化肥減量配施有機肥對鮮食玉米產(chǎn)量品質(zhì)和土壤理化性質(zhì)的影響

石子建 唐鵬 許竹溦 雷俊 李韻 邵曉偉 姜歡 汪壽根 徐建祥

摘要：為明確有機肥替代化肥對鮮食玉米生長和土壤環(huán)境的影響，本研究通過田間試驗，以全量化肥為對照（T2），設(shè)置化肥減量30%（T1）和有機肥等N量替代15%、30%、45%化肥（T3、T4、T5）3個有機無機配施處理，分析不同施肥處理對鮮食玉米產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成、穗部性狀、品質(zhì)、土壤性狀及相互關(guān)系的影響。結(jié)果表明，施用有機肥較單施化肥可以促進玉米生長、提高玉米產(chǎn)量，T4處理較T1、T2處理分別顯著增加43.2%、28.6%，T3、T5處理分別較T1處理顯著增加29.3%、35.8%；增施有機肥處理的株高、穗位高、單株鮮生物量、SPAD值、單穗重、百粒重、穗粗較單施化肥處理的均顯著增加；T4處理的維生素C和可溶性糖含量較T2處理分別顯著提高46.7%、35.6%，較T3處理分別顯著提高18.25%、12.3%；T4處理的可溶性蛋白含量較T1、T2、T3、T5處理分別顯著提高18.9%、11.8%、9.0%、29.3%；增施有機肥較單施化肥處理可以提高土壤的全氮、有機質(zhì)、速效鉀等養(yǎng)分含量，T4處理的土壤速效氮含量較T1、T2分別增加17.18%、11.17%，T4處理的土壤速效鉀含量較T1、T2、T3處理分別顯著增加43.1%、29.9%、14.7%，T5處理較T4處理可以更好地改良土壤酸化、增加土壤有機質(zhì)含量，但不會增加土壤速效養(yǎng)分含量。鮮食玉米產(chǎn)量與穗粗、百粒重、單穗重顯著相關(guān)；單穗重與穗長、百粒重顯著相關(guān)，與穗粗極顯著相關(guān)。綜上，有機肥部分替代化肥能更好地促進玉米植株的生長、提高玉米產(chǎn)量和果穗品質(zhì)，改良土壤理化性質(zhì)，替代比例以30%為宜。

關(guān)鍵詞：鮮食玉米；有機肥；化肥減施；產(chǎn)量和品質(zhì)；土壤改良

中圖分類號：S513.06? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）05-0077-06

鮮食甜糯玉米風味獨特、種皮薄、糯性強、口感好，富含淀粉、蛋白質(zhì)、多種維生素等，具有很高的營養(yǎng)和經(jīng)濟價值。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的《“十四五”全國種植業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出，到2025年玉米播種面積要擴大到4 200萬hm2以上，適當發(fā)展鮮食玉米，鮮食玉米面積穩(wěn)定在133萬hm2以上，優(yōu)化品種結(jié)構(gòu)，適應(yīng)居民消費升級的需要，為居民提供營養(yǎng)健康的膳食纖維和果蔬。浙江省雨水充沛、多丘陵山地，鮮食玉米種植面積占全省玉米種植總面積的2/3，隨著種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和居民消費升級的需要，鮮食玉米發(fā)展前景越來越廣闊，并且呈現(xiàn)多元化的趨勢［1-2］。

化肥對于維持作物產(chǎn)量具有重要的意義，但是大量研究表明，目前中國化肥施用量已經(jīng)超過了其經(jīng)濟意義上的最優(yōu)施用量，其中玉米的過量施肥程度達到了32.76%［3-4］。對化肥的過度依賴、有機肥施用不足造成了土壤酸化、板結(jié)、肥力下降等問題，過去30年化學肥料的大量施用導致中國幾乎所有土壤類型的pH值下降了0.13～0.80［5-6］。目前針對鮮食玉米的試驗研究多集中在品種、密度、播期、新型肥料等方面，施用有機肥替代部分化肥來改良土壤、提高鮮食玉米產(chǎn)量和品質(zhì)方面的研究較少，化肥的過量使用不僅不會增加鮮食玉米產(chǎn)量，還會對經(jīng)濟、生態(tài)等產(chǎn)生負面影響。本研究從鮮食玉米的產(chǎn)量、品質(zhì)、土壤肥力等方面，分析有機肥部分替代化肥的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2022年在衢州市衢江區(qū)湖仁村進行，該地區(qū)氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L區(qū)，年平均氣溫約為17.1 ℃，年降水量為1 650～2 200 mm，日照時數(shù)為 2 063.3 h。土壤類型為紅黃壤，0～20 cm耕作層土壤有機質(zhì)含量為16.22 g/kg，全氮含量為 1.14 g/kg，速效氮含量為98.61 mg/kg，速效磷含量為69.82 mg/kg，速效鉀含量為92.71 mg/kg，pH值為5.18。

供試作物為甜糯玉米鮮甜糯366。供試復合肥由武漢中農(nóng)國際貿(mào)易有限公司出品的硫酸鉀型丹王復合肥，N、P2O5、K2O含量均為17%，供試有機肥由福建富春山生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供，全氮含量2.0%、N+P2O5+K2O含量≥5%、有機質(zhì)含量≥45%。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)5個處理，采用隨機區(qū)組設(shè)計，重復3次。各試驗處理如下：T1（減量30%化肥，復合肥525 kg/hm2+尿素105 kg/hm2），T2（全量化肥，復合肥750 kg/hm2+尿素150 kg/hm2），T3（減量15%化肥+1 500 kg/hm2有機肥），T4（減量30%化肥+3 000 kg/hm2有機肥），T5（減量45%化肥+4 500 kg/hm2 有機肥）。各處理的有機肥替代化肥均采用N養(yǎng)分等量替代的原則。有機肥和復合肥全部基施，有機肥基施后翻耕，再撒施復合肥后耙平、開溝、起壟；尿素分2次等量追施，分別在玉米拔節(jié)期和抽雄前期施用。田間管理采用常規(guī)方式，小區(qū)面積為30 m2（6 m×5 m），小區(qū)間間距為30 cm，行株距為50 cm×40 cm，每個小區(qū)種植60株玉米。試驗于2022年8月2日直播，8月5日出苗，8月24日拔節(jié)，9月下旬抽雄，10月11日進入成熟期、取樣測產(chǎn)。

1.3 測定項目與方法

植物長勢：收獲前期測定各小區(qū)玉米的莖粗（莖部第1節(jié)下部） 、株高（自根部第1節(jié)至植株生長點高度）、葉綠素（自上而下第3片葉片中部，葉綠素儀測定） 。每穗稱重后測量穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)；每穗取中部籽粒100粒測量百粒重；籽粒榨汁后利用日本愛拓ATAGO PAL-1水果糖度計測量糖度；穗部性狀的測量：每個小區(qū)均采集5穗長勢均勻的果實，計算平均值。收獲期分2批收獲測產(chǎn)，稱重測得小區(qū)產(chǎn)量，根據(jù)小區(qū)產(chǎn)量換算公頃產(chǎn)量。

鮮食玉米成熟期采集成熟度一致、大小均勻的果實5穗，籽?；靹?，部分用勻漿機進行勻漿，保存于-20 ℃冰箱待測；部分籽粒殺青烘干、粉碎過篩后待測。鮮食玉米品質(zhì)的測定方法如下：維生素C含量采用比色法，可溶性蛋白含量采用BCA法，可溶性糖含量采用蒽酮比色法，淀粉含量采用蒽酮比色法。

土壤理化性質(zhì)測定方法如下：全氮含量采用凱氏定氮法，速效氮含量采用擴散法，速效鉀含量采用火焰光度法，有效磷含量采用雙酸浸提-鉬銻抗分光光度法，有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-濃硫酸加熱法，pH值采用pH值計測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用 WPS軟件處理數(shù)據(jù)，使用SPSS 22.0對數(shù)據(jù)進行方差分析和相關(guān)性分析，顯著性差異用LSD和Duncans檢驗法（α=0.05）進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對玉米植株農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，T1和T2處理之間的玉米植株農(nóng)藝性狀差異不顯著，表明化肥減量30%相對全量施肥不會對玉米植株生長造成顯著影響。增施有機肥處理相對單施化肥對玉米植株的農(nóng)藝性狀影響較大，T3、T4、T5處理的株高較T1、T2處理均顯著增加，T4處理的株高與T5處理相比顯著增加；T4、T5處理的莖粗較T1、T2處理均顯著增加，T3、T4、T5處理之間的莖粗和穗位高差異均不顯著，T3、T4、T5處理的穗位高較T1、T2處理均顯著增加；T3、T4、T5處理的SPAD值較T1、T2處理均顯著提高，隨著有機肥用量的增加SPAD值呈現(xiàn)遞增趨勢，且T5與T3處理差異顯著；增施有機肥處理的單株鮮生物量較單施化肥均顯著增加，但是T3、T4、T5處理之間差異不顯著。

2.2 不同施肥處理對鮮食玉米產(chǎn)量和果穗性狀的影響

不同處理對鮮食玉米產(chǎn)量的影響如圖1所示，施用有機肥處理較單施化肥處理玉米產(chǎn)量均有所提高，其中T4處理較T1、T2處理分別顯著增加43.2%、28.6%，T3、T5處理較T1處理分別顯著增加29.3%、35.8%；T1處理與T2處理差異不顯著，T3、T4、T5處理間差異不顯著。由表2可知，不同施肥處理間的果穗性狀差異較大。T3、T4、T5處理之間的穗長差異不顯著，較T2處理均顯著增加，較T1處理均差異不顯著；T1、T2、T3、T4處理之間的穗粗差異顯著，其中T4處理的穗粗最大，T5處理的穗粗與T3、T4處理差異不顯著；T1、T2處理的穗行數(shù)差異不顯著，T3、T4、T5處理之間的穗行數(shù)差異也不顯著，T5處理的穗行數(shù)較T1處理顯著增加；各處理間的行粒數(shù)差異不顯著；T3、T4、T5處理之間的百粒重差異不顯著，較T1、T2處理均顯著增加，T1、T2處理間的百粒重差異不顯著；T3、T4、T5處理之間的單穗重差異不顯著，較T1、T2處理均顯著增加，T1、T2處理間的單穗重差異不顯著；T4、T5處理的糖度較T1處理均顯著增加，T1、T2、T3處理之間的糖度差異不顯著。

2.3 不同施肥處理對玉米品質(zhì)的影響

不同施肥處理對鮮食玉米籽粒品質(zhì)的影響如圖2所示，施用有機肥處理的維生素C、可溶性糖、淀粉含量較單施化肥的處理均顯著提高；T1、T2處理之間的維生素C和可溶性糖含量差異不顯著；T4處理的維生素C和可溶性糖含量較T2處理分別顯著提高46.7%、35.6%，較T3處理分別顯著提高18.25%、12.3%，較T5處理差異不顯著；T4處理的可溶性蛋白含量較T1、T2、T3、T5處理分別顯著提高18.9%、11.8%、9.0%、29.3%，T5處理的可溶性蛋白含量較其余處理均顯著降低，T1、T2處理之間的可溶性蛋白含量差異不顯著；T2處理較T1處理的淀粉含量顯著提高，T4處理較T3處理、T5處理的淀粉含量顯著提高84.6%、50.3%，T5處理較T3處理的淀粉含量顯著提高。總體上看，T4處理的維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉含量較其余處理均有提高，T5處理的維生素C、可溶性糖含量與T4處理差異不顯著，T5處理的可溶性蛋白、淀粉含量較T4處理顯著降低。

2.4 有機肥替代化肥對鮮食玉米土壤理化性質(zhì)的影響

不同處理對鮮食玉米土壤理化性質(zhì)的影響如表3所示，施用有機肥處理的土壤pH值呈遞增趨勢，T4、T5處理的pH值較T1、T2處理顯著增加，T5處理的pH值較T3處理顯著增加、較T4處理增加不顯著；各處理間的土壤全氮和速效磷含量差異不顯著，T4處理的全氮含量最高，T3處理的速效磷含量最高；T4處理的土壤速效氮含量較其余處理顯著增加，其中T4較T1、T2分別增加17.18%、11.17%，其余處理之間的速效氮含量差異不顯著；T4處理的土壤速效鉀含量較T1、T2、T3處理分別顯著增加43.1%、29.9%、14.7%，與T5處理差異不顯著，T1、T2、T3處理的土壤速效鉀含量差異不顯著；各處理間的土壤有機質(zhì)含量差異不顯著，施用有機肥的處理較其余處理呈現(xiàn)遞增趨勢。

2.5 鮮食玉米穗部性狀、產(chǎn)量與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析

由表4可知，鮮食玉米產(chǎn)量與穗粗、百粒重、單穗重顯著相關(guān)；單穗重與穗長、 百粒重顯著相關(guān)，與穗粗極顯著相關(guān)；穗粗與穗長、百粒重顯著相關(guān)。土壤全氮、有機質(zhì)含量顯著影響鮮食玉米產(chǎn)量，速效鉀含量極顯著影響鮮食玉米產(chǎn)量；土壤全氮含量與速效鉀、速效磷和有機質(zhì)含量顯著相關(guān)。

3 討論

3.1 化肥減施配施有機肥對鮮食玉米生長和品質(zhì)的影響

鮮食玉米過量施用化肥并不會提高產(chǎn)量、增加主要營養(yǎng)品質(zhì)及養(yǎng)分的吸收，反而會降低肥料利用效率，產(chǎn)生一定的負效應(yīng)［7-8］。適宜的有機肥替代化肥可以促進鮮食玉米生長發(fā)育、提高產(chǎn)量和品質(zhì)，李明悅等研究表明，有機肥替代30%化肥處理較單施化肥提高鮮食玉米產(chǎn)量10.0%、氮肥利用率6.23百分點［9］。王吉平等的研究表明，生物有機肥替代20%化肥較單施化肥可以提高鮮食玉米穗長和可溶性糖含量［10］。有機肥替代化肥并非比例越高越好，有機肥100%替代氮肥不會造成當年玉米減產(chǎn)，會導致第2年玉米減產(chǎn)；小麥、玉米兩季分別配施有機肥3 000 kg/hm2的情況下，最大減氮潛力分別為60%、40%［11-12］。不同有機肥對鮮食玉米生長的影響會有不同，生物有機肥處理與普通有機肥處理相比，在促進鮮食玉米和提升品質(zhì)方面效果更加顯著［13-14］。本試驗中，施用有機肥較單施化肥可以提高鮮食玉米的產(chǎn)量，T4處理的產(chǎn)量最高，較T2處理顯著提高43.2%，T4與T5、T3處理差異不顯著，T5較T2處理增加21.9%；施用有機肥可以促進鮮食玉米的生長，T3、T4、T5處理的株高、穗位高、單株鮮生物量、SPAD值較T1、T2處理顯著增加，T4、T5的莖粗較T1、T2也顯著增加；T4處理的株高、莖粗、穗位高、單株鮮生物量最高，較T2處理分別增加26.8%、19.8%、61.3%、72.9%；施用有機肥對鮮食玉米的穗部性狀也有較大改善，T3、T4、T5處理的單穗重、百粒重、穗粗較T1、T2顯著增加；T4處理的維生素C、可溶性蛋白、淀粉含量最高，可溶性糖含量較有機肥替代45%化肥略低，T4處理較單施化肥處理的主要養(yǎng)分含量均顯著增加。

3.2 化肥減施配施有機肥對土壤理化性狀的影響

有機肥富含腐殖酸、氮磷鉀等養(yǎng)分，有提高土壤養(yǎng)分活力、改良土壤、增強土壤酸堿緩沖能力等優(yōu)點［15-17］?；蕼p量50%配施有機肥可提高土壤速效氮、速效鉀養(yǎng)分含量為53.2%、38.0%，改善土壤團粒結(jié)構(gòu)，增加土壤微生物量碳［11］。本試驗中，化肥減量配施有機肥可以有效改善土壤酸性，T4、T5處理較單施化肥顯著增加土壤的pH值，全量施化肥加重了土壤酸化。有機肥替代30%化肥氮可減少82%～111%的H+產(chǎn)量，單施化肥使土壤pH值下降0.37～1.39，增施廄肥和秸稈還田處理土壤pH值分別提高0.21和0.53［18-19］。增施有機肥較單施化肥處理可以提高土壤的全氮、有機質(zhì)、速效鉀含量，T4處理的速效氮含量較其余處理均顯著增加，T5處理的速效氮含量與T1、T2處理差異不顯著，T3、T4處理的速效磷含量相對不施肥處理和T5處理較高，T5處理的速效鉀含量較T4處理略低。由此可以看出，適當比例的有機肥替代化肥配施可以提高土壤速效養(yǎng)分含量，而較高比例的有機肥替代化肥雖然可以改良土壤酸化、增加土壤有機質(zhì)含量，但不一定會增加土壤速效養(yǎng)分含量［20-21］。本試驗中土壤有機質(zhì)、全氮、速效鉀含量與鮮食玉米產(chǎn)量存在顯著相關(guān)性，有研究表明，不同土層的不同養(yǎng)分含量對玉米產(chǎn)量的貢獻會有較大差異，因此有機肥施用需兼顧土壤養(yǎng)分平衡，進而保障玉米產(chǎn)量［22］。

4 結(jié)論

有機肥部分替代化肥在一定程度上可以促進鮮食玉米生長、提升品質(zhì)，有機肥替代15%和45%的化肥在提高鮮食玉米產(chǎn)量上與單施化肥差異不顯著，有機肥替代30%化肥可以顯著提高鮮食玉米產(chǎn)量。增施有機肥較單施化肥處理可以提高土壤的全氮、有機質(zhì)、速效鉀含量，有機肥替代30%化肥可以提高土壤速效養(yǎng)分含量，在改良土壤酸化、增加土壤有機質(zhì)含量與有機肥替代45%的化肥差異不顯著。綜合考慮有機肥替代化肥對玉米產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤理化性質(zhì)的影響，有機肥替代30%化肥的效果最佳，與前人研究結(jié)果［23-24］一致。

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