摘要：引文格式：毛婧莹,李书悦,王沁雯,等.长期不同施磷水平下甜玉米生长和养分吸收规律研究[J].安徽农业科学,2025,53(16):153-159,163.

单位：华南农业大学资源环境学院根系生物学研究中心

简介：毛婧莹，女，浙江杭州人，硕士研究生，研究方向：植物营养学。*通信作者，助理研究员，博士，从事养分资源管理研究。

基金项目：国家重点研发计划项目“华南强酸性耕地土壤改良与提质增效技术模式与应用”（2023YFD1901300）。

来源：《安徽农业科学》2025年16期

引文格式：毛婧莹,李书悦,王沁雯,等.长期不同施磷水平下甜玉米生长和养分吸收规律研究[J].安徽农业科学,2025,53(16):153-159,163.

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磷是植物生长发育必需的大量元素之一，磷肥是保障作物高产稳产的肥料三要素之一。磷既是植物体多种重要有机化合物的组分，同时也参与到植物诸多生理代谢过程，如光合作用、调控细胞分化、影响组织发育和调节作物根系伸长等。由于磷在土壤中移动性差，磷肥施入土壤中容易被土壤固定，导致磷肥的当季利用率只有10％～25％，大量磷以难溶性磷酸盐的形态累积在土壤中。土壤磷素的积累和消耗过程与磷肥用量密切相关。为解决土壤缺磷问题，农民往往盲目增施磷肥，反而忽视磷肥易被土壤固定造成利用率进一步下降的问题。此外，长年过量施肥造成土壤遗留磷过高，加剧了资源浪费和农业面源污染的风险。因此，明确植物的需磷规律，实现按需供磷，是提高作物产量品质与实现农业绿色发展的关键。

不同玉米品种耐低磷情况的研究表明，低磷胁迫在短期内不会对玉米生长发育造成影响，但长期低磷条件下，玉米植株高度和干重与高磷条件相比表现出显著差异，其中“玉米草2”品种因其较高的磷吸收效率而能够较好地适应低磷条件。笔者结合不同供磷水平和发育阶段，针对甜玉米的生长和养分吸收规律进行研究，探究供磷水平差异对甜玉米生长和养分吸收的影响，为甜玉米的高产和优质栽培提供数据支撑。

目的

探究长期不同施磷水平对甜玉米生长及养分吸收规律的影响，为华南酸性土壤上甜玉米的合理施肥提供理论依据。

方法

结果

◆施磷水平对甜玉米植株生长的影响

施磷水平对甜玉米地上部和根系生长的影响存在显著差异（图1）。高磷条件下，甜玉米地上部生物量增加至水泡期后生长速度有所减缓，根系生物量则持续增加至蜡熟期；低磷条件下，地上部与根系生物量均持续提高至蜡熟期（图1C、D）。低磷显著抑制植株生长，主要表现在拔节期（23d）和水泡期（45d），低磷供应的玉米地上部干重较高磷条件分别降低了55.61%和27.82%（图1C）；在拔节期（23d）、水泡期（45d）和蜡熟期（58d），玉米根系干重低磷处理较高磷处理分别降低了51.23%、30.23%和37.42%（图1D）。供磷水平对甜玉米根冠间碳水化合物分配也有显著影响，且受生育期调控（图1E）；与高磷相比，低磷显著增加了生长初期阶段3叶期甜玉米的根冠比，但蜡熟期根冠比显著降低。综上，低磷水平从拔节期开始抑制甜玉米生长并持续至蜡熟期。

注：A.低磷水平下甜玉米生长动态；B.高磷水平下甜玉米生长动态；C.供磷水平对甜玉米地上部干重的影响；D.供磷水平对甜玉米根系干重的影响；E.供磷水平对甜玉米根冠比的影响。星号表示高低磷处理间差异显著（**.PPt-test)。S代表时期，P代表磷水平，S×P代表时期与磷水平的交互作用；*.PPP

图1 不同供磷水平对甜玉米生长动态及干物质分配的影响

◆施磷水平对甜玉米根系性状的影响

不同施磷水平对甜玉米总根长、平均根直径、根表面积和根体积的影响也存在显著差异（图2）。2种施磷水平下，甜玉米根系总根长、根表面积和根体积先随生育期持续增加至水泡期，而后根系生长速度趋于平缓，整体生长曲线呈明显的“S”型（图2B、D、E）。而不同施磷水平下平均根直径的变化规律则有所不同（图2C）：高磷条件下根系平均直径持续上升至水泡期后停滞，低磷条件下持续上升至水泡期后显著下降，导致蜡熟期低磷平均根直径较高磷降低了48.82%。此外，低磷显著抑制甜玉米根系伸长，在3叶期、拔节期和蜡熟期，低磷根总长较高磷处理分别降低了34.04%、46.97%和15.74%（图2B）。在3叶期以后的3个时期，低磷处理均显著降低了根表面积和根体积，低磷处理下根表面积较高磷处理分别降低了51.91%、38.99%和30.52%，低磷处理下根体积较高磷处理分别降低了56.09%、49.16%和43.35%（图2D、E）。综上，低磷水平从三叶期开始抑制甜玉米根系的生长并持续至蜡熟期。

注：星号表示高低磷处理间差异显著（*.PPPt-test)。S代表时期，P代表磷水平，S×P代表时期与磷水平的交互作用；*.PPP

图2 不同供磷水平对甜玉米根系生长动态及根系性状的影响

◆施磷水平对甜玉米植株氮磷钾元素累积的影响

施磷水平对甜玉米氮、磷、钾含量和浓度的影响不同（图3）。无论高磷或低磷条件，3种元素的含量均随甜玉米生育期延长而逐渐增加，但累积速度有所区别，其中进入水泡期后，低磷处理甜玉米地上部磷含量增加速度显著减缓，而高磷处理磷含量则持续增加（图3A）；而对于钾含量，高磷处理甜玉米地上部钾含量增加速度进入水泡期后显著减缓，而低磷处理钾含量则持续增加（图3C）；而不同磷处理地上部氮含量在水泡期后仍呈上升态势（图3B）。在拔节期，低磷显著抑制了地上部的氮、磷、钾含量，分别较高磷处理降低了65.31%、60.88%和51.57%（图3A~C）。在水泡期和蜡熟期，低磷持续抑制地上部磷含量，较高磷处理分别降低了29.82%和46.35%（图3A）。而在其他时期，不同施磷水平对甜玉米地上部氮和钾含量无显著影响。

与养分含量变化趋势相反，在2种施磷水平下，3种营养元素的养分浓度均随着甜玉米生育期推进逐渐降低（图3D~F）：进入拔节期后，地上部磷浓度下降态势逐渐削弱直至平缓（图3D）；进入水泡期后，地上部钾浓度的下降态势也逐渐削弱直至平缓（图3F）；而地上部氮浓度则出现先持续下降至水泡期，然后蜡熟期浓度有所回升（图3E）。在蜡熟期，低磷条件下甜玉米地上部磷浓度较高磷条件显著降低了40.14%（图3D）。低磷条件下甜玉米地上部钾浓度相对高于高磷条件下地上部的钾浓度（图3F）。此外，不同磷肥供应下甜玉米氮、磷、钾浓度无显著差异。

为了表征根系生长对甜玉米养分吸收的影响，进一步计算了单位根长养分吸收量，结果表明，拔节期至水泡期是单位根长磷、钾吸收量增长最快速的时期，水泡期后增长态势逐渐放缓至平稳。蜡熟期低磷条件下的单位根长吸磷量较高磷条件显著降低了35.61%（图3G），而高磷条件下的单位根长吸钾量较低磷条件显著降低了31.03%（图3I）。与磷、钾元素不同，单位根长氮吸收量在拔节期至水泡期增长态势趋缓，供磷水平仅显著影响3叶期甜玉米单位根长氮养分吸收量（图3H）。

注：A.地上部磷含量；B.地上部氮含量；C.地上部钾含量；D.地上部磷浓度；E.地上部氮浓度；F.地上部钾浓度；G.单位根长吸磷量；H.单位根长吸氮量；I.单位根长吸钾量。星号表示高低磷处理间差异显著（*.PPPt-test)。S代表时期，P代表磷水平，S×P代表时期与磷水平的交互作用；*.PPP

图3 供磷水平对甜玉米植株氮磷钾含量、浓度及单位根长养分吸收量的影响

施磷水平不仅影响甜玉米的养分吸收总量，还能影响养分吸收的比例，且受生育期的调控（图4）。对比3叶期和拔节期，3叶期高磷条件下植株氮含量略小于低磷条件下氮含量，而拔节期高磷条件下氮含量显著大于低磷条件氮含量，同时高磷条件下钾元素含量较低磷条件下有所减小，且在拔节期以后，高磷条件下钾含量均小于低磷条件钾含量。另外，在蜡熟期，高磷条件下磷含量显著大于低磷条件下磷含量。总体而言，甜玉米不同生育期对氮磷钾的吸收比例基本不变，养分吸收量均为氮>钾>磷，但水泡期对钾元素的吸收比例增至最大。

图4 不同生长时期甜玉米植株中氮磷钾元素含量比例

◆施磷水平对甜玉米籽粒相关性状的影响

从玉米果穗外观来看，相对于高磷条件，低磷条件下甜玉米秃尖现象更为明显（图5A）。此外，不同施磷水平对甜玉米籽粒的百粒重、产量及养分浓度均无显著影响（图5B~D）。甜玉米籽粒中的氮磷钾3种营养元素的吸收比例约为3.3∶1.0∶2.9。

注：A.甜玉米的籽粒状态；B.甜玉米百粒重；C.甜玉米产量；D.甜玉米高低磷条件下的氮磷钾养分浓度比例。

图5 甜玉米籽粒的产量、百粒重和氮磷钾元素含量比例

◆施磷水平下甜玉米性状的相关性分析

对甜玉米各性状进行相关性分析，发现与低磷条件相比，高磷条件下地上部磷浓度（A6）对地上部钾浓度（A7）的促进影响明显削弱，但对氮元素浓度（A5）影响较小（图6B）；高磷条件下地上部磷浓度与其他性状的负相关性比低磷条件下显著降低（图6B）。

相关性分析结果表明，2种磷肥供应水平下甜玉米的总干重（A1）与各元素含量（A2~A4）均呈极显著正相关性。甜玉米的总根长、根直径、根表面积和根体积（A8~A11）与总干重（A1）、各元素含量（A2~A4）和单位根长养分吸收量（A12~A14）均呈正相关（图6A、B）。在低磷条件下，植株氮、磷、钾养分浓度（A5~A7）与甜玉米总干重及根系性状呈显著负相关（图6A）；高磷处理下也有相似趋势（图6B）。

注：A1.总干重；A2.地上部全氮含量；A3.地上部全磷含量；A4.地上部全钾含量；A5.地上部氮浓度；A6.地上部磷浓度；A7.地上部钾浓度；A8.总根长；A9.根直径；A10.根表面积；A11.根体积；A12.单位根长吸氮量；A13.单位根长吸磷量；A14.单位根长吸钾量；A15.根冠比。

图6 不同供磷水平下甜玉米各性状的相关性分析

结论

通过探究不同磷水平对甜玉米生长与养分吸收的动态响应规律发现，低磷供应会抑制甜玉米的根系发育与养分吸收，进而影响植株生长。正常磷处理相较低磷处理甜玉米干物质积累平均上升78.07%、根系发育平均上升58.62%以及蜡熟期对磷养分的吸收量平均上升86.39%。同时，发现拔节期至水泡期是甜玉米生长和养分吸收的高峰时期，磷素缺乏引起的生长减缓在此阶段最为明显。该研究明确了甜玉米响应不同供磷水平的植株生长和氮磷钾养分动态需求规律，为优化施肥方式、提高肥料利率提供了科学依据。

毛婧莹第一作者

女，1999年出生

硕士

研究领域：农田养分资源管理。

论文专利：在国内外期刊上发表学术论文4篇。

陆星通信作者

男，1981年出生

博士,助理研究员

任职情况：中国植物营养与肥料学会青年工作委员会委员（第八届、第九届），中国植物营养与肥料学会第十届（2022—2027）养分循环专业委员会委员，中国植物营养与肥料学会第十届（2022—2027）施肥技术专业委员会委员，《植物营养与肥料学报》《中国油料作物学报》等期刊审稿人。

研究领域：农田养分资源管理，氮循环及其环境效应，作物根系表型的定量分析。

论文专利：在《PCE》《JIA》《Plant & Soil》等国内外发表学术论文50余篇，其中以第一作者或通信作者发表论文13篇，参编著作1部，授权使用新型专利2件，发明专利6件。

基金项目：先后主持完成国家自然科学基金青年项目、博士点基金新教师类项目，中国博士后科学基金项目，参加多项国家自然基金面上项目及国家重点研发计划项目。

获奖荣誉：2019年广东省大学生志愿者“千乡万村环保科普行动”优秀指导老师。

团队简介

Team Profile

华南农业大学根系生物学研究中心成立于1999年，聚焦大豆根系性状改良，解析大豆养分高效高产的遗传机制，培育养分高效的大豆品种，建立和推广大豆绿色栽培模式。自主创建了一系列研究大豆根系形态构型的技术平台，实现原位动态监测大豆根系生长，在大豆根系形态构型与养分高效的生理、分子和遗传改良等方面的研究中取得了一定进展。团队固定成员7人，其中教授/研究员4人，副教授1人，中级职称及以下2人。成员荣获教育部“长江学者奖励计划青年学者”、国家自然科学基金优青项目、广东省特支计划“科技创新领军人才”、 广东省杰出青年基金项目和广东省特支计划“科技创新青年拔尖人才”等称号。迄今，申请人及其团队主持了国家重点研发课题/子课题、国家自然科学基金等项目20余项，在《Nature Communications》《New Phytologist》《Plant Physiology》等国内外专业核心期刊上发表论文70多篇，获批授权专利13项，培育省审定大豆品种8个，分别荣获中华农业科技奖和广东省推广奖1项。

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