低磷脅迫下硅、磷配施對玉米養(yǎng)分吸收利用及產量形成的影響.pdf

1、硅是植物的有益元素，施硅能夠促進玉米、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，參與植物體內的生理代謝活動，提高作物產量，改善作物品質。磷是植物三大營養(yǎng)元素之一，玉米生產中施用磷肥增產效果明顯，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，但是缺乏硅緩解玉米低磷脅迫的機理研究，在玉米生產中更缺乏硅、磷配施的節(jié)本、增產、增效機理研究。
　　本論文以玉米品種—正紅2號和正紅115為試驗材料，采用水培試驗、砂培試驗和大田試驗相結合的方法，分析不同磷水平下硅對玉米苗期根系生長特性、關鍵生育期葉片光合特性、葉片熒光參數特征、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、干物質積累與分配特性、產量及產量構成因素等方面的影響。水培試驗和砂培試驗，均

3、采用磷濃度×硅濃度2因素裂區(qū)試驗設計，磷濃度為主區(qū)，設置3個水平，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)，設置3個水平，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，2014年和2015年進行田間小區(qū)定位試驗，試驗采用兩因

4、素裂區(qū)設計，品種為主區(qū)，設置2個品種，即正紅2號和正紅115，肥料組合為副區(qū)，設置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(2015年)，試驗以正紅115為材料，采用兩

5、因素裂區(qū)設計，磷肥用量為主區(qū)，設置4個水平，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)，設置3個水平，即施硅(SiO2)0kg·hm-2，37.5kg·hm-2和75kg·hm-2，分別記為:Si0，Si37.5和Si75。本研究主要結果如下:
　　(1)水培試驗和砂培試驗結果表明，在非嚴重缺磷時，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濃度和氣孔導度，降低蒸騰速率，提高葉片光能轉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

7、進一步印證水培試驗和砂培試驗的結論，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、凈光合速率，降低蒸騰速率，但是硅、磷配施對上述指標提高/降低效果更顯著。簡陽和中江試驗地屬于低磷、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能力。
　　(2)水培試驗和砂培試驗條件下，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、鉀和硅素的干物質生產效率，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，促進玉米生育中后期莖葉鞘氮、磷和鉀素的轉運再利用，提高氮肥、磷肥和鉀肥吸收效率和偏生產力，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6.32％～13.56％，施用磷肥（P2O5用量為60kg·hm-2）玉米增產20.56％～62.46％，硅、磷配施處理玉米增產30.61％～80.13％。簡陽和中江試驗區(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積累量，又能優(yōu)化生育后期干物質在玉米各器官中的分配，促

10、進籽粒灌漿結實，最終提高籽粒產量。簡陽和中江試驗區(qū)玉米生產中磷肥(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)來達到穩(wěn)產甚至增產的目標。
　　綜上所述，硅、磷在影響玉米養(yǎng)分吸收和產量形成過程中存在顯著的互作作用和協(xié)同效應。在非嚴重缺磷條件下加硅能夠顯著增強養(yǎng)分吸收和物質生產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