全 文 ：中国生态农业学报 2016年 6月 第 24卷 第 6期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jun. 2016, 24(6): 725735


* 国家科技支撑计划项目(2012BAD04B13-2)和公益性行业(农业)科研专项(20150312705)资助
** 通讯作者: 袁继超, 主要从事农作制度与作物生理生态研究。E-mail: yuanjichao5@163.com
朱从桦, 主要从事作物高产优质高效栽培理论与技术研究。E-mail: zchsicau@163.com
收稿日期: 20151217 接受日期: 20160219
* Supported by the National Key Technology R&D Program of China (2012BAD04B13-2) and the Special Fund for Agro-scientific Research in
the Public Interest (20150312705)
** Corresponding author, E-mail: yuanjichao5@163.com
Received Dec. 17, 2015; accepted Feb. 19, 2016
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.151331
硅磷配施对低磷土壤春玉米干物质积累、
分配及产量的影响*
朱从桦1,2 张嘉莉1 王兴龙1 张 頔1 康云海1 孔凡磊1,2 袁继超1,2**
(1. 四川农业大学农学院 成都 611130; 2. 农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室 成都 611130)
摘 要 以玉米品种‘正红 2 号’和‘正红 115’为材料, 通过 2014 年和 2015 年的田间小区定位试验, 研究低磷
土壤条件下, 硅磷肥配施对玉米拔节期和吐丝期的净光合速率、蒸腾速率和叶面积指数, 拔节期、吐丝期、灌
浆期和成熟期干物质积累和分配, 产量及产量构成因素的影响, 探讨施硅及硅磷配施的增产效果。结果显示,
与对照(不施磷肥和硅肥)相比, 施磷、施硅和硅磷配施处理均可提高玉米拔节期和吐丝期的叶面积指数和净光
合速率, 增加拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期各生育阶段的干物质积累量, 降低灌浆期和成熟期叶片的干物
质分配比例和灌浆期茎鞘的干物质分配比例, 提高籽粒干物质分配比例和收获指数, 降低秃尖长度, 增加穗
长, 最终提高穗粒数、千粒重和籽粒产量; 其中施用磷肥增加或降低上述指标的效应明显大于施用硅肥, 硅磷
配施增加或降低上述指标的效应又明显大于单施磷肥或单施硅肥, 硅和磷表现出明显的协同作用和配合效
应。2014年和 2015年玉米籽粒产量均与拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期干物质积累量呈显著正相关; 与单
施磷肥相比, 硅磷配施处理分别增产 1 288.57 kg·hm2(2014年)和 1 313.61 kg·hm2(2015年), 且 2015年的增幅
明显大于 2014 年, 硅、磷表现出稳定的增产效应。综上所述, 在四川丘陵低磷土壤条件下, 合理进行硅磷肥
配施, 既能提高玉米生育前期物质生产能力和干物质积累量, 又能改善生育后期干物质在玉米各器官中的分
配, 促进籽粒灌浆结实, 最终提高籽粒产量。
关键词 低磷土壤 玉米 硅肥 磷肥 光合生产 干物质积累 产量
中图分类号: S513 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2016)06-0725-11
Effects of combined application of silicon and phosphorus fertilizers on dry
matter accumulation and distribution and grain yield of spring maize in
low phosphorus soils*
ZHU Conghua1,2, ZHANG Jiali1, WANG Xinglong1, ZHANG Di1,
KANG Yunhai1, KONG Fanlei1,2, YUAN Jichao1,2**
(1. College of Agronomy, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China; 2. Key Laboratory of Crop Physiology,
Ecology, and Cultivation in Southwest, Ministry of Agriculture, Chengdu 611130, China)
Abstract In order to explore the benefits of combined application of silicon and phosphate on maize production, a field plot
experiment was conducted from 2014 to 2015. The effects of different rates of phosphate and silicon fertilizers application on
leaf area index, net photosynthetic rate and transpiration rate at jointing and silking stages, dry matter accumulation in
different organs at jointing, silking, grain-filling and maturity stages, and grain yield and yield components of spring maize
were investigated using maize varieties ‘ZH2’ and ‘ZH115’ in low phosphorus soils. Compared with control plot (P0Si0), net
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photosynthetic rate and leaf area index at jointing and silking stages increased significantly under application of phosphorus,
silicon fertilizers and the combined application of both fertilizers. Also dry matter accumulation at jointing, silking,
grain-filling and maturity stages, dry grain weight ratio at grain-filling and maturity stages, and grains per ear, spike length,
1000-kernel weight and gain yield increased under the above three fertilization treatments. However, dry weight ratio of leaf at
filling and maturity stage, dry weight ratio of stem and sheath at grain-filling stage and bare top length decreased. Specifically
for phosphorus fertilization treatment, the increases or reductions in the above mentioned parameters were more obvious than
those for silicon fertilization treatment. The largest changes were found in the combined application of phosphorus and silicon
fertilizers. There was a significantly synergic effect on the investigated parameters between phosphorus fertilizer and silicon
fertilizer. Furthermore, grain yield of corn was positively related with dry matter accumulation at jointing stage, silking stage,
grain-filling stage and maturity stage in 2014–2015. Compared with phosphorus fertilizer treatment, grain yield increased by
1 288.57 kg·hm2 (in 2014) and 1 313.61 kg·hm2 (in 2015) under combined phosphorus and silicon fertilization treatment.
This indicated that there was a sustainable increase in yield due to the combined application of phosphorus and silicon
fertilizers. In summary, dry matter accumulation and photosynthesis improved during the early growth stage, dry matter
distribution rate in each plant part was optimized during the later growth stage, and maize yield eventually increased by the
combined application of phosphorus and silicon fertilizers in low available phosphorus soils in the hilly uplands of Sichuan
Basin.
Keywords Low phosphorus soil; Maize; Silicon fertilizer; Phosphorus fertilizer; Photosynthesis; Dry matter accumulation;
Yield
植物通过光合作用合成并积累有机物质, 作物
经济产量受生物产量和经济系数影响。目前, 玉米
(Zea mays)生产中主要收获对象是籽粒 , 玉米籽粒
产量与干物质积累量关系密切[1]。高产玉米群体吐
丝期至成熟期干物质积累量占整个生育期的 60%以
上, 籽粒产量主要来自生育中后期叶片等器官合成
和茎叶等器官的物质转移, 灌浆中后期物质合成、
积累和分配对经济产量的影响最大[23]。通过增加密
度[4]、优化施肥[5]、选育良种[3]、优化栽培方式[6]等
提高玉米干物质积累, 改善玉米光合生产能力, 调
控干物质在各器官的分配, 进而获得高产, 其中又
以优化施肥最为普遍和关键。在四川丘陵区, 近年
来开展测土配方施肥, 土壤磷含量有所增加, 但缺
磷土壤依然普遍存在 [78], 粮油作物生产依旧需要
大量施用磷肥[9]。然而, 当前农业生产中磷肥用量持
续增长, 全球磷矿资源储量有限, 按当前每年磷肥
平均用量估算磷矿资源将在未来 50年内被耗竭[10]。
过量施肥、忽视土壤养分来源和利用、作物产量潜
力未充分挖掘及减少土壤养分流失等措施少是我国
肥料利用效率低的主要原因。目前我国主要粮食作
物的磷肥利用率较低, 仅为 7.%~20.1%[1112]。玉米
是需磷较多的作物, 对缺磷环境也非常敏感。施用
磷肥能增加玉米各器官干物质积累 [5], 增强光合能
力[13], 提高植株对氮、磷和钾等养分积累[1417], 增
加玉米产量。硅对玉米等作物的生长有益, 玉米各
器官硅含量约为 4~75 g·kg1, 各器官氮、磷、钾含
量与其硅含量呈一定正相关[1819], 施硅能改善作物
对硅、氮、磷和钾等养分吸收利用[2022], 提高作物光
合生产能力[23], 增加作物干物质积累[24]和产量[2528]。
硅和磷由于相似的化学性质可能存在肥效的互促关
系, 有研究认为硅能缓解玉米的低磷胁迫 [2931], 施
硅能改善土壤及作物体内养分环境[3233]。此外, 硅
肥储量大, 生产加工技术日渐成熟, 又鉴于硅对作
物生长具有诸多的益处[19], 可见其在农业可持续发
展、节能减排农业中应用前景广阔。在四川丘陵旱
地, 硅磷肥配施能否改善玉米光合生产, 能否提高
干物质积累量, 能否优化生育后期干物质分配, 能
否提高玉米产量尚待进一步的探索。本研究以玉米
品种‘正红 2 号’和‘正红 115’为材料, 在低磷土壤条
件下, 研究硅磷配施对玉米主要生育期物质合成、
积累和分配特征及产量的影响, 以期为制定氮、磷、
钾和硅肥配套高产技术提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
于 2014 年和 2015 年在四川省简阳市芦葭镇英
明村(属丘陵二台地, 土层瘠薄, 雨养旱地)进行两年
定位试验, 试验点(30°70′N, 103°86′E)为亚热带湿润
气候, 热量充沛, 年均温 16~18 ℃, 10 ℃以上活动
积温 5 500~6 000 ℃, 无霜期 280~350 d, 常年降雨
量 900~1 000 mm, 但降雨分布不均匀, 主要分布在
6 至 8 月份。本试验两年均为春播, 2014 年和 2015
年玉米整个生育期(4—7 月)气温变化和降雨量分布
见图 1。试验地土壤为紫色砂泥岩母质发育而成的
棕紫泥土, pH为 7.68±0.15, 有机质含量 15.58 g·kg1,
碱解氮 34.09 mg·kg1、速效磷 4.92 mg·kg1、速效钾
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图 1 2014年和 2015年玉米生长季(4—7月)每 5 d的降雨量和平均温度
Fig. 1 Rainfall and average temperature in every 5 days from April to July of maize growing season in 2014 and 2015
124.50 mg·kg1, 有效硅 210.93 mg·kg1, 属于低磷、
少硅土壤。
玉米品种选用‘正红 2 号’和‘正红 115’[29], 分别
于 2014年 3月 28日育苗, 4月 1日单株(叶龄 2叶 1
心)移栽, 采用宽窄行栽培方式, 即宽行 1.6 m, 窄行
0.4 m, 株距 0.2 m, 种植密度约为 50 000 株·hm2,
2014年 7月 29日收获; 2014年 10月 25日冬季播种
小麦以进一步消耗地力(不施用任何肥料), 2015年 3
月 25日拔除小麦植株并整地, 2015年 4月 3日点播,
也采用宽窄行栽培方式, 即宽行 1.6 m, 窄行 0.4 m,
株距 0.2 m, 4月 21日定苗(每穴留壮苗 1株), 种植
密度约为 50 000株·hm2, 2015年 7月 26日收获。
试验采用裂区设计, 品种为主区因素, 设置 2 个玉
米品种‘正红 2号’和‘正红 115’, 肥料组合为副区因素,
设 4 种硅、磷肥组合, 即 P0Si0: 施磷(P2O5)0 kg·hm2,
施硅(SiO2)0 kg·hm2; P0Si75: 施磷(P2O5)0 kg·hm2,
施硅(SiO2)75 kg·hm2; P60Si0: 施磷(P2O5)60 kg·hm2,
施硅(SiO2)0 kg·hm2; P60Si75: 施磷(P2O5)60 kg·hm2,
施硅(SiO2)75 kg·hm2。磷肥为过磷酸钙(P2O5≥12%),
硅肥为迈乐土壤调理剂(SiO2≥20%, 山西迈乐肥业
有限责任公司提供), 设置 3 次重复, 共 24 个小区,
小区面积为 17 m2。
2014 年和 2015 年小区分布和试验处理均相同,
所有小区纯氮(尿素, 含氮量≥46%)180 kg·hm2、K2O
(氯化钾, 含 K2O≥60%) 90 kg·hm2, 施用硅肥带入
的钾从钾肥中等量扣除, 未施用硅肥处理用氯化钙
和氯化镁等量补充钙和镁。氮、磷、钾和硅肥全做
底肥 , 将各小区所施肥料混匀后撒施于窄行上面 ,
然后覆土 5~8 cm, 并用水浇透 0~25 cm土壤。2014
年于起垄覆膜后第 3 d 选择长势一致的壮苗, 撬窝
单苗带土移栽; 2015年于起垄覆膜后第 2 d直接播种
(每穴 2粒), 两年均在大喇叭口期揭去地膜。其余田
间管理措施同当地大面积高产田块。
1.2 测定项目与方法
叶面积指数和干物质重测定 , 分别于拔节期
(2014年 5月 8日和 2015年 5月 11日)、吐丝期(2014
年 6月 8日和 2015年 6月 17日)、灌浆期(2014年 7
月 2 日和 2015 年 7 月 12 日)和成熟期(2014 年 7 月
29日和 2015年 7月 26日), 每个小区选取代表性植
株 5株, 用长宽系数法(校正系数定为 0.75)测定叶面
积(拔节期和吐丝期); 然后取地上部分, 分叶、苞叶
(灌浆期和成熟期)、茎鞘、雄穗(吐丝期、灌浆期和
成熟期)、穗轴(灌浆期和成熟期)、籽粒(灌浆期和成
熟期), 放入烘箱中, 105 ℃杀青 30 min, 80 ℃烘干
至恒重, 再称重。
净光合速率和蒸腾速率测定, 分别于拔节期、
吐丝期, 选择晴天上午 10:00 左右使用便携式光合
测定系统 LI-6400(美国 LI-COR公司生产)进行测定。
拔节期测定顶部向下第 1 全展叶, 吐丝期测定穗位
叶。测定时人工控制条件为: CO2浓度 400 µmol·mol1,
温度 30 ℃, 光照强度 1 200 µmol·m2·s1, 每处理测
定 5片, 重复测定 3次。
考种与计产, 成熟期每个小区连续选取 20个果
穗, 调查穗长、穗粗、穗行数、行粒数、秃尖长、
千粒重, 并按田间实收株数计产。
1.3 参数计算
叶(苞叶、茎鞘、雄穗、穗轴、籽粒)干物质比例
(%)=叶 (苞叶、茎鞘、雄穗、穗轴、籽粒 )干物重
(kg·hm2)/地上部干物重(kg·hm2)×100
1.4 数据统计分析方法
本研究所列结果为 3 次重复测定值的平均值,
数据采用DPS 7.05和 SPSS 19.0软件进行方差分析、
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多重比较及相关性分析。
2 结果与分析
2.1 硅磷肥配施对玉米叶面积指数、净光合速率和
蒸腾速率的影响
从表 1可见, ‘正红 2号’和‘正红 115’两个玉米品
种拔节期和吐丝期的叶面积指数(LAI)、净光合速率
(Pn)和蒸腾速率无显著差异, 肥料组合却显著影响
着以上各指标。两年试验中, 施磷肥和施硅肥均能
显著提高玉米 LAI和 Pn, 总体上看施磷肥对 Pn的提
高效应大于硅肥, 施硅肥会不同程度降低叶片蒸腾
速率。2014年, 施磷肥处理(P60)的 LAI和 Pn较不施
磷肥处理在拔节期、吐丝期(两个品种平均)分别提高
22.53%、6.18%和 41.82%、32.42%; 施硅肥处理(Si75)
的LAI和Pn较不施硅肥处理分别提高 12.03%、8.92%
和 19.90%、16.86%; 硅磷肥配施处理(P60Si75)的 LAI
和 Pn较对照处理(P0Si0)分别提高 41.88%、15.64%和
68.80%、56.55%, 磷肥和硅肥表现出明显的配合效
应。无论是‘正红 2 号’还是‘正红 115’, 硅磷肥配施
扩大 LAI和提高 Pn的作用最大, 同时还能一定程度
降低蒸腾速率。2015 年试验结果和 2014 年变化趋
势基本一致。
表 1 硅磷肥配施对玉米拔节期和吐丝期叶面积指数、净光合速率及蒸腾速率的影响
Table 1 Effects of different combined application of phosphorus and silicon fertilizers on leaf area index, net photosynthetic
rate and transpiration rate of maize at jointing and silking stages
叶面积指数
Leaf area index
净光合速率
Net photosynthetic rate
[μmol(CO2)·m2·s1]
蒸腾速率
Transpiration rate
[mmol(H2O)·m2·s1]
年份
Year
品种
Cultivar
肥料组合
Fertilizer
combination 拔节期 Jointing 叶丝期 Silking 拔节期 Jointing 叶丝期 Silking 拔节期 Jointing 叶丝期 Silking
P0Si0 0.60±0.08ab 3.84±0.06b 13.13±0.41c 17.07±0.10d 2.83±0.67b 5.59±0.14b
P0Si75 0.58±0.04b 4.35±0.37a 13.79±1.97c 21.77±1.09c 2.64±0.39b 4.73±0.01c
P60Si0 0.72±0.07a 4.45±0.06a 17.37±1.15b 25.60±1.39b 3.43±0.28a 6.37±0.36a
正红 2号
ZH2
P60Si75 0.67±0.08ab 4.41±0.32a 21.83±0.57a 28.92±1.60a 2.92±0.09b 5.68±0.10b
平均 Average 0.64A 4.26B 16.53A 23.34A 2.96A 5.59A
P0Si0 0.43±0.02b 4.50±0.06b 11.93±0.12d 19.60±1.72d 2.41±0.05c 6.20±0.36a
P0Si75 0.67±0.23a 4.81±0.74ab 15.26±0.68c 23.15±0.43c 2.12±0.15c 5.02±0.51b
P60Si0 0.66±0.06a 4.46±0.09b 17.09±0.84b 25.05±1.05b 3.59±0.19a 6.45±0.68a
正红 115
ZH115
P60Si75 0.74±0.17a 5.24±0.14a 20.44±0.63a 28.16±0.98a 3.20±0.16b 5.53±0.08b
平均 Average 0.62A 4.76A 16.17A 24.18A 2.83A 5.80A
C 0.06ns 37.07* 0.64* 2.40ns 0.69ns 3.13ns
2014
FC 6.11* 4.52* 92.64** 87.74** 24.50** 17.02**

F-值
F-value
C×FC 3.10ns 1.89ns 2.86ns 2.11ns 4.31* 1.10ns
P0Si0 0.61±0.15d 2.75±0.53c 17.02±2.79d 23.88±0.49c 2.39±0.37c 3.07±0.58c
P0Si75 0.83±0.20c 2.90±0.30bc 21.86±2.21c 24.95±2.19c 2.90±0.27b 4.29±0.26b
P60Si0 1.25±0.12b 3.31±0.08ab 24.02±0.56b 27.61±2.60b 3.71±0.19a 5.43±0.20a
正红 2号
ZH2
P60Si75 1.49±0.24a 3.65±0.19a 26.85±1.88a 31.08±2.53a 3.16±0.21b 4.61±0.31b
平均 Average 1.05A 3.15A 22.44A 26.71A 3.05A 4.35A
P0Si0 0.68±0.13d 2.94±0.50b 16.35±0.75d 22.65±2.40c 2.49±0.16c 3.15±0.21d
P0Si75 0.91±0.14c 3.02±0.59b 18.78±1.80c 24.57±1.64c 3.23±0.50b 4.05±0.63c
P60Si0 1.10±0.19b 3.57±0.41a 23.62±0.86b 27.89±1.93b 3.82±0.43a 5.36±0.22a
正红 115
ZH115
P60Si75 1.46±0.16a 3.69±0.20a 25.85±0.71a 31.93±0.35a 3.23±0.14b 4.64±0.28b
平均 Average 1.04A 3.30A 21.15A 26.76A 3.08A 4.30A
C 0.02ns 0.42ns 4.48ns 0.82ns 0.09ns 0.15ns
FC 54.75** 8.87** 65.91** 23.02** 29.97** 40.13**
2015
F-值
F-value
C×FC 1.20ns 0.12ns 1.38ns 0.36ns 0.67ns 0.18ns
P0Si0: 施磷(P2O5)0 kg·hm2, 施硅(SiO2)0 kg·hm2; P0Si75: 施磷(P2O5)0 kg·hm2, 施硅(SiO2)75 kg·hm2; P60Si0: 施磷(P2O5)60 kg·hm2, 施硅
(SiO2)0 kg·hm2; P60Si75: 施磷(P2O5)60 kg·hm2, 施硅(SiO2)75 kg·hm2。C: 品种; FC: 肥料组合。同列不同小写字母表示同一品种同一年不同
施肥组合差异显著(P<0.05), 同列不同大写字母表示同一年不同品种差异显著(P<0.05)。*和**分别表示在 0.05和 0.01 水平上差异显著。下同。
P0Si0: application rates of phosphorus (P2O5) and silicon (SiO2) were 0 kg·hm2. P0Si75: application rates of phosphorus (P2O5) and silicon (SiO2) were
0 kg·hm2 and 75 kg·hm2, respectively. P60Si0: application rates of phosphorus (P2O5) and silicon (SiO2) were 60 kg·hm2 and 0 kg·hm2, respectively.
P60Si75: application rates of phosphorus (P2O5) and silicon (SiO2) were 60 kg·hm2 and 75 kg·hm2, respectively. C: cultivar; FC: fertilizer combination.
Different lower cases letters in a column indicate significant differences at 0.05 level among different fertilizer combinations of a cultivar in the same
year. Different capital letters in a column indicate significant differences at 0.05 level among different cultivars. * and ** mean significant difference
at 0.05 and 0.01 levels, respectively. The same below.
第 6期 朱从桦等: 硅磷配施对低磷土壤春玉米干物质积累、分配及产量的影响 729


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2.2 硅磷肥配施对玉米干物质生产特征的影响
2.2.1 主要生育时期玉米群体干物质积累量
从表 2可见, ‘正红 2号’和‘正红 115’在拔节期、
吐丝期、灌浆期和成熟期的干物质积累量差异不显
著。肥料组合对‘正红 2 号’和‘正红 115’主要生育
期干物质积累量和收获指数的影响趋势基本一
致。两个品种 4 个时期(拔节期、吐丝期、灌浆期
和成熟期)平均 , 施磷肥处理的干物质积累量比不
施磷肥处理增加 18.20%(2014 年)和 78.86%(2015
年), 施硅肥处理的干物质积累量比不施硅肥处理
增加 12.61% (2014年)和 20.98%(2015年), 硅磷肥
配施处理(P60Si75)的干物质积累量比对照(P0Si0)增
加 34.74% (2014 年)和 121.23%(2015 年)。2015 年
试验中 , 施硅、施磷和硅磷配施均能显著提高收获
指数。可见 , 施磷肥、施硅肥均能提高玉米主要生
育期干物质积累量 , 硅磷肥配施对玉米各生育期
干物质积累量的增幅显著大于单施磷肥或硅肥。
因此 , 在低磷土壤条件下 , 硅磷肥配施能显著提
高玉米各关键生育期干物质积累量 , 为夺得高产
提供物质基础。
表 2 硅磷肥配施对玉米不同生育期群体干物质积累量及收获指数的影响
Table 2 Effects of different combined application of phosphorus and silicon fertilizers on dry matter accumulation of population at
different growth stages and harvest index of maize
干物质积累量 Dry matter accumulation (kg·hm2) 年份
Year
品种
Cultivar
肥料组合
Fertilizer
combination
拔节期
Jointing stage
吐丝期
Silking stage
灌浆期
Filling stage
成熟期
Maturity stage
收获指数
Harvest index
(%)
P0Si0 284.86±32.72c 4 526.63±76.32c 7 338.49±511.03c 12 374.01±608.78c 50.09±2.56a
P0Si75 319.86±23.77bc 5 593.83±386.55b 8 963.99±661.29b 13 701.59±381.95b 45.43±2.16b
P60Si0 350.96±35.77b 5 825.39±314.79a 8 949.11±448.06b 14 114.67±526.68b 48.64±2.71a
正红 2号
ZH2
P60Si75 436.40±50.57a 5 896.16±259.82a 9 581.49±432.61a 15 280.47±480.23a 48.35±1.89ab
平均 Average 348.02A 5 460.50A 8 708.27A 13 867.68A 48.13A
P0Si0 187.43±12.92b 4 371.87±222.43d 7 923.37±407.87c 12 913.88±948.13c 43.82±3.48a
P0Si75 282.03±74.29a 4 968.17±210.87c 8 832.01±760.15b 14 624.08±704.37b 39.09±1.61b
P60Si0 304.08±28.16a 5 376.80±25.69b 9 227.85±1 074.66ab 14 763.23±437.29ab 43.60±1.69a
正红 115
ZH115
P60Si75 313.47±70.05a 5 719.93±124.08a 9 661.87±720.53a 15 549.86±886.09a 45.10±1.62a
平均 Average 271.75A 5 109.19A 8 911.27A 14 462.76A 42.90A
C 3.75ns 13.81ns 0.34ns 3.27ns 13.47ns
FC 17.40** 89.42** 37.96** 26.88** 6.59**
2014
F-值
F-value
C×FC 2.15ns 3.21ns 1.24ns 0.37 ns 0.71ns
P0Si0 288.76±89.99d 3 260.73±230.30d 5 474.63±1 194.25d 7 231.31±736.06cd 32.99±2.04b
P0Si75 420.08±124.18cd 4 067.26±347.12c 7 753.02±1 011.80c 8 225.95±545.47c 36.26±3.36b
P60Si0 698.39±59.57b 5 553.72±223.02b 10 792.46±444.01b 11 285.96±1 021.63b 47.27±4.02a
正红 2号
ZH2
P60Si75 859.71±55.10a 6 537.43±222.40a 12 769.10±644.28a 12 954.17±448.93a 46.55±4.38a
平均 Average 566.73A 4 854.79A 9 197.30A 9 924.35A 40.77B
P0Si0 324.01±87.93d 3 423.88±360.40cd 5 222.94±596.45d 6 583.69±1 015.40d 42.09±4.00b
P0Si75 414.67±98.31cd 4 004.27±621.75c 7 197.07±837.55c 7 588.87±965.52cd 45.73±3.52ab
P60Si0 544.70±102.48c 5 611.52±414.16b 11 235.00±587.12b 12 649.58±300.89a 43.72±1.60ab
正红 115
ZH115
P60Si75 716.55±127.11b 6 700.58±485.61a 12 562.78±972.59a 13 290.50±191.98a 46.19±0.59a
平均 Average 499.98A 4 935.06A 9 054.45A 10 028.16A 44.43A
C 4.08 ns 0.23ns 0.22ns 0.14ns 77.77**
FC 41.97** 79.95** 116.70** 119.78** 8.39***
2015
F-值
F-value
C×FC 2.10 ns 0.11ns 0.47ns 2.99ns 5.44**
收获指数=收获产量/成熟期干物质积累量。Harvest index is defined as the grain yield divided by total dry matter accumulation at maturity.

2.2.2 主要生育阶段玉米群体干物质积累量
从表 3 可见, 施肥对玉米各生育阶段的干物质
积累量均有影响, 贯穿整个生育期, 吐丝—成熟期
干物质积累量占整个生育期的 47.35%~66.09%, 两
品种的表现基本一致。2014 年播种—拔节期施磷
(P60S0)、施硅(P0Si75)和硅磷肥配施(P60Si75)处理两品
种平均干物质积累量分别较对照(P0Si0)高 42.72%、
31.38%和 60.22%, 拔节—吐丝期分别高 25.14%、
730 中国生态农业学报 2016 第 24卷


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表 3 硅磷配施对玉米不同生育阶段干物质积累的影响
Table 3 Effects of different combined application of phosphorus and silicon fertilizers on dry matter accumulation of population and
its ratio to total dry matter in different growth periods of maize
播种—拔节 Sowingjointing 拔节—吐丝 Jointingsilking 吐丝—成熟 Silkingmaturity 年份
Year
品种
Cultivar
肥料组合
Fertilizer
combination
DMA
(kg·hm2)
RTT
(%)
DMA
(kg·hm2)
RTT
(%)
DMA
(kg·hm2)
RTT
(%)
P0Si0 284.86±32.72c 2.28±0.19b 4 241.77±84.73b 34.10±1.59b 7 930.71±562.83b 63.62±1.46a
P0Si75 319.86±23.77bc 2.34±0.22b 5 273.97±383.07a 38.47±2.05a 8 107.76±280.62b 59.19±2.10bc
P60Si0 350.96±35.77b 2.49±0.32b 5 474.42±350.30a 38.80±2.29a 8 289.28±500.08b 58.71±2.13c
正红 2号
ZH2
P60Si75 436.40±50.57a 2.85±0.26a 5 459.76±307.85a 35.80±3.13b 9 384.31±737.64a 61.35±2.91ab
平均 Average 348.02A 2.49A 5 112.48A 36.79A 9 353.57A 60.72A
P0Si0 187.43±12.92b 1.45±0.04b 4 184.44±215.01d 32.45±1.49ab 8 542.01±772.61b 66.09±1.48a
P0Si75 282.03±74.29a 1.93±0.49a 4 686.14±146.16c 32.07±1.10b 9 655.91±616.38a 66.00±1.46a
P60Si0 304.08±28.16a 2.06±0.14a 5 072.71±100.29b 34.38±1.05ab 9 386.44±418.08ab 63.56±0.94ab
正红 115
ZH115
P60Si75 313.47±70.05a 2.00±0.34a 5 406.46±150.63a 34.87±2.72a 9 829.93±939.49a 63.13±2.44b
平均 Average 271.75A 1.86A 4 837.44A 33.44A 8 428.01A 64.70A
C 3.75ns 7.79ns 4.49ns 4.17ns 4.62ns 7.85ns
FC 17.40** 6.44** 71.03** 4.16* 5.92* 3.50*
2014
F-值
F-value
C×FC 2.15ns 1.66ns 4.25* 3.56* 1.17ns 1.90ns
P0Si0 288.76±89.89d 3.95±0.97c 2 971.97±159.35d 41.23±2.05a 3 970.58±506.31d 54.82±1.35a
P0Si75 420.08±124.18c 5.06±1.25b 3 647.18±248.37c 44.42±3.21a 4 158.69±434.20c 50.53±3.31ab
P60Si0 698.39±59.57b 6.19±0.14a 4 855.33±186.94b 43.18±2.86a 5 732.24±842.14b 50.63±2.86ab
正红 2号
ZH2
P60Si75 859.71±55.10a 6.63±0.20a 5 677.72±235.45a 43.87±2.57a 6 416.74±499.44a 49.49±2.39b
平均 Average 566.73A 5.46A 4 288.05A 43.17 A 5 069.56A 51.37A
P0Si0 324.01±87.93c 4.92±1.09a 3 099.87±287.64c 47.40±3.29a 3 159.81±693.34b 47.68±3.86b
P0Si75 414.67±98.31c 5.42±0.57a 3 589.60±524.42c 47.23±1.05a 3 584.61±347.64b 47.35±1.49b
P60Si0 544.70±102.48b 4.30±0.72a 5 066.83±457.02b 40.06±3.58b 7 038.06±415.54a 55.64±3.06a
正红 115
ZH115
P60Si75 716.55±127.11a 5.40±1.02a 5 984.03±563.32a 45.02±4.12a 6 589.92±501.81a 49.58±3.68b
平均 Average 499.98A 5.00A 4 435.08A 44.93A 5 093.10A 50.06A
C 1.12ns 1.77ns 1.87ns 4.29ns 0.02ns 6.18ns
FC 74.92** 5.15* 59.97** 2.31ns 67.30** 2.59ns
2015
F-值
F-value
C×FC 3.75* 5.53* 0.22ns 2.78ns 6.11** 4.20*
DMA: 干物质积累量; RTT: 占总量的比例。DMA: dry matter accumulation; RTT: ratio to total.

18.16%和 28.96%; 吐丝—成熟期分别高 7.20%、
7.64%和 16.70%。2015年播种—拔节期施磷(P60S0)、
施硅(P0Si75)和硅磷肥配施(P60Si75)处理的干物质积
累量分别较对照 (P0Si0)高 104.99%、 36.73%和
159.44%, 拔节—吐丝期分别高 63.41%、19.26%和
92.04%; 吐丝—成熟期分别高 83.55%、9.09%和
85.08%。可见施用磷肥对干物质积累量的提高效应
明显比硅肥大, 而硅磷肥配施对玉米主要生育阶段
干物质积累量的提高幅度比单施磷肥或单施硅肥都
更大。从生育阶段干物质积累量分析, 拔节—吐丝
期是植株茎叶营养体快速生长并进行物质积累和功
能构建的主要阶段, 这个阶段供给足够多的养分是
生产和积累更多的物质到籽粒中的关键。综上所述,
硅、磷肥均作为基肥, 并合理配施可以明显提高玉
米主要生育阶段群体干物质积累量。
2.3 生育后期玉米各器官干物质分配特征
从表 4 可见, 肥料组合不仅影响两供试玉米品
种生育后期的干物质积累量, 还影响各器官干物质
的分配比例, 其影响的趋势在品种间和年度间基本
一致。总体而言, 硅肥对玉米生育后期各器官干物
质分配比例的影响较磷肥小, 磷肥和硅磷配施有提
高两供试品种灌浆期和成熟期籽粒干物质分配率、
降低叶片分配率的趋势, 特别是灌浆期和 2015年。
与对照(P0Si0)相比, 两品种(两年平均)施磷和硅磷配
施处理灌浆期、成熟期籽粒分配率分别提高 21.64%、
5.33%和 28.80%、5.29%, 相应的叶片分配率则分别
降低 22.24%、8.24%和 23.30%、8.77%; 施磷和硅磷
配施还有降低灌浆期茎鞘干物质分配率的趋势, 两
品种两年平均分别降低 3.79%和 7.84%, 但对成熟期
茎鞘分配率则影响较小; 进一步分析还发现, 2015
第 6期 朱从桦等: 硅磷配施对低磷土壤春玉米干物质积累、分配及产量的影响 731


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732 中国生态农业学报 2016 第 24卷


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年因干旱原因 , 两品种的收获指数和出籽率均较
2014 年降低, 适量施用磷肥和硅磷肥配施可明显提
高两供试品种的出籽量。
2.4 硅磷配施条件下玉米产量、产量构成及果穗性
状的特征
从表 5 和表 6 可看出, 肥料组合对玉米产量及
产量构成存在显著影响。2015 年的产量较 2014 年
低, 两供试品种平均减产 42.20%。施用磷肥和施用
硅肥均能增加玉米产量, 其中磷肥的增产效应明显
大于硅肥; 硅磷配施的增产效果又明显优于单施磷
肥或单施硅肥, 硅肥和磷肥表现出明显的协同作用
和配合效应。两品种(两年)平均, 单施硅肥、单施
磷肥和硅磷配施分别较对照 (P0Si0)增产 12.87%、
67.06%和 86.27%, 其中 2015 年施肥处理增产幅度
特别大, 因为 2015年的对照产量特别低。磷肥和硅
磷配施增产的主要原因是促进了玉米的生长发育 ,
增加了穗粒数(特别是行粒数)、穗长, 同时也促进了
灌浆结实, 提高了千粒重, 并降低了秃尖长度。两品
种两年联合分析, 玉米产量与穗粒数和千粒重均极
显著正相关, 相关系数分别为 0.958**和 0.979**。
表 5 硅磷肥配施对玉米产量及产量构成的影响
Table 5 Effects of different combined application of phosphorus and silicon fertilizers on grain yield and yield components of maize
年份
Year
品种
Cultivar
肥料组合
Fertilizer combination
产量
Grain yield (kg·hm2)
行数
Rows per ear
行粒数
Grains per row
千粒重
1000-kernel weight (g)
P0Si0 7 198.61±224.17c 15.83±0.25c 31.59±1.83b 306.30±1.54c
P0Si75 7 240.92±478.89c 16.03±0.32bc 31.18±1.03b 307.89±2.66c
P60Si0 7 972.74±144.28b 16.70±0.72a 31.39±2.08b 313.28±1.93b
正红 2号
ZH2
P60Si75 8 589.24±392.33a 16.43±0.25ab 33.92±1.68a 320.56±5.00a
平均 Average 7 750.38A 16.25A 32.02A 312.01A
P0Si0 6 554.71±54.44c 14.67±0.32a 32.12±2.82b 297.08±9.88c
P0Si75 6 640.10±234.02c 14.43±0.15a 32.47±2.38b 305.73±9.88b
P60Si0 7 478.85±137.02b 14.60±0.20a 33.60±0.48b 319.54±5.97a
正红 115
ZH115
P60Si75 8 150.92±466.96a 14.17±0.15a 36.62±0.52a 322.75±10.00a
平均 Average 7 206.15B 14.47B 33.70A 311.27A
C 23.25** 185.39** 2.92ns 0.02ns
2014
F-值
F-value FC 44.89** 2.28ns 12.07** 41.14**
C×FC 0.20ns 3.68* 1.06ns 5.52*
P0Si0 2 376.21±103.93d 13.76±0.53c 17.23±1.15d 245.69±14.70b
P0Si75 2 974.17±206.64c 14.91±0.39b 20.28±0.40c 256.59±10.51b
P60Si0 5 307.95±130.23b 16.16±0.53a 27.71±0.44b 283.32±6.83a
正红 2号
ZH2
P60Si75 6 017.03±357.85a 16.12±0.26a 31.16±1.34a 287.52±13.60a
平均 Average 4 168.84A 15.24A 24.10B 268.28A
P0Si0 2 744.52±169.28d 13.32±0.16b 19.70±0.41d 254.14±21.23b
P0Si75 3 490.49±704.29c 12.92±0.38b 27.12±0.61c 246.77±28.97b
P60Si0 5 533.51±325.63b 14.12±0.40a 31.94±1.21b 294.53±14.95a
正红 115
ZH115
P60Si75 6 138.04±74.66a 14.26±0.18a 34.99±1.52a 292.83±5.86a
平均 Average 4 476.64A 13.66B 28.44A 272.07A
C 6.08ns 175.15** 165.22** 0.44ns
FC 200.35** 28.93** 280.74** 25.68**
2015
F-值
F-value
C×FC 0.52ns 5.89* 5.56* 1.13ns

3 讨论和结论
光合作用是玉米能量和物质积累的基础, 叶面
积指数、叶片净光合速率等均是表征玉米光合生产
能力的重要指标, 受基因型[2]和栽培管理[6]等影响。
施用磷肥、硅肥可以增加玉米叶片面积和叶片光合
速率[13,23]。本研究结果表明, 施用磷肥、硅肥和硅
磷配施均能提高拔节期、吐丝期的叶面积指数和提
高叶片净光合速率, 表现为硅磷配施>单施磷肥>单
施硅肥, 这说明磷是植物进行能量代谢所必须的元
素, 具有不可替代性, 充足的磷营养是玉米高产的关键;
尽管硅在玉米体内的生理生化机理尚不清楚, 但增施
硅肥能通过直接或间接的作用, 增强土壤磷的有效
性[3233], 改善玉米植株对氮、磷和钾养分的吸收[29,34],
第 6期 朱从桦等: 硅磷配施对低磷土壤春玉米干物质积累、分配及产量的影响 733


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表 6 硅磷肥配施对玉米果穗性状的影响
Table 6 Effects of different combined application of phosphorus and silicon fertilizers on ear traits of maize
2014 2015
品种
Cultivar
肥料组合
Fertilizer
combination
穗长
Spike length
(cm)
秃尖长
Bare top length
(cm)
穗粗
Spike diameter
(mm)
穗长
Spike length
(cm)
秃尖长
Bare top length
(cm)
穗粗
Spike diameter
(mm)
P0Si0 18.24±0.28c 3.63±0.19a 49.66±0.43b 12.50±1.25b 4.82±0.35a 39.02±1.23b
P0Si75 18.85±0.83ab 3.74±0.25a 49.70±0.60b 13.06±0.71b 4.57±0.19a 41.50±0.59b
P60Si0 18.63±0.5bc 2.90±0.25b 50.82±0.52a 15.74±0.87a 3.72±0.36b 47.31±0.68a
正红 2号
ZH2
P60Si75 19.32±0.41a 2.51±0.58b 50.25±0.13ab 15.69±0.66a 2.86±0.47c 48.25±1.47a
平均 Average 18.76A 3.19A 50.11A 14.25A 3.99A 44.02A
P0Si0 17.73±0.14b 3.53±0.45a 48.03±1.34b 13.88±1.26b 4.95±1.58a 39.34±2.40b
P0Si75 18.36±0.13b 3.51±0.23a 47.58±1.47b 14.53±0.84b 4.52±1.13a 38.97±3.13b
P60Si0 19.14±0.63a 2.90±0.47b 48.48±1.27b 16.67±0.67a 3.39±0.65b 45.21±1.05a
正红 115
ZH115
P60Si75 19.32±0.63a 2.28±0.47c 50.28±2.05a 16.68±0.69a 3.03±0.32b 45.70±2.37a
平均 Average 18.64A 3.06A 48.59A 15.44A 3.97A 42.31A
C 0.23ns 0.33ns 3.71ns 15.96** 2.02ns 9.15ns
FC 11.12** 23.57** 7.60** 20.00** 17.70** 28.72**
F-值
F-value
C×FC 2.07ns 0.50ns 3.88ns 0.15ns 0.55ns 0.83ns

从而促进植株生长增加玉米叶面积, 以及提高光合
过程中相关酶活性来提高玉米光合速率, 最终增加
同化物的合成量。在拔节期, 以上各施肥处理的蒸
腾速率均显著高于对照(不施肥), 在拔节期和吐丝
期, 蒸腾速率表现为施磷处理明显高于不施磷处理,
施硅处理低于不施硅处理, 这说明施硅后玉米吸收
的硅大部分沉淀在叶片, 能够阻止水分的无效挥发,
提高玉米水分利用效率, 也为叶片高效合成积累物
质提供基础保障。
充足的物质积累是玉米高产的保障, 玉米籽粒
产量与干物质积累量呈显著正相关 , 一定范围内 ,
籽粒产量随干物质增加而增加, 即干物质积累越多,
籽粒产量也就越高。本研究结果表明, 籽粒产量与
拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期群体干物质积累
量显著正相关 , 相关系数分别 0.753**、0.766**、
0.625**、0.580**(2014年)和 0.871**、0.970**、0.960**、
0.957**(2015 年)。施肥管理是调控玉米群体干物质
积累量和产量的有效途径, 在生产中得到普遍应用,
施用氮、磷、钾[5]和硅[20,2528]等均能显著提高玉米
成熟期干物质积累量, 增加玉米产量。本研究表明,
施用磷肥和硅肥均能提高玉米主要生育期干物质积
累量和籽粒产量, 均表现为硅磷配施>单施磷肥>单
施硅肥; 尽管与 2014 年相比, 2015 年 5 月下旬至 6
月上中旬(玉米的幼穗分化发育和授粉阶段)和 7 月
(灌浆结实阶段)的干旱更严重, 以及前 2季地力消耗
严重, 导致 2015年所有处理玉米干物质积累量和产
量明显下降, 但是与单施磷肥相比, 硅磷配施处理
2014年和 2015年的干物质增量和籽粒增量相近, 并
且 2015 年的增幅比 2014 年略高。这表明四川丘陵
区雨养低磷土壤条件下, 持续施用磷肥是保证玉米
养分需求的关键因素, 同时配合施用硅肥还能提高
玉米抗旱、耐瘠能力, 改善玉米氮、磷和钾营养[35]
的同时还能提高玉米干物质积累量, 优化改善生育
中后期各器官物质分配量, 从而提高收获期籽粒产
量, 硅磷肥配施表现出更好的稳、增产效应。
玉米籽粒产量还受生育中后期各器官物质分
配和转移特性影响 , 物质在各器官的分配随生长
中心的改变而变化, 表现为: 出苗至拔节前是叶片,
拔节后至授粉前是叶茎鞘, 授粉后是穗部, 高产品
种籽粒产量主要来源于生育后期叶片制造的光合产
物[23]。玉米物质分配存在品种差异[3], 还受栽培管
理的影响, 施用磷肥[35]和硅肥[24]都会改变玉米各器
官干物质分配。在四川丘陵区, 玉米吐丝后约 15 d
内茎叶仍在持续积累物质, 灌浆中后期茎叶鞘物质
才开始向籽粒大量转移。本研究结果表明, 与单施
磷肥处理相比, 硅磷配施并不能显著提高籽粒干物
质分配比例, 但是由于该处理干物质积累总量更高,
促使其籽粒中干物质积累量更高; 此外, 硅磷配施
还能增加穗长和穗粗, 显著减少秃尖长度, 增加穗
粒数和千粒重。这说明硅磷配施通过提高干物质积
累量, 增强干物质向籽粒中转运和积累, 促进灌浆
结实, 改善穗部性状是其增加产量的主要原因。综
上所述, 硅磷配施能够增加玉米叶面积和叶片净光
合速率来提高光合生产能力 , 提高玉米适应低磷
734 中国生态农业学报 2016 第 24卷


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土壤能力 , 提高干物质积累量, 优化生育后期各器
官干物质分配量 , 促进灌浆结实 , 改善穗部性状 ,
提高籽粒产量。
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