磷肥不同施用量对玉米经济系数·产量和磷肥指标的影响

周小芹，杨志奇，赵尚文，温宏昌，张喜平，吕莉莉，田志强

(天水市农业科学研究所，甘肃天水 741000)

磷是作物生长不可缺少的重要元素之一，以多种方式参与植物体内各种生物化学过程，对促进植物生长发育和新陈代谢起着非常重要的作用[1]。磷有施入不同土壤极易被固持等特征，研究表明，磷在当季作物的利用率仅为10%～25%[2]。因磷肥利用率低，如不科学合理地施用磷肥，必然造成直接的经济损失；长此以往，还会严重破坏土壤结构。同时，部分磷还会随地表径流，由陆地生态系统向水体生态系统迁移，加速了水体的富营养化，造成水域环境胁迫[3]。黄土高原地区是我国重要旱作农业区，区域内土壤贫瘠，水资源严重缺乏，土壤养分和水分是限制农业发展的主要因素，长期生产实践证明，通过增加肥料投入培肥土壤，是提高该区粮食单产、实现农业可持续发展的关键措施，特别是施用磷肥[4]。近几年，种植户为了提高作物产量，盲目大量施用化肥，导致农业成本增加、磷素在土壤中积累过度，如何合理施肥，在保障作物产量的同时，又能降低环境风险还能提高耕地土壤肥力是发展绿色农业的有效途径。笔者通过田间试验，在同等有机肥、氮肥和钾肥条件下，研究了磷肥不同施用量对玉米经济系数、产量和磷肥指标的影响，以期为天水市干旱半干旱区玉米磷肥的合理施用和化肥零增长提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料供试作物为春玉米，指示品种为中单2号；氮肥为尿素(含N 46.4%)；磷肥为过磷酸钙(含P2O512%)；钾肥为硫酸钾(含K2O 51%)；地膜采用0.01 mm白膜。

1.2 试验地概况试验设在天水市秦州区中梁镇三湾村(天水市农业科学研究所试验田)，该区属半干旱山区，年平均气温为11 ℃左右，海拔1 650 m，降雨量500～850 mm。试验地土壤属中壤黄绵土。前茬作物玉米，有机肥为鸡粪，当地小型养鸡场购买，腐熟期超过90 d。试验前测定0～20 cm耕层土壤基本理化性状为有机质16.8 g/kg，全氮 0.98 g/kg，全磷0.86 g/kg，全钾20.2 g/kg，碱解氮69.8 mg/kg，速效磷22 mg/kg，速效钾102 mg/kg，pH 8.32。前茬作物玉米。有机肥(鸡粪)有机质、全氮、全磷和全钾含量分别为44.07、3.12、1.52和13.60 g/kg；碱解氮、速效磷和速效钾含量分别为252.25、268.9和1 635 mg/kg。

1.3 试验设计试验共设6个处理，小区面积30 m2,3次重复。施有机肥7 500 kg/hm2、N 69 kg/hm2、K2O 60 kg/hm2，施P2O5分别为0、43.5、87.0、130.5、174.0和217.5 kg/hm2，均按照P0、P43.5、P87.0、P130.5、P174.0和P271.5标识各个处理。有机肥和肥料结合整地一次性施入。栽培方式，结合当地种植习惯，条膜覆盖，先铺膜后7 d人工点播，保苗6.0万～6.6万株/hm2，其他田间管理措施同当地大田。成熟期每小区分别选取具有代表特征的玉米20株，从根部距地面5 cm切割，带入室内风干后测定株高、穗长、穗粗、秃顶长、穗行数、行粒数、千粒重。小区单打单收，籽粒脱粒后晒干称取籽粒产量。

1.4 数据分析数据采用软件Excel作图，DPS 8.00进行数据显著性分析，并用LSD法检验差异显著性。

磷肥贡献率=(施磷区产量-不施磷区产量)/施磷区产量×100%

磷肥农学利用率(kg/kg)=(施磷区籽粒产量-无磷区籽粒产量)/施磷量

磷肥偏生产力(kg/kg)=籽粒产量/磷肥(P2O5)用量

2 结果与分析

2.1 磷肥不同施用量对玉米生育时期的影响由表1可知，不同施磷(P)处理对玉米生育期的影响不同。施磷174.0、217.5 kg/hm2时拔节期较减磷处理延迟1～2 d，大喇叭口期较不施磷处理和减磷处理提前1～2 d。随着生育进程的推进，不同施磷(P)处理，由于供磷量的不同，影响玉米的生长。不施磷和施磷较少的处理由于磷肥供应不足，拔节期提前，影响有效完成干物质累积。而不同施磷处理，玉米成熟期和生育期又不尽相同，玉米的生育期随着磷肥施用量的不同相差1～3 d，呈现不规律的变化。

表1 不同种植模式及施肥量对玉米生育期的影响

2.2 磷肥不同施用量对玉米经济性状的影响由表2可知，不同磷肥处理下，P217.5和P130.5株高、穗粗、秃顶长、千粒重均优于P0、P43.5、P87.0处理，穗长、穗行数和行粒数处理间差异较小，相对比较稳定，磷肥的施用量直接影响玉米的株高、穗粗、秃顶长和千粒重等，株高、穗长、穗粗处理间在0.01水平差异不显著，而在0.05水平时不同磷肥处理差异显著，株高、穗长、穗粗没有随着磷肥施用量的变化发生规律性的变化，而千粒重随着磷肥施用量的增加不断增加，说明磷肥的施用在一定程度可以提高玉米籽粒的千粒重。

表2 不同种植模式及施肥量对玉米经济性状的影响

2.3 磷肥不同施用量对玉米籽粒产量的影响从图1可以看出，玉米籽粒产量随着磷肥施用量的增加而增加，P217.5最高，达11 112.15 kg/hm2，P0最低为7 750.50 kg/hm2，P43.5、P87.0、P130.5、P174.0和P217.5较P0分别提高14.33%、34.43%、39.08%、42.95%和43.37%，差异显著。P217.5处理籽粒产量较P43.5、P87.0、P130.5、P174.0分别提高25.40%、6.65%、3.09%、0.30%，施磷处理之间差异不显著，尤其P174.0其玉米籽粒产量仅提高0.30%，相对于施磷水平可以忽略不计。

注：不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)；不同大写字母表示不同处理间差异极显著(P<0.01)

2.4 磷肥不同施用量对磷肥贡献率、农学利用率和偏生产力的影响由表3可知，磷肥贡献率随着施磷量的增加呈递增趋势，磷肥贡献率为12.53%～30.25%，P217.5磷肥贡献率最高为30.25%，较P174.0的磷肥贡献率30.05%高0.2百分点，玉米籽粒产量P217.5较P174.0高0.30%，从磷肥贡献率和籽粒产量两方面看，P174.0的磷肥贡献率30.05%较为合理。从磷肥的农学效率和磷肥偏生产力看，不同施磷量之间存在差异，随着施磷量的增加均呈递减趋势。

表3 磷肥不同施用量对肥效指标的影响

3 结论与讨论

不同施磷处理对玉米生育期的影响不同，施磷174.0、217.5 kg/hm2时拔节期较减磷处理延迟1～2 d，大喇叭口期较不施磷处理和减磷处理提前1～2 d。而不同施磷处理，玉米成熟期和生育期又不尽相同；不同磷肥处理影响玉米的株高、穗粗、秃顶长、千粒重，而穗长、穗行数和行粒数处理间差异较小，P217.5和P130.5株高、穗粗、秃顶长、千粒重均优于P0、P43.5、P87.0处理，磷肥的施用对玉米的生长发育有明显的影响；陈书强等[5]研究表明，随着施磷量的增加，玉米株高呈增加趋势，而穗长、穗行数、行粒数、千粒重和产量均呈抛物线变化，5项指标均以75 kg/hm2最大；研究显示，提高磷肥施用量可以增强玉米长势，但并非施磷量越大时效果越好，穗长、穗行数、行粒数、千粒重和产量均以施磷量75 kg/hm2处理最大，表明只有适量施用磷肥才可以改善玉米产量构成因子，提高产量水平。

玉米籽粒产量随着磷肥施用量的增加而增加，P217.5最高，达11 112.15 kg/hm2，P0最低为7 750.50 kg/hm2，P217.5处理籽粒产量较P43.5、P87.0、P130.5、P174.0分别提高25.40%、6.65%、3.09%、0.30%，施磷处理之间差异不显著，尤其P174.0其玉米籽粒产量仅提高0.30%，相对于施磷水平可以忽略不计。宇万太等[6]研究显示，施磷玉米增产24.2%～27.8%，1 kg磷肥增产玉米19.21～69.54 kg。适量施用磷肥可以减少玉米产量年际间的波动，起到稳产的作用。韩秉进等[7]研究显示，在大豆-玉米轮作区，施磷比无肥区增加45.2～47.0 kg/hm2。张爱君等[8]研究表明，在江苏黄潮土上，在施用氮肥的基础上施用磷肥使玉米产量从5 115.0 kg/hm2提高到6 130.5 kg/ hm2。孙恒等[9]研究表明，施用磷肥对玉米籽粒产量有一定的影响，施磷量在0～120 kg/hm2时，玉米籽粒产量随施磷量的增加而增加，施磷量在120～480 kg/ hm2时，玉米籽粒产量随施磷量的增加而降低，但玉米籽粒产量降低不显著。张宝贵等[2]研究显示，施肥对玉米籽粒中N、P、K养分的吸收量及含量均有一定的影响，其中磷肥的影响最大，施用磷肥的处理比不施磷肥处理玉米籽粒中磷素吸收量提高了9.8～10.5 kg/hm2。刘德江等[10]研究显示，氮、磷、钾肥对玉米产量的贡献率分别是6.18%、20.69%、12.42%，磷肥对玉米产量的贡献率相对最高。至于该地区施磷量多大，会降低玉米产量需要进一步研究，但从资源节约和生态安全等方面考虑，该地区玉米的经济安全施磷量应控制在174 kg/hm2以下。

磷肥贡献率在一定范围内与磷肥施用量呈正相关，从P0～P217.5其变幅为12.53%～30.25%，P217.5磷肥贡献率最高30.25%，较P174.0的磷肥贡献率30.05%高0.2百分点，就玉米籽粒产量P217.5较P174.0高0.30%，从磷肥贡献率和籽粒产量两方面看，P174.0的磷肥贡献率30.05%较为合理；从磷肥的农学效率和磷肥偏生产力看，不同施磷量之间存在差异，随着施磷量的增加均呈递减趋势；玉米磷肥农学效率和偏生产力与磷肥施用量呈负相关，研究发现，磷肥施用不足虽能提高磷肥的农学效率和偏生产力，但明显降低了产量收益，而高施磷量的农学效益和偏生产力低下，不利于资源节约和环境友好，P174.0处理的农学效率为19.13 kg/kg，偏生产力为63.68 kg/kg，贡献率30.05%，在该区域可以保证玉米籽粒产量，同时利于资源节约、环境友好又可以培肥土壤。

磷肥施用量的不同可以影响玉米的生育期、产量、株高、穗粗、秃顶长、千粒重等，当施磷量达87.0 kg/hm2时，继续施磷对玉米籽粒的产量影响逐渐变小；当达174.0 kg/hm2以上时，施磷对玉米籽粒产量的贡献可以忽略不计。该试验结果认为，在天水半干旱山区黄绵土土壤上玉米磷的施用量为施有机肥一般施87.0～174.0 kg/hm2，不施有机肥一般不超过217.5 kg/hm2。