水肥協(xié)同對水果玉米生長發(fā)育及土壤養(yǎng)分的影響

司海麗，紀立東，李 磊

(寧夏農林科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所，銀川 750021)

水果玉米又稱甜玉米，它的主要特點是皮薄、質脆而甘甜、汁多且營養(yǎng)豐富，可直接生吃[1-3]，作為一種新型果蔬兼用作物，與普通玉米相比，含有豐富的糖、淀粉、蛋白質，還有豐富的維生素、礦物質及游離氨基酸[4-6]，口感獨特，香甜可口，是一種健康安全的農產品，近年來倍受人們喜愛[7,8]。種植水果玉米不僅能帶動農民增收，而且促進企業(yè)增效，目前水果玉米已成為最具市場爆發(fā)力的新興食品[9]。我國水果玉米種植面積較小，據估計，目前我國水果玉米年播種面積在26.7 萬hm2左右，但是還遠不能滿足我國市場的需求[10]。同時由于種植水果玉米會受到外部因素的干擾，例如氣候和土壤，所以對水果玉米的種植就有著更高的要求和約束條件[11]。目前我國水果玉米種植技術還處在初級階段，所以為了建立健全完整的高產栽培水果玉米體系，就必須在水肥管理、抗病害、抗倒伏等基礎上提升水果玉米的總產值[11]。

水果玉米在寧夏玉米的生產中占有著重要地位，然而，在種植面積不斷擴大的同時，土壤質量下降，土壤生產力降低，且種植技術及品質的研究等還相當滯后，極大地制約著水果玉米產業(yè)的發(fā)展。研究表明水肥協(xié)同對水果玉米的生長發(fā)育有促進作用[12]，合理施用土壤調理劑等功能性制劑能夠有效減緩土壤退化，改善土壤品質[13]。本研究以淡灰鈣土為指示土壤類型，以水質調節(jié)和功能化營養(yǎng)肥料為主要因素，設計隨機區(qū)組試驗，研究水質酸化與功能營養(yǎng)肥料協(xié)同對水果玉米生長發(fā)育及土壤養(yǎng)分的影響，探討水果玉米水肥一體化高產優(yōu)質灌溉施肥技術，提高肥料生產效率，為我區(qū)特色優(yōu)質產業(yè)水肥一體化技術的高效實施提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2017年4-10月在寧夏枸杞研究所有限公司枸杞基地進行，該地區(qū)屬溫帶大陸性半干旱氣候，光照資源充足，光照時間較為長久，全年累積日照時數高達2 800 h以上，晝夜溫差大，有效積溫1 535 ℃左右，全年氣溫較為穩(wěn)定，年均氣溫8.8 ℃左右，最熱月平均氣溫為22～23 ℃，年均降水量為180～200 mm，試驗區(qū)成土母質以洪積物為主，地貌為洪積傾斜平原，地形平坦，土壤侵蝕較輕，土壤類型為干旱土綱，正常干旱土亞綱，鈣積正常干旱土土類，淡灰鈣土亞類，土質疏松。具體見表1與表2。

由表1可知：總體來看，該地區(qū)土壤容重較小，適合作物根系快速伸展，40～60 cm土壤容重相比較為偏緊，主要與農事耕作與施肥有關系；20～40 cm土壤飽和含水量和田間持水量相對較高，可為植株根系生長提供充足的水分保障；20～40 cm土壤總孔隙度最高，持水孔隙與通氣孔隙并存，為植株健康生長奠定良好的條件。

表1 不同深度土壤基本物理性質

由表2可知：該地區(qū)土壤pH大于8，屬于堿性地區(qū)，全鹽含量總體較低，有機質含量較低，堿解氮含量隨著土壤深度表現為降低趨勢，速效磷含量豐富，速效鉀含量在20～40 cm處含量最高，全氮、全磷含量隨著土層深度增加呈下降趨勢。

表2 不同深度土壤基本化學性質

1.2 試驗設計

本試驗以水果玉米“晉超甜一號”為供試材料，采用隨機區(qū)組試驗，每小區(qū)面積為30 m2，3次重復，6月5日采用機械等行距播種，株距27.8 cm，整個生育期采用滴灌灌水與施肥。其中灌水5次，分別在播種前1次(210 m3/hm2)、苗期1次(420 m3/hm2)、拔節(jié)期1次(420 m3/hm2)、抽穗期2次(每次525 m3/hm2)。施肥3次，分別在苗期(80 kg/hm2)、拔節(jié)期(220 kg/hm2)和抽穗期(240 kg/hm2)隨水滴灌施肥。試驗處理見表3。

1.3 測定項目與方法

(1)土壤理化性質的測定。選取地勢平坦的試驗地，采用五點法取樣，挖取1 m深的剖面，用鋁盒以及環(huán)刀采集不同層次土樣，用于容重和田間持水量的測定。同時采集分析樣，做好標記，帶回實驗室經過自然風干、人工磨碎、過篩、裝袋分析土壤基本化學性質。收獲后土壤采集方法相同，采集土層0～30 cm土壤，土壤pH值在水土比例5∶1混勻靜止后直接用pH計測定；DDS-11電導率儀測定全鹽含量；重鉻酸鉀容量法測定有機質含量；堿解擴散法測定堿解氮含量；用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定速效磷含量；用1 mol/L醋酸銨溶液浸提-火焰光度計法測定速效鉀含量。

表3 試驗設計

注：全營養(yǎng)肥料為28-14-8+TE；功能性制劑：沼液濃縮液30%，氨基酸原液25%，黃腐酸鉀25%，EDDHA-Fe 2.5%，EDTA(Ca+Mg+Zn+B)≥10.5%，乳化穩(wěn)定劑2%，檸檬酸2%，水3%；功能調理劑：聚磷酸銨5%，黃腐酸鉀40%，EDTA-Ca 8%，硫酸鋁0.8%，水46.2%。

(2)光合特性以及葉綠素含量的測定。每個處理選取6株玉米，并在相同部位的葉片進行標記，花后30 d早晨9∶00-11∶00采用CI-340光合儀測定光合特性，同一位置，多點重復，測量時葉片充滿葉室，垂直光照；SPAD-502葉綠素計測定SPAD值(表征葉綠素相對含量)。

(3)水果玉米生長發(fā)育指標、產量的測定。在水果玉米成熟期，選取適當比例的樣方，采用卷尺測定株高、穗位高、穗長、禿尖長，采用游標卡尺測定穗粗，并對穗行數以及行粒數進行計數，稱取單穗重和百粒重，折算成單位面積產量。

(4)水果玉米品質的測定。8月15日，每個處理采集成熟水果玉米6株，采用保鮮盒儲存樣品，及時帶回實驗室做相關指標分析。其中，谷物水分測定儀PM-8188New測定水果玉米含水量；手持糖量計測定水果玉米可溶性固形物含量；蒽酮法測定水果玉米可溶性糖含量；考馬斯亮藍G-250法測定可溶性蛋白；2,4-二硝基苯肼測定Vc含量。

1.4 數據分析方法

以Excel 2003軟件整理數據和作圖，采用SAS 8.1軟件進行統(tǒng)計分析，并對相關性指標進行顯著性檢驗，顯著性水平為p<0.05，n=5。

2 結果分析

2.1 水肥協(xié)同對水果玉米葉片SPAD值的影響

SPAD值是表征葉綠素含量的重要參數，其大小反映了葉綠素相對含量的高低。由表4可得：水果玉米葉片SPAD值隨生育進程的推進表現出先升高后降低的趨勢，在抽絲期SPAD值達到峰值。玉米抽絲期，T5處理葉片SPAD值為56.48，明顯高于其他處理，而且水質酸化處理葉片SPAD值比相同施肥處理下普通水處理的SPAD值高，乳熟期也有相似的規(guī)律，且全營養(yǎng)肥料+功能性制劑處理葉片SPAD值最高。總體來說，水質酸化調節(jié)后，全營養(yǎng)肥料+功能性制劑可提高玉米葉片葉綠素含量。

表4 不同處理水果玉米葉片SPAD值

2.2 水肥協(xié)同對水果玉米光合特性的影響

玉米大喇叭口期為營養(yǎng)生長與生殖生長的關鍵階段，此階段光合作用較為旺盛。由表5可得：水質酸化調節(jié)明顯提高了相同施肥處理下玉米葉片的凈光合速率，且與單施全營養(yǎng)肥料相比，全營養(yǎng)肥料+功能性制劑及全營養(yǎng)肥料+功能調理劑均能顯著提高葉片凈光合速率；蒸騰速率以全營養(yǎng)肥料+功能調理劑處理最大，分別為5.71和6.70 mmol/(m2·s)，明顯高于其他處理；氣孔導度反映了葉片氣孔開閉的狀況，T3處理下氣孔導度高達297.76 mmol/(m2·s)，除T6處理外與其他處理間均存在顯著性差異；胞間CO2濃度反映了光合速率進程的快慢，低凈光合速率的條件下滯留在細胞間的CO2濃度會急劇增高，T1處理顯著提升胞間CO2濃度；從水分有效利用率來看，各處理無顯著性差異。

表5 不同處理水果玉米光合特性(大喇叭口期)

2.3 水肥協(xié)同對水果玉米產量構成因素的影響

由表6可得：不同水質及施肥措施對玉米株高無顯著性差異，各個處理均保持在250 cm左右；與T1和T2處理相比，T3、T4、T5、T6處理降低了玉米穗位高，且T6穗位高最低，相比T2降低了6.06%；單穗重在T5處理下最大，為344.75 g，明顯高于其他處理；穗行數整體以全營養(yǎng)肥料+功能性制劑及全營養(yǎng)肥料+功能調理劑高于單施全營養(yǎng)肥，以酸化水質處理高于普通水灌溉處理；不同處理行粒數與穗行數有相似的規(guī)律。

表6 不同處理對水果玉米產量構成因素的影響

由表7可得：T6處理明顯提高了玉米出籽率，相比T1處理增加了19.83%；各個處理對百粒重和穗粗影響不大；禿尖長度總體保持在1 cm左右，全營養(yǎng)肥料+功能性制劑與全營養(yǎng)+功能調理劑處理均可顯著降低玉米禿尖長度，有助于增加行粒數，進而促進產量的積累；T5處理下玉米穗長顯著高于T1處理，且比T1增加2.5 cm，其他處理間無顯著性差異。

表7 不同處理對水果玉米產量構成因素的影響

2.4 水肥協(xié)同對水果玉米產量的影響

由圖1可得：不同施肥措施對產量影響較大，與T1和T4處理相比，T2和T5處理的產量明顯提高，分別為20 549.4和20 685 kg/hm2，且處理T5相比T1、T3、T4及T6分別增加了7.06%、5.99%、5.75%及3.15%。由此說明，在全營養(yǎng)肥料基礎上，增施功能性制劑及功能調理劑均可有效均衡營養(yǎng)物質分配，促進干物質積累，提高產量。相同肥料處理下，pH 6.0的酸性水灌溉比pH 7.5普通水灌溉更利于淡灰鈣土壤種植的水果玉米產量的累積。

圖1 不同處理對水果玉米產量的影響

2.5 水肥協(xié)同對水果玉米品質的影響

由表8可得：水果玉米籽粒含水量均處于60%以上，且各處理間無顯著性差異；可溶性固形物總體保持在19%以上，與其他處理相比，T5處理可顯著增加玉米可溶性固形物含量，相比T4、T6處理分別增加了3.58%和2.17%，而T1、T2、T3處理間無顯著性差異；從可溶性糖含量來看，T5處理含量最高，為15.29%，相比T2增加了15.48%，可見酸化水質灌溉比普通水灌溉更利于玉米可溶性糖積累；可溶性蛋白在全營養(yǎng)肥料+功能性制劑及全營養(yǎng)肥料+功能調理劑處理下均明顯高于單施全營養(yǎng)肥，且相同施肥處理下，酸化水質利于蛋白的形成；Vc含量在各處理下差異較大，T2和 T5處理下Vc含量最高，每百克分別為15.46和15.52 mg，同比T1、T4分別增加了46.26%、64.93%。

表8 不同處理對水果玉米品質的影響

2.6 水肥協(xié)同對土壤養(yǎng)分的影響

由表9可得：T2和T5處理的土壤有機質及速效養(yǎng)分總體高于其他處理，而T1處理的養(yǎng)分相對較低。從土壤有機質上看，T2>T3>T1，T2處理分別比T3 和T1處理高5.20%和25.22%；T5>T6> T4，且T5顯著高于T4和T6。土壤堿解氮、速效磷及速效鉀含量變化規(guī)律與有機質一致，均是T2>T3>T1，T5>T6>T4，而且在相同施肥措施下，pH 6.0酸化水灌溉可增加土壤堿解氮和速效磷含量。

表9 不同處理對土壤養(yǎng)分的影響

3 討論與結論

目前水果玉米生產中栽培技術不規(guī)范、產量低等問題日趨突出，嚴重制約著水果玉米產業(yè)的健康發(fā)展[13]。水果玉米要實現優(yōu)質高產，除了選擇優(yōu)良品種外，適宜的種植密度、播種深度、精細恰當的水肥管理也是關鍵[14]，而水果玉米生長發(fā)育與氣溫高低也有很大關系，一般認為氣溫和光照是影響生育時期長短的主要生態(tài)因子[15]。有研究表明施用有機肥可以明顯促進水果玉米莖粗、總葉片數和地上部干物質量的增加，延緩葉片衰老，促進生育后期物質積累[16]。還有研究表明重施基肥、施足種肥是水果玉米高產的關鍵措施[17]。水果玉米的生長發(fā)育還需要一定量的鋅、鐵、錳等微量元素，缺乏這些微量元素會影響其產量和品質[14]。本試驗在全營養(yǎng)肥料的基礎上添加功能性制劑和功能調理劑，增加了肥料中的微量元素、氨基酸及腐殖酸等功能性成分，分別與pH 7.5的普通水和pH 6.0的酸化水協(xié)同，研究不同施肥措施及pH灌溉水條件下對水果玉米生長發(fā)育、品質及土壤質量的影響，結果表明：

(1)在全營養(yǎng)水溶肥料的基礎上增施土壤調理劑以及功能性生物制劑能明顯提升水果玉米葉片的SPAD值，即增加葉片葉綠素含量，同時，提高凈光合速率，加快光合作用進程。尤其在酸化水灌溉處理下尤為突出，能夠有效地降低穗位高，促進干物質積累，全營養(yǎng)肥+功能性制劑處理下產量高達20 685 kg/hm2。此外，該處理可提高可溶性固形物以及Vc含量，提高了可溶性糖含量，而可溶性總糖含量是衡量甜玉米甜度的重要指標，直接影響玉米的口感，改善玉米品質[18,19]。同時，增施功能性制劑與功能調理劑可提高土壤有機質及速效養(yǎng)分。

(2)水質酸化調節(jié)后，全營養(yǎng)肥料+功能性制劑可顯著提高玉米葉片葉綠素含量。