海藻酸磷酸二铵对夏玉米产量及养分吸收利用的影响

郭 娅，于洪波，尹焕丽，王丹丹，李岚涛，王宜伦*

(1.河南农业大学 资源与环境学院，河南 郑州 450002；2.临沂新程金锣肉制品集团有限公司，山东 临沂 276000)

磷素是玉米生长发育的必需营养元素之一，是核酸、蛋白质、叶绿素和多种酶的主要成分，参与物质代谢、能量代谢和细胞调节过程[1]。玉米对磷素营养反应比较敏感，因此磷肥合理施用可促进叶片光合作用和植株干物质积累量，进而提高玉米产量[2-4]。外源磷肥作为玉米磷素吸收的主要来源，易被土壤固定，造成磷肥当季利用率较低，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径之一，传统肥料通过增效改性产生缓释肥料、稳定肥料、增值肥料和有机无机复混肥[6,7]。增值肥料是指向肥料中添加腐殖酸类[8]、氨基酸类[9,10]、木质素类[11]和海藻类[12]等天然活性物质产生的增效产品。海藻不仅富含大量元素而且包含中微量元素，同时具有调节植物生长的多种激素[13]，由海藻提炼出的海藻酸具有促进养分吸收、抗寒抗旱抗病虫害及促进光合作用，进而提高作物产量和品质的作用[14-17]。目前海藻类肥料主要包括海藻氮肥、复合肥和生物有机肥[18-21]，且大多数研究主要集中在经济作物上[13, 21-24]，豫北潮土区海藻酸磷酸二铵对夏玉米的应用效果鲜见报道。本试验通过田间试验研究了磷酸二铵和海藻酸磷酸二铵推荐施磷量、减磷20%对夏玉米产量及养分吸收利用的影响，旨在明确海藻酸磷酸二铵在豫北夏玉米生产中的增产效应，为夏玉米科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验安排

试验于2018年6～10月在河南省新乡市原阳县河南农业大学现代科教园区(113.56 °E，35.63 °N)进行，试验地属于温带大陆性季风气候，年平均日照时数约2144.4 h，年平均气温15.5 ℃，年平均降水量573.4 mm，无霜期平均205 d。供试土壤为砂质潮土，0～20 cm耕层土壤基础理化性质见表1。

表1 试验田土壤基础养分状况

1.2 试验设计

试验共设5个处理：DAP-1：磷酸二铵(P2O5120 kg/hm2)；DAP-2：磷酸二铵减量(P2O596 kg/hm2)；ADAP-1：海藻酸磷酸二铵(P2O5120 kg/hm2)；ADAP-2：海藻酸磷酸二铵减量(P2O596 kg/hm2)；CK：不施磷肥。

各处理的氮肥和钾肥施肥量相同，分别为N 210 kg/hm2，K2O 75 kg/hm2；在拔节期开沟条施全部氮磷钾肥。供试肥料为尿素(N 46.4%)、磷酸二铵(15-42-0)、海藻酸磷酸二铵(15-42-0)和氯化钾(K2O 60%)。

夏玉米品种为永优618，种植密度为67500 株/hm2；试验小区面积为32.4 m2(9.0 m×3.6 m)，3次重复，随机区组排列。田间管理与农民管理相同。

1.3 样品采集与分析

1.3.1 土壤基础养分测定 在播种前采取0～20 cm耕层土壤样品，自然风干、磨碎后过20目和100目筛。采用碱解扩散法、NaHCO3浸提-钼蓝比色法、NH4OAc浸提-火焰光度法、重铬酸钾容量法-外加热法和pH电极法 (水∶土=2.5∶1) 分别测定土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质含量和pH值。

1.3.2 植株养分含量测定 在收获期各小区取2株玉米，将穗和秸秆分离，在105 ℃条件下杀青30 min，65 ℃烘干至恒重，籽粒与秸秆分别称重，粉碎后用浓H2SO4-H2O2消煮，用AA3流动分析仪、钼蓝比色法 (880 nm) 、火焰光度计法分别测定植株氮磷钾全量养分含量。

1.3.3 调查与计产 成熟后各小区采取中间两行玉米的30穗，装入尼龙网袋，晒干后进行脱粒称重，以含水量14%折算小区产量；另从中取出20穗玉米考种，调查千粒重和穗粒数。

1.4 相关指标计算与数据分析

养分积累量(kg/hm2)=秸秆干重×秸秆养分含量+籽粒干重×籽粒养分含量

磷肥偏生产力(kg/kg)=施磷区玉米产量/施磷量

磷肥农学效率(kg/kg)=(施磷区产量-不施磷区产量)/施磷量

磷肥利用率(%)=(施磷区磷素积累量-不施磷区磷素积累量)/施磷量×100%

采用Microsoft Excel 2016对试验数据进行处理，采用SPSS 20软件进行分析，用Duncan新复极差法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对夏玉米产量及产量因子的影响

由表2可知，施磷显著增产10.3%～28.5%，增加千粒重和穗粒数分别为4.6%～9.1%和5.3%～9.1%。磷肥在相同用量下，海藻酸磷酸二铵处理的玉米千粒重和穗粒数均高于磷酸二铵处理，ADAP-1较DAP-1处理增产7.5%，ADAP-2较DAP-2增产2.9%，说明海藻酸磷酸二铵通过增加千粒重和穗粒数提高夏玉米产量；相同类型磷肥，ADAP-2较ADAP-1产量显著降低11.6%；ADAP-2与DAP-1产量及构成因子均无显著差异，说明与磷酸二铵相比，海藻酸磷酸二铵减磷20%可保证夏玉米相对稳产。

表2 不同施磷处理对夏玉米产量及产量因子的影响

2.2 不同施肥处理对夏玉米地上部干物重的影响

由图1可知，施磷可显著提高地上部干物重10.2%～25.1%。磷肥相同用量下，ADAP-1较DAP-1，ADAP-2较DAP-2地上部干物重分别提高5.8%和3.8%，说明海藻酸磷酸二铵较磷酸二铵更有利于促进地上部干物重增长；相同类型磷肥，ADAP-2较ADAP-1地上部干物重显著降低8.5%；ADAP-2与DAP-1无显著差异，说明施用海藻酸磷酸二铵减磷20%较磷酸二铵推荐施磷量处理可以保证夏玉米地上部干物重。

图1 不同施肥处理对夏玉米地上部干物重的影响

2.3 不同施肥处理对夏玉米养分积累量的影响

由表3可知，与对照相比，施用海藻酸磷酸二铵能显著增加夏玉米养分积累量。磷肥相同用量下，海藻酸磷酸二铵处理的玉米氮磷钾养分积累量均高于磷酸二铵处理；相同类型磷肥，ADAP-2较ADAP-1处理的氮积累量显著降低15.2%；ADAP-2与DAP-1处理的氮磷钾养分积累量均无显著差异，说明海藻酸磷酸二铵减磷20%较磷酸二铵推荐施磷量处理可以稳定夏玉米氮磷钾养分积累量。

表3 不同施肥处理对夏玉米养分积累量的影响 kg/hm2

2.4 不同施肥处理对夏玉米磷肥利用效率的影响

由表4可知，ADAP-1处理的磷肥表观利用率和农学效率均最高。磷肥相同用量下，ADAP-1较DAP-1、ADAP-2较DAP-2处理的磷肥表观利用率分别提高11.2和6.5个百分点，农学效率均提高13.0 kg/kg，偏生产力均提高5.9 kg/kg，说明海藻酸磷酸二铵处理的磷肥利用效率更高。相同类型磷肥，ADAP-2较ADAP-1、DAP-2较DAP-1处理的磷肥偏生产力分别显著提高19.8 kg/kg和26.9 kg/kg，说明减量施磷可显著提高磷肥偏生产力。ADAP-2较DAP-1处理的磷肥表观利用率提高2.7个百分点，偏生产力显著提高32.8 kg/kg，说明海藻酸磷酸二铵处理的磷肥利用效率高于磷酸二铵，且海藻酸磷酸二铵减磷20%处理的磷肥利用效率有所提高。

表4 不同施肥处理对夏玉米磷肥利用效率的影响

3 讨论与结论

已有研究表明，传统肥料中添加少量海藻酸有利于作物根系生长发育和吸收养分[15]，可显著提高小麦、玉米、大豆、水稻等作物的产量和肥料利用率[12,20,25-26]。在本研究中海藻酸磷酸二铵的增产效果好于磷酸二铵，且当海藻酸磷酸二铵减磷20%时可达到同磷酸二铵推荐施用量相当的效果，并提高了磷肥表观利用率和偏生产力。说明海藻酸可以提高夏玉米对磷的吸收利用，利用海藻酸的增效作用磷肥减量20%是可行的。

海藻酸是一种螯合剂，进入土壤后能螯合钙、镁、铁、铜等阳离子，降低土壤对磷素的固定，提高土壤磷的有效性，可通过分泌酸性物质降低土壤pH值，在石灰性土壤上促进Ca2-P、Ca8-P和Al-P含量，促进难溶性磷酸盐溶解，提高土壤供磷水平，促进叶片叶绿素的合成，促进光合作用进行，从而达到增产的目的[17,27-28]。本试验中海藻酸磷酸二铵促进了夏玉米对养分的吸收利用，从而提高了产量和磷肥利用效率。

豫北潮土中产区夏玉米施磷显著增产10.3%～28.5%，海藻酸磷酸二铵较磷酸二铵增产7.5%，氮磷钾积累量分别增加10.2%、15.5%和14.7%，磷肥表观利用率提高11.2个百分点；海藻酸磷酸二铵减磷20%与磷酸二铵推荐施磷量处理的玉米产量及氮磷钾养分积累量无显著差异，提高了磷肥利用效率。海藻酸磷酸二铵具有增产效果，提高了磷肥利用效率，夏玉米生产中施用海藻酸磷酸二铵减磷20%可保证夏玉米产量。