王艷麗，張富倉(cāng)，李 菊，許新宇，王海東，郭金金，陸軍勝，范軍亮，向友珍

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100)

河西地區(qū)是中國(guó)重要的糧食產(chǎn)區(qū)，同時(shí)玉米是該地區(qū)主要的糧食作物。但在玉米生產(chǎn)過(guò)程中存在著灌溉和施肥量過(guò)大，水肥利用效率低等問(wèn)題，對(duì)肥料資源的浪費(fèi)和生態(tài)環(huán)境的污染造成了負(fù)面影響[1-2]。近些年來(lái)，隨著滴灌水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用，較多學(xué)者就滴灌施肥條件下玉米水氮調(diào)控機(jī)理和高效利用技術(shù)進(jìn)行了研究，對(duì)該地區(qū)玉米節(jié)水節(jié)氮高效生產(chǎn)起著重要作用[3-4]。磷素是玉米僅次于氮的重要養(yǎng)分元素[5]，磷肥施加在土壤中存在著吸附和固定以及當(dāng)季利用率低的問(wèn)題，磷肥在中度到高度吸磷土壤中的積累速率是磷肥利用率低的主要原因[6]，因此探索不同灌溉條件下土壤磷素有效性和合理的施磷量對(duì)提高磷素利用效率有重要意義。許多學(xué)者對(duì)于不同的灌溉和施磷對(duì)玉米農(nóng)田磷素有效性和玉米生長(zhǎng)進(jìn)行了研究。旱作種植條件下土施磷肥對(duì)玉米生長(zhǎng)、土壤磷素有效性和磷素吸收的研究表明，適宜的磷肥供應(yīng)可有效提高土壤Olsen-P含量[7]和光合作用[8]，提高玉米產(chǎn)量和磷素的吸收、利用效率[9-11]，分層施磷能提高磷肥的吸收效率和利用效率[12]；較多的灌溉和磷肥試驗(yàn)是在盆栽和桶栽條件下進(jìn)行的，輕度的水分脅迫和適宜的磷肥供應(yīng)可有效促進(jìn)玉米根系生長(zhǎng)、干物質(zhì)累積和產(chǎn)量提高[13-15]；關(guān)于滴灌水肥一體化條件下玉米磷效應(yīng)的研究表明，與雨養(yǎng)玉米比較，滴灌水肥一體化可顯著促進(jìn)玉米生長(zhǎng)、磷素吸收、磷肥偏生產(chǎn)率[16]。隨著磷素用量增加，土壤有效磷呈先增加后減少趨勢(shì)，合理的施用磷肥(88～97 kg/hm2)可以使玉米增產(chǎn)同時(shí)維持土壤磷素平衡[17]。灌溉和磷肥對(duì)作物效應(yīng)與氣候條件、土壤以及灌溉和施磷的方式等有關(guān)，目前，關(guān)于玉米作物磷肥效應(yīng)大多在盆栽和桶栽條件下進(jìn)行，在雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)較多的研究是施磷量或補(bǔ)充灌溉對(duì)土壤磷素有效性、作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量的影響，缺乏干旱地區(qū)滴灌水肥一體化條件下作物對(duì)磷肥的效應(yīng)研究。本研究就滴灌施肥條件下不同灌溉和施磷對(duì)春玉米干物質(zhì)積累、產(chǎn)量和磷素吸收及土壤磷素平衡的影響進(jìn)行研究，以探究適合河西地區(qū)春玉米生長(zhǎng)的灌溉制度和施磷量，為春玉米高效生產(chǎn)提供理論 依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)石羊河流域農(nóng)業(yè)與生態(tài)節(jié)水實(shí)驗(yàn)站(37°50′N(xiāo),102°51′E)進(jìn)行，地處甘肅省武威市涼州區(qū)，騰格里沙漠邊緣，海拔1 581 m，為大陸性溫帶干旱氣候，該地區(qū)多年平均氣溫 8 ℃,多年平均降水量約135.4 mm,年均蒸發(fā)量 2 000 mm。試驗(yàn)區(qū)耕作層(0～20 cm)土壤為壤質(zhì)黏土，土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量分別為14.1 mg/kg，3.64 mg/kg，有效磷含量為10.83 mg/kg，速效鉀含量為226.28 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量為8.9 g/kg。土壤體積質(zhì)量為 1.63 g/cm3，田間持水量為24.9%(體積含水率)，灌溉水源為礦化度0.71 g/L的地下水，地下水埋深40 m以上。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置W1(80%ETc)和W2(60%ETc)2個(gè)灌水水平(ETc為作物蒸發(fā)蒸騰量)和5個(gè)磷肥(P2O5)用量(0、50、100、150、200 kg/hm2)分別用P0、P50、P100、P150和P200表示。不同施磷處理氮(N)和鉀(K2O)肥用量相同，分別為200和100 kg/hm2。氮磷鉀肥在生育期按20%(苗期)+30%(拔節(jié)期)+30%(灌漿期)+20%(成熟期)比例隨灌水施入。試驗(yàn)用氮、磷、鉀肥分別為尿素(N46%)、磷酸二銨(N18%、P2O546%)和硫酸鉀(K2O 52%)，并根據(jù)總用量進(jìn)行控制。田間試驗(yàn)小區(qū)長(zhǎng)為10 m，寬為 5 m，小區(qū)面積為 50 m2，重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，2019年種植春玉米品種為‘咸科858’，種植密度為6.7×104株/hm2。4月12日播種，9月10日收獲。試驗(yàn)田采用一膜兩行膜下滴灌栽培方式，寬窄行種植，窄行間距為40 cm，寬行間距為80 cm，玉米株距25 cm，滴灌帶處于窄行中間，距兩行植株距離分別為20 cm，一條滴灌帶澆灌2行玉米。小區(qū)灌溉采用膜下滴灌，滴灌帶選用內(nèi)鑲式滴灌帶，工作壓力為0.1 MPa，流量為2 L/h，通過(guò)水表嚴(yán)格控制各小區(qū)灌水量，施肥采用液壓比例施肥泵裝置。玉米生育期灌溉處理的灌水量計(jì)算依據(jù)灌水當(dāng)日前10 d玉米蒸發(fā)蒸騰量ETc，mm/d)，計(jì)算公式如下：

ETc=Kc·ET0

式中Kc為玉米作物系數(shù)，分別取 0.7(苗期)、1.2(拔節(jié)～灌漿)、0.6(乳熟～成熟)[4]。ET0為參考作物蒸發(fā)蒸騰量(mm/d)，按 照 1990 年 FAO-56 推 薦 使 用 的Penman-Monteith 公式計(jì)算[18]。各處理灌水日期相同，灌水間隔大致為10 d，遇到降雨灌水日期順延，2019年生育期內(nèi)降雨量為142.6 mm，整個(gè)生育期共灌水12次，W1和W2處理生育期灌溉定額分別為374.6和279.1 mm。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 植株生長(zhǎng)指標(biāo)和根冠 在玉米拔節(jié)末期采集不同處理玉米植株樣品，每小區(qū)取玉米植株10株分別測(cè)定株高、莖粗、葉面積和根冠比。株高用卷尺測(cè)定，莖粗用游標(biāo)卡尺測(cè)定，葉面積采用長(zhǎng)×寬×0.75 計(jì)算單株葉面積，葉面積指數(shù)=單株葉面積×種植密度/土地面積。根冠比測(cè)定分冠層和根系兩部分，其中根系取樣在玉米正下方，兩株玉米之間以及近滴灌帶側(cè)10 cm，每20 cm為一層，取至1 m，去除雜草，沖洗干凈，在105 ℃殺青30 min，80 ℃下烘至恒量，測(cè)定干質(zhì)量。

1.3.2 植株干物質(zhì)量和植株全磷 在玉米苗期、拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期和成熟期采集不同處理玉米植株樣品，每小區(qū)取玉米植株3株，從莖基部與地上部分離，苗期分為莖稈和葉片兩部分，抽雄期之后分為莖稈、葉片、子粒三部分，105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘干至恒量，測(cè)定干質(zhì)量。樣品稱(chēng)量后經(jīng)粉碎，采用H2SO4-H2O2法聯(lián)合消煮，用連續(xù)流動(dòng)分析儀(Auto Analyzer-III 型，德國(guó) Bran Luebbe 公司)測(cè)定全磷含量。

1.3.3 土壤有效磷 于玉米播前和收獲后采集土壤樣品，每20 cm分為一層，混勻過(guò)1 mm篩，用0.5 mol/L的碳酸氫鈉浸提，浸提液用連續(xù)流動(dòng)分析儀(Auto Analyzer-III，德國(guó)Bran Luebbe公司)測(cè)定土壤有效磷含量。

1.3.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成 在成熟期苞葉完全泛白之后，隨機(jī)選取小區(qū)中的一行玉米，沿滴灌帶方向連續(xù)取樣20株，量其穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)和行粒數(shù)，人工脫粒后烘干(80 ℃)測(cè)定總質(zhì)量和百粒質(zhì)量，計(jì)算產(chǎn)量。

1.4 指標(biāo)計(jì)算及統(tǒng)計(jì)方法

植株磷素積累量(kg/hm2)= 植株磷素吸收量×植株干質(zhì)量

磷素吸收效率(kg/kg)=植株磷素累積量/施磷量

根冠比=根系干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量

磷肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=施磷區(qū)產(chǎn)量/施 磷量

磷素表觀(guān)平衡(P balance，kg/hm2)=施磷量-作物地上部吸磷量

磷素盈余率(P surplus rate，%)=[(輸入-支出)/支出]×100

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用 SPSS 25.0 軟件進(jìn)行方差分析，用Origin 2018軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌溉和施磷對(duì)玉米株高和莖粗的影響

圖1為灌溉和施磷處理下玉米株高和莖粗，由圖可知，灌水量和施磷量及兩者的交互作用對(duì)玉米拔節(jié)期株高有顯著影響，灌水量對(duì)于玉米拔節(jié)期莖粗有顯著影響。W1水分條件下，W1P100處理的株高最大為132.63 cm，分別高于其他施磷處理3.84%～23.45%，W2水分條件下，W2P150處理的株高最大為116.43 cm，分別高于其他施磷處理2.03%～9.69%，在所有處理中W1P50和W1P100株高顯著高于其他施磷處理，不施磷肥的處理最低，說(shuō)明適宜的水磷互作能夠促進(jìn)玉米生長(zhǎng)。高水處理的莖粗整體高于低水處理，W1P50的莖粗最大為29.33 mm，分別高于其他施磷處理3.42%～5.54%，W2P150的莖粗最大為28.84 mm，分別高于其他施磷處理2.63%～13.36%。同一水分條件下，高水處理的莖粗整體變化不大，低水處理隨著施磷量的增加莖粗在不斷增加，W2P150達(dá)到最大，之后隨著施磷量的增加，莖粗又減小。W2P150的莖粗僅次與W1P50，說(shuō)明水分不足時(shí)適當(dāng)?shù)脑黾恿追仕娇梢蕴岣?莖粗。

2.2 灌溉和施磷對(duì)玉米根冠比及葉面積指數(shù)的影響

圖2顯示，水分、磷肥水平以及兩者的交互作用對(duì)玉米拔節(jié)期根冠比有顯著影響，磷肥對(duì)于玉米葉面積指數(shù)有顯著影響，灌水及兩者的交互作用對(duì)葉面積指數(shù)沒(méi)有顯著影響。隨著施磷量的增加，玉米的根冠比在逐漸增加，并且高水處理要高于低水處理，W1P200和 W2P200處理的根冠比較大，分別為0.097和0.089。葉面積指數(shù)在拔節(jié)期隨著施磷量的增加先增加后減小，W1P100的葉面積指數(shù)最大為3.07，較其他處理提高了 11.63%～36.44%。高水處理的葉面積指數(shù)整體高于低水處理，其中不施磷肥處理最低，高水處理磷肥過(guò)量時(shí)葉面積指數(shù)下降，這主要由于在高水條件下，P150、P200處理土壤中的有效磷過(guò)高對(duì)玉米產(chǎn)生了抑制作用。說(shuō)明適宜的土壤水分與合理的施磷量有利于玉米葉面積指數(shù)的增加，從而增加光合作用。而水分不足時(shí)，影響磷素隨水分的轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而影響作物的吸收效率。

2.3 灌溉和施磷對(duì)玉米干物質(zhì)累積量的影響

如圖3所示，磷肥施用量對(duì)玉米地上部干物質(zhì)累積量有顯著影響。春玉米整個(gè)生育期間，生育前期不同施磷量對(duì)干物質(zhì)累積量影響不大[19]，灌漿期和成熟期W1P100和W2P150處理的干物質(zhì)累積量比同一水分不同處理增幅最大分別為 19.14%和22.94%，18.39%和25.66%，結(jié)果表明春玉米生育后期各處理差異較大，特別是成熟期，干物質(zhì)積累量差異最為明顯。干物質(zhì)累積量隨著施磷量的增加而增加，但并不是隨著施磷量的增加而同步線(xiàn)性增加的。W1處理中，施磷量為0～100 kg/hm2能夠促進(jìn)作物生長(zhǎng)，施磷量高于100 kg/hm2抑制玉米的生長(zhǎng)，干物質(zhì)累積量下降。W2處理中，施磷量為0～150 kg/hm2能夠促進(jìn)作物生長(zhǎng)，施磷量高于 150 kg/hm2抑制玉米的生長(zhǎng)，干物質(zhì)累積量下降。成熟期W1P100的干物質(zhì)累積量最大為30 719 kg/hm2，而W2P150的干物質(zhì)累積量最大為28 686 kg/hm2，W1處理較W2處理增長(zhǎng)了7.09%，W2P150的干物質(zhì)累積量顯著高于其他施磷處理。其中磷肥從0～50 kg/hm2增加時(shí)，W2處理增加幅度較W1處理小，說(shuō)明從不施肥到施少量磷肥，增加水分對(duì)于干物質(zhì)的累積量影響較大。高水處理中P150較P100干物質(zhì)累積量有所下降，而低水處理中P200較P150有所下降，說(shuō)明肥料的抑制作用在高水處理中表現(xiàn)的更為明顯。

2.4 灌溉和施磷對(duì)玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

如表1所示，施磷肥均能提高籽粒產(chǎn)量，不同的灌水量和磷肥量對(duì)于玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因素有不同程度的影響。灌水量對(duì)穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、百粒質(zhì)量和產(chǎn)量有極顯著影響。施磷量對(duì)百粒質(zhì)量和產(chǎn)量有極顯著影響，對(duì)穗長(zhǎng)有顯著影響。兩者交互作用對(duì)穗長(zhǎng)和產(chǎn)量有極顯著影響，對(duì)其他產(chǎn)量性狀均無(wú)顯著差異。W1各施磷處理玉米產(chǎn)量均比W2高，其中W1P100產(chǎn)量最高，達(dá) 15 279 kg/hm2，比W1中其他施磷處理高3.58%～16.68%，其中P200較最高處理下降了9.46%，W2P150產(chǎn)量最高，達(dá)14 415 kg/hm2，比W2中其他施磷處理高1.92%～15.81%，P200較最高處理下降了5.26%，W1P100較W2P150高6個(gè)百分點(diǎn)。說(shuō)明水分對(duì)于玉米的高產(chǎn)起著重要的作用，磷肥過(guò)高時(shí)，W1處理和W2處理對(duì)于玉米的產(chǎn)量沒(méi)有較大影響，磷肥不足時(shí)可以通過(guò)灌水達(dá)到增產(chǎn)的作用，其中磷肥施用量為50 kg/hm2時(shí)，增加水分對(duì)于增產(chǎn)作用最為明顯。

表1 灌溉和施磷處理下玉米產(chǎn)量及構(gòu)成

2.5 灌溉和施磷對(duì)土壤有效磷和玉米磷素吸收的影響

如圖4所示，磷在土壤中移動(dòng)性較差，易被土壤固定，而作物得不到很好的吸收，土壤表層的磷素積累較多，而深層較少[20]。所以本試驗(yàn)以0～40 cm土壤進(jìn)行有效磷的研究，施用磷肥處理與對(duì)照P0相比，土壤中有效磷含量均變?yōu)樵黾?，W1處理中P50、P100、P150、P200的土壤有效磷平均含量分別較對(duì)照增加了22.59%、77.94%、84.71%、78.61%；施磷量與土壤有效磷含量可用Slogisticl函數(shù)進(jìn)行擬合，擬合方程為y=12.660 7/(1+exp(-0.019 04×(x-1.004 39))),R2=0.843 63,P<0.01,達(dá)極顯著水平。W2處理中P50、P100、P150、P200的土壤有效磷平均含量分別較對(duì)照增加了34.37%、82.78%、88.35%、93.92%，可用Slogisticl函數(shù)進(jìn)行擬合，擬合方程為y=15.850 73/(1+exp(-0.019 36×(x-3.507 62))),R2=0.950 78,P<0.01，達(dá)極顯著水平。W1土壤中磷素整體低于W2處理，說(shuō)明W1處理磷肥的吸收利用較好，而W2處理中水分不足不利于根系的吸收，從而殘留在土壤中的磷素較多。大多數(shù)磷素積累在距地表40 cm以上，并且隨著磷肥投入量加大，地表的磷素越多[21]。

如圖5所示，隨著生育期的推進(jìn)玉米磷素累積吸收量在逐漸增加，從抽雄期到灌漿期磷素累積量增加最快，據(jù)王勇等[22]研究發(fā)現(xiàn)，玉米苗期至拔節(jié)期的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段磷素累積為全生育期的 37.8%，拔節(jié)至抽雄時(shí)段為 27.1%，抽雄至灌漿時(shí)段為 19.9%，灌漿至成熟時(shí)段為 15.7%，成熟期玉米地上部的磷素積累量沒(méi)有顯著差異，但是施磷處理的磷積累量都較不施磷處理有所提高，成熟期W1P100的磷素累積量較不施磷處理提高了15.67%，成熟期W2P150的磷素累積量較不施磷處理提高19.15%，但是過(guò)量的磷肥不利于玉米地上部磷素的積累，W1P200較最高處理下降 6.60%，W2P200較最高處理下降4.62%，W1處理的磷素積累量整體高于W2處理，這說(shuō)明水分充足有利于磷素在土壤中以及植物體內(nèi)的運(yùn)移，促進(jìn)作物的生長(zhǎng)。

2.6 灌溉和施磷對(duì)玉米磷素吸收利用和盈余率的影響

如表2所示，灌水量對(duì)于磷素農(nóng)學(xué)利用率、磷素盈余率有極顯著影響，對(duì)磷肥偏生產(chǎn)力有顯著影響，施磷量對(duì)于磷素吸收效率、磷素農(nóng)學(xué)利用率、磷肥偏生產(chǎn)力、磷素表觀(guān)平衡和磷素盈余率有極顯著影響，兩者交互作用對(duì)磷素農(nóng)學(xué)利用率有極顯著影響。植株磷素累積量并不是隨著施磷量的增加而增加的，W1處理中施磷處理較不施磷處理增加8.04%～15.67%，W2處理中施磷處理較不施磷處理增加2.68%～19.15%，W1處理的最大值較W2處理的最大值增加5.91%，整體呈現(xiàn)W1處理>W2處理，與干物質(zhì)累積量有相同趨勢(shì)。磷素吸收效率和磷肥偏生產(chǎn)力隨著施磷量的增加呈下降趨勢(shì)，磷素表觀(guān)平衡、磷素盈余率均隨著施磷量的增加呈上升趨勢(shì)。

表2 灌溉和施磷處理下玉米磷素吸收利用和盈余率

2.7 盈余率與施磷量、產(chǎn)量、土壤有效磷和磷肥偏生產(chǎn)力的關(guān)系

如圖6所示，由盈余率與施磷量、產(chǎn)量、土壤有效磷含量和磷肥偏生產(chǎn)力回歸分析結(jié)果可知，盈余率與施磷量呈極顯著的線(xiàn)性相關(guān)(W1，P<0.01，R2=0.99；W2，P<0.01，R2=0.99)；0～40 cm土壤有效磷含量用Slogisticl函數(shù)進(jìn)行擬合呈顯著相關(guān)(W1，P<0.05，R2=0.83；W2，P<0.05，R2=0.93)；與W1處理玉米產(chǎn)量呈顯著二次相關(guān)(P<0.05，R2=0.89)；與磷肥偏生產(chǎn)力呈極顯著指數(shù)相關(guān)(W1，P<0.01，R2=0.99；W2，P<0.01，R2=0.99)。當(dāng)盈余率為 0 時(shí)，W1處理，磷肥用量為 61.05 kg/hm2，籽粒產(chǎn)量為 14 781 kg/hm2，0～40 cm 土壤有效磷含量為 9.17 mg/kg，偏生產(chǎn)力為 249.06 kg/kg；W2處理，磷肥用量為 55.90 kg/hm2，籽粒產(chǎn)量為 13 409 kg/hm2。0～40 cm 土壤有效磷含量為 11.41 mg/kg，偏生產(chǎn)力為 251.92 kg/kg。W1處理產(chǎn)量較高，其中計(jì)算所得的理論玉米產(chǎn)量、土壤有效磷含量與磷肥利用效率與實(shí)際P50相近。W1處理中，當(dāng)產(chǎn)量最高時(shí)盈余率為87%，此時(shí)施磷量為112.38 kg/hm2，0～40 cm土壤有效磷含量為10.88 mg/kg，偏生產(chǎn)力為 129.08 kg/kg，在95%的置信區(qū)間內(nèi)，求得施磷范圍為106.76～117.99 kg/hm2。這與鄒海洋等[4]提出的90 kg/hm2有較大差異，主要原因是播前土壤本身的含磷量有較大差異，前人的播前土壤有效磷含量為3.82 mg/kg，而本試驗(yàn)播前土壤含磷量為10.83 mg/kg；與侯云鵬等[23]的研究結(jié)果也有一定的差異，主要原因可能受地域影響較大，土壤性質(zhì)不同。

3 討 論

3.1 灌溉和施磷對(duì)玉米干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響

干物質(zhì)積累量是衡量作物有機(jī)物質(zhì)積累量的重要指標(biāo)[24]。孫祥武等[25]研究發(fā)現(xiàn)適宜的施磷量促進(jìn)作物干物質(zhì)的積累，但磷肥過(guò)量就會(huì)導(dǎo)致干物質(zhì)累積中對(duì)于氮素的需求量增大，但是實(shí)際施加的氮肥又不能滿(mǎn)足其需求，進(jìn)而影響作物生長(zhǎng)，這與本試驗(yàn)結(jié)果大體相似，本試驗(yàn)通過(guò)研究不同的灌水和施磷量對(duì)玉米的影響，表明灌水和施磷均能促進(jìn)玉米生長(zhǎng)，并且干物質(zhì)積累量在灌漿期和成熟期表現(xiàn)較為明顯，但是當(dāng)磷肥施入量超過(guò)作物的吸收能力時(shí)干物質(zhì)累積量相比于最適磷肥會(huì)出現(xiàn)下降趨勢(shì)，并且磷肥的抑制作用在高水處理中表現(xiàn)的較為明顯。這是由于高水處理中磷肥隨水滴灌到玉米根部，較快被作物吸收利用，而水分不足時(shí)不利于養(yǎng)分隨水的運(yùn)移，施入的磷肥大于作物需要的磷肥水平，氮肥沒(méi)有增加，影響作物的均衡吸收，導(dǎo)致干物質(zhì)累積量下降。

相關(guān)研究[26-29]表明在一定范圍內(nèi)，磷肥的合理施用可以有效地提高作物產(chǎn)量，但是當(dāng)施入的磷肥過(guò)量就可能引起作物減產(chǎn)。柴穎等[27]研究表明，玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子隨施氮量增加而增加，隨施磷量增加，百粒質(zhì)量及產(chǎn)量表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，適量的施磷量能提高玉米整個(gè)生育期對(duì)養(yǎng)分的吸收利用效率，但過(guò)量的磷肥就會(huì)抑制養(yǎng)分向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)以及玉米對(duì)養(yǎng)分的吸收利用效率。這與本試驗(yàn)結(jié)果大體相似，本試驗(yàn)表明灌水和施磷兩者交互作用對(duì)穗長(zhǎng)和產(chǎn)量有極顯著影響，適宜的施磷量促進(jìn)玉米增產(chǎn)，而磷肥過(guò)多時(shí)，導(dǎo)致玉米的奢侈吸收，磷素沒(méi)有高效的轉(zhuǎn)移到籽粒中，影響產(chǎn)量。當(dāng)磷肥施用量為50 kg/hm2時(shí)，增加水分對(duì)于增產(chǎn)作用最為明顯，說(shuō)明磷肥不足時(shí)可以通過(guò)灌水達(dá)到增產(chǎn)的目的，在本試驗(yàn)地區(qū)和肥料梯度下高水、低水處理中當(dāng)磷肥分別在150 kg/hm2、200 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量出現(xiàn)下降，這與土壤本身含磷量也有關(guān)，吳啟華等[26]在土壤有效磷初始含量較高(30.15 mg/kg)的吉林公主嶺黑土區(qū)，進(jìn)行了 3 a的田間試驗(yàn)，結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)臏p少磷肥施用量能夠獲得與傳統(tǒng)施磷量相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)量，維持土壤適宜的有效磷含量和供磷水平，保證磷肥的高效利用。所以作物對(duì)磷肥的最佳吸收效率與最佳施磷量應(yīng)根據(jù)不同的地區(qū)土壤基本情況而定。同時(shí)不同的灌溉方式也會(huì)導(dǎo)致對(duì)于磷肥的需求量有較大的差異，有關(guān)研究[30]表明淹灌、控灌兩種灌溉模式下，控灌能減少磷肥施用量、增加水稻產(chǎn)量、提高磷肥利用率。本試驗(yàn)僅在節(jié)水灌溉條件下研究磷素對(duì)玉米的影響，對(duì)于不同的灌溉方式與節(jié)水灌溉條件下磷素吸收的差異還需作進(jìn)一步的研究。張富倉(cāng)等[31]在寧夏的結(jié)果表明不覆膜條件下，90%ETc 灌水水平和300-150-150(N-P2O5-K2O)施肥水平下的產(chǎn)量最高，與本研究80% ETc，200-100-100(N-P2O5-K2O)有一定的差異，分析原因可能是由于氣候條件，土壤本身有一定的差異性，加上不覆膜導(dǎo)致土壤水分蒸發(fā)較快，土壤溫度較低，而覆膜提高了土壤溫度，使土壤磷有效性提高[32]。因此不覆膜需要更多的水分和肥料才能滿(mǎn)足作物的吸收需求。

3.2 灌溉和施磷對(duì)玉米磷素積累及土壤有效磷的影響

李延亮等[33]指出，磷肥施入土壤中易轉(zhuǎn)化為緩效態(tài)和難溶態(tài)磷酸鹽，會(huì)導(dǎo)致作物對(duì)磷肥的當(dāng)季利用率較低，僅為5%～25%。張福鎖等[34]研究表明磷肥的施用量對(duì)玉米籽粒以及地上部磷含量的影響不明顯；磷肥過(guò)量會(huì)降低玉米對(duì)磷肥的利用率，本試驗(yàn)通過(guò)不同的灌水和磷肥水平對(duì)玉米的影響表明水分充足時(shí)有助于磷素隨水分轉(zhuǎn)運(yùn)到作物根部，進(jìn)而被作物吸收利用，增加玉米磷素積累，土壤有效磷累積較少，而水分不足時(shí)磷素的移動(dòng)較慢，被土壤固定的較多，不利于作物吸收，時(shí)間長(zhǎng)就會(huì)因?yàn)橛晁牧軡褡饔梦廴镜叵滤?，植物體內(nèi)的磷素積累量在生育后期表現(xiàn)較為明顯，因?yàn)樯笃诖蠖鄶?shù)的磷素會(huì)轉(zhuǎn)移到籽粒中供給籽粒生長(zhǎng)發(fā)育，高水、低水處理中當(dāng)磷肥分別超過(guò)100 kg/hm2、150 kg/hm2，地上部磷素累積量有一定程度的降低，W1P200、W2P200分別較最高處理下降6.60%、4.62%，降低作用不是很明顯。相關(guān)研究[32]表明覆膜后,單獨(dú)施磷處理玉米苗期地上部含磷量、磷素累積量分別較不覆膜增加56.3%和253.0%。覆膜比不覆膜能顯著的提高施磷和施磷、鉀肥處理玉米根系對(duì)磷素的吸收,增幅分別為76.45%和95.66%。覆膜施氮肥、磷肥、鉀肥也能夠顯著提高玉米植株的吸磷量,與不覆膜相比,增加14.52%。所以研究覆膜條件下作物的水肥情況對(duì)于干旱地區(qū)作物的生長(zhǎng)具有重要意義。

3.3 灌溉和施磷對(duì)玉米磷素吸收的影響

肥料的利用效率是衡量合理施肥的重要指標(biāo)，其從不同方面描述了作物對(duì)磷肥的利用情況[35-36]。本試驗(yàn)表明磷素吸收效率、磷肥偏生產(chǎn)力隨施磷量的增加呈下降趨勢(shì)，磷素表觀(guān)平衡、磷素盈余率隨施磷量的增加呈上升趨勢(shì)。侯云鵬等[23]通過(guò)2015、2016、2017 3 a對(duì)玉米的研究表明以理論盈余率為 0 時(shí)施磷量的 95%為置信區(qū)間，得出最佳施磷范圍為88～97 kg/hm2。同時(shí)鄒海洋等[4]在河西地區(qū)通過(guò)2015、2016兩年試驗(yàn)結(jié)果表明氮、磷、鉀分別為180-90-90處理為最佳滴灌施肥策略，這與本試驗(yàn)結(jié)果有一定的差異，本試驗(yàn)通過(guò)盈余率與施磷量、產(chǎn)量、土壤有效磷含量和磷肥偏生產(chǎn)力回歸分析擬合表明當(dāng)盈余率為 0 時(shí)，W1處理，磷肥用量為 61.05 kg/hm2，籽粒產(chǎn)量為 14,781 kg/hm2，0～40 cm 土壤有效磷含量為 9.17 mg/kg，其中計(jì)算所得的理論玉米產(chǎn)量、土壤有效磷含量與磷肥利用效率與實(shí)際P50相近，而當(dāng)產(chǎn)量最高時(shí)盈余率為87%，此時(shí)施磷量為112.38 kg/hm2，0～40 cm土壤有效磷含量為10.88 mg/kg，偏生產(chǎn)力為 129.08 kg/kg，在95%的置信區(qū)間內(nèi)，求得施磷范圍為106.76～117.99 kg/hm2，分析產(chǎn)生差異的最主要原因是播前土壤磷含量的差異，種植密度的不同，導(dǎo)致作物通風(fēng)性有一定的差異，加上地域條件的不同使試驗(yàn)結(jié)果具有一定的差異性。

由于本試驗(yàn)水分只設(shè)置了80%ETc和60%ETc，磷肥水平梯度較大所以導(dǎo)致局限性較大，在今后的試驗(yàn)中應(yīng)該多設(shè)置灌水水平和磷肥梯度，在不同的試驗(yàn)點(diǎn)采取不同的灌溉制度，綜合考慮多種因素來(lái)確定最佳灌水量和施磷量。

4 結(jié) 論

灌水和施磷均能提高玉米生理指標(biāo)、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量，但并不是隨著施磷量的增加而不斷增加，灌漿期和成熟期W1P100和W2P150處理的干物質(zhì)累積量比同一水分不同處理增幅最大分別為19.14%和22.94%，18.39%和25.66%；在高水處理中當(dāng)磷肥施用量超過(guò)100 kg/hm2時(shí)，W1P200處理產(chǎn)量較最高處理下降了9.46%，低水處理中當(dāng)磷肥施用量超過(guò)150 kg/hm2時(shí)，W2P200處理產(chǎn)量較最高處理下降了5.26%，產(chǎn)量和成熟期干物質(zhì)累積量規(guī)律一致，過(guò)量施磷并不增產(chǎn)[37-38]。

磷肥施用量對(duì)玉米地上部磷含量的影響不明顯，且磷素吸收效率、磷肥偏生產(chǎn)力均隨著施磷量的提高不斷降低，磷素表觀(guān)平衡、磷素盈余率均隨著施磷量的增加而增加。土壤有效磷含量隨著施磷量的增加而增大，W1處理有利于植物對(duì)磷肥的吸收，減少土壤有效磷含量，W1和W2處理中P50、P100、P150、P200的土壤有效磷平均含量分別較對(duì)照增加了22.59%、77.94%、84.71%、78.61%和 34.37%、82.78%、88.35%、93.92%，W1處理明顯低于W2處理。W1處理中，當(dāng)產(chǎn)量最高時(shí)盈余率為87%，此時(shí)施磷量為112.38 kg/hm2，0～40 cm土壤有效磷含量為10.88 mg/kg，偏生產(chǎn)力為 129.08 kg/kg，在95%的置信區(qū)間內(nèi)，求得施磷范圍為106.76～117.99 kg/hm2。