水肥协同对水果玉米生长发育及土壤养分的影响

司海丽，纪立东，李 磊

(宁夏农林科学院农业资源与环境研究所，银川 750021)

水果玉米又称甜玉米，它的主要特点是皮薄、质脆而甘甜、汁多且营养丰富，可直接生吃[1-3]，作为一种新型果蔬兼用作物，与普通玉米相比，含有丰富的糖、淀粉、蛋白质，还有丰富的维生素、矿物质及游离氨基酸[4-6]，口感独特，香甜可口，是一种健康安全的农产品，近年来倍受人们喜爱[7,8]。种植水果玉米不仅能带动农民增收，而且促进企业增效，目前水果玉米已成为最具市场爆发力的新兴食品[9]。我国水果玉米种植面积较小，据估计，目前我国水果玉米年播种面积在26.7 万hm2左右，但是还远不能满足我国市场的需求[10]。同时由于种植水果玉米会受到外部因素的干扰，例如气候和土壤，所以对水果玉米的种植就有着更高的要求和约束条件[11]。目前我国水果玉米种植技术还处在初级阶段，所以为了建立健全完整的高产栽培水果玉米体系，就必须在水肥管理、抗病害、抗倒伏等基础上提升水果玉米的总产值[11]。

水果玉米在宁夏玉米的生产中占有着重要地位，然而，在种植面积不断扩大的同时，土壤质量下降，土壤生产力降低，且种植技术及品质的研究等还相当滞后，极大地制约着水果玉米产业的发展。研究表明水肥协同对水果玉米的生长发育有促进作用[12]，合理施用土壤调理剂等功能性制剂能够有效减缓土壤退化，改善土壤品质[13]。本研究以淡灰钙土为指示土壤类型，以水质调节和功能化营养肥料为主要因素，设计随机区组试验，研究水质酸化与功能营养肥料协同对水果玉米生长发育及土壤养分的影响，探讨水果玉米水肥一体化高产优质灌溉施肥技术，提高肥料生产效率，为我区特色优质产业水肥一体化技术的高效实施提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2017年4-10月在宁夏枸杞研究所有限公司枸杞基地进行，该地区属温带大陆性半干旱气候，光照资源充足，光照时间较为长久，全年累积日照时数高达2 800 h以上，昼夜温差大，有效积温1 535 ℃左右，全年气温较为稳定，年均气温8.8 ℃左右，最热月平均气温为22～23 ℃，年均降水量为180～200 mm，试验区成土母质以洪积物为主，地貌为洪积倾斜平原，地形平坦，土壤侵蚀较轻，土壤类型为干旱土纲，正常干旱土亚纲，钙积正常干旱土土类，淡灰钙土亚类，土质疏松。具体见表1与表2。

由表1可知：总体来看，该地区土壤容重较小，适合作物根系快速伸展，40～60 cm土壤容重相比较为偏紧，主要与农事耕作与施肥有关系；20～40 cm土壤饱和含水量和田间持水量相对较高，可为植株根系生长提供充足的水分保障；20～40 cm土壤总孔隙度最高，持水孔隙与通气孔隙并存，为植株健康生长奠定良好的条件。

表1 不同深度土壤基本物理性质

由表2可知：该地区土壤pH大于8，属于碱性地区，全盐含量总体较低，有机质含量较低，碱解氮含量随着土壤深度表现为降低趋势，速效磷含量丰富，速效钾含量在20～40 cm处含量最高，全氮、全磷含量随着土层深度增加呈下降趋势。

表2 不同深度土壤基本化学性质

1.2 试验设计

本试验以水果玉米“晋超甜一号”为供试材料，采用随机区组试验，每小区面积为30 m2，3次重复，6月5日采用机械等行距播种，株距27.8 cm，整个生育期采用滴灌灌水与施肥。其中灌水5次，分别在播种前1次(210 m3/hm2)、苗期1次(420 m3/hm2)、拔节期1次(420 m3/hm2)、抽穗期2次(每次525 m3/hm2)。施肥3次，分别在苗期(80 kg/hm2)、拔节期(220 kg/hm2)和抽穗期(240 kg/hm2)随水滴灌施肥。试验处理见表3。

1.3 测定项目与方法

(1)土壤理化性质的测定。选取地势平坦的试验地，采用五点法取样，挖取1 m深的剖面，用铝盒以及环刀采集不同层次土样，用于容重和田间持水量的测定。同时采集分析样，做好标记，带回实验室经过自然风干、人工磨碎、过筛、装袋分析土壤基本化学性质。收获后土壤采集方法相同，采集土层0～30 cm土壤，土壤pH值在水土比例5∶1混匀静止后直接用pH计测定；DDS-11电导率仪测定全盐含量；重铬酸钾容量法测定有机质含量；碱解扩散法测定碱解氮含量；用0.5 mol/L碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定速效磷含量；用1 mol/L醋酸铵溶液浸提-火焰光度计法测定速效钾含量。

表3 试验设计

注：全营养肥料为28-14-8+TE；功能性制剂：沼液浓缩液30%，氨基酸原液25%，黄腐酸钾25%，EDDHA-Fe 2.5%，EDTA(Ca+Mg+Zn+B)≥10.5%，乳化稳定剂2%，柠檬酸2%，水3%；功能调理剂：聚磷酸铵5%，黄腐酸钾40%，EDTA-Ca 8%，硫酸铝0.8%，水46.2%。

(2)光合特性以及叶绿素含量的测定。每个处理选取6株玉米，并在相同部位的叶片进行标记，花后30 d早晨9∶00-11∶00采用CI-340光合仪测定光合特性，同一位置，多点重复，测量时叶片充满叶室，垂直光照；SPAD-502叶绿素计测定SPAD值(表征叶绿素相对含量)。

(3)水果玉米生长发育指标、产量的测定。在水果玉米成熟期，选取适当比例的样方，采用卷尺测定株高、穗位高、穗长、秃尖长，采用游标卡尺测定穗粗，并对穗行数以及行粒数进行计数，称取单穗重和百粒重，折算成单位面积产量。

(4)水果玉米品质的测定。8月15日，每个处理采集成熟水果玉米6株，采用保鲜盒储存样品，及时带回实验室做相关指标分析。其中，谷物水分测定仪PM-8188New测定水果玉米含水量；手持糖量计测定水果玉米可溶性固形物含量；蒽酮法测定水果玉米可溶性糖含量；考马斯亮蓝G-250法测定可溶性蛋白；2,4-二硝基苯肼测定Vc含量。

1.4 数据分析方法

以Excel 2003软件整理数据和作图，采用SAS 8.1软件进行统计分析，并对相关性指标进行显著性检验，显著性水平为p<0.05，n=5。

2 结果分析

2.1 水肥协同对水果玉米叶片SPAD值的影响

SPAD值是表征叶绿素含量的重要参数，其大小反映了叶绿素相对含量的高低。由表4可得：水果玉米叶片SPAD值随生育进程的推进表现出先升高后降低的趋势，在抽丝期SPAD值达到峰值。玉米抽丝期，T5处理叶片SPAD值为56.48，明显高于其他处理，而且水质酸化处理叶片SPAD值比相同施肥处理下普通水处理的SPAD值高，乳熟期也有相似的规律，且全营养肥料+功能性制剂处理叶片SPAD值最高。总体来说，水质酸化调节后，全营养肥料+功能性制剂可提高玉米叶片叶绿素含量。

表4 不同处理水果玉米叶片SPAD值

2.2 水肥协同对水果玉米光合特性的影响

玉米大喇叭口期为营养生长与生殖生长的关键阶段，此阶段光合作用较为旺盛。由表5可得：水质酸化调节明显提高了相同施肥处理下玉米叶片的净光合速率，且与单施全营养肥料相比，全营养肥料+功能性制剂及全营养肥料+功能调理剂均能显著提高叶片净光合速率；蒸腾速率以全营养肥料+功能调理剂处理最大，分别为5.71和6.70 mmol/(m2·s)，明显高于其他处理；气孔导度反映了叶片气孔开闭的状况，T3处理下气孔导度高达297.76 mmol/(m2·s)，除T6处理外与其他处理间均存在显著性差异；胞间CO2浓度反映了光合速率进程的快慢，低净光合速率的条件下滞留在细胞间的CO2浓度会急剧增高，T1处理显著提升胞间CO2浓度；从水分有效利用率来看，各处理无显著性差异。

表5 不同处理水果玉米光合特性(大喇叭口期)

2.3 水肥协同对水果玉米产量构成因素的影响

由表6可得：不同水质及施肥措施对玉米株高无显著性差异，各个处理均保持在250 cm左右；与T1和T2处理相比，T3、T4、T5、T6处理降低了玉米穗位高，且T6穗位高最低，相比T2降低了6.06%；单穗重在T5处理下最大，为344.75 g，明显高于其他处理；穗行数整体以全营养肥料+功能性制剂及全营养肥料+功能调理剂高于单施全营养肥，以酸化水质处理高于普通水灌溉处理；不同处理行粒数与穗行数有相似的规律。

表6 不同处理对水果玉米产量构成因素的影响

由表7可得：T6处理明显提高了玉米出籽率，相比T1处理增加了19.83%；各个处理对百粒重和穗粗影响不大；秃尖长度总体保持在1 cm左右，全营养肥料+功能性制剂与全营养+功能调理剂处理均可显著降低玉米秃尖长度，有助于增加行粒数，进而促进产量的积累；T5处理下玉米穗长显著高于T1处理，且比T1增加2.5 cm，其他处理间无显著性差异。

表7 不同处理对水果玉米产量构成因素的影响

2.4 水肥协同对水果玉米产量的影响

由图1可得：不同施肥措施对产量影响较大，与T1和T4处理相比，T2和T5处理的产量明显提高，分别为20 549.4和20 685 kg/hm2，且处理T5相比T1、T3、T4及T6分别增加了7.06%、5.99%、5.75%及3.15%。由此说明，在全营养肥料基础上，增施功能性制剂及功能调理剂均可有效均衡营养物质分配，促进干物质积累，提高产量。相同肥料处理下，pH 6.0的酸性水灌溉比pH 7.5普通水灌溉更利于淡灰钙土壤种植的水果玉米产量的累积。

图1 不同处理对水果玉米产量的影响

2.5 水肥协同对水果玉米品质的影响

由表8可得：水果玉米籽粒含水量均处于60%以上，且各处理间无显著性差异；可溶性固形物总体保持在19%以上，与其他处理相比，T5处理可显著增加玉米可溶性固形物含量，相比T4、T6处理分别增加了3.58%和2.17%，而T1、T2、T3处理间无显著性差异；从可溶性糖含量来看，T5处理含量最高，为15.29%，相比T2增加了15.48%，可见酸化水质灌溉比普通水灌溉更利于玉米可溶性糖积累；可溶性蛋白在全营养肥料+功能性制剂及全营养肥料+功能调理剂处理下均明显高于单施全营养肥，且相同施肥处理下，酸化水质利于蛋白的形成；Vc含量在各处理下差异较大，T2和 T5处理下Vc含量最高，每百克分别为15.46和15.52 mg，同比T1、T4分别增加了46.26%、64.93%。

表8 不同处理对水果玉米品质的影响

2.6 水肥协同对土壤养分的影响

由表9可得：T2和T5处理的土壤有机质及速效养分总体高于其他处理，而T1处理的养分相对较低。从土壤有机质上看，T2>T3>T1，T2处理分别比T3 和T1处理高5.20%和25.22%；T5>T6> T4，且T5显著高于T4和T6。土壤碱解氮、速效磷及速效钾含量变化规律与有机质一致，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碱解氮和速效磷含量。

表9 不同处理对土壤养分的影响

3 讨论与结论

目前水果玉米生产中栽培技术不规范、产量低等问题日趋突出，严重制约着水果玉米产业的健康发展[13]。水果玉米要实现优质高产，除了选择优良品种外，适宜的种植密度、播种深度、精细恰当的水肥管理也是关键[14]，而水果玉米生长发育与气温高低也有很大关系，一般认为气温和光照是影响生育时期长短的主要生态因子[15]。有研究表明施用有机肥可以明显促进水果玉米茎粗、总叶片数和地上部干物质量的增加，延缓叶片衰老，促进生育后期物质积累[16]。还有研究表明重施基肥、施足种肥是水果玉米高产的关键措施[17]。水果玉米的生长发育还需要一定量的锌、铁、锰等微量元素，缺乏这些微量元素会影响其产量和品质[14]。本试验在全营养肥料的基础上添加功能性制剂和功能调理剂，增加了肥料中的微量元素、氨基酸及腐殖酸等功能性成分，分别与pH 7.5的普通水和pH 6.0的酸化水协同，研究不同施肥措施及pH灌溉水条件下对水果玉米生长发育、品质及土壤质量的影响，结果表明：

(1)在全营养水溶肥料的基础上增施土壤调理剂以及功能性生物制剂能明显提升水果玉米叶片的SPAD值，即增加叶片叶绿素含量，同时，提高净光合速率，加快光合作用进程。尤其在酸化水灌溉处理下尤为突出，能够有效地降低穗位高，促进干物质积累，全营养肥+功能性制剂处理下产量高达20 685 kg/hm2。此外，该处理可提高可溶性固形物以及Vc含量，提高了可溶性糖含量，而可溶性总糖含量是衡量甜玉米甜度的重要指标，直接影响玉米的口感，改善玉米品质[18,19]。同时，增施功能性制剂与功能调理剂可提高土壤有机质及速效养分。

(2)水质酸化调节后，全营养肥料+功能性制剂可显著提高玉米叶片叶绿素含量。