海藻酸磷酸二銨對(duì)夏玉米產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用的影響

郭 婭，于洪波，尹煥麗，王丹丹，李嵐?jié)跻藗?

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.臨沂新程金鑼肉制品集團(tuán)有限公司，山東 臨沂 276000)

磷素是玉米生長(zhǎng)發(fā)育的必需營(yíng)養(yǎng)元素之一，是核酸、蛋白質(zhì)、葉綠素和多種酶的主要成分，參與物質(zhì)代謝、能量代謝和細(xì)胞調(diào)節(jié)過程[1]。玉米對(duì)磷素營(yíng)養(yǎng)反應(yīng)比較敏感，因此磷肥合理施用可促進(jìn)葉片光合作用和植株干物質(zhì)積累量，進(jìn)而提高玉米產(chǎn)量[2-4]。外源磷肥作為玉米磷素吸收的主要來源，易被土壤固定，造成磷肥當(dāng)季利用率較低，通常低于25%[5,6]。磷肥增效改性是提高磷肥利用率的重要途徑之一，傳統(tǒng)肥料通過增效改性產(chǎn)生緩釋肥料、穩(wěn)定肥料、增值肥料和有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥[6,7]。增值肥料是指向肥料中添加腐殖酸類[8]、氨基酸類[9,10]、木質(zhì)素類[11]和海藻類[12]等天然活性物質(zhì)產(chǎn)生的增效產(chǎn)品。海藻不僅富含大量元素而且包含中微量元素，同時(shí)具有調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的多種激素[13]，由海藻提煉出的海藻酸具有促進(jìn)養(yǎng)分吸收、抗寒抗旱抗病蟲害及促進(jìn)光合作用，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的作用[14-17]。目前海藻類肥料主要包括海藻氮肥、復(fù)合肥和生物有機(jī)肥[18-21]，且大多數(shù)研究主要集中在經(jīng)濟(jì)作物上[13, 21-24]，豫北潮土區(qū)海藻酸磷酸二銨對(duì)夏玉米的應(yīng)用效果鮮見報(bào)道。本試驗(yàn)通過田間試驗(yàn)研究了磷酸二銨和海藻酸磷酸二銨推薦施磷量、減磷20%對(duì)夏玉米產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用的影響，旨在明確海藻酸磷酸二銨在豫北夏玉米生產(chǎn)中的增產(chǎn)效應(yīng)，為夏玉米科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)安排

試驗(yàn)于2018年6～10月在河南省新鄉(xiāng)市原陽縣河南農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代科教園區(qū)(113.56 °E，35.63 °N)進(jìn)行，試驗(yàn)地屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均日照時(shí)數(shù)約2144.4 h，年平均氣溫15.5 ℃，年平均降水量573.4 mm，無霜期平均205 d。供試土壤為砂質(zhì)潮土，0～20 cm耕層土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)見表1。

表1 試驗(yàn)田土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分狀況

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理：DAP-1：磷酸二銨(P2O5120 kg/hm2)；DAP-2：磷酸二銨減量(P2O596 kg/hm2)；ADAP-1：海藻酸磷酸二銨(P2O5120 kg/hm2)；ADAP-2：海藻酸磷酸二銨減量(P2O596 kg/hm2)；CK：不施磷肥。

各處理的氮肥和鉀肥施肥量相同，分別為N 210 kg/hm2，K2O 75 kg/hm2；在拔節(jié)期開溝條施全部氮磷鉀肥。供試肥料為尿素(N 46.4%)、磷酸二銨(15-42-0)、海藻酸磷酸二銨(15-42-0)和氯化鉀(K2O 60%)。

夏玉米品種為永優(yōu)618，種植密度為67500 株/hm2；試驗(yàn)小區(qū)面積為32.4 m2(9.0 m×3.6 m)，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。田間管理與農(nóng)民管理相同。

1.3 樣品采集與分析

1.3.1 土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分測(cè)定 在播種前采取0～20 cm耕層土壤樣品，自然風(fēng)干、磨碎后過20目和100目篩。采用堿解擴(kuò)散法、NaHCO3浸提-鉬藍(lán)比色法、NH4OAc浸提-火焰光度法、重鉻酸鉀容量法-外加熱法和pH電極法 (水∶土=2.5∶1) 分別測(cè)定土壤堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量和pH值。

1.3.2 植株養(yǎng)分含量測(cè)定 在收獲期各小區(qū)取2株玉米，將穗和秸稈分離，在105 ℃條件下殺青30 min，65 ℃烘干至恒重，籽粒與秸稈分別稱重，粉碎后用濃H2SO4-H2O2消煮，用AA3流動(dòng)分析儀、鉬藍(lán)比色法 (880 nm) 、火焰光度計(jì)法分別測(cè)定植株氮磷鉀全量養(yǎng)分含量。

1.3.3 調(diào)查與計(jì)產(chǎn) 成熟后各小區(qū)采取中間兩行玉米的30穗，裝入尼龍網(wǎng)袋，曬干后進(jìn)行脫粒稱重，以含水量14%折算小區(qū)產(chǎn)量；另從中取出20穗玉米考種，調(diào)查千粒重和穗粒數(shù)。

1.4 相關(guān)指標(biāo)計(jì)算與數(shù)據(jù)分析

養(yǎng)分積累量(kg/hm2)=秸稈干重×秸稈養(yǎng)分含量+籽粒干重×籽粒養(yǎng)分含量

磷肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=施磷區(qū)玉米產(chǎn)量/施磷量

磷肥農(nóng)學(xué)效率(kg/kg)=(施磷區(qū)產(chǎn)量-不施磷區(qū)產(chǎn)量)/施磷量

磷肥利用率(%)=(施磷區(qū)磷素積累量-不施磷區(qū)磷素積累量)/施磷量×100%

采用Microsoft Excel 2016對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用SPSS 20軟件進(jìn)行分析，用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)夏玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量因子的影響

由表2可知，施磷顯著增產(chǎn)10.3%～28.5%，增加千粒重和穗粒數(shù)分別為4.6%～9.1%和5.3%～9.1%。磷肥在相同用量下，海藻酸磷酸二銨處理的玉米千粒重和穗粒數(shù)均高于磷酸二銨處理，ADAP-1較DAP-1處理增產(chǎn)7.5%，ADAP-2較DAP-2增產(chǎn)2.9%，說明海藻酸磷酸二銨通過增加千粒重和穗粒數(shù)提高夏玉米產(chǎn)量；相同類型磷肥，ADAP-2較ADAP-1產(chǎn)量顯著降低11.6%；ADAP-2與DAP-1產(chǎn)量及構(gòu)成因子均無顯著差異，說明與磷酸二銨相比，海藻酸磷酸二銨減磷20%可保證夏玉米相對(duì)穩(wěn)產(chǎn)。

表2 不同施磷處理對(duì)夏玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量因子的影響

2.2 不同施肥處理對(duì)夏玉米地上部干物重的影響

由圖1可知，施磷可顯著提高地上部干物重10.2%～25.1%。磷肥相同用量下，ADAP-1較DAP-1，ADAP-2較DAP-2地上部干物重分別提高5.8%和3.8%，說明海藻酸磷酸二銨較磷酸二銨更有利于促進(jìn)地上部干物重增長(zhǎng)；相同類型磷肥，ADAP-2較ADAP-1地上部干物重顯著降低8.5%；ADAP-2與DAP-1無顯著差異，說明施用海藻酸磷酸二銨減磷20%較磷酸二銨推薦施磷量處理可以保證夏玉米地上部干物重。

圖1 不同施肥處理對(duì)夏玉米地上部干物重的影響

2.3 不同施肥處理對(duì)夏玉米養(yǎng)分積累量的影響

由表3可知，與對(duì)照相比，施用海藻酸磷酸二銨能顯著增加夏玉米養(yǎng)分積累量。磷肥相同用量下，海藻酸磷酸二銨處理的玉米氮磷鉀養(yǎng)分積累量均高于磷酸二銨處理；相同類型磷肥，ADAP-2較ADAP-1處理的氮積累量顯著降低15.2%；ADAP-2與DAP-1處理的氮磷鉀養(yǎng)分積累量均無顯著差異，說明海藻酸磷酸二銨減磷20%較磷酸二銨推薦施磷量處理可以穩(wěn)定夏玉米氮磷鉀養(yǎng)分積累量。

表3 不同施肥處理對(duì)夏玉米養(yǎng)分積累量的影響 kg/hm2

2.4 不同施肥處理對(duì)夏玉米磷肥利用效率的影響

由表4可知，ADAP-1處理的磷肥表觀利用率和農(nóng)學(xué)效率均最高。磷肥相同用量下，ADAP-1較DAP-1、ADAP-2較DAP-2處理的磷肥表觀利用率分別提高11.2和6.5個(gè)百分點(diǎn)，農(nóng)學(xué)效率均提高13.0 kg/kg，偏生產(chǎn)力均提高5.9 kg/kg，說明海藻酸磷酸二銨處理的磷肥利用效率更高。相同類型磷肥，ADAP-2較ADAP-1、DAP-2較DAP-1處理的磷肥偏生產(chǎn)力分別顯著提高19.8 kg/kg和26.9 kg/kg，說明減量施磷可顯著提高磷肥偏生產(chǎn)力。ADAP-2較DAP-1處理的磷肥表觀利用率提高2.7個(gè)百分點(diǎn)，偏生產(chǎn)力顯著提高32.8 kg/kg，說明海藻酸磷酸二銨處理的磷肥利用效率高于磷酸二銨，且海藻酸磷酸二銨減磷20%處理的磷肥利用效率有所提高。

表4 不同施肥處理對(duì)夏玉米磷肥利用效率的影響

3 討論與結(jié)論

已有研究表明，傳統(tǒng)肥料中添加少量海藻酸有利于作物根系生長(zhǎng)發(fā)育和吸收養(yǎng)分[15]，可顯著提高小麥、玉米、大豆、水稻等作物的產(chǎn)量和肥料利用率[12,20,25-26]。在本研究中海藻酸磷酸二銨的增產(chǎn)效果好于磷酸二銨，且當(dāng)海藻酸磷酸二銨減磷20%時(shí)可達(dá)到同磷酸二銨推薦施用量相當(dāng)?shù)男Ч?，并提高了磷肥表觀利用率和偏生產(chǎn)力。說明海藻酸可以提高夏玉米對(duì)磷的吸收利用，利用海藻酸的增效作用磷肥減量20%是可行的。

海藻酸是一種螯合劑，進(jìn)入土壤后能螯合鈣、鎂、鐵、銅等陽離子，降低土壤對(duì)磷素的固定，提高土壤磷的有效性，可通過分泌酸性物質(zhì)降低土壤pH值，在石灰性土壤上促進(jìn)Ca2-P、Ca8-P和Al-P含量，促進(jìn)難溶性磷酸鹽溶解，提高土壤供磷水平，促進(jìn)葉片葉綠素的合成，促進(jìn)光合作用進(jìn)行，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的[17,27-28]。本試驗(yàn)中海藻酸磷酸二銨促進(jìn)了夏玉米對(duì)養(yǎng)分的吸收利用，從而提高了產(chǎn)量和磷肥利用效率。

豫北潮土中產(chǎn)區(qū)夏玉米施磷顯著增產(chǎn)10.3%～28.5%，海藻酸磷酸二銨較磷酸二銨增產(chǎn)7.5%，氮磷鉀積累量分別增加10.2%、15.5%和14.7%，磷肥表觀利用率提高11.2個(gè)百分點(diǎn)；海藻酸磷酸二銨減磷20%與磷酸二銨推薦施磷量處理的玉米產(chǎn)量及氮磷鉀養(yǎng)分積累量無顯著差異，提高了磷肥利用效率。海藻酸磷酸二銨具有增產(chǎn)效果，提高了磷肥利用效率，夏玉米生產(chǎn)中施用海藻酸磷酸二銨減磷20%可保證夏玉米產(chǎn)量。