不同施肥對鮮食玉米生長及肥料農(nóng)學(xué)利用率的影響①

王東升，黃忠陽，吳旭東，劉慶葉，陳莉莉，戎 茸，王 蓓，李偉明*

(1 南京市蔬菜科學(xué)研究所，南京 210042；2 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江蘇省固體有機(jī)廢棄物資源化高技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210095)

近年來，我國設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展，截至2016年底，我國設(shè)施蔬菜(含瓜類)面積達(dá)391.5萬hm2，對于保障我國蔬菜周年供應(yīng)及調(diào)整蔬菜品種結(jié)構(gòu)發(fā)揮著重要的作用[1-2]。但由于設(shè)施栽培存在集約化程度高、缺乏雨水淋洗、化肥農(nóng)藥過量施用等因素，導(dǎo)致設(shè)施土壤營養(yǎng)結(jié)構(gòu)遭到破壞，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)下降，設(shè)施蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)降低，對人類健康存在潛在威脅[3-4]。隨著農(nóng)業(yè)農(nóng)村部化肥農(nóng)藥雙減政策的提出，有關(guān)其他肥料替代化學(xué)肥料方面的研究得到飛速發(fā)展。張國顯等[5]研究了化肥減量條件下配施不同種有機(jī)肥料等對設(shè)施蔬菜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，其結(jié)果表明，化肥減施后配施蚓糞可以顯著促進(jìn)設(shè)施番茄生長及品質(zhì)的提升。劉才宇等[6]對有機(jī)肥替代化肥條件下薹干的產(chǎn)量和品質(zhì)變化情況進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，有機(jī)肥部分替代化肥對薹干產(chǎn)量、品質(zhì)的提升效果明顯。陳正剛等[7]研究了苕子翻耕替代部分化肥對土壤肥力及玉米產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，苕子翻耕可以顯著改善土壤理化性狀，提高養(yǎng)分利用率，同時(shí)可以最高降低40% 左右的化肥施用量。

生物有機(jī)肥是一類有益微生物與普通有機(jī)肥相結(jié)合的新型、高效、安全的復(fù)合肥料，其不僅具有有機(jī)肥的特性，更突出的是其富含的有益微生物可以參與土壤中養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、物質(zhì)傳遞等過程，可以有效地提高肥料利用率、改善作物生長環(huán)境、調(diào)控作物根系生長微生物區(qū)系、增強(qiáng)根系活力、促進(jìn)作物生長[8]。有研究表明，化肥減施條件下配施有機(jī)類肥料不僅不會(huì)造成設(shè)施蔬菜產(chǎn)量的下降，還能改善蔬菜的品質(zhì)和土壤的理化性狀[9]。但同時(shí)也應(yīng)該看到，研究人員對替代化肥的專注點(diǎn)在于地下部分，而對于地上部分的關(guān)注相對較少。氨基酸葉面肥是一種含有氨基酸、鋅、硼、錳、鉬、銅、鐵等多種作物必需營養(yǎng)元素成分的新型肥料，其作用可以調(diào)節(jié)作物生長發(fā)育，還可以改善作物生理機(jī)能[10]。王新玲[11]研究了氨基酸葉面肥對小白菜產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，氨基酸葉面肥的噴施可以提高小白菜單株重，提高小白菜產(chǎn)量。孫梅等[12]的研究表明，氨基酸葉面肥的噴施可以促進(jìn)設(shè)施黃瓜、茄子、空心菜產(chǎn)量的增加，對于提高蔬菜品質(zhì)也有明顯的作用。

本研究擬通過田間小區(qū)試驗(yàn)，選擇鮮食玉米作為研究對象，通過不同施肥處理對鮮食玉米生長、光合作用、產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤理化性狀、土壤酶活性等指標(biāo)的影響，探索化肥減施條件下配施氨基酸葉面肥的技術(shù)效果，以期為設(shè)施鮮食玉米安全、高效施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試生物有機(jī)肥由江陰市聯(lián)業(yè)生物科技有限公司生產(chǎn)提供，總養(yǎng)分≥8%，有機(jī)質(zhì)≥45%；復(fù)合肥由安徽省司爾特肥業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，N+P2O5+K2O≥45%，3種養(yǎng)分等量；氨基酸葉面肥由江陰市聯(lián)業(yè)生物科技有限公司生產(chǎn)提供。供試玉米品種為甜玉米晶甜6號，由南京市蔬菜科學(xué)研究所提供。

1.2 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2018年8月16日至11月16日在江蘇省南京市江寧區(qū)橫溪街道的南京市蔬菜科學(xué)研究所科技園大棚內(nèi)(31°43′19′′N，118°46′12′′E)進(jìn)行，該區(qū)域?qū)俦眮啛釒駶櫄夂颍募径啾┯?，氣溫高，年平均氣?5.4 ℃，年均降水量1 106 mm。土壤基本理化性狀如下：pH 4.91，全氮0.99 g/kg，全磷0.47 g/kg，堿解氮92.58 mg/kg，有效磷48.53 mg/kg，速效鉀

144.42 mg/kg。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)處理，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)長5 m，寬2 m，面積為10 m2，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)小區(qū)，共15個(gè)小區(qū)。2018年7月1日育苗，8月16日定植，每小區(qū)定植52株，相鄰小區(qū)間隔50 cm。各處理具體施肥方法如表1所示，各處理中的有機(jī)肥或者生物有機(jī)肥均是在玉米定植前施入土壤(8月15日)，而45% 的復(fù)合肥(15-15-15)則分為定植前(8月15日)、大喇叭口期(9月15日)和抽雄期(10月1日)3個(gè)時(shí)間段施入，其質(zhì)量比為3︰1︰1。

表1 不同處理具體施肥方法Table 1 Fertilization methods of different treatments

1.4 測定項(xiàng)目與方法

1.4.1 玉米產(chǎn)量 待玉米成熟以后，每個(gè)小區(qū)采集全部植株，并稱重。

1.4.2 生長指標(biāo) 株高：在玉米拔節(jié)期，用直尺測量莖基部至頂端的長度；莖粗：用游標(biāo)卡尺測定莖基第一節(jié)間；SPAD值：采用TYS-A型葉綠素測定儀進(jìn)行測定。

1.4.3 植物酶活性測定 植物酶活性測定參考李合生[13]的方法：玉米可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定；玉米可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)染色法測定；玉米Vc含量采用2.6-二氯酚靛酚滴定法測定。

1.4.4 植物光合測定 選擇晴天的上午，用LI-6400型號的光合儀進(jìn)行測定。

1.4.5 土壤酶活性測定 土壤酶活性測定參考關(guān)松蔭[14]的方法：土壤蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定；土壤酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定；土壤脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，多重比較采用最小顯著極差法(LSD)；采用Excel 2007軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、整理和繪圖。

化肥農(nóng)學(xué)利用效率(AE)(kg/kg)=[施肥區(qū)產(chǎn)量(kg/hm2)-不施肥區(qū)產(chǎn)量(kg/hm2)]/ 施肥純養(yǎng)分量(kg/hm2)[15]。

2 結(jié)果

2.1 不同施肥處理對玉米產(chǎn)量的影響

圖1所示為不同處理對玉米產(chǎn)量的影響。由圖可知，各處理玉米產(chǎn)量順序依次為T4(11.65 kg)>T1(11.15 kg)>T2(11.08 kg)>T3(9.70 kg)>CK(8.37 kg)；化肥減施的T3處理，玉米產(chǎn)量有所下降，而化肥減施加氨基酸葉面肥的T4處理，玉米產(chǎn)量較T3處理有大幅提升，且與T1、T2處理差異不大，但顯著高于CK處理。

2.2 不同施肥處理對玉米生長的影響

圖2所示為不同處理對玉米株高、莖粗和SPAD值的影響。由圖2A可知，玉米株高范圍在40.73 ~64.60 cm，其中，CK處理玉米株高最低，T4處理植株最高；T1、T2、T3、T4處理株高顯著高于CK處理。由圖2B可知，各施肥處理玉米莖粗顯著高于CK，CK、T1、T2、T3和T4各處理莖粗分別為15.18、19.08、20.04、21.10和19.52 mm，但T1、T2、T3和T4處理間沒有顯著差異。由圖2C可知，T1 ~ T4各處理玉米SPAD值顯著高于CK處理，CK處理玉米SPAD值為25.66；施用生物有機(jī)肥加全量化肥的T2處理較普通有機(jī)肥的T1處理，SPAD值有所增加，但二者之間沒有顯著性差異；化肥減施的T3處理，較全量化肥的T2處理SPAD值有所下降，但隨著氨基酸葉面肥的噴施(T4處理)，SPAD值顯著提高，T4處理SPAD值達(dá)到37.56。

2.3 不同施肥處理對玉米品質(zhì)的影響

圖3所示為不同處理玉米可溶性蛋白、可溶性糖及Vc含量的變化情況。由可溶性蛋白含量的結(jié)果可知，CK處理的可溶性蛋白含量最低，為6.71 mg/g；T4處理的含量最高，達(dá)到8.63 mg/g；T3處理相較于T1和T2處理，玉米可溶性蛋白含量有所下降，分別降低了1.30% 和6.35%；T4處理較T3處理顯著增加玉米的可溶性蛋白含量。T2處理玉米可溶性糖含量最高，達(dá)到104.0 mg/g，但各處理間沒有顯著性差異。Vc含量的結(jié)果表明，CK處理玉米Vc含量最低，為22.2 mg/kg；就全量化肥施用而言，生物有機(jī)肥施用處理(T2)較普通有機(jī)肥處理(T1)提升了玉米的Vc含量，增幅達(dá)16.62%，但沒有達(dá)到顯著性差異；生物有機(jī)肥施用各處理，化肥減施處理(T3)較全量化肥處理(T2)顯著降低了Vc含量，而化肥減施配施氨基酸葉面肥處理(T4)則可以有效提升Vc含量，其中，T4處理與T2處理之間，Vc含量沒有顯著性差異。

2.4 不同處理對玉米生長光合特性的影響

表2所示為不同處理玉米光合特性的變化趨勢，由表可知，各施肥處理組較CK相比增加了玉米的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，降低了玉米的胞間CO2濃度。全量化肥施用條件下，生物有機(jī)肥的施用(T2)較普通有機(jī)肥(T1)可以促進(jìn)玉米凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率的增加；而T2和T3處理相比，可以看出，減少30% 化肥施用量(T3)降低玉米的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率值，并且提高了玉米胞間CO2濃度。在化肥減施30% 的條件下，噴施氨基酸葉面肥(T4)較T3處理玉米凈光合速率增加了21.96%，氣孔導(dǎo)度增加了24.59%，蒸騰速率增加了31.62%，而胞間CO2濃度減少了69.63%。

2.5 不同施肥處理對土壤酶活性的影響

圖4所示為不同處理土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶和脲酶活性變化。由圖可知，土壤酸性磷酸酶和脲酶活性各處理之間差異不大。土壤蔗糖酶活性結(jié)果顯示，CK、T1、T2、T3和T4處理土壤蔗糖酶活性分別為19.65、26.43、26.37、34.70和42.96 U/g；各施肥處理較CK相比，顯著提高了土壤蔗糖酶的活性，其中化肥減施且噴施氨基酸葉面肥的處理蔗糖酶活性最高，較T1、T2和T3處理分別顯著提高了62.54%、62.93% 和23.82%；而全量化肥配施生物有機(jī)肥(T2)和普通有機(jī)肥(T1)處理之間，蔗糖酶活性變化不顯著。

2.6 不同施肥處理對玉米肥料農(nóng)學(xué)利用率的影響

表3所示為不同處理氮肥、磷肥和鉀肥農(nóng)學(xué)利用率。由表3可以看出，全量化肥施用時(shí)，普通有機(jī)肥與生物有機(jī)肥處理的肥料綜合利用率差異不大；而由T4處理可以看出，化肥減施并配施氨基酸葉面肥可以提高肥料綜合農(nóng)學(xué)利用率，T4處理較T1、T2和T3處理分別提高了2.06、2.06和3.92 kg/kg。對于氮肥、磷肥和鉀肥單獨(dú)的肥料農(nóng)學(xué)利用率可以看出，鉀肥的農(nóng)學(xué)利用率最高，其次是磷肥，最后是氮肥；其中，全量化肥施用的T1、T2處理，氮肥、磷肥、鉀肥的農(nóng)學(xué)利用率變化不大；而化肥減施前提下，噴施氨基酸葉面肥的處理可以提高肥料農(nóng)學(xué)利用率。

表3 不同處理肥料農(nóng)學(xué)利用率Table 3 Fertilizer agronomic utilization rates under different treatments

3 討論

3.1 不同施肥處理對鮮食玉米生長及產(chǎn)量的影響

近年來，鮮食玉米作為糧、菜兼用型粗糧細(xì)吃品，因其營養(yǎng)豐富、口感細(xì)膩、風(fēng)味獨(dú)特，能滿足人們營養(yǎng)、保健的消費(fèi)需求，老少皆宜，逐步受到人們的青睞和關(guān)注[16]。生物有機(jī)肥是一種有益微生物和有機(jī)肥結(jié)合的新型、高效、安全的復(fù)合肥料，綜合了微生物肥料和有機(jī)肥的優(yōu)點(diǎn)，可以改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、促進(jìn)植物生長、提高作物品質(zhì)[17]。在本試驗(yàn)中，相比較于普通有機(jī)肥，生物有機(jī)肥的施用，表現(xiàn)出可以提高鮮食玉米株高、莖粗和SPAD值的趨勢，但在本季試驗(yàn)中沒有達(dá)到顯著性差異(圖1)。閆寧和陳剛[18]通過研究生物有機(jī)肥對溫室黃瓜生長影響也得到了類似的結(jié)果，其結(jié)果表明，施用生物有機(jī)肥以后，黃瓜植株的株高、莖粗、葉數(shù)、葉長等指標(biāo)均有所提升。在本研究中，化肥減施條件下，配施生物有機(jī)肥和氨基酸葉面肥可以顯著提高玉米葉片的SPAD值，且小區(qū)產(chǎn)量高于常規(guī)施肥處理。這可能是因?yàn)?，氨基酸葉面肥中以氨基酸作為配位體并螯合作物生長所需的微量元素，其中，小分子氨基酸可以直接被作物吸收利用，并且可以在沒有光合作用的情況下參與作物機(jī)體蛋白質(zhì)的合成，節(jié)省了無機(jī)態(tài)向有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)換的能量消耗，加速了機(jī)體的物質(zhì)轉(zhuǎn)換，促進(jìn)干物質(zhì)的有效積累[19-20]。

3.2 不同施肥處理對玉米品質(zhì)的影響

合理的施肥方法可以改善玉米的品質(zhì)。植物可溶性蛋白質(zhì)是植物所有蛋白質(zhì)組分中最活躍的部分，包括各種酶源、酶分子和代謝調(diào)節(jié)物，能反映植物體的總代謝水平，其含量的高低是評價(jià)作物抗逆性的一個(gè)重要指標(biāo)[21-22]。

本研究中，生物有機(jī)肥的施入較常規(guī)施肥處理，玉米可溶性蛋白的含量提升了5.39%；隨著化肥的減施，可溶性蛋白含量下降6.35%；但隨著氨基酸葉面肥的施入，可溶性蛋白含量提高了14.05%?；瘜W(xué)肥料的減施，有降低玉米可溶性蛋白和Vc含量的趨勢，而隨著氨基酸葉面肥的噴施，則可以明顯促進(jìn)玉米可溶性蛋白和Vc含量的提升，有效地改善了玉米的品質(zhì)。綜合分析不同處理對玉米產(chǎn)量和光合特性的影響，可以發(fā)現(xiàn)，化肥減施有降低作物凈光合速率的趨勢，降低作物的品質(zhì)，抑制作物生長[23]；而在化肥減施條件下葉面噴施氨基酸肥料，可以明顯促進(jìn)玉米凈光合速率和蒸騰速率的提高，這對于營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸、養(yǎng)分積累、品質(zhì)改善等均有顯著影響。

3.3 不同施肥處理對玉米光合特性的影響

光合作用是影響作物產(chǎn)量高低的主要因素，增強(qiáng)光合作用對玉米的生長發(fā)育和養(yǎng)分吸收等有重要的意義。影響玉米葉片光合特性的因素有很多，其中施肥是一種重要且實(shí)用的影響玉米光合性能的措施[24]。在本研究中，施用微生物有機(jī)肥較普通有機(jī)肥處理，增加了玉米的光合速率和氣孔導(dǎo)度，表明生物有機(jī)肥的施用能促進(jìn)玉米葉片的光合作用，該結(jié)果與吳秀寧等[25]的研究結(jié)果類似。但在本季試驗(yàn)中，差異沒有達(dá)到顯著水平，可能是因?yàn)樵囼?yàn)時(shí)間較短，還需要進(jìn)一步研究。另外，有研究表明，葉片凈光合速率越大，越有利于植物的生長[26]。在本研究中，可以發(fā)現(xiàn)，化肥減施配施生物有機(jī)肥和氨基酸葉面肥可以最大程度地提升玉米葉面凈光合速率，表明該處理對于玉米生長最有利。

3.4 不同施肥處理對土壤酶活性的影響

土壤蔗糖酶活性高低與土壤中氮、磷、有機(jī)質(zhì)、微生物數(shù)量及土壤呼吸強(qiáng)度均有密切聯(lián)系，其酶促產(chǎn)物直接作用于作物的生長[27]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，化肥減施配施生物有機(jī)肥處理與其他處理相比，可以顯著促進(jìn)土壤蔗糖酶活性的提升，這與前人的研究結(jié)果一致[28-29]。另外，蔗糖酶活性的高低也是表征土壤有機(jī)碳轉(zhuǎn)化強(qiáng)弱的標(biāo)志，有研究表明，提高土壤蔗糖酶活性可以提高土壤肥料利用率，促進(jìn)作物生長[30]。而氨基酸葉面肥配施生物有機(jī)肥的處理土壤蔗糖酶活性顯著高于其他處理，這可能是因?yàn)榘被崛~面肥的施用可以促進(jìn)作物地下部的生長，其根系分泌物可以改善土壤微生物生活環(huán)境，提高土壤蔗糖酶的活性[31]。

4 結(jié)論

1)化肥常規(guī)用量條件下，配施生物有機(jī)肥較普通有機(jī)肥，可以提高鮮食玉米株高、莖粗和葉片SPAD值；提高玉米可溶性蛋白、可溶性糖和Vc含量；增強(qiáng)玉米凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，降低葉片胞間CO2濃度；提高磷肥和鉀肥的農(nóng)學(xué)利用率。

2)化肥減施條件下，配施生物有機(jī)肥和氨基酸葉面肥與單純的配施生物有機(jī)肥相比，可以明顯提升鮮食玉米產(chǎn)量；顯著提升玉米可溶性蛋白含量，促進(jìn)玉米Vc含量的增加；提升玉米葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，顯著降低胞間CO2濃度；顯著促進(jìn)土壤蔗糖酶活性；有效提高了氮肥、磷肥和鉀肥的肥料農(nóng)學(xué)利用率。