緩控釋肥對(duì)糯玉米鮮苞產(chǎn)量和氮肥利用效率的影響

張垚，孔亮亮，楊躍華，劉俊峰，崔陽(yáng)，宋俏姮

（四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所，四川 德陽(yáng) 618000）

糯玉米品質(zhì)獨(dú)特，廣泛應(yīng)用于糧、經(jīng)、飼領(lǐng)域，經(jīng)濟(jì)價(jià)值和開(kāi)發(fā)價(jià)值較高。植株生物量是作物高產(chǎn)的基礎(chǔ)，施氮量顯著影響糯玉米產(chǎn)量[1～5]和干物質(zhì)積累量[2，5，6]，因此在糯玉米高產(chǎn)栽培上氮肥管理至關(guān)重要。緩控釋肥通過(guò)包膜技術(shù)，使肥料的釋放更加接近于作物生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分的需求，保證氮素的持續(xù)供應(yīng)，使氮肥管理更加智能化[7，8]。施用緩控釋肥可以降低氨揮發(fā)[9]，控制硝態(tài)氮向下淋溶[10]，保證肥效的長(zhǎng)久供給。研究表明，在夏玉米和水稻上，施用緩控釋肥能夠提高氮肥利用效率[9～14]；在甜玉米上，施用緩控釋肥能夠減少施肥次數(shù)，降低人工成本，提高氮肥農(nóng)學(xué)效率和利用效率，在減施氮肥的情況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)[15，16]。目前，成都平原糯玉米種植上普遍施用的化肥為復(fù)合肥和尿素，存在化肥施用量大、肥料利用率低的問(wèn)題，因此急需一種化肥減施增效的施肥方法，以降低過(guò)量施肥造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，減少農(nóng)村面源污染。在成都市新都區(qū)以當(dāng)?shù)嘏从衩壮Ｒ?guī)施肥為對(duì)照，研究緩控釋肥對(duì)糯玉米鮮苞產(chǎn)量以及主要鮮苞性狀、地上部干物質(zhì)積累量和氮肥利用效率的影響，旨為該區(qū)糯玉米減肥增效生產(chǎn)提供技術(shù)支持和理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

糯玉米品種為瀘玉糯9 號(hào)，由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所育成。該品種品質(zhì)好，口感綿軟，產(chǎn)量高，抗性較好。

肥料種類有尿素（N 含量46%，四川美豐化工股份有限公司）、氮磷鉀三元復(fù)合肥（N、P2O5、K2O 含量均為15%，嘉施利化肥有限公司）、金正大控釋摻混肥（N、P2O5、K2O 含量分別為26%、9%和9%，金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司）、重過(guò)磷酸鈣（P2O5含量46%，云南樹(shù)環(huán)化肥有限公司）和氯化鉀（K2O含量60%，黑龍江倍豐農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料集團(tuán)有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)在四川省成都市新都區(qū)石板灘鎮(zhèn)進(jìn)行。土質(zhì)為壤土，pH 值5.79，0～20 cm 耕層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)32.6 g/kg、全氮0.182%、堿解氮307.4 mg/kg、有效磷49.1 mg/kg、速效鉀126 mg/kg。試驗(yàn)氮肥施用方式設(shè)不施（CK）0、常規(guī)施肥（CK）1和緩控釋肥3 個(gè)處理，其中CK1施肥方法依據(jù)成都平原鮮食玉米種植特點(diǎn)確定的糯玉米常規(guī)施肥習(xí)慣進(jìn)行，不同處理的施肥量和施肥方法不同（表1）。小區(qū)面積39.6 m2（長(zhǎng)10 m，寬3.96 m），完全隨機(jī)區(qū)組排列，3 次重復(fù)。2019 年3 月20 號(hào)播種玉米，行距0.66 m，株距0.33 m；6 月22 號(hào)采收。其他田間管理措施同大田生產(chǎn)。

表1 不同處理的肥料施用時(shí)期和施用量Table 1 Fertilizer application period and amount of different treatments

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.2.1 土壤pH 值和養(yǎng)分含量。田間試驗(yàn)前，依照NY/T 1121.1—2006[17]取整塊試驗(yàn)地 0～20 cm 耕層土壤，測(cè)定pH 值以及有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量。鮮苞采收期，依照NY/T 1121.1—2006[17]取每小區(qū)0～20 cm 耕層土壤，將同一處理3 次重復(fù)的土壤樣品混合均勻，測(cè)量土壤堿解氮含量。土壤樣品委托四川華標(biāo)測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司依照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[18～23]進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2.2 鮮苞性狀。采收期，每小區(qū)收獲中間2 行的苞穗，稱量鮮苞產(chǎn)量（含苞葉）。從測(cè)產(chǎn)的果穗中，每處理隨機(jī)取20 個(gè)果穗，測(cè)定穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)和行粒數(shù)。

1.2.2.3 地上部干物質(zhì)積累量和含氮量。在每小區(qū)中間選取長(zhǎng)勢(shì)一致的玉米4 株（相鄰2 行的連續(xù)2 株），取地上部分，將其分為秸稈（包括莖、葉、葉鞘）和鮮苞（包括穗軸、子粒、苞葉）兩部分；取同一處理3 次重復(fù)的相同部分進(jìn)行混樣，分別測(cè)定秸稈和鮮苞的干物質(zhì)積累量和含氮量。含氮量委托四川華標(biāo)測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司依照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[20]進(jìn)行測(cè)定。

1.2.3 氮肥利用效率等參數(shù) 根據(jù)公式，計(jì)算氮肥利用效率等參數(shù)[10，16]：

氮肥利用效率（NRE，%）=（施氮區(qū)地上部吸氮量-對(duì)照區(qū)地上部吸氮量）/施氮量×100%

氮肥農(nóng)學(xué)效率（NFAE，kg/kg）=（施氮區(qū)鮮苞產(chǎn)量-對(duì)照區(qū)鮮苞產(chǎn)量）/施氮量

氮肥生產(chǎn)效率（NFPE，kg/kg）=施氮區(qū)鮮苞產(chǎn)量/施氮量

氮素生理利用率（NPE，kg/kg） =（施氮區(qū)鮮苞產(chǎn)量-對(duì)照區(qū)鮮苞產(chǎn)量）/（施氮區(qū)地上部吸氮量-對(duì)照區(qū)地上部吸氮量）

氮收獲指數(shù)（NHI，%）=鮮苞吸氮量/地上部吸氮量×100%

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 利用WPS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理。利用DPS 軟件進(jìn)行方差分析，采用Duncan’S 法進(jìn)行多重分析。運(yùn)用R 語(yǔ)言進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 緩控釋肥對(duì)糯玉米鮮苞產(chǎn)量的影響

緩控釋肥處理的鮮苞產(chǎn)量均＞2 個(gè)CK，分別較CK0和CK1增加了31.80%和 12.32%，其中與CK1差異不顯著（圖1）。表明施用緩控釋肥能夠提高糯玉米的鮮苞產(chǎn)量，但與常規(guī)施肥相比增產(chǎn)效果不明顯。

圖1 緩控釋肥對(duì)糯玉米鮮苞產(chǎn)量的影響Fig.1 The effect of controlled release fertilizer on the fresh ear yield of waxy corn

2.2 緩控釋肥對(duì)糯玉米穗部性狀的影響

緩控釋肥處理的穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)和行粒數(shù)均＞2 個(gè)CK，其中穗粗和穗行數(shù)與2 個(gè)CK 差異均不顯著，但行粒數(shù)與2 個(gè)CK 差異均達(dá)到了顯著水平，而穗長(zhǎng)較CK1差異不大、較CK0差異顯著（表2）。表明施用緩控釋肥能夠改善糯玉米的穗部性狀，與常規(guī)施肥相比行粒數(shù)明顯增多。

表2 緩控釋肥對(duì)糯玉米穗部性狀的影響Table 2 The effect of controlled release fertilizer on the ear traits of waxy corn

2.3 緩控釋肥對(duì)糯玉米地上部干物質(zhì)積累量和吸氮量的影響

緩控釋肥處理的植株地上部干物質(zhì)積累量均＞2 個(gè)CK，分別較CK0和CK1增加了36.81%和3.82%，與CK0差異達(dá)顯著水平，其中鮮苞、秸稈的干物質(zhì)積累量分別較CK0增加了45.78%和25.28%，較CK1增加了5.41%和1.53%（圖2）。表明施用緩控釋肥能夠增加糯玉米的地上部干物質(zhì)積累量，與常規(guī)施肥相比鮮苞和秸稈的干物質(zhì)積累量均有所增加。

圖2 緩控釋肥對(duì)糯玉米地上部干物質(zhì)積累量的影響Fig.2 The effect of controlled release fertilizer on the dry matter content of waxy corn

緩控釋肥處理的植株地上部吸氮量均＞2 個(gè)CK，分別較CK0和CK1增加了42.61%和2.33%，其中與CK0相比鮮苞和秸稈的吸氮量均增加，與CK1相比鮮苞吸氮量有所增加、秸稈吸氮量略有降低（圖3）。表明施用緩控釋肥能夠增加糯玉米的地上部吸氮量，與常規(guī)施肥相比鮮苞吸氮量增加、秸稈吸氮量降低，有利于提高鮮苞產(chǎn)量。

圖3 緩控釋肥對(duì)糯玉米地上部吸氮量的影響Fig.3 The effect of controlled release fertilizer on the accumulation of N of waxy corn

2.4 緩控釋肥對(duì)糯玉米氮肥利用效率的影響

緩控釋肥處理的施氮量為214.50 kg/hm2，較CK1減少14.37%；氮肥農(nóng)學(xué)效率、生產(chǎn)效率、利用效率、生理利用率均＞CK1，指標(biāo)值分別提高了114.08%、31.18%、26.40%和69.40%（表3）。表明與常規(guī)施肥相比，施用緩控釋肥能夠在減施氮肥的情況下提高氮肥的利用效率和生產(chǎn)效率。

氮收獲指數(shù)反映了氮素在秸稈和鮮苞中分配的比例。緩控釋肥處理的氮收獲指數(shù)為62.09%，較常規(guī)施肥（58.40%）提高了3.69 個(gè)百分點(diǎn)。表明與常規(guī)施肥相比，施用緩控釋肥能夠提高氮素在鮮苞中的分配比例，為鮮苞產(chǎn)量形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

表3 緩控釋肥對(duì)糯玉米氮肥利用效率的影響Table 3 The effect of controlled release fertilizer on the nitrogen use efficiency of waxy corn

2.5 緩控釋肥對(duì)糯玉米采收期土壤堿解氮含量的影響

緩控釋肥處理的采收期土壤堿解氮含量＞播種前，增幅為25.37%；而CK0和CK1的采收期土壤堿解氮含量均＜播種前，降幅分別為37.31%和28.63%（圖4）。表明施用緩控釋肥能夠提高糯玉米采收期土壤的堿解氮含量，與常規(guī)施肥相比實(shí)現(xiàn)了氮素的長(zhǎng)期持續(xù)供應(yīng)，在適當(dāng)減施氮肥的情況下保證作物穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)。

圖4 緩控釋肥對(duì)糯玉米采收期土壤堿解氮含量的影響Fig.4 The effect of controlled release fertilizer on the available nitrogen content in soil at waxy corn harvesting period

3 結(jié)論與討論

糯玉米從拔節(jié)期開(kāi)始物質(zhì)累積速率保持高水平，其中在拔節(jié)至抽雄期、吐絲至采收期形成2 個(gè)高峰[24]；果穗快速生長(zhǎng)期在授粉后12～38 d[25]。施用緩控釋肥可以減少肥料揮發(fā)和淋溶損失，保證養(yǎng)分持續(xù)供應(yīng)，在適當(dāng)減施氮肥、減少施肥次數(shù)的情況下也能滿足糯玉米生長(zhǎng)過(guò)程中需肥關(guān)鍵期對(duì)養(yǎng)分的需求。研究顯示，在適當(dāng)減施肥料的條件下，施用控釋肥能夠保證作物產(chǎn)量穩(wěn)定[10，13]。黃巧義等[16]在甜玉米上的研究結(jié)果表明，在減氮30%的情況下，控釋尿素與普通尿素配施處理的鮮苞產(chǎn)量仍能達(dá)到普通尿素常規(guī)用量處理水平。本研究結(jié)果表明，緩控釋肥較常規(guī)施肥雖然減施氮肥14.37%，但鮮苞產(chǎn)量增加12.32%。施用緩控釋肥能夠在減施氮肥的同時(shí)，減少施肥次數(shù)，降低人工成本，是糯玉米生產(chǎn)中化肥減施增效的有效途徑。

緩控釋肥通過(guò)在一定程度上影響果穗的穗部性狀來(lái)影響作物產(chǎn)量。李偉等[12]研究發(fā)現(xiàn)，與只施普通尿素相比，控釋尿素與普通尿素混施能夠顯著增加行粒數(shù)、穗行數(shù)和產(chǎn)量。胡娟等[10]研究表明，氮肥減量10%后與控釋肥配施能夠增加穗長(zhǎng)和行粒數(shù)，顯著提高產(chǎn)量。本研究條件下，與常規(guī)施肥相比，施用緩控釋肥能夠增加穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)和行粒數(shù)，其中對(duì)行粒數(shù)影響顯著，鮮苞產(chǎn)量提高12.32%。

氮肥農(nóng)學(xué)效率、生產(chǎn)效率、吸收效率、生理利用率和氮收獲指數(shù)是反映作物吸收利用氮肥情況的有效指標(biāo)[26]。施用控釋氮肥可以提高作物的氮肥利用效率和農(nóng)學(xué)效率[9～14，27]。本研究結(jié)果顯示，施用緩控釋肥可以同時(shí)提高氮肥利用效率、農(nóng)學(xué)效率、生產(chǎn)效率、生理利用率和氮收獲指數(shù)。緩控釋肥是提高作物肥料利用率的有效載體。

緩控釋肥通過(guò)包膜技術(shù)持續(xù)為土壤補(bǔ)充肥料，在作物生長(zhǎng)中后期使土壤保持較高的養(yǎng)分供給水平。衛(wèi)麗等[28]研究發(fā)現(xiàn)，施用控釋肥較常規(guī)施肥能夠提高吐絲期至成熟期的土壤全氮含量，增幅為12%～83%。魯艷紅等[13]研究顯示，施用減氮15%的包膜尿素能夠使土壤保持較高的供氮水平。本研究結(jié)果表明，施用緩控釋肥能夠提高糯玉米采收期土壤的堿解氮含量，而常規(guī)施肥的采收期土壤堿解氮含量明顯低于播種前。緩控釋肥是保持土壤肥力的有效手段，從而滿足作物各個(gè)生育時(shí)期對(duì)養(yǎng)分的需求。

緩控釋肥較常規(guī)施肥雖然減少了氮肥施用量和施肥次數(shù)，但能夠顯著增加行粒數(shù)，改善穗部性狀，明顯提高鮮苞產(chǎn)量和氮肥利用效率，適宜在成都平原糯玉米種植中應(yīng)用。