低磷脅迫下硅、磷配施對玉米養(yǎng)分吸收利用及產(chǎn)量形成的影響.pdf

1、硅是植物的有益元素，施硅能夠促進(jìn)玉米、水稻、甘蔗、辣椒、牧草等作物的生長發(fā)育，提高其抵御生物脅迫（病蟲害等）和非生物脅迫（鹽害、重金屬毒害、干旱脅迫、養(yǎng)分虧缺或過剩脅迫等）的能力，參與植物體內(nèi)的生理代謝活動，提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)。磷是植物三大營養(yǎng)元素之一，玉米生產(chǎn)中施用磷肥增產(chǎn)效果明顯，但大量施用磷肥不僅會降低肥料利用率，促使土壤成為“磷庫”，而且還會加速消耗磷礦資源。以往的研究主要側(cè)重于磷肥或者硅肥，雖然有研究指出硅、磷存在肥效

2、互促效應(yīng)，但是缺乏硅緩解玉米低磷脅迫的機(jī)理研究，在玉米生產(chǎn)中更缺乏硅、磷配施的節(jié)本、增產(chǎn)、增效機(jī)理研究。
　　本論文以玉米品種—正紅2號和正紅115為試驗(yàn)材料，采用水培試驗(yàn)、砂培試驗(yàn)和大田試驗(yàn)相結(jié)合的方法，分析不同磷水平下硅對玉米苗期根系生長特性、關(guān)鍵生育期葉片光合特性、葉片熒光參數(shù)特征、土壤有效硅和速效磷含量變化規(guī)律、養(yǎng)分（氮、磷、鉀和硅）吸收利用特性、干物質(zhì)積累與分配特性、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素等方面的影響。水培試驗(yàn)和砂培試驗(yàn)，均

3、采用磷濃度×硅濃度2因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，磷濃度為主區(qū)，設(shè)置3個(gè)水平，即正常磷A1:磷濃度為1mmol·L-1，中度缺磷A0.1:磷濃度為0.1mmol·L-1，重度缺磷A0.01:磷濃度為0.01mmol·L-1，硅濃度為副區(qū)，設(shè)置3個(gè)水平，即Si0:硅濃度為0mmol·L-1，Si0.75:硅濃度為0.75mmol·L-1，Si1.5:硅濃度為1.5mmol·L-1。簡陽大田試驗(yàn)，2014年和2015年進(jìn)行田間小區(qū)定位試驗(yàn)，試驗(yàn)采用兩因

4、素裂區(qū)設(shè)計(jì)，品種為主區(qū)，設(shè)置2個(gè)品種，即正紅2號和正紅115，肥料組合為副區(qū)，設(shè)置4種硅、磷肥組合，即對照處理:不施用磷肥和硅肥，施硅處理:單施硅(SiO2)75kg·hm-2，施磷處理:單施磷(P2O5)60kg·hm-2，和硅、磷配施處理:施磷(P2O5)60kg·hm-2，且施硅(SiO2)75kg·hm-2，分別記為P0Si0、P0Si75、P60Si0和P60Si75。中江大田試驗(yàn)(2015年)，試驗(yàn)以正紅115為材料，采用兩

5、因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，磷肥用量為主區(qū)，設(shè)置4個(gè)水平，即施磷(P2O5)0kg·hm-2，30kg·hm-2，60kg·hm-2和90kg·hm-2，分別記為:P0，P3，P6和P9，硅肥用量為副區(qū)，設(shè)置3個(gè)水平，即施硅(SiO2)0kg·hm-2，37.5kg·hm-2和75kg·hm-2，分別記為:Si0，Si37.5和Si75。本研究主要結(jié)果如下:
　　(1)水培試驗(yàn)和砂培試驗(yàn)結(jié)果表明，在非嚴(yán)重缺磷時(shí)，適量加硅能增加正紅2號和正紅11

6、5根重、總根長和根表面積增強(qiáng)植株對氮、磷、鉀、硅養(yǎng)分吸收與利用，提高綠葉面積、葉片凈光合速率、胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度，降低蒸騰速率，提高葉片光能轉(zhuǎn)換率和電子傳遞效率，降低光抑制和提高熱耗散能力，增加干物質(zhì)積累來緩解玉米低磷脅迫。正常磷濃度下促使玉米根系形態(tài)指標(biāo)最優(yōu)的硅濃度為0.75mmolL-1，中度缺磷磷濃度下促使玉米根系形態(tài)指標(biāo)最優(yōu)的硅濃度為1.5mmol L-1，重度缺磷條件下加硅也無法顯著改善玉米根系生長。簡陽和中江的大田試驗(yàn)

7、進(jìn)一步印證水培試驗(yàn)和砂培試驗(yàn)的結(jié)論，在低磷土壤條件下，單施硅肥、單施磷肥能顯著提高玉米葉面積指數(shù)、凈光合速率，降低蒸騰速率，但是硅、磷配施對上述指標(biāo)提高/降低效果更顯著。簡陽和中江試驗(yàn)地屬于低磷、少硅土壤，硅肥(SiO2)用量為75kg·hm-2就能顯著改善玉米光合生產(chǎn)能力。
　　(2)水培試驗(yàn)和砂培試驗(yàn)條件下，在中度缺磷和正常磷處理中，加硅能夠顯著提高植株氮、磷、鉀和硅的積累量，提高氮、磷、鉀和硅素的干物質(zhì)生產(chǎn)效率，增加氮、磷、

8、鉀和硅在莖葉中的分配比例，還能降低氮、磷、鉀和硅在根系中的分配比例。四川丘陵低磷、少硅土壤中，施用硅肥能夠活化土壤“磷庫”，減少土壤對磷肥的吸附量，增加土壤磷的解吸量。硅、磷配施處理能夠顯著提高玉米拔節(jié)期、吐絲期和成熟期0～20cm和20～40cm土壤中速效磷含量和有效硅含量，增加玉米植株對氮、磷、鉀和硅積累量，促進(jìn)玉米生育中后期莖葉鞘氮、磷和鉀素的轉(zhuǎn)運(yùn)再利用，提高氮肥、磷肥和鉀肥吸收效率和偏生產(chǎn)力，還能顯著提高玉米的磷肥表觀利用率。<

9、br>　　(3)四川丘陵低磷土壤條件下，施用硅肥（SiO2用量為75kg·hm-2）玉米增產(chǎn)6.32％～13.56％，施用磷肥（P2O5用量為60kg·hm-2）玉米增產(chǎn)20.56％～62.46％，硅、磷配施處理玉米增產(chǎn)30.61％～80.13％。簡陽和中江試驗(yàn)區(qū)硅肥(SiO2)用量為75kg·hm-2和磷肥(P2O5)用量為60kg·hm-2配施組合能顯著提高玉米主要生育階段干物質(zhì)積累量，又能優(yōu)化生育后期干物質(zhì)在玉米各器官中的分配，促

10、進(jìn)籽粒灌漿結(jié)實(shí)，最終提高籽粒產(chǎn)量。簡陽和中江試驗(yàn)區(qū)玉米生產(chǎn)中磷肥(P2O5)用量從90kg·hm-2減少至60kg·hm-2，甚至減少至30kg·hm-2后可以依靠增施75kg·hm-2硅肥(SiO2)來達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)的目標(biāo)。
　　綜上所述，硅、磷在影響玉米養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量形成過程中存在顯著的互作作用和協(xié)同效應(yīng)。在非嚴(yán)重缺磷條件下加硅能夠顯著增強(qiáng)養(yǎng)分吸收和物質(zhì)生產(chǎn)來緩解玉米低磷脅迫，四川丘陵低磷土壤條件下，硅、磷配施還能顯著改善土