夏玉米核心母粒中DMPP、Zn、B的最佳使用量研究

朱志鋒，王智明，王建康，魏延青

(中化化肥有限公司臨沂農(nóng)業(yè)研發(fā)中心，山東 臨沂 276000)

【研究意義】玉米(ZeamaysL.)，是我國(guó)第一大糧食作物，也是全世界總產(chǎn)量最高的農(nóng)作物，其種植面積僅次于水稻和小麥[1]。據(jù)了解，玉米全生育時(shí)期需要十多種礦質(zhì)元素，如N、P、K、Ca、Mg、Zn、B、Fe、Mn等，其中N、Zn是玉米需求相對(duì)最多的大量和微量元素[2]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】據(jù)資料顯示，大部分耕作土壤無(wú)法滿足作物所必需的氮素，氮虧損對(duì)植物生理和生長(zhǎng)的影響已有多方論述。植物在氮壓力下，最普遍的生理反應(yīng)與低葉綠素、低營(yíng)養(yǎng)含量、光合作用弱等密切相關(guān)[3]。在生產(chǎn)中，氮素缺乏會(huì)限制玉米產(chǎn)量的提高[4-5]。目前我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在的主要問(wèn)題是化肥的氮素利用率低、農(nóng)田氮素?fù)p失嚴(yán)重。研究表明，我國(guó)當(dāng)季氮肥的利用率只有30 %～35 %[6-8]。淋溶、揮發(fā)等途徑造成的化學(xué)氮損失約900萬(wàn)t/年[9]。減少氮損失的有效途徑之一是利用硝化抑制劑調(diào)控土壤氮素的遷移轉(zhuǎn)化，延長(zhǎng)銨態(tài)氮在土壤中停留的時(shí)間，有效減少氮素?fù)p失和提高氮素利用率[10-12]。通常情況下人們認(rèn)為，以氮素的 1 %作為 DMPP 的添加量為最優(yōu)用量[13]，而許超[14]等認(rèn)為DMPP 在氮肥中的常規(guī)添加量為0.19 %。可見(jiàn)，不同學(xué)者對(duì)DMPP在肥料中的理論添加量意見(jiàn)不統(tǒng)一。世界范圍內(nèi)的土壤缺鋅現(xiàn)象十分普遍[15]，我國(guó)有40 %的土壤缺鋅[16]，特別是華北地區(qū)石灰性土壤缺鋅現(xiàn)象十分普遍[17]。玉米對(duì)缺鋅敏感[18]，缺鋅時(shí)玉米的光合速率下降、生長(zhǎng)發(fā)育受阻、產(chǎn)量和品質(zhì)降低[19-21]。在生產(chǎn)中，施用鋅肥是提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的重要措施。許多學(xué)者針對(duì)不同地區(qū)、土壤等開(kāi)展了大量關(guān)于多種形態(tài)Zn的最佳施用量摸索試驗(yàn)，均得出了相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)論，王孝忠等[22]通過(guò)整理1970-2013年關(guān)于鋅肥最佳施用量的研究文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，在施用鋅肥20.00～30.00 kg·hm-2時(shí)，玉米增產(chǎn)率最大，但其未說(shuō)明Zn肥的使用類(lèi)型、試驗(yàn)地點(diǎn)等，對(duì)玉米實(shí)際生產(chǎn)的指導(dǎo)意義不大。甘萬(wàn)祥[23]等研究發(fā)現(xiàn)分別在?？h、禹州和偃師土施鋅肥(ZnSO4·7H2O)15.00 kg·hm-2+ 2 次各噴施鋅肥 7.50 kg·hm-2、土施鋅肥30.00 kg·hm-2和土施鋅肥15.00 kg·hm-2的玉米籽粒淀粉含量和產(chǎn)量最大，但其使用的Zn肥為離子態(tài)，極易被華北地區(qū)堿性土壤所固定，利用效率低。賈舟[24]等通過(guò)研究ZnSO4和 Zn-EDTA不同施用方法對(duì)第二季小麥籽粒鋅和土壤鋅有效性的影響發(fā)現(xiàn)，條施Zn-EDTA較ZnSO4可以提高后茬作物對(duì)鋅肥利用率，但EDTA化學(xué)性質(zhì)過(guò)于穩(wěn)定，在環(huán)境中降解速度較慢，同時(shí)，EDTA也可螯合土壤中的重金屬離子，提高重金屬離子活性，導(dǎo)致重金屬離子進(jìn)入生物循環(huán)，進(jìn)而危害人類(lèi)健康。除上述關(guān)于DMPP在肥料中的理論添加量不統(tǒng)一、離子態(tài)Zn利用率低、EDTA對(duì)環(huán)境污染危害等問(wèn)題外，且目前人們僅研究了單品DMPP和不同形態(tài)Zn等針對(duì)不同地區(qū)、土壤、作物等單位面積或單質(zhì)元素重量的最佳添加量或添加比例，而對(duì)DMPP和B、有機(jī)螯合態(tài)Zn等在華北地區(qū)夏玉米的最佳添加量組合配比的研究卻未見(jiàn)報(bào)告?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本研究采用中化化肥有限公司臨沂農(nóng)業(yè)研發(fā)中心自主研制的含有不同DMPP、Zn(PASP螯合態(tài)型)、B添加量的核心母粒，依據(jù)測(cè)土配方，以核心母粒在摻混肥中20 %添加比例配制夏玉米配方BB肥，以華北夏玉米常規(guī)栽培土壤為試驗(yàn)土壤，綜合分析玉米核心母粒中DMPP、Zn(PASP螯合態(tài)型)、B的最佳添加量組合方案與玉米農(nóng)藝和產(chǎn)量性狀之間的關(guān)系?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】為華北地區(qū)夏玉米的智能配肥、科學(xué)施肥奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)作物：玉米，京農(nóng)科736，由北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心選育。系一代雜交種，組合為京58-6/京3719-274。母本京58-6是國(guó)外雜交種X1132x/鄭58為基礎(chǔ)材料選育，父本京3719-274是國(guó)外種質(zhì)/昌7-2為基礎(chǔ)材料選育。

試驗(yàn)肥料：以20-0-20核心母粒為基礎(chǔ)，添加不同劑量的DMPP、Zn(PASP螯合態(tài)型)、B，配制a、b、c、d、e 5種核心母粒，具體詳見(jiàn)表1。5種核心母粒(添加比例為20 %)分別與顆粒型尿素、磷酸二銨、氯化鉀等按一定比例配制不同類(lèi)型的26-10-12 BB肥，具體詳見(jiàn)表2。

表1 不同核心母粒中DMPP、Zn、B的配比組合

注：核心母粒中DMPP、B的添加形態(tài)為固體粉末型，螯合Zn為粥糊型。

Note: The added form of DMPP and B in core masterbatches is solid powder, and chelating-Zn is porridge paste type.

表2 不同品規(guī)26-10-12 BB肥的配方用量

注：在26-10-12 BB肥中，核心母粒的添加比例為20 %。

Note: The proportion of core masterbatches in 26-10-12 BB fertilizer is 20 %.

試驗(yàn)土壤：經(jīng)檢測(cè)分析，土壤呈堿性，有機(jī)質(zhì)含量中等，堿解氮、速效鉀、交換鈣、交換鎂含量極高，有效磷中等偏低，有效Mn、Cu、Fe、Zn等含量均較高，有效B含量極低。土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)詳見(jiàn)表3。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年2-6月在中化化肥有限公司臨沂農(nóng)業(yè)研發(fā)中心智能溫室進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)計(jì)6個(gè)處理，5次重復(fù)/處理，共30盆。采用免追型施肥方式，以26-10-12 普通BB肥為CK，不同核心母粒配制的26-10-12 BB肥為處理，一次性施入不同處理試驗(yàn)肥料。

試驗(yàn)花盆高度為25 cm、直徑為30 cm。試驗(yàn)土壤經(jīng)過(guò)機(jī)械粉碎、過(guò)篩(孔徑為2.00 mm)后，人工精量裝土約7.00 kg/盆，頂面土層面積為0.056 m2(直徑為13.00 cm)。以華北地區(qū)農(nóng)戶種植夏玉米的常規(guī)施肥量為依據(jù)(約50 kg/667m2)折算每盆施肥量，約4.20 g/盆。先將不同處理試驗(yàn)肥料與6/7土壤混合均勻，再選取籽粒飽滿、無(wú)病蟲(chóng)害、無(wú)機(jī)械損傷的玉米種進(jìn)行播種(2018年2月2日)，播種量為5粒/盆，播種后再將1/7未施肥土壤覆蓋于表面，其他日常管理均相同(表4)。

表3 試驗(yàn)基礎(chǔ)土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)

表4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3 研究方法

1.3.1 PASP螯合Zn的制備方法 根據(jù)PASP螯合Zn配方，設(shè)定純化水、PASP、APP、硫酸鋅的摩爾比為2∶1∶0.5∶3，依次加入反應(yīng)釜，不斷攪拌充分混勻，在溫度80～90 ℃條件下，加熱螯合1～2 h即得PASP螯合Zn。

1.3.2 20-0-20核心母粒的制備方法 將尿素、氯化銨、硝酸銨、氯化鉀、粘結(jié)助劑等按一定比例機(jī)械混合，再按試驗(yàn)設(shè)計(jì)添加差量DMPP、Zn、B，將所得混料輸入滾筒造粒系統(tǒng)內(nèi)，在溫度為50～60 ℃、物料水分含量為6.50 %～7.50 %條件下進(jìn)行滾筒造粒，形成20-0-20核心母粒。

1.3.3 試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定方法 在玉米苗期(2018年3月20日)、拔節(jié)期(2018年4月18日)、抽雄期(2018年5月14日)分別用直尺、游標(biāo)卡尺、葉綠素儀測(cè)定玉米的株高、莖粗、葉綠素含量等指標(biāo)。具體方法為：用直尺測(cè)量地面到所有葉片伸直時(shí)的最高處為株高；用游標(biāo)卡尺測(cè)定近地面莖基部第二節(jié)中部直徑為莖粗；用葉綠素儀分別測(cè)定玉米苗期、拔節(jié)期和抽雄期葉片的葉綠素含量，每一葉片分別從葉片基部、葉片中間部、葉片尾部測(cè)定3個(gè)點(diǎn)，取其平均值，即為此株玉米的葉綠素含量。

在收獲期(2018年6月4日)，分別用直尺、游標(biāo)卡尺、天平測(cè)定玉米的株高、莖粗、穗重、穗長(zhǎng)、生物鮮重等指標(biāo)。具體方法為：用直尺測(cè)量地面到所有葉片伸直時(shí)的最高處為株高；用游標(biāo)卡尺測(cè)定近地面莖基部第二節(jié)中部直徑(在莖稈為扁平狀時(shí)，測(cè)定窄面直徑)為莖粗；用游標(biāo)卡尺測(cè)定玉米穗兩端之間的距離即為穗長(zhǎng)；用天平分別測(cè)定不同處理玉米穗重、生物鮮重。

各處理所得的數(shù)據(jù)用Excel 2007、DPS7.5進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加差量微量元素和DMPP核心母粒對(duì)玉米農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 添加差量微量元素和DMPP核心母粒對(duì)玉米株高的影響 由圖1a可知，在玉米苗期，不同處理的玉米株高差異變化無(wú)規(guī)律。在拔節(jié)期，不同處理的玉米株高隨DMPP、Zn、B添加量增加總體呈先增后降趨勢(shì)，趨勢(shì)線方程為y1=-0.988x2+7.821x+88.83，R2=0.664，T1、T3株高相對(duì)較高，較CK提高了11.55 %、10.84 %，均達(dá)到了顯著差異水平(0.010.05)，T5玉米株高最低，較CK、T1～T4分別降低了約6.96 %、7.99 %～10.66 %。在收獲期，T1～T5玉米株高整體高于CK約1.27 %～6.74 %，且隨三者梯度呈“拋物線”型，趨勢(shì)線方程為y3=-0.994x2+7.679x+143.0，R2= 0.721，T3玉米株高相對(duì)最佳，較CK提高了約6.74 %，較CK達(dá)到顯著差異水平(0.01

2.1.2 添加差量微量元素和DMPP核心母粒對(duì)玉米莖粗的影響 由圖1b可知，在苗期，CK～T5玉米莖粗總體隨DMPP、Zn、B添加量增大而逐漸降低。在玉米生育后期，不同處理的玉米莖粗整體與CK差異不明顯(P>0.05)；CK～T5玉米莖粗總體隨DMPP、Zn、B添加量增大呈先增后降趨勢(shì)，其相關(guān)系數(shù)為 0.619～0.799，T3、T4玉米莖粗相對(duì)較高，較CK分別提高了12.18 %、8.66 %、2.75 %和15.76 %、11.15 %、5.06 %。

2.1.3 添加差量微量元素和DMPP核心母粒對(duì)玉米葉綠素含量的影響 由圖1c可知，在苗期、拔節(jié)期，不同處理的玉米葉綠素含量總體隨DMPP、Zn、B添加量增大呈先增后降趨勢(shì)，T3、T4玉米葉綠素含量較高，較CK提高了約7.19 %～11.87 %、9.88 %～12.20 %。在抽雄期，T1～T5葉綠素含量均明顯高于CK，較CK提高了約7.52 %～14.65 %，均達(dá)到了顯著(0.01

2.2 添加差量微量元素和DMPP核心母粒對(duì)玉米產(chǎn)量性狀的影響

2.2.1 添加差量微量元素和DMPP核心母粒對(duì)玉米穗長(zhǎng)、穗重的影響 由圖2a,b可知，在玉米收獲期，不同處理的玉米穗長(zhǎng)均高于CK，整體隨DMPP、Zn、B梯度總體呈先增后降趨勢(shì)，趨勢(shì)線方程為y= -0.172x2+1.266x+12.05，R2=0.683，T2穗長(zhǎng)最大，較CK提高了約10.66 %，達(dá)到了顯著差異性水平(0.01

圖1 不同處理的玉米農(nóng)藝性狀Fig.1 Corn agronomic characters of individual processing

2.2.2 添加差量微量元素和DMPP核心母粒對(duì)玉米生物鮮重的影響 由圖2c可知，除T1玉米生物鮮重稍低于CK外，其它各處理均高于CK，整體表現(xiàn)為T(mén)2>T3>T5>T4>CK>T1。T2玉米生物鮮重相對(duì)較高，較CK提高了約6.32 %，達(dá)到了顯著差異性水平(0.01

3 小 結(jié)

在玉米生育前期，各處理玉米農(nóng)藝性狀總體與普通26-10-12BB肥差異不明顯；在玉米生育中后期，普通26-10-12BB肥添加DMPP、Zn、B的玉米農(nóng)藝性狀普遍高于普通26-10-12BB肥，整體隨DMPP、Zn、B添加量增加呈先增后降趨勢(shì)，b、c、d核心母粒促進(jìn)玉米農(nóng)藝性狀的效果較好，株高、莖粗、葉綠素含量較普通26-10-12BB肥分別增加了約1.12 %～6.74 %、2.76 %～11.11 %、12.28 %～14.65 %。

在玉米收獲期，不同處理的玉米產(chǎn)量性狀總體高于普通26-10-12BB肥，且隨DMPP、Zn、B梯度總體呈先增后降趨勢(shì)，b核心母粒對(duì)玉米產(chǎn)量性狀的促進(jìn)作用較大，穗長(zhǎng)、單株穗重、單株生物鮮重較普通26-10-12BB肥分別增加了約10.66 %、31.66 % %及6.32 %。綜合考慮核心母粒的試驗(yàn)效果和成本控制，篩定華北地區(qū)20-0-20玉米核心母粒中DMPP、Zn、B的最優(yōu)使用量組合方案為DMPP(1.50 kg·t-1)+Zn(30.00 kg·t-1)+B(12.50 kg·t-1)。

圖2 不同處理的玉米產(chǎn)量性狀Fig.2 Corn yield characters of individual processing