硅磷配施處理均可提高玉米拔節(jié)期和吐絲期的葉面積指數(shù)和凈光合速率， 增加拔節(jié)期、吐絲期、灌漿期和成熟期各生育階段的干物質(zhì)積累量， 降低灌漿期和成熟期葉片的干物質(zhì)分配比例和灌漿期莖鞘的干物質(zhì)分配比例， 提高籽粒干物質(zhì)分配比例和收獲指數(shù)， 降低禿尖長(zhǎng)度， 增加穗長(zhǎng)， 最終提高穗粒數(shù)、千粒重和籽粒產(chǎn)量； 其中施用磷肥增加或降低上述指標(biāo)的效應(yīng)明顯大于施用硅肥， 硅磷配施增加或降低上述指標(biāo)的效應(yīng)又明顯大于單施磷肥或單施硅肥， 硅和磷表現(xiàn)出明顯的協(xié)同作用和配合效應(yīng)。2014年和2015年玉米籽粒產(chǎn)量均與拔節(jié)期、吐絲期、灌漿期和成熟期干物質(zhì)積累量呈顯著正相關(guān)； 與單施磷肥相比， 硅磷配施處理分別增產(chǎn)1 288.57 kg·hm-2（2014年）和1 313.61 kg·hm-2（2015年）， 且2015年的增幅明顯大于2014年， 硅、磷表現(xiàn)出穩(wěn)定的增產(chǎn)效應(yīng)。綜上所述， 在四川丘陵低磷土壤條件下， 合理進(jìn)行硅磷肥配施， 既能提高玉米生育前期物質(zhì)生產(chǎn)能力和干物質(zhì)積累量， 又能改善生育后期干物質(zhì)在玉米各器官中的分配， 促進(jìn)籽粒灌漿結(jié)實(shí)， 最終提高籽粒產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞低磷土壤 玉米 硅肥 磷肥 光合生產(chǎn) 干物質(zhì)積累 產(chǎn)量

植物通過(guò)光合作用合成并積累有機(jī)物質(zhì)， 作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量受生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)系數(shù)影響。目前， 玉米（Zea mays）生產(chǎn)中主要收獲對(duì)象是籽粒， 玉米籽粒產(chǎn)量與干物質(zhì)積累量關(guān)系密切［1］。高產(chǎn)玉米群體吐絲期至成熟期干物質(zhì)積累量占整個(gè)生育期的60%以上， 籽粒產(chǎn)量主要來(lái)自生育中后期葉片等器官合成和莖葉等器官的物質(zhì)轉(zhuǎn)移， 灌漿中后期物質(zhì)合成、積累和分配對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的影響最大［2-3］。通過(guò)增加密度［4］、優(yōu)化施肥［5］、選育良種［3］、優(yōu)化栽培方式［6］等提高玉米干物質(zhì)積累， 改善玉米光合生產(chǎn)能力， 調(diào)控干物質(zhì)在各器官的分配， 進(jìn)而獲得高產(chǎn)， 其中又以優(yōu)化施肥最為普遍和關(guān)鍵。在四川丘陵區(qū)， 近年來(lái)開(kāi)展測(cè)土配方施肥， 土壤磷含量有所增加， 但缺磷土壤依然普遍存在［7-8］， 糧油作物生產(chǎn)依舊需要大量施用磷肥［9］。然而， 當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中磷肥用量持續(xù)增長(zhǎng)， 全球磷礦資源儲(chǔ)量有限， 按當(dāng)前每年磷肥平均用量估算磷礦資源將在未來(lái)50年內(nèi)被耗竭［10］。過(guò)量施肥、忽視土壤養(yǎng)分來(lái)源和利用、作物產(chǎn)量潛力未充分挖掘及減少土壤養(yǎng)分流失等措施少是我國(guó)肥料利用效率低的主要原因。目前我國(guó)主要糧食作物的磷肥利用率較低， 僅為7.%～20.1%［11-12］。玉米是需磷較多的作物， 對(duì)缺磷環(huán)境也非常敏感。施用磷肥能增加玉米各器官干物質(zhì)積累［5］， 增強(qiáng)光合能力［13］， 提高植株對(duì)氮、磷和鉀等養(yǎng)分積累［14-17］， 增加玉米產(chǎn)量。硅對(duì)玉米等作物的生長(zhǎng)有益， 玉米各器官硅含量約為4～75 g·kg-1， 各器官氮、磷、鉀含量與其硅含量呈一定正相關(guān)［18-19］， 施硅能改善作物對(duì)硅、氮、磷和鉀等養(yǎng)分吸收利用［20-22］， 提高作物光合生產(chǎn)能力［23］， 增加作物干物質(zhì)積累［24］和產(chǎn)量［25-28］。硅和磷由于相似的化學(xué)性質(zhì)可能存在肥效的互促關(guān)系， 有研究認(rèn)為硅能緩解玉米的低磷脅迫［29-31］， 施硅能改善土壤及作物體內(nèi)養(yǎng)分環(huán)境［32-33］。此外， 硅肥儲(chǔ)量大， 生產(chǎn)加工技術(shù)日漸成熟， 又鑒于硅對(duì)作物生長(zhǎng)具有諸多的益處［19］， 可見(jiàn)其在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能減排農(nóng)業(yè)中應(yīng)用前景廣闊。在四川丘陵旱地， 硅磷肥配施能否改善玉米光合生產(chǎn)， 能否提高干物質(zhì)積累量， 能否優(yōu)化生育后期干物質(zhì)分配， 能否提高玉米產(chǎn)量尚待進(jìn)一步的探索。本研究以玉米品種‘正紅2號(hào)’和‘正紅115’為材料， 在低磷土壤條件下， 研究硅磷配施對(duì)玉米主要生育期物質(zhì)合成、積累和分配特征及產(chǎn)量的影響， 以期為制定氮、磷、鉀和硅肥配套高產(chǎn)技術(shù)提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2014年和2015年在四川省簡(jiǎn)陽(yáng)市蘆葭鎮(zhèn)英明村（屬丘陵二臺(tái)地， 土層瘠薄， 雨養(yǎng)旱地）進(jìn)行兩年定位試驗(yàn)， 試驗(yàn)點(diǎn)（30°70′N， 103°86′E）為亞熱帶濕潤(rùn)氣候， 熱量充沛， 年均溫16～18 ℃， 10 ℃以上活動(dòng)積溫5 500～6 000 ℃， 無(wú)霜期280～350 d， 常年降雨量900～1 000 mm， 但降雨分布不均勻， 主要分布在6至8月份。本試驗(yàn)兩年均為春播， 2014年和2015年玉米整個(gè)生育期（4—7月）氣溫變化和降雨量分布見(jiàn)圖1。試驗(yàn)地土壤為紫色砂泥巖母質(zhì)發(fā)育而成的棕紫泥土， pH為7.68±0.15， 有機(jī)質(zhì)含量15.58 g·kg-1，堿解氮34.09 mg·kg-1、速效磷4.92 mg·kg-1、速效鉀124.50 mg·kg-1， 有效硅210.93 mg·kg-1， 屬于低磷、少硅土壤。

玉米品種選用‘正紅2號(hào)’和‘正紅115’［29］， 分別于2014年3月28日育苗， 4月1日單株（葉齡2葉1心）移栽， 采用寬窄行栽培方式， 即寬行1.6 m， 窄行0.4 m， 株距0.2 m， 種植密度約為50 000株·hm-2，2014年7月29日收獲； 2014年10月25日冬季播種小麥以進(jìn)一步消耗地力（不施用任何肥料）， 2015年3 月25日拔除小麥植株并整地， 2015年4月3日點(diǎn)播，也采用寬窄行栽培方式， 即寬行1.6 m， 窄行0.4 m，株距0.2 m， 4月21日定苗（每穴留壯苗1株）， 種植密度約為50 000株·hm-2， 2015年7月26日收獲。試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)， 品種為主區(qū)因素， 設(shè)置2個(gè)玉米品種‘正紅2號(hào)’和‘正紅115’， 肥料組合為副區(qū)因素，設(shè)4種硅、磷肥組合， 即P0Si0： 施磷（P2O5）0 kg·hm-2，施硅（SiO2）0 kg·hm-2； P0Si75： 施磷（P2O5）0 kg·hm-2，施硅（SiO2）75 kg·hm-2； P60Si0： 施磷（P2O5）60 kg·hm-2，施硅（SiO2）0 kg·hm-2； P60Si75： 施磷（P2O5）60 kg·hm-2，施硅（SiO2）75 kg·hm-2。磷肥為過(guò)磷酸鈣（P2O5≥12%），硅肥為邁樂(lè)土壤調(diào)理劑（SiO2≥20%， 山西邁樂(lè)肥業(yè)有限責(zé)任公司提供）， 設(shè)置3次重復(fù)， 共24個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為17 m2。

圖1　2014年和2015年玉米生長(zhǎng)季（4—7月）每5 d的降雨量和平均溫度Fig. 1　Rainfall and average temperature in every 5 days from April to July of maize growing season in 2014 and 2015

2014年和2015年小區(qū)分布和試驗(yàn)處理均相同，所有小區(qū)純氮（尿素， 含氮量≥46%）180 kg·hm-2、K2O（氯化鉀， 含K2O≥60%） 90 kg·hm-2， 施用硅肥帶入的鉀從鉀肥中等量扣除， 未施用硅肥處理用氯化鈣和氯化鎂等量補(bǔ)充鈣和鎂。氮、磷、鉀和硅肥全做底肥， 將各小區(qū)所施肥料混勻后撒施于窄行上面，然后覆土5～8 cm， 并用水澆透0～25 cm土壤。2014年于起壟覆膜后第3 d選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的壯苗， 撬窩單苗帶土移栽； 2015年于起壟覆膜后第2 d直接播種（每穴2粒）， 兩年均在大喇叭口期揭去地膜。其余田間管理措施同當(dāng)?shù)卮竺娣e高產(chǎn)田塊。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

葉面積指數(shù)和干物質(zhì)重測(cè)定， 分別于拔節(jié)期（2014年5月8日和2015年5月11日）、吐絲期（2014 年6月8日和2015年6月17日）、灌漿期（2014年7 月2日和2015年7月12日）和成熟期（2014年7月29日和2015年7月26日）， 每個(gè)小區(qū)選取代表性植株5株， 用長(zhǎng)寬系數(shù)法（校正系數(shù)定為0.75）測(cè)定葉面積（拔節(jié)期和吐絲期）； 然后取地上部分， 分葉、苞葉（灌漿期和成熟期）、莖鞘、雄穗（吐絲期、灌漿期和成熟期）、穗軸（灌漿期和成熟期）、籽粒（灌漿期和成熟期）， 放入烘箱中， 105 ℃殺青30 min， 80 ℃烘干至恒重， 再稱重。

凈光合速率和蒸騰速率測(cè)定， 分別于拔節(jié)期、吐絲期， 選擇晴天上午10：00左右使用便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)LI-6400（美國(guó)LI-COR公司生產(chǎn)）進(jìn)行測(cè)定。拔節(jié)期測(cè)定頂部向下第1全展葉， 吐絲期測(cè)定穗位葉。測(cè)定時(shí)人工控制條件為： CO2濃度400 μmol·mol-1，溫度30 ℃， 光照強(qiáng)度1 200 μmol·m-2·s-1， 每處理測(cè)定5片， 重復(fù)測(cè)定3次。

考種與計(jì)產(chǎn)， 成熟期每個(gè)小區(qū)連續(xù)選取20個(gè)果穗， 調(diào)查穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、禿尖長(zhǎng)、千粒重， 并按田間實(shí)收株數(shù)計(jì)產(chǎn)。

1.3 參數(shù)計(jì)算

葉（苞葉、莖鞘、雄穗、穗軸、籽粒）干物質(zhì)比例（%）=葉（苞葉、莖鞘、雄穗、穗軸、籽粒）干物重（kg·hm-2）/地上部干物重（kg·hm-2）×100

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法

本研究所列結(jié)果為3次重復(fù)測(cè)定值的平均值，數(shù)據(jù)采用DPS 7.05和SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析、多重比較及相關(guān)性分析。

2　結(jié)果與分析

2.1 硅磷肥配施對(duì)玉米葉面積指數(shù)、凈光合速率和蒸騰速率的影響

從表1可見(jiàn)， ‘正紅2號(hào)’和‘正紅115’兩個(gè)玉米品種拔節(jié)期和吐絲期的葉面積指數(shù)（LAI）、凈光合速率（Pn）和蒸騰速率無(wú)顯著差異， 肥料組合卻顯著影響著以上各指標(biāo)。兩年試驗(yàn)中， 施磷肥和施硅肥均能顯著提高玉米LAI和Pn， 總體上看施磷肥對(duì)Pn的提高效應(yīng)大于硅肥， 施硅肥會(huì)不同程度降低葉片蒸騰速率。2014年， 施磷肥處理（P60）的LAI和Pn較不施磷肥處理在拔節(jié)期、吐絲期（兩個(gè)品種平均）分別提高22.53%、6.18%和41.82%、32.42%； 施硅肥處理（Si75）的LAI和Pn較不施硅肥處理分別提高12.03%、8.92% 和19.90%、16.86%； 硅磷肥配施處理（P60Si75）的LAI 和Pn較對(duì)照處理（P0Si0）分別提高41.88%、15.64%和68.80%、56.55%， 磷肥和硅肥表現(xiàn)出明顯的配合效應(yīng)。無(wú)論是‘正紅2號(hào)’還是‘正紅115’， 硅磷肥配施擴(kuò)大LAI和提高Pn的作用最大， 同時(shí)還能一定程度降低蒸騰速率。2015年試驗(yàn)結(jié)果和2014年變化趨勢(shì)基本一致。

表1　硅磷肥配施對(duì)玉米拔節(jié)期和吐絲期葉面積指數(shù)、凈光合速率及蒸騰速率的影響Table 1　Effects of different combined application of phosphorus and silicon fertilizers on leaf area index， net photosynthetic rate and transpiration rate of maize at jointing and silking stages

2.2 硅磷肥配施對(duì)玉米干物質(zhì)生產(chǎn)特征的影響

2.2.1 主要生育時(shí)期玉米群體干物質(zhì)積累量

從表2可見(jiàn)， ‘正紅2號(hào)’和‘正紅115’在拔節(jié)期、吐絲期、灌漿期和成熟期的干物質(zhì)積累量差異不顯著。肥料組合對(duì)‘正紅2號(hào)’和‘正紅115’主要生育期干物質(zhì)積累量和收獲指數(shù)的影響趨勢(shì)基本一致。兩個(gè)品種4個(gè)時(shí)期（拔節(jié)期、吐絲期、灌漿期和成熟期）平均， 施磷肥處理的干物質(zhì)積累量比不施磷肥處理增加18.20%（2014年）和78.86%（2015年）， 施硅肥處理的干物質(zhì)積累量比不施硅肥處理增加12.61% （2014年）和20.98%（2015年）， 硅磷肥配施處理（P60Si75）的干物質(zhì)積累量比對(duì)照（P0Si0）增加34.74% （2014年）和121.23%（2015年）。2015年試驗(yàn)中， 施硅、施磷和硅磷配施均能顯著提高收獲指數(shù)?？梢?jiàn)， 施磷肥、施硅肥均能提高玉米主要生育期干物質(zhì)積累量， 硅磷肥配施對(duì)玉米各生育期干物質(zhì)積累量的增幅顯著大于單施磷肥或硅肥。因此， 在低磷土壤條件下， 硅磷肥配施能顯著提高玉米各關(guān)鍵生育期干物質(zhì)積累量， 為奪得高產(chǎn)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

表2　硅磷肥配施對(duì)玉米不同生育期群體干物質(zhì)積累量及收獲指數(shù)的影響Table 2　Effects of different combined application of phosphorus and silicon fertilizers on dry matter accumulation of population at different growth stages and harvest index of maize

2.2.2 主要生育階段玉米群體干物質(zhì)積累量

從表3可見(jiàn)， 施肥對(duì)玉米各生育階段的干物質(zhì)積累量均有影響， 貫穿整個(gè)生育期， 吐絲—成熟期干物質(zhì)積累量占整個(gè)生育期的47.35%～66.09%， 兩品種的表現(xiàn)基本一致。2014年播種—拔節(jié)期施磷（P60S0）、施硅（P0Si75）和硅磷肥配施（P60Si75）處理兩品種平均干物質(zhì)積累量分別較對(duì)照（P0Si0）高42.72%、31.38%和60.22%， 拔節(jié)—吐絲期分別高25.14%、18.16%和28.96%； 吐絲—成熟期分別高7.20%、7.64%和16.70%。2015年播種—拔節(jié)期施磷（P60S0）、施硅（P0Si75）和硅磷肥配施（P60Si75）處理的干物質(zhì)積累量分別較對(duì)照（P0Si0）高104.99%、36.73%和159.44%， 拔節(jié)—吐絲期分別高63.41%、19.26%和92.04%； 吐絲—成熟期分別高83.55%、9.09%和85.08%?？梢?jiàn)施用磷肥對(duì)干物質(zhì)積累量的提高效應(yīng)明顯比硅肥大， 而硅磷肥配施對(duì)玉米主要生育階段干物質(zhì)積累量的提高幅度比單施磷肥或單施硅肥都更大。從生育階段干物質(zhì)積累量分析， 拔節(jié)—吐絲期是植株莖葉營(yíng)養(yǎng)體快速生長(zhǎng)并進(jìn)行物質(zhì)積累和功能構(gòu)建的主要階段， 這個(gè)階段供給足夠多的養(yǎng)分是生產(chǎn)和積累更多的物質(zhì)到籽粒中的關(guān)鍵。綜上所述，硅、磷肥均作為基肥， 并合理配施可以明顯提高玉米主要生育階段群體干物質(zhì)積累量。

表3　硅磷配施對(duì)玉米不同生育階段干物質(zhì)積累的影響Table 3　Effects of different combined application of phosphorus and silicon fertilizers on dry matter accumulation of population and its ratio to total dry matter in different growth periods of maize

2.3 生育后期玉米各器官干物質(zhì)分配特征

從表4可見(jiàn)， 肥料組合不僅影響兩供試玉米品種生育后期的干物質(zhì)積累量， 還影響各器官干物質(zhì)的分配比例， 其影響的趨勢(shì)在品種間和年度間基本一致?？傮w而言， 硅肥對(duì)玉米生育后期各器官干物質(zhì)分配比例的影響較磷肥小， 磷肥和硅磷配施有提高兩供試品種灌漿期和成熟期籽粒干物質(zhì)分配率、降低葉片分配率的趨勢(shì)， 特別是灌漿期和2015年。與對(duì)照（P0Si0）相比， 兩品種（兩年平均）施磷和硅磷配施處理灌漿期、成熟期籽粒分配率分別提高21.64%、5.33%和28.80%、5.29%， 相應(yīng)的葉片分配率則分別降低22.24%、8.24%和23.30%、8.77%； 施磷和硅磷配施還有降低灌漿期莖鞘干物質(zhì)分配率的趨勢(shì)， 兩品種兩年平均分別降低3.79%和7.84%， 但對(duì)成熟期莖鞘分配率則影響較小； 進(jìn)一步分析還發(fā)現(xiàn)， 2015年因干旱原因， 兩品種的收獲指數(shù)和出籽率均較2014年降低， 適量施用磷肥和硅磷肥配施可明顯提高兩供試品種的出籽量。

2.4 硅磷配施條件下玉米產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成及果穗性狀的特征

從表5和表6可看出， 肥料組合對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成存在顯著影響。2015年的產(chǎn)量較2014年低， 兩供試品種平均減產(chǎn)42.20%。施用磷肥和施用硅肥均能增加玉米產(chǎn)量， 其中磷肥的增產(chǎn)效應(yīng)明顯大于硅肥； 硅磷配施的增產(chǎn)效果又明顯優(yōu)于單施磷肥或單施硅肥， 硅肥和磷肥表現(xiàn)出明顯的協(xié)同作用和配合效應(yīng)。兩品種（兩年）平均， 單施硅肥、單施磷肥和硅磷配施分別較對(duì)照（P0Si0）增產(chǎn)12.87%、67.06%和86.27%， 其中2015年施肥處理增產(chǎn)幅度特別大， 因?yàn)?015年的對(duì)照產(chǎn)量特別低。磷肥和硅磷配施增產(chǎn)的主要原因是促進(jìn)了玉米的生長(zhǎng)發(fā)育，增加了穗粒數(shù)（特別是行粒數(shù)）、穗長(zhǎng)， 同時(shí)也促進(jìn)了灌漿結(jié)實(shí)， 提高了千粒重， 并降低了禿尖長(zhǎng)度。兩品種兩年聯(lián)合分析， 玉米產(chǎn)量與穗粒數(shù)和千粒重均極顯著正相關(guān)， 相關(guān)系數(shù)分別為0.958**和0.979**。

表5　硅磷肥配施對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響Table 5　Effects of different combined application of phosphorus and silicon fertilizers on grain yield and yield components of maize

3　討論和結(jié)論

光合作用是玉米能量和物質(zhì)積累的基礎(chǔ)， 葉面積指數(shù)、葉片凈光合速率等均是表征玉米光合生產(chǎn)能力的重要指標(biāo)， 受基因型［2］和栽培管理［6］等影響。施用磷肥、硅肥可以增加玉米葉片面積和葉片光合速率［13，23］。本研究結(jié)果表明， 施用磷肥、硅肥和硅磷配施均能提高拔節(jié)期、吐絲期的葉面積指數(shù)和提高葉片凈光合速率， 表現(xiàn)為硅磷配施＞單施磷肥＞單施硅肥， 這說(shuō)明磷是植物進(jìn)行能量代謝所必須的元素， 具有不可替代性， 充足的磷營(yíng)養(yǎng)是玉米高產(chǎn)的關(guān)鍵；盡管硅在玉米體內(nèi)的生理生化機(jī)理尚不清楚， 但增施硅肥能通過(guò)直接或間接的作用， 增強(qiáng)土壤磷的有效性［32-33］， 改善玉米植株對(duì)氮、磷和鉀養(yǎng)分的吸收［29，34］，從而促進(jìn)植株生長(zhǎng)增加玉米葉面積， 以及提高光合過(guò)程中相關(guān)酶活性來(lái)提高玉米光合速率， 最終增加同化物的合成量。在拔節(jié)期， 以上各施肥處理的蒸騰速率均顯著高于對(duì)照（不施肥）， 在拔節(jié)期和吐絲期， 蒸騰速率表現(xiàn)為施磷處理明顯高于不施磷處理，施硅處理低于不施硅處理， 這說(shuō)明施硅后玉米吸收的硅大部分沉淀在葉片， 能夠阻止水分的無(wú)效揮發(fā)，提高玉米水分利用效率， 也為葉片高效合成積累物質(zhì)提供基礎(chǔ)保障。

表6　硅磷肥配施對(duì)玉米果穗性狀的影響Table 6　Effects of different combined application of phosphorus and silicon fertilizers on ear traits of maize

充足的物質(zhì)積累是玉米高產(chǎn)的保障， 玉米籽粒產(chǎn)量與干物質(zhì)積累量呈顯著正相關(guān)， 一定范圍內(nèi)，籽粒產(chǎn)量隨干物質(zhì)增加而增加， 即干物質(zhì)積累越多，籽粒產(chǎn)量也就越高。本研究結(jié)果表明， 籽粒產(chǎn)量與拔節(jié)期、吐絲期、灌漿期和成熟期群體干物質(zhì)積累量顯著正相關(guān)， 相關(guān)系數(shù)分別0.753**、0.766**、0.625**、0.580**（2014年）和0.871**、0.970**、0.960**、0.957**（2015年）。施肥管理是調(diào)控玉米群體干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量的有效途徑， 在生產(chǎn)中得到普遍應(yīng)用，施用氮、磷、鉀［5］和硅［20，25-28］等均能顯著提高玉米成熟期干物質(zhì)積累量， 增加玉米產(chǎn)量。本研究表明，施用磷肥和硅肥均能提高玉米主要生育期干物質(zhì)積累量和籽粒產(chǎn)量， 均表現(xiàn)為硅磷配施＞單施磷肥＞單施硅肥； 盡管與2014年相比， 2015年5月下旬至6月上中旬（玉米的幼穗分化發(fā)育和授粉階段）和7月（灌漿結(jié)實(shí)階段）的干旱更嚴(yán)重， 以及前2季地力消耗嚴(yán)重， 導(dǎo)致2015年所有處理玉米干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量明顯下降， 但是與單施磷肥相比， 硅磷配施處理2014年和2015年的干物質(zhì)增量和籽粒增量相近， 并且2015年的增幅比2014年略高。這表明四川丘陵區(qū)雨養(yǎng)低磷土壤條件下， 持續(xù)施用磷肥是保證玉米養(yǎng)分需求的關(guān)鍵因素， 同時(shí)配合施用硅肥還能提高玉米抗旱、耐瘠能力， 改善玉米氮、磷和鉀營(yíng)養(yǎng)［35］的同時(shí)還能提高玉米干物質(zhì)積累量， 優(yōu)化改善生育中后期各器官物質(zhì)分配量， 從而提高收獲期籽粒產(chǎn)量， 硅磷肥配施表現(xiàn)出更好的穩(wěn)、增產(chǎn)效應(yīng)。

玉米籽粒產(chǎn)量還受生育中后期各器官物質(zhì)分配和轉(zhuǎn)移特性影響， 物質(zhì)在各器官的分配隨生長(zhǎng)中心的改變而變化， 表現(xiàn)為： 出苗至拔節(jié)前是葉片，拔節(jié)后至授粉前是葉莖鞘， 授粉后是穗部， 高產(chǎn)品種籽粒產(chǎn)量主要來(lái)源于生育后期葉片制造的光合產(chǎn)物［2-3］。玉米物質(zhì)分配存在品種差異［3］， 還受栽培管理的影響， 施用磷肥［35］和硅肥［24］都會(huì)改變玉米各器官干物質(zhì)分配。在四川丘陵區(qū)， 玉米吐絲后約15 d內(nèi)莖葉仍在持續(xù)積累物質(zhì)， 灌漿中后期莖葉鞘物質(zhì)才開(kāi)始向籽粒大量轉(zhuǎn)移。本研究結(jié)果表明， 與單施磷肥處理相比， 硅磷配施并不能顯著提高籽粒干物質(zhì)分配比例， 但是由于該處理干物質(zhì)積累總量更高，促使其籽粒中干物質(zhì)積累量更高； 此外， 硅磷配施還能增加穗長(zhǎng)和穗粗， 顯著減少禿尖長(zhǎng)度， 增加穗粒數(shù)和千粒重。這說(shuō)明硅磷配施通過(guò)提高干物質(zhì)積累量， 增強(qiáng)干物質(zhì)向籽粒中轉(zhuǎn)運(yùn)和積累， 促進(jìn)灌漿結(jié)實(shí)， 改善穗部性狀是其增加產(chǎn)量的主要原因。綜上所述， 硅磷配施能夠增加玉米葉面積和葉片凈光合速率來(lái)提高光合生產(chǎn)能力， 提高玉米適應(yīng)低磷土壤能力， 提高干物質(zhì)積累量， 優(yōu)化生育后期各器官干物質(zhì)分配量， 促進(jìn)灌漿結(jié)實(shí)， 改善穗部性狀，提高籽粒產(chǎn)量。

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* 國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAD04B13-2）和公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（20150312705）資助

** 通訊作者： 袁繼超， 主要從事農(nóng)作制度與作物生理生態(tài)研究。E-mail： yuanjichao5@163.com

朱從樺， 主要從事作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培理論與技術(shù)研究。E-mail： zchsicau@163.com

* Supported by the National Key Technology R&D Program of China （2012BAD04B13-2） and the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest （20150312705）

** Corresponding author， E-mail： yuanjichao5@163.com

Received Dec. 17， 2015； accepted Feb. 19， 2016

中圖分類號(hào):S513

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1671-3990（2016）06-0725-11

DOI:10.13930/j.cnki.cjea.151331

收稿日期：2015-12-17 接受日期： 2016-02-19

Effects of combined application of silicon and phosphorus fertilizers on dry matter accumulation and distribution and grain yield of spring maize in low phosphorus soils*

ZHU Conghua1，2， ZHANG Jiali1， WANG Xinglong1， ZHANG Di1，KANG Yunhai1， KONG Fanlei1，2， YUAN Jichao1，2**
（1. College of Agronomy， Sichuan Agricultural University， Chengdu 611130， China； 2. Key Laboratory of Crop Physiology，Ecology， and Cultivation in Southwest， Ministry of Agriculture， Chengdu 611130， China）

AbstractIn order to explore the benefits of combined application of silicon and phosphate on maize production， a field plot experiment was conducted from 2014 to 2015. The effects of different rates of phosphate and silicon fertilizers application on leaf area index， net photosynthetic rate and transpiration rate at jointing and silking stages， dry matter accumulation in different organs at jointing， silking， grain-filling and maturity stages， and grain yield and yield components of spring maize were investigated using maize varieties ‘ZH2’ and ‘ZH115’ in low phosphorus soils. Compared with control plot （P0Si0）， netphotosynthetic rate and leaf area index at jointing and silking stages increased significantly under application of phosphorus，silicon fertilizers and the combined application of both fertilizers. Also dry matter accumulation at jointing， silking，grain-filling and maturity stages， dry grain weight ratio at grain-filling and maturity stages， and grains per ear， spike length，1000-kernel weight and gain yield increased under the above three fertilization treatments. However， dry weight ratio of leaf at filling and maturity stage， dry weight ratio of stem and sheath at grain-filling stage and bare top length decreased. Specifically for phosphorus fertilization treatment， the increases or reductions in the above mentioned parameters were more obvious than those for silicon fertilization treatment. The largest changes were found in the combined application of phosphorus and silicon fertilizers. There was a significantly synergic effect on the investigated parameters between phosphorus fertilizer and silicon fertilizer. Furthermore， grain yield of corn was positively related with dry matter accumulation at jointing stage， silking stage，grain-filling stage and maturity stage in 2014-2015. Compared with phosphorus fertilizer treatment， grain yield increased by 1 288.57 kg·hm-2（in 2014） and 1 313.61 kg·hm-2（in 2015） under combined phosphorus and silicon fertilization treatment. This indicated that there was a sustainable increase in yield due to the combined application of phosphorus and silicon fertilizers. In summary， dry matter accumulation and photosynthesis improved during the early growth stage， dry matter distribution rate in each plant part was optimized during the later growth stage， and maize yield eventually increased by the combined application of phosphorus and silicon fertilizers in low available phosphorus soils in the hilly uplands of Sichuan Basin.

KeywordsLow phosphorus soil； Maize； Silicon fertilizer； Phosphorus fertilizer； Photosynthesis； Dry matter accumulation；Yield