高产夏玉米氮磷钾积累与分配规律研究

高产夏玉米氮磷钾积累与分配规律研究

国内外关于玉米氮、磷、钾等矿质元素的积累和分配有许多报道，但通常仅限于50公斤左右的产量。kareen等人在1264.4公斤/吨的产量水平以下调查了氮、磷、钾、钙、镁、s、b、cu、fe、mn和zn等养分的积累和积累速度。中国没有报告产量超过900公斤。因此,我们在研究了高产玉米的生理指标以后,又进行了高产夏玉米对N、P、K积累与分配规律的研究,试图为高产栽培中的合理施肥提供理论依据。地上部植株n、p、k含量试验地为沙壤土,土壤的化学性状、供试品种及取样时期等如前报。地上部植株取下后,根据情况分成茎秆、叶片、叶鞘、籽粒、穗轴、穗柄、苞叶+花丝、雄穗等8个部分,烘干粉碎后分析其N、P、K含量。氮用微量凯氏法.磷用钼蓝比色法,钾用火焰光度计法分析。结果与分析一、不同生育期雄穗含氮率的变化掖单6号玉米植株各部位不同生育时期的氮、磷、钾百分含量如表1。不同生育期的含氮率,在不同部位中的变化趋势是一致的,即由高变低。说明生长前期氮素代谢旺盛,随着碳素代谢的不断加强,含氮率逐渐下降。茎秆、叶片、叶鞘三部位中,以叶片含氮率最高,茎秆次之,叶鞘中最低。在授粉后15天(15DAP)到成熟期间,茎秆和叶鞘的含氮率及其变化趋势上都很接近。授粉期对整个生育期来说似乎是含氮率的转折点,在此以后的变化幅度均变小。不同生育时期雄穗中含氮率的变化亦为由高到低,但变化幅度最大,可能是花粉散失时的氮损失造成的。15DAP以后,果穗不同组成部分中的含氮率高低的顺序大体为:籽粒>苞叶>穗柄>穗轴。籽粒中的含氮率一直低于叶片。随着籽粒的形成,穗轴、苞叶、穗柄中含氮率在授粉至15DAP期间明显下降。不同部位中的含磷变化,大体上也都表现为由高变低的趋势。在所测定的七期中,含磷率多为叶片>茎秆>叶鞘,与其含氮率的变化趋势是一致的。但此间似乎出现两个高峰:一是拔节期,二是15DAP。雄穗中含磷率的变化与其含氮率变化十分相似,15DAP至成熟期间,果穗不同部位中含磷率的高低为:籽粒>穗柄>苞叶>穗轴,籽粒中的含磷率有逐渐增高的趋势,而穗轴、穗柄和苞叶为逐渐降低。含钾率的变化较为复杂。茎秆、叶片、叶鞘和雄穗中,总的趋势为随着植株生长发育的进行,其含钾率逐渐降低。叶片含钾率变化过程中波动较小,茎秆含钾率的变化表现为双峰曲线,大喇叭口期含钾率最高,25DAP变低,成熟时又有所提高。如分别将七次测定结果平均,则茎秆、叶片和叶鞘中含钾的高低顺序为:茎秆(2.82%)>叶鞘(2.57%)>叶片(1.83%)。果穗各部位中的含钾率:穗柄>穗轴>苞叶>籽粒,15DAP以后,穗柄、穗轴和苞叶中的含钾率均有增高,以穗柄最为明显。二、不同生育期的磷素积累速度和磷素在茎、叶、穗柄等营养器官中的分配比例地上部植株体内氮的积累曲线如图1a所示。成熟时的氮素积累总量为18.2公斤/亩,其积累高峰为18.8公斤/亩,出现在35DAP,此后出现了少量的氮素损失,损失量为0.6公斤/亩。从各部位的积累量看,茎秆+雄穗和叶片+叶鞘在授粉期积累量最高,分别为4.3和7.9公斤/亩,穗轴+苞叶+穗柄在15DAP积累量最高,为2.6公斤/亩。籽粒形成后,营养器官中的氮素开始向籽粒中转移,这可以从图1a中直观地着出来。不同生育阶段的氮素积累速度如图2。可以看出,拔节至大喇叭口期间积累速度最快,为405克/亩·天,此阶段的积累量达总量的36.6%;其次为大喇叭口至授粉阶段,积累速度为397克/亩·天。出苗至拔节期间,由于植株个体发育较慢,积累速度仅为69克/亩.天。到授粉期,已达到总积累量的78.4%。授粉后的积累速度明显下降,可能与还没有发育好的籽粒“库”有关。15DAP～25DAP期间积累速度有所提高,是因为此时为粒重增加的关键期,其它器官中的氮素向籽粒中转移的缘故。35DAP～成熟的氮素积累速度出现了负值,这与他人的研究结果是不同的。图2不同生育阶段的氮、磷、钾积累速度随着籽粒的形成和氮素向籽粒中的转移,氮素在茎、叶等营养器官中的分配比例越来越小(表2,图1a),授粉前1/2以上的氮素存在于叶片和叶鞘中。成熟时籽粒中的氮接近地上部总量的2/3,与Hanway的结果大体一致。磷素的积累曲线与氮素有些相似(图1b),所不同的是后期没有损失,其积累一直是增加的,直到成熟为止。与Hanway、Karlen等人的结果是一致的。磷素的总积累量为4.92公斤/亩,茎秆+雄穗和叶片+叶鞘中最高积累量出现的时间比氮素的大约晚2周,即在15DAP,分别为1.1和1.5公斤/亩。穗轴+苞叶+穗柄中的最高积累量为0.6公斤/亩,亦出现在15DAP。从图2可以看出,磷素的积累速度在大喇叭口至授粉期间最高,为109克/亩·天,该阶段的磷素积累百分率为35.3%,也就是说,1/3多的磷为此间所吸收。到授粉期,磷素的积累百分率约58%,即1/2以上的磷为营养生长期所吸收,这和范贻山、赵镭的研究结果基本一致。磷素在地上部的分配如表2所列。从图1b亦可直观地看出不同部位的分配情况,磷素的分配与氮素的有些相似,成熟时籽粒中的磷约占总量的3/4(76.4%),与Hanway、傅应春等人的结果接近。从图1c可以看出,钾素的积累曲线与氮、磷的大不相同,为一单峰曲线。授粉期钾素的积累就达到了高峰,为20.2公斤/亩,茎秆+雄穗+叶片+叶鞘和穗轴+苞叶+穗柄的最大积累量分别为10.4,7.8和2。0公斤/亩。钾在后期地上部中的损失早有报道,本试验授粉后钾就开始损失,以15DAP～25DAP期间内损失速度最快(图2),为200.5克/亩.天。钾素较早停止积累的原因,是高产玉米群体所具有的特性,还是后期土壤中供钾不足,或是其他什么原因,值得作更多的研究。从表2看出,成熟时钾素的分配状况为:茎秆+雄穗>叶片+叶鞘>穗轴+苞叶+穗柄>籽粒,与此时氮、磷的分配情况大不相同,籽粒中的钾只占1/5(20.40%),低于Hanway的结果(31～44%)。三、成熟时不同部位对籽粒中氮素积累的贡献如用某部位中的养分最高积累量减去成熟时积累量的值作为转移量,以计算转移率,则从表3中可以看出,不同部位氮素转移率的大小顺序为:雄穗>苞叶>叶片>茎秆>穗柄>叶鞘>穗轴,反映出不同部位中氮素再分配性大小。氮素转移量占成熟时籽粒中氮素总积累量百分率的大小顺序为:叶片>茎秆>苞叶>雄穗>叶鞘>穗轴>穗柄,它也反映了不同部位对籽粒中氮素积累量贡献的大小。由表3看出,成熟时籽粒中的氮3/4以上(76.7%)是由地上部其它部分转移来的,但由于后期有氮损失,实际上要低一些。如将各部位氮素转移量之和减去氮素损失量,其差值作为纯转移量的话,则为71.7%,即不到3/4,其余28.3%要从根系和土壤中吸收。这与胡昌浩、范贻山的试验出入较大。成熟时籽粒中58.1%的磷是由地上部其它部位中转移来的(表3),约2/5的磷是从根系和土壤中吸收的,不同部位对成熟时籽粒中的磷素贡献大小顺序是:茎秆>叶片>苞叶>叶鞘>雄穗>穗轴>穗柄。由表3看出,不同部位的钾素转移率:雄穗>叶鞘>苞叶>茎秆>叶片>穗轴,穗柄中没有再出现钾的分配现象,其钾素的绝对含量在成熟之前一直是增加的。因此也就不好比较不同部位对籽粒中钾素贡献的大小。试验结果对玉米养分积累的影响在夏玉米掖单6号生长发育过程中,通过对其地上部氮、磷、钾积累分配规律的研究表明,亩产975公斤产量(含水量13.5%)的水平下,N、P2O5、K:O的吸收量分别为18.2,4.9和17.1公斤/亩,N:P2O5:K2O为3.70:1:3.48,每生产百公斤籽粒需要N、P2O5和K2O的量分别为1.87,0.50和1.75公斤。因此对氮、磷、钾的需要来说氮>钾>磷。胡昌浩在夏玉米亩产414公斤条件下的试验结果表明,生产百公斤籽粒分别需要2.6,1.3和2.9公斤的N、P2O5和K2O。范贻山对亩产514.6公斤夏玉米的研究结果表明,生产百公斤籽粒分别需要2.22,0.77和3.06公斤的N、P2O5和K2O,Karlen等人的亩产1264.4公斤(含水量13.5%)的极高产春玉米资料则为,百公斤籽粒对NP2O5和K2O的需要量分别为2.03,0.85和2.35公斤。比较本试验和上述研究结果看出,随着产量水平的提高,生产百公斤籽粒产量所需氮、磷、钾的量似乎有所减少,虽然是总需肥量增加。因此,高产栽培中如何满足玉米对养分的需求,本研究为之提供了一个参考依据。从氮、磷、钾的积累速度来看,拔节至授粉期间较快,氮、磷、钾的积累量分别达到了