鲜食玉米干物质和养分动态累积与分配特征

张旭 熊又升 贺正华 张国忠 谢媛圆 刘威 徐祥玉

摘要 探討鲜食玉米品种整株干物质与氮、磷、钾养分动态累积与分配特征，为制定高产栽培管理措施提供依据。在大田试验条件下，对湖北省鲜食玉米新品种泰美甜3号的干物质积累与养分吸收特性进行研究。结果表明，植株干物质和养分吸收量随着生育期延长而发生变化，抽雄期前，鲜食玉米对干物质及氮、磷、钾养分吸收规律变化较为相似，即阶段吸收量和日均吸收量随生育时期的推进逐渐增大;而抽雄期后，植株对干物质和氮、磷、钾养分吸收趋势出现显著差异，即干物质和磷吸收持续增高，氮吸收基本不变，钾吸收迅速下降。干物质和养分在各器官体内的分配特点体现在干物质、氮和磷分配随生长中心的转移而发生变化，而钾向生长中心的转移变化不明显。在生产上应根据需肥特性及环境条件采取相应的施肥措施，氮肥和磷肥要多次分期施用，抽雄后还应适量追肥;钾肥应适量种肥，拔节期追肥，抽雄后不追肥。

关键词 鲜食玉米;干物质;养分累积;分配特征

中图分类号 S 513  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）20-0181-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.20.047

开放科学（资源服务）标识码（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 湖北省重点研发计划项目（2020BBB082）。

作者简介 张旭（1995—），男，河北邯郸人，硕士研究生，研究方向：鲜食玉米养分高效利用。*通信作者，研究员，博士，从事土壤改良与作物养分协同技术和新肥料研发研究。

收稿日期 2021-02-22

鲜食玉米是一种健康营养食品，集主食、蔬菜和水果于一身，受到消费者的普遍欢迎[1]。近年来，传统的鲜食玉米口感欠佳，已无法满足消费者的需求，泰系的鲜食玉米因其口感较好在市场上颇受欢迎。因此，研究泰系鲜食玉米的高产高效栽培至关重要。作物干物质的积累是产量形成的基础[2-3]，研究表明，在一定范围内，干物质积累量与产量呈正相关关系，干物质的分配直接决定作物的产量[4]。而养分的吸收、同化与转运直接影响植株干物质积累与分配，进而影响产量[5]。因此了解鲜食玉米干物质积累与养分吸收动态变化规律具有重要意义。鲜食玉米对氮素吸收量最多，钾次之，磷最少[6]，随着鲜食玉米产量的提高，氮、磷、钾的吸收量增加[7]。近年来鲜食玉米的研究集中于品种选育[8-10]、减量施肥[11-12]、密度调控[13-14]、水肥协调[15-16]、抗性研究[17-18]、生理特性[19-20]、品质分析[21-22]等方面，而对鲜食玉米干物质、养分积累分布规律的研究鲜见报道。笔者在大田条件下，以泰系的鲜食玉米新品种泰美甜3号为试验材料，对鲜食玉米生长发育过程中干物质、N、P、K的吸收、分配及转移特性进行研究，以期为制定鲜食玉米高产栽培管理措施提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 试验地点位于湖北省武汉市汉南区郭家村合作社蔬菜基地（113°92′00.5″E，30°30′48.9″N），属于亚热带季风气候区，年均降雨量为1 276.2 mm，年均气温为16.8 ℃。土壤类型为灰潮土。土壤有机质含量15.19 g/kg、碱解氮65.9 mg/kg、有效磷（P）29.18 mg/kg、速效钾（K）167 mg/kg，土壤pH 7.85。

1.2 试验材料 供试鲜食玉米品种为泰美甜3号，由湖北省种子公司提供。供试肥料为氮肥单质肥料和复合肥，氮肥选用市面上售卖的普通尿素（N≥46%），复合肥选用史丹利农业集团股份有限公司生产的硫酸钾型复合肥（N∶P2O5∶K2O=17∶17∶17）。

1.3 试验设计 鲜食玉米试验区种植密度为45 000株/hm 小区面积100 m 处理重复3次，共3个小区，小区为南北行向。试验小区施肥量：N 180 kg/hm P 120 kg/hm K 120 kg/hm2。肥料在播种前根据不同用量采用撒施的方式一次性施入，全量作基肥，然后用旋耕机旋地多遍，清理沟厢整成待播地。试验于2020年7月25日播种，灌溉方式为沟溉，其他栽培管理同生产田。

1.4 测定项目与方法 分别于鲜食玉米拔节期（8月19日）、大喇叭口期（8月30日）、抽雄期（9月12日）和收获期（10月9日）每小区随机选取有代表性的植株3株，按不同器官分开，105 ℃杀青30 min，70 ℃烘干至恒重后，测定样品各器官干重，并用粉碎机粉碎，H2SO4-H2O2消煮，全氮采用凯氏定氮法测定，全磷采用钼锑抗比色法测定，全钾采用火焰光度计法测定，并计算氮素、磷素和钾素的吸收量[23]。

1.5 数据处理 试验数据采用Excel 2019和SPSS 25.0软件进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 鲜食玉米干物质的积累、分配与转移

2.1.1 鲜食玉米植株体内干物质积累动态。鲜食玉米植株个体干物质重与生育时间的关系呈“S”变化（图1），可用Logistic曲线方程拟合（表1），鲜食玉米播种后44 d干物质积累速率达到最大，最大吸收速率为5.051 5 g/（株·d），符合作物干物质积累的一般规律[3]。在鲜食玉米生育前期，植株干物质积累缓慢，在鲜食玉米生育中期，植株生长速度加快，干物质积累量迅速增加，此阶段是鲜食玉米生物产量形成的关键时期，在鲜食玉米生育中期保证养分供给对形成较高水平的生物产量尤为重要。在鲜食玉米生育后期，干物质积累速度逐渐下降，保证这一阶段的养分需求量，维持较大的绿叶面积、延缓叶片衰老，对提高产量十分重要。

2.1.2 鲜食玉米干物质在各器官中的分配与转移。随着鲜食玉米的生长中心发生改变，干物质在鲜食玉米各器官中的分配也发生变化（表2）。拔节期前干物质主要分配在叶片，此期叶片干物重占全株的85.03%。在抽雄期鲜食玉米各器官干物质重占全株干物质重的比重由高到低分别为叶片、茎秆、雄穗和果穗。叶片干物质重最大值在抽雄期，随着果穗的形成，植株生长中心转向果穗。各器官光合产物转移情况见表 转移量由高到低分别为叶片、雄穗和茎秆，叶片转移量为7.90 g/株，转移率为20.70%;雄穗转移量为5.80 g/株，转移率为54.30%;茎秆转移量为2.98 g/株，转移率为11.35%。鲜食玉米各器官干物质转移总量为16.68 g/株，而果穗在抽雄至收获期间干物质吸收总量为46.38 g/株，因此，在鲜食玉米栽培中要加强生育中、后期的管理，特别是抽雄至采收期间的水肥管理，保证有足够的养分可供果穗生长发育。

2.2 鲜食玉米氮、磷、钾吸收动态

2.2.1 鲜食玉米氮素吸收动态。氮是影响鲜食玉米产量形成的重要营养元素[24]。随着生育阶段的推进，鲜食玉米对氮的吸收逐渐增加，后期氮积累量不再增加。鲜食玉米植株个体氮积累量与生育时间的关系呈“S”变化（图1），可用Logistic曲线方程拟合（表1），鲜食玉米播种后39 d氮素积累速率达到最大，最大吸收速率为0.142 8 g/（株·d）。由表3可知，植株拔节期之前吸氮量少，氮积累量仅为0.090 g/株。拔节至大喇叭口期，吸氮量迅速增加，此阶段吸氮量占总氮量的26.73%，日均吸氮量为0.042 g/株。大喇叭口期至抽雄期，植株需氮量剧增，吸收速率达到最大，是鲜食玉米吸氮的高峰期，此阶段吸氮量占总氮量的67.86%，日均吸氮量为0.091 g/株。抽雄期至收获期，此阶段吸氮量为0。结果表明，随着生育时期的推进，鲜食玉米氮素积累量先增加后不变。因此，在鲜食玉米生殖生长阶段应提供充足的氮素营养来保证其生长发育。

2.2.2 鲜食玉米磷素吸收动态。鲜食玉米对磷的吸收特点与氮不同，整个生育期其积累量持续增加，直至收获期为止（图1），这与杨欢等[7]和颜晓军等[25]的研究结果一致。鲜食玉米植株个体磷积累量与生育时间的关系呈“S”变化，可用Logistic曲线方程拟合（表1），鲜食玉米播种后41 d氮素积累速率达到最大，最大吸收速率为0.015 2 g/（株·d）。由表3可知，鲜食玉米拔节期之前吸磷较少，吸磷量仅占总磷量的3.70%。拔节期至大喇叭口期，吸磷量迅速增加，吸收速率加快，此阶段吸磷量占总磷量的23.94%，日均吸磷量为0.006 g/株。大喇叭口期至抽雄期吸收速率最快，出现吸磷高峰期，阶段吸磷量占总磷量的61.78%，日均吸磷量达鲜食玉米整个生育期最大值，为0.012 g/株。抽雄期以后，吸磷速率减缓，至收获期达到最大积累量，为0.259 g/株。结果表明，鲜食玉米磷素积累量随着生育时期的推进一直增加，吸收速率表现为慢—快—慢的特点。因此，在鲜食玉米生殖生长阶段保证充足的磷素营养，是获得高产的重要手段之一。

2.2.3 鲜食玉米钾素吸收动态。鲜食玉米植株个体钾积累量与生育时间的关系呈“S”变化（图1），可用Logistic曲线方程拟合（表1），鲜食玉米播种后37 d钾素积累速率达到最大，最大吸收速率为0.192 9 g/（株·d）。由表3可知，鲜食玉米拔节期之前植株吸钾量较少，钾积累量仅为0.095 g/株，吸钾量仅占总钾量的5.53%。拔节期至大喇叭口期，吸钾量迅速增加，此阶段吸钾量占总钾量40.36%，日均吸钾量为0.063 g/株。大喇叭口期至抽雄期，钾素积累量达鲜食玉米整个生育期最大值，为2.228 g/株，是鲜食玉米吸钾的第1个高峰期，阶段吸钾量占总钾量的83.81%，日均吸钾量为0.111 g/株。此后鲜食玉米钾素积累量迅速下降，至收获期达到最低值，钾素积累量降为1.717 g/株。结果表明，随着生育时期的推进，鲜食玉米钾素积累量呈先增加后减少的趋势。

2.3 鲜食玉米各器官中氮、磷、钾的分配与转移

2.3.1 鲜食玉米氮素的分配与转移。鲜食玉米氮素在拔节期主要集中在叶片和茎秆中，进入抽雄期后，氮素的积累分配中心转向果穗，至收获期果穗含氮量占全株总氮量的52.34%，说明果穗是容纳氮素最多的器官（表4）。鲜食玉米的茎秆、叶片和雄穗中的氮素至抽雄期停止增长，开始向果穗转移。各器官氮素向果穗转移率由高到低分别为雄穗、叶片和茎秆。在收获期测定单株果穗含氮量为0.908 g，各器官向果穗转移总氮量0.655 g，占果穗总氮含量的72.14%，表明鲜食玉米果穗中的氮素大部分是由各营养器官转移而来，但仍有少量的氮素需要由土壤供应。因此，在鲜食玉米生殖生长阶段保证土壤供氮充足，是鲜食玉米获得高产的重要措施之一，否则，会直接影响鲜食玉米果穗的生长发育，进而影响产量。

2.3.2 鲜食玉米磷素的分配与转移。鲜食玉米磷素在拔节期主要集中在叶片和茎秆中，进入抽雄期后，磷素的分配中心转向果穗，至收获期果穗含磷量占全株总磷量的66.87%，说明果穗是容纳磷素最多的器官（表4）。鲜食玉米茎秆、叶片和雄穗中的磷素至抽雄期停止增长，开始向果穗中转移。各器官磷素转移率表现为雄穗>叶片>茎秆，磷素转移量表现为叶片>雄穗>茎秆。在收获期测定单株果穗含磷量为0.174 g，其中从叶片转移量0.053 g，茎秆转移量0.018 g，雄穗转移量0.032 g，各器官向果穗转移磷素总量为0.103 g，占果穗成熟阶段总含磷量的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补给。因此，在鲜食玉米生殖生长阶段应保证土壤供磷充足，否则，会直接影响鲜食玉米果穗的生长发育，进而影响产量。

2.3.3 鲜食玉米钾素的分配与转移。鲜食玉米钾素在抽雄期以前叶片和茎秆积累量最高，抽雄期后，钾素分配到果穗中最多，至收获期达植株体内总钾量的36.46%。说明果穗是容納钾素最多的器官（表4）。鲜食玉米茎秆、叶片和雄穗中的钾素至抽雄期停止增长，开始向果穗中转移。各器官钾素转移率表现为雄穗>叶片>茎秆，钾素转移量表现为叶片>茎秆>雄穗。在收获期测定单株果穗含钾量为0.626 g，其中从叶片转移量0.560 g，茎秆转移量0.235 g，雄穗转移量0.108 g，各器官共转移钾素总量为0.903 g。说明钾素在各器官中转移不像氮、磷那样最终转移到果穗中。鲜食玉米叶片、茎秆、雄穗中钾素至抽雄期后开始向果穗中转移，但转移的钾素并未全部积累于果穗，钾素在参与果穗建成的生理代谢活动后便向外转移，这与Ray等[5]的研究结果一致。

3 结论与讨论

该试验结果表明，鲜食玉米干物质和N、P、K养分的最大吸收速率均出现在大喇叭口期至抽雄期，植株生长后期养分吸收速率下降快而干物质增长速率下降慢，反映了体内养分的持续利用和再利用，也表明累积养分在保证后期干物质稳定性方面的作用。氮、磷、钾的配合施用，能够增加和协调土壤养分平衡，促进鲜食玉米的生长发育，促进干物质的积累，延迟各器官的衰老，延长叶片的光合时间，有利于提高鲜食玉米产量。在生产上应根据需肥特性及环境条件采取相应的施肥措施，氮肥和磷肥要多次分期施用，抽雄后还应适量追肥;钾肥应适量种肥，拔节期追肥，抽雄后不追肥。

鲜食玉米果穗中的干物质、N、P、K一部分来源于吸收积累，一部分来源于营养体的转移。鲜食玉米抽雄期后各器官干物质转移总量为16.68 g/株，占果穗干物质总量的29.25%;氮的转移总量为0.655 g/株，占果穗总氮量的72.14%;磷的转移总量为0.103 g/株，占果穗总磷量的59.20%;钾的转移总量为0.903 g/株，超过了果穗总钾量，表明抽雄后来自土壤及根系的氮养分含量占27.86%，磷养分含量占40.80%，果穗干重的70.75%干物质是鲜食玉米生长后期叶片光合作用的产物。表明该品种营养生长阶段养分吸收及叶片光合作用能力很强，果穗养分及干物质主要依赖于授粉后植株的净吸收，因此应加强鲜食玉米营养生长阶段的养分供给，保证鲜食玉米生长后期的养分吸收。

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