全 文 ：收稿日期：!""#$"#$"% 接受日期：!""#$&&$!’
基金项目：中国$国际植物营养研究所（()*(）合作项目资助。
作者简介：高伟（&+#,—），女，黑龙江佳木斯人，博士研究生，主要从事植物营养与土壤养分管理研究。
-./："&"$%,+&,"""，01234/：5454637!""!8&%’9 :72。 ! 通讯作者 -./："&"$%,+&,"""，01234/：;<;4=8>>4 ? :33@? 3:? :=
我国北方不同地区玉米养分吸收及累积
动态研究
高 伟，金继运!，何 萍，李书田
（中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，农业部植物营养与养分循环重点开放实验室，北京 &""",&）
摘要：通过在东北地区的黑龙江、吉林和华北地区的河北、河南等省进行的田间试验，研究了同一玉米品种（郑单
+A,）在我国北方不同地区养分吸收及累积规律。结果表明，郑单 +A,在东北地区作为春玉米栽培时的总生物量及
氮、磷吸收量要高于在华北地区作为夏玉米栽培时的相应值，钾吸收量则相反。在华北地区作为夏玉米栽培时，营
养体中氮、磷、钾百分含量最大值要高于在东北地区作为春玉米栽培时的相应值；而在东北地区作为春玉米栽培时
营养体中氮、磷养分向子粒中的转运量显著高于在华北地区作为夏玉米栽培时的转运量，钾素的转运量正好相反。
在东北地区作为春玉米栽培时，其生物量最大增长速率和养分最大吸收速率出现的时间都要晚于在华北地区作为
夏玉米栽培时的。因此，在东北地区种植的春玉米可以适当地推迟追肥的时间，增加玉米对养分的吸收，从而提高
玉米的产量。
关键词：玉米；养分累积动态；养分转运量及转运效率；养分吸收速率
中图分类号：BA&’9"& 文献标识码：C 文章编号：&"",$A"AD（!"",）"E$"%!’$"#
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R3N. 7T =JNR4.=N J>N3V.
玉米植株对养分的吸收利用和干物质累积直接
影响玉米的产量和品质的形成。因此了解干物质与
养分吸收动态变化规律，有助于采取有效措施调控
玉米生长发育、提高产量［&$!］。国内外对此研究较
植物营养与肥料学报 !"",，&E（E）：%!’ $ %!+
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多，主要集中在不同施肥及种植方式，或者是选择不
同的作物品种进行研究［!"#!］。随着生产条件的改善
和产量水平的提高，生态因素特别是气候因素愈发
显得重要。但是，有关气候条件对玉米干物质及养
分吸收的影响研究，大多是根据不同的气候条件选
择不同的作物品种［#!"#$］，因此在研究过程中很难分
清是气候因素影响，还是由于品种不同造成的。因
此，本研究采用同一玉米品种郑单 %&’，在排除品种
干扰的条件下研究我国北方不同地区玉米养分的吸
收及累积规律，以便采取更有效的措施调控玉米的
生长发育，对提高肥料利用率、发挥地区优势、提高
作物产量具有重要的意义。
! 材料与方法
!"! 试验设计
试验于 ())$年 * 月至 % 月在东北（黑龙江、吉
林）和华北（河北、河南）两个玉米主产区进行，供试
玉米品种为郑单 %&’，黑龙江和吉林作为春玉米栽
培，河北和河南作为夏玉米栽培。各试验点气候条
件为黑龙江省双城市：东经 #($+#’,，北纬 *&+(!,，玉
米生育时期为 * 月!% 月，在此期间的平均气温为
#-.*/，降水量为 **- 00，积温为 !(-&.% /；吉林
公主岭市：东经 #(*+&*,，北纬 *!+!$,，玉米生育时期
为 *月!%月，在此期间平均气温为 #’.(/，降水量
为 &#& 00，积温为 !!!#.#/；河北辛集：东经 ##&+
#(,，北纬 !-+&#,，玉米生育时期为 $月!%月，在此期
间平均气温为 (&.%/，降水量为 !!( 00，积温为
!#$(.&/；河南延津：东经 ##!+&’,，北纬 !!+#*,，玉
米生育时期为 $ 月! % 月，在此期间平均气温为
(&.*/ ，降水量为 !#& 00，积温为 !#)!.!/。
小区面积为 ()!!) 0(，!次重复，试验开始时，
取 )—() 10耕层土壤，用 234法（土壤养分状况系
统研究法）测定土壤养分含量，并根据土壤养分含量
推荐最佳施肥量（表 #）［#-"#’］。所施氮肥品种为尿
素，底肥与追肥比例为 # 5 #，磷肥为重过磷酸钙，钾
肥为氯化钾，磷肥和钾肥做基肥一次性施用。
表 ! 供试土壤基本养分状况及施肥量
#$%&’ ! ($)*+ ),*& -./0*/*,- $-1 2’0/*&*3$/*,- 0$/’) *- ’$+4 )*/’
试验地点
6789:;09<=>? @;=9
土壤类型
3A;? =B89
8C
土壤养分（0D E F）
3A;? 施肥量（HD E I0(）
J>=9 AK K9:=;?;L9: >88?;1>=;A<
MCN* "M MO"! "M 2P>;? Q R 2P>;? Q S M R(O& S(O
黑龙江 CFT 黑土 U3 &.$ #$.$ (#.’ #(.& %!.% #$) $-.& %)
吉林 TF 黑土 U3 &.! ’.%& (!.# ##.% ’$.) (#) #&) #))
河北 CU 潮土 V23 -.- ##.) #!.$ #*.( ’%.- (*) -& #&)
河南 CM 砂姜黑土 FWU3 -.’ #).- %.! #!.’ -&.) ((& %) #’)
CFT—C9;?A<；U3—U?>1H @A;?；V23—V?GPAZ>[G;1 @A;?；FWU3—F;09 1A<1:9=;A< Y?>1H @A;?
!"5 测定项目及方法
根据各省玉米长势分别在苗期、拔节期、大喇叭
口期、抽雄期、灌浆期和成熟期进行采样，采样时间
分别为：黑龙江在出苗后的第 (’ \（$月 &日）、*’ （$月 (&日）、-* \（-月 (#日）、’’ \（’月 *日）、#)! （’月 #%日）、#!* \（%月 #%日）采样；吉林在出苗后
的第 ($ \（$月 ##日）、** \（$月 (%日）、$! \（-月 #’
日）、-% \（’月 !日）、%% \（’月 (!日）、#!! \（%月 ($
日）采样；河北在出苗后的第 #$ \（-月 (日）、!* \（-
月 ()日）、*$ \（’月 #日）、$% \（’月 (*日）、’% \（%
月 #!日）、#)* \（%月 (’日）采样；河南在出苗后的
第 ($ \（- 月 #) 日）、!! \（- 月 #- 日）、&# \（’ 月 *
日）、$! \（’月 #$日）、’) \（%月 (日）、%$ \（%月 #’
日）采样。每次采 !株有代表性的玉米，前 * 次采集
地上部分烘干称重，后 (次样品分成地上部营养体
与子粒两部分烘干称重。烘干样品粉碎后用浓
C(3O*"C(O(消煮，以自动定氮仪测氮、钒钼黄比色
法测磷、原子吸收法测钾。
养分转运量（HD E I0(）]灌浆前营养体养分的总
吸收量（HD E I0(）" 成熟期营养体养分的总吸收量
（HD E I0(）
转运效率（^）]养分转运量（HD E I0(）E灌浆前
营养体养分的吸收量（HD E I0(）_ #))
数据通过 3R33（#!.)）和 ‘R3!.)# 统计软件进
行统计分析。
5 结果与分析
5"! 营养体和总生物量动态变化
由图 #>可见，随着玉米生长发育的进行，其营
养体生物量呈增加趋势，到了生育后期其营养体生
*($ 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 #*卷
物量都呈下降趋势。从总生物量上来看，在整个生
育期都是呈增加趋势（图 !"）。虽然各省试验点种
植的品种相同，但是由于气候条件和生育期长短的
差异，玉米营养体的生物量最大值出现的时间存在
一定差别。在黑龙江和吉林作为春玉米栽培时，其
营养体生物量最大值分别出现在出苗后的 !#$ %（&
月 !’日）和 ’’ %（&月 ($日），而在河北和河南作为
夏玉米栽培时，其营养体生物量最大值出现在出苗
后的第 &’ %（’月 !$日）和 &# %（’月 (日），之后都呈
下降趋势。可见，在河南和河北作为夏玉米栽培时，
其营养体最大值出现的时间早于在黑龙江和吉林作
为春玉米栽培时的。这是由于河北河南地处华北地
区，玉米生育期的平均气温较高（()*+! ()*’,），
有利于营养体的生长，而黑龙江和吉林地处东北地
区，玉米生育期平均气温较低（!-*+!!&*(,），从玉
米播种到其营养体生物量最大值出现这段时间的积
温来看，华北地区（河北为 (!!-*),、河南为
(!-$*-,）的积温稍高于东北地区（黑龙江为
!’’-*&,、吉林为 (#)#*+,）。但是从总生物量来
看，东北地区作为春玉米栽培时其总生物量显著高
于（! . #*#)）华北地区作为夏玉米栽培时的总生物
量。
图 ! 各省试验地点玉米营养体和总生物量的动态变化
"#$%! &’( )*+,-#./ 01 2($(3,3#2( 04$,+/ ,+) 303,5 6#0-,// 01 -,#7( #+ )#11(4(+3 (89(4#-(+3,5 /#3(/
:;: 营养体中氮、磷、钾养分含量动态变化
从图 (可以看出，随着玉米的生长，其营养体中
氮、磷、钾的百分含量都呈先升高后降低的变化趋
势。但是，不同地区栽培的玉米营养体中氮、磷、钾
的百分含量及百分含量最大值出现的时间略有差
别。在华北地区作为夏玉米栽培时，玉米营养体中
氮、磷、钾的百分含量明显高于在东北地区作为春玉
米栽培时的，而且氮、磷、钾百分含量最大值出现的
时间也稍早于在东北地区作为春玉米栽培时的，其
中磷尤为明显；到了成熟期，各地区玉米营养体中
氮、磷的百分比较接近，但是在华北地区作为夏玉米
栽培时，植株中钾的百分含量明显高于在东北地区
作为春玉米栽培时的。由于在华北地区作为夏玉米
栽培时，生育期前期的有效积温要高于在东北地区
作为春玉米栽培时的有效积温，所以作为夏玉米栽
培时，在生育前期营养体中各养分的百分含量要高
于作为春玉米栽培时营养体中养分的百分含量。但
是到了生育后期，植株营养体干物质的累积速度大
于养分的吸收速度，产生稀释效应，导致植株中养分
含量呈下降趋势［!’］。
:;< 玉米氮、磷、钾吸收量动态变化及其转运和再
分配
在玉米整个生育期，植株对氮素和磷素的累积
量不断增加，在东北地区作为春玉米栽培时，其对
氮、磷的总吸收量要高于在华北地区作为夏玉米栽
培时的（表 (）。从各生育期看，苗期到大喇叭口期，
随着玉米的生长，其营养体对养分的累积量不断增
加，但是从抽雄期以后，各试验点种植的玉米营养体
中养分累积量逐渐减少。说明玉米从抽雄期以后，
营养体吸收的养分量小于其向子粒中转运量，玉米
开始从营养生长转向生殖生长。钾素在玉米植株中
的累积量正好与氮素和磷素相反，在生育后期其总
吸收量有所降低，这可能是由于钾素在植物体中以
离子形态存在，其较易迁移，所以在生育后期存在流
失现象。
)(/+期 高伟，等：我国北方不同地区玉米养分吸收及累积动态研究
图 ! 不同生长天数玉米营养体中 "、#、$百分含量动态变化
%&’(! )*+ ,-./0&12 34 "，# /., $ 13.5+.5 &. 6+’+5/5&6+ 37’/.2 34 0/&8+ /5 ,&44+7+.5 ,/-2 /45+7 +0+7’+.1+
表 ! 不同生长天数玉米植株对 "、#、$养分的总吸收量（9’ : *0!）
)/;<+ ! )35/< =>5/9+ 34 "，# /., $ &. 0/&8+ /5 ,&44+7+.5 ’73?&.’ ,/-2
省份
!"#$%&’(
养分
)*+"%(&+
整株
!,-&+
营养体
.(/(+-+%$(
#"/-&0
子粒
1"-%&
营养体
.(/(+-+%$(
#"/-&0
子粒
1"-%&
黑龙江 23 4 53 4 65 4 33 4 789 4 795 4
:(%,#&/;%-&/ ) 8<3 =><5 799<5 73?5<7 757<8
! 8<7 73<2 9=<= ?=<= 7><9 99<7 92<> 29<7
@ 8<5 6?<6 792<3 758<9 789<7 52<2 3><2 76<6
吉林 2? 4 55 4 ?9 4 6> 4 >> 4 799 4
A%,%& ) 8<5 55<5 725<> 763<7 758<8 ?3<9 35<8 795<2
! 8<8 =<8 22<3 25<= 7><5 ?3<9 7><= 22@ 8<2 95<2 77><3 723<7 722河北 7? 4 95 4 5? 4 ?> 4 3> 4 785 4
:(B(% ) 2<6 9?<7 3=<8 77=<8 >6<6 >8<8 62<= 776<5
! 8<9 5<6 77<7 79<9 73@ 2<= 5?<9 7693<= 2>>河南 7= 4 99 4 =7 4 ?9 4 38 4 >? 4
:(&-& ) 289<3 777<5
! 5<8 78<5 2=<6 95 25<7
@ 98<7 >5<7 768<8 7>=<6 97?<> 26<9 25>子粒中吸收的总养分，一部分来源于根系吸收
的养分直接输送，另一部分来源于营养体养分的再
转移。养分的转运量和转运效率，是营养体养分向
子粒转移量的重要指标［77，28 ］。计算结果（表 9）表
明，在东北地区作为春玉米栽培时，在玉米灌浆前对
氮素和磷素的总吸收量及其转运量都显著高于在华
北地区作为夏玉米栽培时的总吸收量；而钾素与氮
素、磷素相反，在东北地区作为春玉米栽培时，玉米
对钾素的总吸收量及其转运量都显著低于在华北地
区作为夏玉米栽培时的。各试验点种植的玉米子粒
中氮素的比例没有明显差别。
!@A 玉米生物量及氮、磷、钾养分吸收量回归分析
从出苗到成熟，玉米的总生物量及氮、磷、钾的
总吸收量依出苗后的天数变化可用 C#/%0+%’ 方程
D E F G（7 H -(BI）描述（表 5）。式中的 D为总生物量或
某种养分的总吸收量，I 为时间，-、B 为待定参数。
并可根据该方程求得其最大增长速率或最大吸收速
率及其出现的时间。
玉米对养分的最大累积速率或最大吸收速率出
现的时间对科学调控养分供应是非常必要的。从表
5可以看出，各地区种植的玉米对各种养分吸收的
最大速率出现的时间都是钾素早于磷素，氮素出现
?2? 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 75卷
表 ! 各省份玉米营养体 "、#、$向子粒的转运量及转运效率
%&’() ! %*&+,-)* &./0+1 &+2 *&13/ /- "，# &+2 $ -*/. 4)5)1&134) /*5&+, 1/ 5*&3+ /- .&36) 3+ 23--)*)+1 7*/43+8)
元素
!"#$#%&
项目 ’&#$
黑龙江
(#)"*%+,)-%+
吉林
.)")%
河北
(#/#)
河南
(#%-%
0 灌浆前吸收量 12&-3# /#4*5# +5-)% 4)"")%+（3+ 6 7$8） 9:;<; - 9=:<9 / 99>成熟后剩余量 BC52"CD -$*C%&D -4 $-&C5)%+（3+ 6 7$8） EF<9 - :F A EG<: -
转运量 H5-%D4#5 -$*C%&D（3+ 6 7$8） E8<> - EF<9 - F8<> A ;=转运效率 H5-%D4#5 #44)A)#%AI（J） FE<; -/ >8<: - G;子粒养分的比例 K-&)* *4 %C&5)#%&D )% +5-)%D（J） ;? - ;9<: - >FL 灌浆前吸收量 12&-3# /#4*5# +5-)% 4)"")%+（3+ 6 7$8） ;><> - ;F<> - G>成熟后剩余量 BC52"CD -$*C%&D -4 $-&C5)%+（3+ 6 7$8） G8 A 9:<= A 9>转运量 H5-%D4#5 -$*C%&D（3+ 6 7$8） G8<> / F>转运效率 H5-%D4#5 #44)A)#%AI（J） FE<= A ;E<: - F=F<9 /
子粒养分的比例 K-&)* *4 %C&5)#%&D )% +5-)%D（J） F9<8F A >G<= / >G<8 / ;?M 灌浆前吸收量 12&-3# /#4*5# +5-)% 4)"")%+（3+ 6 7$8） 98? - 9E><= -
成熟后剩余量 BC52"CD -$*C%&D -4 $-&C5)%+（3+ 6 7$8） :E<8 A 9??<= A 9>?转运量 H5-%D4#5 -$*C%&D（3+ 6 7$8） G9<9 / 8=<> / F:<> - F;<9 -
转运效率 H5-%D4#5 #44)A)#%AI（J） 8><: - 89子粒养分的比例 K-&)* *4 %C&5)#%&D )% +5-)%D（J） 9;<> /A 89<: - 9=<: -/ 8?<9-
注（0*&#）：同一地点数据后不同字母表示差异达 >J显著水平（NBO）P-"C#D 4*""*Q#@ /I @)44#5#%& "#&D )% &7# D-$# "*A-&)*% D)&# )%@)A-&# D)+%)4)A-%&
-& >J "#R#"（NBO）S
表 9 玉米总生物量和 "、#、$吸收量累积的 :/53,138方程回归分析
%&’() 9 :/53,138 );0&13/+ &+&(<,3, -/* .&36) 1/1&( ’3/.&,, &880.0(&13/+ &+2 1/1&( 071&=) /- "，# &+2 $
试验地点
!T2#5)$#%&-"
D)&#
项目
’&#$
回归方程
K#+5#DD)*% #UC-&)*%
相关系数
（ !）
最大增长速率
(’K9）
［3+ 6（@·7$8）］
最大增长速率
出现的天数
O-ID *4 (’K（@）
黑龙江
(#)"*%+,)-%+
生物量 V)*$-DD I W 8FF?E<> 6（9 X :80 I W G9;<; 6（9 X 8E<9=#Y ?L I W ;GT） ?= 9<9: =8M I W 9>?E >:<8
吉林
.)")%
生物量 V)*$-DD I W 8?>?8<9 6（9 X 9;9> :=<8
0 I W 8?F<; 6（9 X 8F8<>#Y ?T） ?L I W >><9 6（9 X >F<=#Y ?9T） ?:<9
M I W 9G;>T） ?9河北
(#/#)
生物量 V)*$-DD I W 9:F=;0 I W 89?L I W G?<8 6（9 X ::G<;
M I W 9EG<> 6（9 X G:;F>河南
(#%-%
生物量 V)*$-DD I W G;:;?<= 6（9 X 9F?0 I W G?;F#Y ?L I W >><= 6（9 X ;8<8>#Y ?F<8
M I W EG?<8 6（9 X F?<8E=#Y ? GE9）(’K：H7# 7)+7#D& )%A5#-D# 5-&#S % W F；5? W ?<:99；5?的最晚，生物量增长最大速率出现的时间要比各种
养分最大吸收速率出现的时间滞后。这与宋星海
等［=］的研究结果一致。各省种植的玉米其生物量最
大增长速率出现的时间从南到北依次后推，即河南
=8;F期 高伟，等：我国北方不同地区玉米养分吸收及累积动态研究
（!"#$ %）早于河北（!&#’ %），河北早于吉林（’!#& %），
吉林早于黑龙江（("#$ %），但相同地区相差的时间
较短，而且各省总生物量最大增长速率出现的时间
与氮素最大吸收速率出现的时间相差天数较为接近
（一般为 $" %左右）。
!"# 玉米产量
虽然各地种植的玉米品种一致，但是在东北地
区作为春玉米栽培时，其产量明显高于在华北地区
作为夏玉米栽培时的产量（图 )）。这主要是由于东
北地区作为春玉米栽培时，其生育期的平均气温
（$!#*!$’#&+）低于华北地区作为夏玉米栽培时其
生育期的平均气温（&,#*!&,#(+），延长了玉米的
生育期，增加了养分的吸收（尤其氮素），有利于产量
的形成［&$］。
图 $ 各省试验地点玉米产量
%&’($ )*&+, -&,./ &0 /&11,2,03 ,45,2&6,03 7&3,7
［注（-./0）：方柱上不同字母表示差异达 ,1显著水平 23440506/ 70//058
9:.;0 /<0 :958 36%3=9/0 83>6343=96/7? %3440506/ 9/ /<0 ,1 70;07 @］
$ 讨论
氮、磷、钾养分是作物生长发育的主要养分元
素，其吸收和转化直接影响着作物的生长发育，从而
影响作物的产量。了解作物对氮、磷、钾的吸收和累
积规律，有助于采取有效的施肥措施调控作物的生
长发育，提高作物产量［&&］。本研究结果表明，在华
北地区作为夏玉米栽培时，营养体生物量及其氮、
磷、钾的百分含量的最大值都比在东北地区作为春
玉米栽培时的高，而且最大值出现的时间也较早；
在东北地区作为春玉米栽培时，其对氮、磷的总吸收
量及总生物量都大于在华北地区作为夏玉米栽培时
的相应值，这主要是由于华北地区种植的夏玉米生
育期有效积温高，对养分的吸收较快，所以营养体中
养分百分含量较高，而东北地区种植的玉米生育期
有效积温低，导致玉米生育期较长，这有利于养分的
吸收和生物量的增加［&)］。因此在华北地区种植的
夏玉米可以适当延长玉米生长时间，增加玉米对养
分的吸收，同时增加玉米产量。但是，玉米对钾的总
吸收量与氮素和磷素相反，这主要是因为在华北地
区试验点的土壤类型为潮土和砂姜黑土，其供钾能
力高于东北地区试验点的黑土，同时钾素存在明显
的奢侈吸收现象，所以在华北地区作为夏玉米栽培
时，玉米植株对钾的总吸收量高于在东北地区作为
春玉米栽培时的总吸收量［&*A&B］。从养分运转量上
看，由于在东北地区作为春玉米栽培时，其对氮、磷
的总吸收量较高，所以从营养体向子粒中的转移量
也较大，钾素与其相反。有研究发现，适当增加施氮
量，可以增加氮素运转量及其在子粒中的比例［&)］。
通过 C.>38/3=方程拟合发现，在东北地区作为春玉米
栽培时，其生物量最大增长速率和养分最大吸收速
率出现的时间都要晚于在华北地区作为夏玉米栽培
时的，因此，在东北地区种植的春玉米可以适当推迟
追肥的时间，增加玉米对养分的吸收，从而提高玉米
的产量。
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