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施磷水平对胡麻干物质积累和磷吸收与利用的影响

来源:知实学术 分类:农业论文 发布时间:2021-03-09 浏览:

  摘要:為明确胡麻品种对磷肥梯度的响应,完善胡麻平衡施肥技术,以胡麻品种轮选2号和定亚22号为指示品种,在定西旱地梯田研究了不同磷肥水平(P2O5为0、45、90、135 kg/hm2)对胡麻不同品种各器官干物质积累、籽粒产量以及磷肥农学利用率的影响。结果表明,在现蕾期,轮选2号施P2O5 135 kg/hm2时茎、叶和蕾的干物质积累量均较高;而定亚22号施P2O5 45 kg/hm2时蕾的干物质积累量较高,但茎、叶的干物质积累量较低。在盛花期,轮选2号的中磷处理(施P2O5 90 kg/hm2)、定亚22号的高磷处理(施P2O5 135 kg/hm2)和低磷处理(施P2O5 45 kg/hm2)均具有显著提高胡麻各器官干物质积累量的优势。成熟期,轮选2号施P2O5 90 kg/hm2时有利于茎干物质量的积累,施磷水平对胡麻成熟期叶片干物质积累量影响不显著,高磷处理(施P2O5 135 kg/hm2)抑制了胡麻蒴果干物质的积累。高磷处理和中磷处理对轮选2号和定亚22号的茎干物质转运量均具有促进作用,不施磷处理不利于茎干物质转运。定亚22号施P2O5 45 kg/hm2时,茎秆磷含量在盛花期增加,而在成熟期降低,从而增加了茎秆的磷素转运量,显著提高了磷肥利用率,使胡麻籽粒产量提高。综合考虑干物质积累量、籽粒产量、磷肥农学利用率及环境污染等因素,适宜当地种植的胡麻品种为定亚22号,施磷(P2O5)量以45 kg/hm2为宜。

  关键词:胡麻;磷肥梯度;干物质积累量;产量;磷肥农学利用

  中图分类号:S562.3;S147.2 文献标志码:A 文章编号:1001-1463(2021)01-0015-08

  doi:10.3969/j.issn.1001-1463.2021.01.004

江苏农业科学

  《江苏农业科学》(半月刊)是由江苏省农业科学院主管并主办的综合性农业科技期刊,每月5日和20日出版,大16开铜版纸印刷,国内外公开发行(ISSN1002-1302/CN32-1214/S)。

  Abstract:In order to clarify the response of flax cultivars to the gradient of phosphate fertilizer and perfect the balanced fertilization technology. Lunxuan 2 and Dingya 22 were used as test cultivars to study the dry matter accumulation in different organs under different phosphate fertilizer levels (P2O5 0 kg/hm2, 45 kg/hm2, 90 kg/hm2, 135 kg/hm2) on dry matter accumulation, grain yield and agronomic utilization rate of different cultivars of flax were studied in the terra. The results showed that the dry matter accumulation of stem, leaf and bud was higher when the phosphorus application amount is P2O5 135 kg /hm2 at the budding stage, while that of bud was higher when the phosphorus application amount is P2O5 45 kg/hm2, but the dry matter accumulation of stem and leaf was lower. At the full flowering stage, the treatments of medium phosphorus(P2O5 90 kg/hm2), high phosphorus P2O5 135 kg/hm2 and low phosphorus(P2O5 45 kg/hm2) have the advantage of significantly increasing the dry matter accumulation in various organs of flax. In mature stage, it is beneficial to the accumulation of stem dry matter. Phosphorus has no significant effect on the accumulation of leaf dry matter when P2O5 was 90 kg/hm2. High phosphorus treatment(P2O5 135 kg/hm2) inhibits the accumulation of flax capsule dry matter. The treatments of high phosphorus and medium phosphorus promoted the dry matter transportation of the two cultivars and the without phosphorus treatment was not conducive to dry matter transportation. When P2O5 45 kg/hm2 was applied to Dingya 22, the phosphorus content in flax stems at full flowering stage, but decreased at mature stage thus increasing phosphorus transport in the stems, the utilization rate of phosphate fertilizer was significantly improved, and the grain yield was increased. Considering factors such as dry matter accumulation, grain yield,agronomy utilization rate of phosphate fertilizer and environmental pollution, the flax cultivar suitable for local cultivation is Dingya 22, and the phosphorus(P2O5) application amount is 45 kg/hm2.

  Key words:Flax;Phosphate fertilizer gradient;Accumulation of dry matter;Yield;Agronomic utilization efficiency of phosphate fertilizer

  磷素是作物生长的必要元素之一,参与许多重要物质组成和生命代谢活动,具有增强作物抗旱和抗寒的能力,并对作物的生长发育和产量形成有重要影响[1 - 2 ]。作物缺磷会显著影响植株对其他养分的吸收,抑制生长,从而降低籽粒产量和品质[3 ],而过量施磷易造成植株呼吸作用加强,养分大量消耗,不利于干物质积累和产量的形成[4 ]。

  胡麻(Linum usitatissimum Linn)是我国北方地区的重要油料作物,具有较强的耐旱、耐寒、耐瘠薄能力[5 - 7 ]。甘肃省种植面积10.09万hm2,约占全国面积的16%[8 ],是我国最大的胡麻种植区。研究表明,施磷有效地促进了胡麻植株地上部干物质的积累,对苗期和枞形期胡麻叶片和茎秆干物质积累均具有促进作用,而且提高了苗期、枞形期胡麻叶片干物质分配比率。随着胡麻生育进程推进,施磷促进了盛花期茎秆干物质分配比率的增加,达到全生育期最大值[9 ]。另外,磷肥的施用有助于其他肥料的高效利用。高氮处理下花后胡麻茎中累积了较多的淀粉,而适当施磷后花后胡麻茎中淀粉含量较低;施氮造成了花后胡麻茎中淀粉残留量的提高,在一定程度上限制了其向籽粒的转移,施磷保证了现蕾期叶片功能的延续,促进了营养物质向籽粒的输送[10 ]。磷肥的施用与作物叶绿素合成有直接关系[11 ],磷肥促使叶绿素含量升高,增强了光合能力,进而提高产量[12 ]。叶绿素为胡麻籽粒含油率、籽粒中粗蛋白和亚麻酸质量分数的转化生成提供了一定物质基础[13 ]。然而在生产实际中存在重氮肥、轻磷肥的现象,造成产量不稳,经济效益低等问题。我们在不同磷肥梯度下,研究了不同胡麻品种在关键生育时期干物质积累和磷素利用特征,以期为旱地胡麻平衡施肥提供依据。

  1 材料和方法

  1.1 试验地概况

  试验于2017年在定西市农业科学研究院西寨油料试验站进行。地处黄土高原丘陵沟壑区,海拔2 050 m,年平均气温6 ℃,年日照时数2 453 h,无霜期213 d,年降水量390 mm,2017年及多年月平均降水量和气温如图1所示。试验地为梯田,土壤属黄绵土,肥力中等均匀,前茬小麦。土壤耕层含有机质9.12 g/kg、全氮0.99 g/kg、速效氮48.99 g/kg、全磷0.67 g/kg、速效磷27.11 g/kg、速效钾107.99 g/kg,pH 8.17。

  1.2 供试材料

  指示胡麻品种为轮选2号和定亚22号,均由西市农业科学研究院提供。供试磷肥为普通过磷酸钙(含P2O5 12%),由甘肃白银虎豹化工有限公司生产并提供;氮肥为尿素(含N 46%),由甘肃刘家峡化工集团有限责任公司生产并提供。

  1.3 试验方法

  试验采用双因素随机区组试验设计,设2个胡麻品种,分别为轮选2号(V1)和定亚22号(V2)。设4个磷肥施用水平,分别为P0(P2O5 0 kg/hm2)、P1(P2O5 45 kg/hm2)、P2(P2O5 90 kg/hm2)、P3(P2O5 135 kg/hm2)。试验共设8个处理,3次重复,小区面积20 m2(5 m×4 m)。小区间间隔50 cm,四周设1 m的保护行。胡麻种植密度为50万株/hm2,条播,播深3 cm,行距20 cm。磷肥全部按试验设计做基肥施入,各处理均施N 120 kg/hm2,其中2/3作基肥施入,1/3在现蕾期追肥。其余田间管理措施与当地大田相同。

  1.4 测定项目和方法

  1.4.1 干物质积累量 于现蕾期、盛花期、成熟期进行植株取样,每个小区选取具有代表性且长势基本一致的植株30株,分为叶、茎、非籽粒(包括花蕾、花、蒴果等)3部分。于烘箱中105 ℃杀青30 min后在80 ℃烘干至恒重,称重得到干物质。

  干物质转运量=开花期干重-成熟期干重

  1.4.2 籽粒产量 按小区计产,去除边行单收获得小区产量,并计算小區平均产量和折合产量。

  1.4.3 磷含量、磷素积累量和转运量及磷肥农学利用效率 烘干样用不锈钢旋风粉碎机粉碎后,用浓H2SO4-H2O2消煮,并用钒钼黄比色法测定磷含量[14 ]。

  磷素积累量=干物重×磷素含量;

  磷素运转量=盛花期茎磷素积累量-完熟期茎磷素的积累量;

  磷肥农学利用效率=(施肥区产量-未施肥区产量)/施肥量。

  1.5 数据分析

  采用Microsoft Excel 2016和SPSS19.0统计软件进行数据处理和差异显著性分析[15 ]。

  2 结果分析

  2.1 磷梯度对不同胡麻品种不同时期干物质积累的影响

  2.1.1 现蕾期 不同品种和磷梯度对胡麻现蕾期干物质积累量的影响差异均显著,二者互作显著(图2)。V1P0处理的茎干物质积累量最高,较V2P0处理、V2P1处理、V2P2处理分别高9.6%、11.2%、9.9%,与其余处理差异不显著。V2P3处理叶片干物质积累量最高,较V1P2处理、V2P1处理分别提高12.3%、10.8%,与其余处理差异不显著。V1P3处理和V2P1处理蕾的干物质积累量无显著差异,较V1P0处理、V1P1处理、V1P2处理、V2P0处理、V2P2处理、V2P3处理分别提高34.8%、24.5%、30.6%、52.4%、40.6%、55.3%。综上所述,现蕾期,V1P3处理下的胡麻茎、叶和蕾的干物质积累量均较高,而V2P1处理下胡麻蕾的干物质积累量较高,但其茎、叶干物质积累量较低。

  2.1.2 盛花期 不同品种和磷梯度对胡麻盛花期干物质积累量的影响差异显著,二者互作不显著(图3)。高磷处理(P3)和中磷处理(P2)均能显著提高胡麻茎的干物质含量,V1品种下,高磷处理和中磷处理无显著差异,平均较低磷处理(P1)和不施磷处理(P0)茎干物质分别提高25.2%和33.1%;V2品种下,高磷处理、中磷处理和低磷处理茎干物质积累量均无显著差异,较不施磷处理分别提高36.2%、17.2%、30.7%。V1品种下,中磷处理显著提高了叶片干物质积累量,高磷处理具有抑制作用,V1P2处理较V1P3处理、V1P1处理、V1P0处理叶片干物质积累量分别提高10.2%、39.8%、30.1%;V2品种下,低磷处理和高磷处理的叶片干物质积累量无显著差异,平均较中磷处理和不施磷处理分别提高22.1%、19.7%。蕾干物质积累量表现出V1品种下中磷处理最高,与高磷处理无显著差异,较低磷处理和不施磷处理分别提高21.3%、15.6%;V2品种下,不同磷梯度处理间无显著差异,较不施磷处理分别提高31.2%、26.3%、45.8%。蒴果干物质积累量表现V1品种下不同施磷处理间无显著差异,中磷处理较不施磷处理增幅最大,为17.3%;V2品种下中磷处理最低,高磷处理、低磷处理、不施磷处理分别较中磷处理提高40.1%、33.8%、34.7%。综上分析认为,V1品种下中磷处理、V2品种下高磷处理和低磷处理均具有显著提高胡麻盛花期各器官干物质积累量的优势。

  2.1.3 成熟期 不同品种和磷梯度对胡麻成熟期干物质积累量的影响差异显著,二者互作显著(图4)。V1P2处理茎干物质积累量最高,与V1P1处理和V2P0处理无显著差异,较V1P0处理、V1P3处理、V2P1处理、V2P2处理、V2P3处理分别提高18.4%、22.7%、21.9%、49.3%、30.2%。叶片干物质积累量各处理间无显著差异。蒴果干物质积累量表现为V1P0处理、V1P1处理、V1P2处理、V2P0处理、V2P1处理间无显著差异,且这几个处理平均干物质积累量分别较V1P3处理、V2P2处理、V2P3处理高24.3%、44.3%、40.5%。综上所述,在胡麻成熟期,V1P2处理有利于茎干物质量的积累,磷对胡麻成熟期叶片干物质积累量影响不显著,高磷处理抑制了胡麻蒴果干物质积累。

  2.2 磷梯度对不同品种胡麻茎干物质转运的影响

  磷梯度和品种对胡麻盛花期至成熟期茎干物质转运量的影响差异显著,二者互作亦显著(图5)。平均V1P2、V1P3、V2P1、V2P2、

  V2P3处理的干物质转运量无显著差异,平均较V1P0处理、V1P1处理、V2P0处理分别高57.3%、39.4%、47.5%。高磷处理和中磷处理对2个品种的茎干物质转运量均具有促进作用,不施磷处理不利于茎干物质转运。

  2.3 磷梯度对不同品种胡麻各器官磷素含量及转运量的影响

  从表1可以看出,磷梯度和品种对胡麻茎、叶磷含量的影响差异显著,二者互作显著。在现蕾期,V2P2处理、V2P3处理显著提高茎的磷含量,平均较V1P0处理、V1P1处理、V1P2处理、V1P3处理、V2P0处理、V2P1处理分别提高164.2%、43.6%、194.3%、72.7%、398.2%、127.8%;叶片含磷量表现为V1P1处理最高,较V1P0处理提高90.6%,是其余处理含磷量的3倍以上。在盛花期,V2P1处理茎、叶含磷量均最高,茎磷含量较V1P0处理、V1P1处理、V1P2处理、V1P3处理、V2P0处理、V2P2处理、V2P3处理分别高206.2%、151.9%、62.1%、18.8%、41.8%、25.3%、40.3%;叶片含磷量较V1P0处理、V1P1处理显著高65.4%、85.1%。在成熟期,V1P3处理茎含磷量最高,较V1P0处理、V1P1处理、V1P2处理分别高206.3%、196.0%、168.9%,较V2P0处理、V2P1处理、V2P2处理、V2P3处理分别高41.8%、46.5%、123.9%、40.9%。茎磷素转运量表现为V2P1处理最高,V1P0处理和V1P1处理最低,较V2P1处理平均降低156.9%,V1P2处理、V1P3处理、V2P0处理、V2P2处理、V2P3处理间无显著差异,较V2P1处理平均降低35.8%。综上,V2P1处理使胡麻茎秆磷含量在盛花期增加,而在成熟期降低,从而提高了茎秆的磷素转运量。

  2.4 磷梯度对不同品种胡麻籽粒產量和磷肥农学利用效率的影响

  磷肥梯度和品种对胡麻籽粒产量和磷肥农学利用效率(PUE)影响差异显著,二者存在互作效应(图6)。同一品种下,随着施磷量的增加籽粒产量呈现出先增加后减少的趋势,在P1水平下达到最高。在同一施肥水平下,V1P0处理平均籽粒产量较V2P0处理增产23.7%,增产差异显著;其他各处理间无显著差异。V1P1处理、V1P2处理、V2P1处理、V2P2处理间籽粒产量无显著差异,但以V1P1处理籽粒产量最高,较V1P3处理和V2P3处理分别增加13.5%、16.3%。同一品种下,随施磷量的增加,磷肥农学利用效率呈递减趋势。V2P1处理的磷肥农学利用效率显著高于V1P1处理,增幅为91.7%,且是其余处理的两倍以上。综上分析,V2P1处理显著提高了胡麻磷肥农学利用效率,同时使其籽粒产量提高。

  3 结论与讨论

  磷作为作物生长所需要的主要营养元素,对作物生长发育具有重要的影响[4 ]。磷肥的施用增加了胡麻对磷的吸收率和胡麻的生物量[16 ],不同施磷量均有效地促进了胡麻植株地上部干物质的积累和营养生长期,以促进茎秆和叶片干物质积累为主,进入生殖生长期后,以促进蒴果及籽粒干物质积累为主[9 ]。有研究表明,胡麻籽粒中38.07%~51.88%的磷素是由叶片转运而来[10 ],本研究也有相似的发现。在盛花期,轮选2号施磷量为P2O5 90 kg /hm2时茎的干物质积累量最大,而在成熟期,定亚22号施磷量为P2O5 90 kg/hm2时茎的干物质积累量最小,盛花期至成熟期定亚22号施磷P2O5 45 kg /hm2的茎的干物质转运量最大。有研究认为磷肥水平在67.5 kg/hm2时,胡麻地上部分干物质积累最多[17 ],本研究中适宜磷肥水平是45 kg/hm2,这种施肥量的差异可能是气候及土壤条件引起的。

  适当施用磷肥,不仅能够提高胡麻产量,而且使磷肥具有较高的肥料利用率,有效防止磷肥损失以及因施磷过量而带来的环境问题[18 ]。施入土壤中的磷肥至少有70%~ 90%以不同形态的磷积累于土壤,难以被植物吸收和利用[19 ],当土壤中有效磷含量达到一定阈值时,作物产量将不再随磷含量的增加而增加。长期施磷能提高土壤全磷和有效磷含量,补充土壤磷库,保证作物产量[20 ]。长期施用磷肥能增加土壤有机质和氮素含量,并显著提高土壤磷素含量,全磷含量增加10.7%~64.5%,速效磷含量增加234.6%~667.3%[21 ]。本研究表明,低磷水平下胡麻不仅有较高的产量,且磷肥农学利用效率较高。对于2个胡麻品种而言,定亚22号的磷肥农学利用效率高于轮选2号,但二者籽粒产量无显著差异。说明在相同低磷水平下,定亚2号是适合该地区的磷高效品种。高磷水平下两品种磷肥农学利用效率显著降低,其产量无显著提高,过量的磷肥施用不仅无益于产量提高,而且大部分磷未被当季作物吸收利用而残留在土壤中,淋洗出根层后会污染环境。磷肥增产效应随施磷量的升高而降低,低磷水平对胡麻的增产效应最大。

  定亚22号施P2O5 45 kg/hm2的处理提高了现蕾期蕾干物质积累量,降低了茎、叶干物质积累量,同时使胡麻茎秆磷含量在盛花期增加,而在成熟期降低,从而增加了茎秆的磷素转运量,提高了胡麻磷肥农学利用效率,同时使其籽粒产量提高。综合考虑干物质积累量、籽粒产量、磷肥农学利用效率及环境污染等因素,当地胡麻种植品种应选定亚22号,施磷(P2O5 )量以45 kg/hm2为宜。

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