全 文 ：收稿日期：!""#$%!$!& 接受日期：!""&$"’$!&
基金项目：国家“十五”区域高效农业课题（!""%()’"&(%%）资助。
作者简介：李建奇（%*++—），男，山东菏泽人，博士，副教授，主要从事植物营养、作物优质高产栽培及种子产业化方面的研究。
,-.："’/"$++"!&%*，01234.：5436741.8%!+9 :;2
氮、磷营养对黄土高原旱地玉米产量、品质
的影响机理研究
李建奇%，!
（% 山东省菏泽学院资源与环境系，山东菏泽 !#<"/"；! 甘肃农业大学农学院，甘肃兰州 #/""#"）
摘要：田间裂区试验研究了不同氮、磷施用水平对旱地玉米子粒产量和品质的影响。结果表明，增施氮、磷肥，能增
加子粒粗蛋白、粗脂肪、赖氨酸含量和子粒容重，降低粗淀粉的含量，提高玉米产量和水分利用效率，且氮肥效果优
于磷肥。施用氮、磷肥能够增加土壤碱解氮、速效磷的浓度，有利于玉米根系对氮、磷营养的吸收；在促进根系生长
的同时，提高玉米的生物产量，增加植株茎秆、叶片对氮素、磷素的吸收、转化以及向穗轴、子粒的输送，显著提高子
粒的灌浆强度，促进灌浆中后期子粒氮、磷的积累，增大粒重，改善子粒品质。
关键词：氮磷营养；玉米；产量；品质；机理
中图分类号：=’%/9"+! 文献标识码：) 文章编号：%""&$’"’>（!""&）"+$%"!"#$% &’ "() *’+,#)’-*’. /)-(0’*1/1 &+ ’*"2&.)’ 0’$ 3(&13(&2#1 ’#"2*)’"1
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近年来，我国作物种植结构和农业产业结构的
调整不断加深，玉米已成为我国仅次于水稻的第二
大作物，玉米的消费结构已由过去的口粮消费向饲
料、工业加工为主的多方向、多领域、多层次消费转
变。随着我国加入S,W和世界经济一体化的发展，
国内外市场对玉米子粒品质的要求不断提高。基于
人多地少的现状，我国的玉米生产只能是既要提高
单产，又要改善品质［%］。关于氮、磷营养对玉米子粒
产量及品质的影响，国内外学者分别就氮、磷单
施［!$%"］及配合施用［&，%%$%’］等方面进行了较为系统的
研究，但不同氮、磷施用量对玉米子粒产量、品质的
影响机理研究则鲜有报道。本研究以豫玉 !! 为试
植物营养与肥料学报 !""&，%<（+）：%"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
P.36F UDFG4F4;6 36I X-GF4.4L-G =:4-6:-
材，分析了氮、磷营养对黄土高原旱地玉米产量、品
质、根系及其子粒灌浆等的影响，揭示氮、磷营养对
旱作玉米品质、产量及相关生理活动的影响效应，旨
在为旱作玉米的高产栽培和品质改良提供依据。
! 材料与方法
!"! 试验区概况
试验于 !""!年 #月至 !""$年 %"月在甘肃省农
科院镇原旱农试验基地（农业部镇原黄土旱塬生态
环境野外观测试验站）实施。试验区属半湿润偏旱
区，海拔 %!&’ (，年日照时数 !##&)! *，太阳辐射总
量 +,!)! -. / 0(!，年均气温 1)$2，作物活跃生长期
%’! 3。多年平均降水量 +#1)& ((，’!& 月降水量
占年降水量的 +%)#4，季节分布不均。土壤为覆盖
黑垆土，肥力中等，有机质含量 %%)% 5 / -5，全氮 ")1,
5 / -5，碱解氮 1! (5 / -5，速效磷 %" (5 / -5，速效钾 !!1
(5 / -5。
试验区玉米生育期间多年年均降水量为 $’!)&
((。!""!年春玉米生育期间降水 !1%)% ((，较历
年平均降水量减少 !#)#4，属欠水年份，但有限降
水在玉米生长的关键时期适时供给，, 月下旬到 ’
月初的玉米拔节至大喇叭口期降水是历年的 %)%
倍，抽雄与吐丝期间土壤水分适宜，灌浆期降水充
沛，日照充足，授粉良好。!""$ 年玉米生育前期降
雨量仅为 ,’)% ((，虽利于根系生长，但玉米植株生
长迟缓；玉米生育后期降水量较多，导致收获期延
后。
!"# 试验设计
田间试验采用裂区设计，以氮肥为主处理，设施
6（-5 / *(!）："（6"）、%+"（6%+"）、!!+（6!!+）；磷肥为
副处理，设 7!8+（-5 / *(!）："（7"）、’+（7’+）、!!+
（7!!+）$个水平。小区面积 !$)$# (!，$次重复，随机
排列。供试玉米品种为豫玉 !!。#月 !%日播种，种
植密度为 +1!""株 / *(!。全部磷肥和 +"4的氮肥作
基肥，另外 +"4的氮肥于大喇叭口期作追肥施用。
其他田间管理同常规。
!"$ 测定项目及方法
土壤水分的测定：采用土钻法在玉米播种、拔
节、抽雄、吐丝、灌浆及收获期分别测定地表下 !""
0(土层的土壤含水量，每 !" 0(为 %层，共分 %"个
土层取样，每次只测定 % 个重复。所取土样在 %"+
!%%"2烘箱中烘 ,!1 *至恒重后称重。土壤含水
量（4）9［湿土重（:%）; 干土重（:）］< %"" /干土
重（:）。
植株、根系干重的测定：玉米吐丝期测定根系
数量及地上部生物量。每小区选择有代表性的植株
!株，挖直径 ," 0(、深 %"" 0(的圆柱体土坑，分 "—
!"、!"—#"、#"—%"" 0( $层取样，重复 $次。将根系
放入尼龙网内冲洗干净，用吸水纸吸干表面附着的
水分后放入 %"+2烘箱 ")+!!)" *，之后在 ,"!’"2
下烘干称重。
将测定根系的玉米植株地上部洗净后，用吸水
纸吸干表面水分，称鲜重。将装有样品的纸袋放入
%"+2的烘箱中，高温烘 ")+!! *，然后在 ’"!1"2
下烘干至恒重，称干重。
子粒灌浆的测定：各小区于 ’月上旬选取具有
代表性的 %"株为标准株，选其第一果穗套袋，雌穗
吐丝 ! 3后剪花丝，人工授粉，挂牌定穗，收获时作
为样本株。对于选好的标准株，从授粉之日起，每隔
%# 3取不同品种果穗中部子粒混匀，测定其鲜重及
风干重。
土壤、植株样品的采集与分析：播种时取 "—,"
0(的土样，每 !" 0(为一层，测定基础肥力；在收获
时用相同的方法采集土样，用于土壤养分（有机质、
碱解氮、速效磷）的测定。
玉米收获时，将样本株单独收获、考种，各小区
单打单收计实产。采集不同部位的叶片、穗轴、子
粒、秸秆等分析植株吸收氮、磷营养情况，子粒用于
品质分析。
植株样品全氮测定采用凯氏法；叶片、穗轴、植
株的全磷测定用钼蓝比色法；子粒全磷用钒钼黄比
色法。
子粒品质分析：!""!年，子粒粗蛋白、粗淀粉、
粗脂肪、赖氨酸含量、直链淀粉含量及其子粒容重由
农业部谷物测试中心（北京）测定；!""$ 年，子粒的
粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、赖氨酸含量及其子粒容重，
由甘肃农科院农产品测试中心测定。
# 结果与分析
#"! 氮、磷营养对玉米品质、产量的影响
!)%)% 对玉米品质的影响 施肥可以改善玉米的
营养条件，影响玉米子粒的化学成分和营养品质。
由表 %、表 !可看出，施氮能显著改善玉米子粒中粗
蛋白的含量，!""! 年 6!!+比 6" 相对提高 ’)$+4，差
异达显著水平；!""$年 6!!+比 6" 相对增加 !#)%4，
差异达极显著水平。增施氮肥能够提高子粒粗脂
肪、赖氨酸含量和子粒容重，粗脂肪表现为 !""! 年
处理间差异显著；赖氨酸含量、子粒容重在 !""$年
$#"%,期 李建奇，等：氮、磷营养对黄土高原旱地玉米产量、品质的影响机理研究
处理间差异分别达极显著、显著水平。增施氮肥降
低了子粒粗淀粉的含量，!""!年 #" 与 #!!$的差异达
极显著水平；表明施氮对粗脂肪、粗淀粉、赖氨酸含
量和子粒容重的影响年际间不稳定性。
子粒各品质成分施磷处理间差异均不显著，表
明施磷对玉米子粒营养品质的影响不大。
表 ! 不同施肥水平下玉米粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉含量（" # $"）
%&’() ! %*) +,-(.),/)0 1- 2*) -)32+(+4&2+1, 1, 5312)+,，-&2 &,6 02&3/* /1,2),2 +, 0))60
处理 粗蛋白 %&’() *&+,)-. 粗脂肪 %&’() /0, 粗淀粉 %&’() 1,0&23
4&)0,5)., !""!6& !""76& !""!6& !""76& !""!6& !""76&
#" 89:; < 98:= > 78:7 < =9:= 0 8=$:= 0? 87@:A 0
#A$" @":" 0< @$:A ? =7:; 0 =8:9 0 8!;:$ 8=7:9 0
#!!$ @7:" 0 @@:@ ? =7:@ 0 ==:@ 0 8!=:A <> 87@:= 0
B" @":7 0 @A:@ 0 =A:A 0 =$:" 0 87$:9 0 8=!:7 0
B8$ @A:@ 0 88:= 0 =!:A 0 =8:" 0 87$:7 0 8=A:9 0
B!!$ 88:; 0 @!:A 0 =A:8 0 =9:7 0 8!@:" 0 879:! 0
注：数据后不同大小写字母分别表示不同施氮或施硅水平间差异达 AC和 $C显著水平，下同。
#+,)：D0E’)1 /+EE+F)( <6 (-//)&)., 20*-,0E 0.( E+F)&201) E),,)&1 5)0. 1-G.-/-20., 05+.G (-//)&)., # +& B ,&)0,5).,1 0, AC 0.( $C E)H)E1，&)1*)2,-H)E6I 43)
105) <)E+FI
表 7 不同施肥水平下玉米赖氨酸、直链淀粉含量及子粒容重
%&’() 7 %*) +,-(.),/)0 1- 2*) -)32+(+4&2+1, 1, (80+,)，&98(10) /1,2),2 &,6 0))6 ’.($ 6),0+28
处理 赖氨酸 J61-.)（G K LG） 子粒容重 M))( <’EL ().1-,6（G K J） !""!年直链淀粉 ?56E+1) -. !""!6&
4&)0,5)., !""!6& !""76& !""!6& !""76& 含量 %+.,).,（G K LG） 占总淀粉比例 N0,-+（C）
#" !:9" 0 7:A" > 9;8:7 0 9;$:" < A8;:! 0 !=:"= 0
#A$" !:8" 0 7:78 ? 8"A:7 0 8!!:8 0 A8A:! 0 !7:=9 0
#!!$ !:9" 0 7:78 ? 9;=:8 0 8!A:8 0 A9;:9 0 !7:=7 0
B" !:$7 0 7:!8 0 9;8:8 0 8A8:" 0 A8=:= 0 !7:8" 0
B8$ !:98 0 7:!8 0 9;;:" 0 8A=:" 0 A89:= 0 !7:;; 0
B!!$ !:8" 0 7:7" 0 9;9:8 0 8"@:7 0 A9;:! 0 !7:!= 0
!:A:! 对玉米产量及水分利用效率的影响 增施
氮、磷肥均有提高玉米产量，降低水分消耗系数、提
高水分利用效率的作用，但氮肥作用明显大于磷肥
（表 7）。增施氮肥，可提高玉米的子粒产量和 OPQ，
!""!、!""7 年的 #!!$与 #" 相比，产量分别增加
A;:!AC 和 ;!:$@C，OPQ 分 别 提 高 A;:!"C、
$8:$$C；处理间差异均达极显著水平。玉米产量
和 OPQ 均随磷肥施用量的增加而提高，但只有
!""!年的产量处理间差异达显著水平。表明施用
氮肥、磷肥能够增加玉米子粒的产量和 OPQ，但氮
肥的影响远大于磷肥。同时，!""7年施氮的增产效
应远高于欠水年份 !""!年，说明水分能促进氮肥的
吸收和利用，有“以水调肥”的效果。
7:7 氮、磷营养对玉米根系及根冠比的影响
!:!:A 对玉米根重及其分布的影响 增施氮、磷肥
增加了 "—A"" 25土层根系重量，其中，#"B!!$、#!!$
B"分别比 #"B" 增加 !9:==C、A;:@!C，处理间差异
达极显著水平（表 =）。从各土层根系分布来看，表
表 ; 不同施肥水平下玉米产量和水分利用效率
%&’() ; %*) +,-(.),/)0 1- 2*) -)32+(+4&2+1, 1, 9&+4) 8+)(6 &,6 <&2)3 .0) )--+/+),/8
年份 R)0& 项目 S,)5 #" #A$" #!!$ B" B8$ B!!$
!""! 产量 R-)E(（ LG K 35!） ;==" > A";"$ ? AA!$7 ? A"A;" < A"9;= 0 A"8"7 0
OPQ［LG K（55·35!）］ !":9! > !7:@! ? !=:$@ ? !!:!9 0 !7:79 0 !7:7@ 0
!""7 产量 R-)E(（ LG K 35!） =;9A > ;A@" ? ;$$= ? 89@; 0 8;A" 0 @";9 0
OPQ［LG K（55·35!）］ A9:=; > !=:;9 ? !$:;@ ? !":;A 0 !A:$A 0 !!:"! 0
=="A 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 A=卷
土层（!—"! #$）的根量以施磷处理最高，%!&""’、%""’
&!分别比 %!&! 增加 (’)**+、"!),-+；!—*! #$土
层的根量 %!&""’比 %""’ &!、%!&! 分别提高 ,).-+、
"’)!/+；而 *!—0!! #$土层根系重量和所占比例，
以施氮处理（%""’&!）最高。说明施肥促进了玉米根
系的生长发育，提高 0 $土层的根量，但主要是通过
增加 !—*! #$土层的根量来实现，且增施磷肥的效
果优于增施氮肥。同时，增施氮肥，根系增深效果明
显，特别能提高 *!—0!! #$ 土层根系的数量及比
例，这有利于玉米植株对深层水分、养分的吸收、利
用，提高玉米的抗旱能力。
表 ! 不同施肥水平下不同土层根系的重量及其分布
"#$%& ! "’& ()*%+&),&- .* /’& *&0/(%(1#/(.) .) 0../ 2&(3’/ #)4 (/- 4(-/0($+/(.) () 4(**&0&)/ -.(% %#5&0-
处理
12345$365
!—"! #$ "!—*! #$ *!—0!! #$ !—*! #$ !—0!! #$
根量
7885 95 :
（; < =>465）
比例
7453
（+）
根量
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比例
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比例
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比例
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根量
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%""’&! 0.)"0 @A -/)’( 4 ’)(. 4 0,),’ @ ()(. 4A 0")’" 4 "()’, @A? ./)*. 4 "-),/ A
")")" 对玉米地上部生物量及根冠比的影响 根
冠比是指地下部分生物量与地上部生物量之比，根
冠比大的植物，根系相对发达，根冠比反映出地上和
地下部分的关系。表 ’显示，施肥促进了玉米地上
部生物量的增加，%""’ &!、%!&""’分别比 %!&! 增加
-’)."+、*,)("+，且施用氮效果优于施磷。同时，
处理间根冠比差异也很明显，说明施用氮、磷肥促进
了玉米植株的生长，且对地上部生长的促进作用大
于根系，因而使玉米的根冠比降低。
表 6 不同施肥水平下玉米的生物量、根冠比
"#$%& 6 "’& ()*%+&),&- .* /’& *&0/(%(1#/(.) .) 7#(1&
$(.7#-- #)4 8 9 :
处理
12345$365
生物量
?B8$4CC
（; < =>465）
百分率
&32#3654;3
（+）
根冠比
7< D
百分率
&32#3654;3
（+）
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%!&""’ 00*)’ A 0*,)(" !)"’ @A? 00,)!’
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;<= 氮、磷营养对植株养分含量的影响
据报道，玉米授粉期氮素在各器官的分配是叶
片氮素约占 ’!+，茎秆中氮素 *!+左右，余下的氮
分配在雌穗中；叶片中的氮素在抽雄期主要保持在
果穗叶及其上下叶片，这几片叶中保持较高的含氮
量，能提高叶片光合效能，为子粒合成更多的光合产
物［0-］。玉米营养生长期植株体内的养分状况不仅
影响到玉米的生长发育、产量形成，而且对玉米子粒
品质产生不同程度的影响。表 -可以看出，增施氮
肥能够显著增加植株全氮含量，其中茎秆、叶片和子
粒全氮含量处理间差异均达极显著水平，穗轴全氮
含量处理间差异显著；增施磷肥对植株全氮含量的
影响不明显。表明增施氮肥，提高了土壤中碱解氮
的浓度，有利于根系对氮素的吸收，增加植株茎秆、
叶片的全氮含量及向穗轴、子粒的输送，从而增加子
粒中氮的积累，提高子粒中氮的浓度，有利于增加粒
重和提高子粒粗蛋白的含量。
玉米授粉以后，磷向发育子粒中输送十分强烈，
从果穗形成到成熟期间，根部对磷的吸收仍十分活
跃。如表 -所示，子粒全磷含量随着施氮水平的提
高而增加，%0’!比 %!相对增加 (")-/+；但对玉米叶
片、茎秆、穗轴全磷含量的影响不大。增施磷肥，提
高了玉米叶片、穗轴、子粒全磷含量，其中子粒全磷
含量 &""’比 &!提高 0-)""+；叶片、穗轴分别增加了
’")"!+、--)".+。表明增施磷肥，提高了土壤中速
效磷的浓度，有利于植株叶片对磷素的吸收转化并
向子粒中输送，增加子粒中磷素的积累，有利于粒重
的增加和蛋白质含量的提高。
;与 %!&!相比，%""’&! 授粉后 0!*" E子粒的鲜
重、干重和收获期粒重分别增加 "")("+、",),(+、
"/)-,+，表明增加氮肥，能极显著提高子粒干物重
积累量。其中授粉后 0!0*、0’!". E的子粒鲜重、
干重差异极显著；授粉后 ",!*" E子粒的鲜重、干
重积累也分别达显著、极显著水平（表 /）。
’*!0-期 李建奇，等：氮、磷营养对黄土高原旱地玉米产量、品质的影响机理研究
增施磷肥与不施肥相比，授粉后 !!"# $子粒
鲜重、干重积累和收获期粒重的增加量，只有子粒鲜
重 %&’##(与 %&’& 的差异显著。从各灌浆阶段来看，
增施磷肥主要提高了子粒灌浆前、中期的鲜重和干
重积累，%&’##(与 %&’& 授粉后 !!!"、!(!#) $的鲜
重、干重积累差异显著。
表 ! 不同施肥水平下收获期植株的氮、磷含量（" # $"）
%&’() ! %*) +,-(.),/)0 1- 2*) -)32+(+4&2+1, 1, 5 &,6 7 /1,2),20 1- 8(&,2 &2 *&39)02 02&")
处理
*+,-./,0.
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茎秆
1.-23
叶片
4,-5
穗轴
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子粒
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茎秆
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表 : 不同施肥水平下玉米子粒的灌浆积累（;" # "3&+,）
%&’() : %*) +,-(.),/)0 1- 2*) -)32+(+4&2+1, 1, 2*) ;+($+," 1- ;&+4) 0))6
处理
*+,-. B
授粉后天数 C-D9 -5.,+ 6E2270-.7E0（$） 收获时
粒重
F+-70 G.B
-. H-+I,9.
!!!" !(!#) #鲜重
J+,9H G.B
干重
C+D G.B
鲜重
J+,9H G.B
干重
C+D G.B
鲜重
J+,9H G.B
干重
C+D G.B
鲜重
J+,9H G.B
干重
C+D G.B
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< 小结与讨论
!）增施氮、磷肥能够显著提高玉米的子粒产量
和水分利用效率，其效果表现为 #&&:年大于欠水年
份 #&&#年，这与张福锁等［!?］关于氮肥施用量已在
很大程度上决定了玉米子粒产量高低的结果相近。
增施氮、磷肥能增加子粒粗蛋白的含量，这也与 L+-M
/-+,I［"］、李建奇［!!］等研究的结果相同。增施氮、磷
肥对子粒粗脂肪、赖氨酸含量和子粒容重的增加具
有积极作用，但降低了粗淀粉的含量。这可能是由
于增施磷、氮肥，特别是增施氮肥，能够促进根系下
扎，提高 "&—!&& K/土层根量占 &—!&& K/总根量
的比例，有利于玉米植株对深层水分、养分的吸收、
利用，在一定程度上可缓解干旱对玉米的胁迫伤害，
实现“以水调肥”的目的。施肥玉米的植株发育好，
生物量大，郁闭度高，田间散失水分量减少，从而提
高玉米的水分利用效率。本试验还表明，增施氮、磷
肥均能增加 &—!&& K/土层的根量，但在 &—"& K/
土层磷肥效果优于氮肥，"&—!&& K/土层氮肥效果
好于磷肥，表明氮、磷配合施肥对玉米非常重要。这
与孙志强等［!<］在小麦上关于氮肥促进 &—"& K/土
层根量，磷促进深层土壤根量增加的结论有所不同。
#）增施氮、磷肥，能够增加土壤中碱解氮、速效
磷的供应浓度，促进根系的生长发育，有利于植株对
养分的吸收、转化及向穗轴、子粒的输送，促进灌浆
中后期子粒氮素、磷素积累［!<］；并使不同时期子粒
鲜重、干重的积累和收获期粒重显著增加，有利于增
加粒重，改善子粒品质。本研究结果也看出，增施氮
肥能极显著提高整个灌浆期子粒干重的积累量，但
增施磷肥仅能增加 &!#) $内子粒干重的积累，对
灌浆后期 #)!"# $内子粒干重的影响不显著。
:）有报道认为，增施氮、磷肥，特别是施用氮肥，
能够增大玉米的叶面积系数，延长叶片的功能期，保
持花后有更大的叶面积持续期和光合势，有利于干
物质的生产。施氮量的增加促进了花丝期前后植株
各部分氮和干物质的累积，提高了子粒的灌浆速率，
最大灌浆速率出现日期提前；土壤肥力的提高增强
了子粒的灌浆强度，推迟灌浆高峰期的出现，延长有
效灌浆时间，明显地促进了灌浆中后期子粒氮素、磷
素及同化物的积累，从而提高粒重和玉米产量，有利
>"&! 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 !"卷
于子粒品质的形成和蛋白质含量的提高［!"］。本试
验 !""!年施氮处理的子粒容重与不施氮处理的容
重差异不显著，主要是由于玉米遭受冰雹袭击，致使
玉米叶片受损害，“叶”源受到影响，向子粒输送的同
化物供应不足，使粒重降低。
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