化肥减量配施生态有机肥对酿酒玉米产量及品质的影响

彭志芸，李志龙，张吉海，张德银，余世权，黄 宁，苟才明

（宜宾市农业科学院，四川宜宾644000）

化肥作为粮食的“粮食”，在保障粮食产量方面具有重要作用。我国的化肥地均用量大、施肥方式不合理等问题突出，导致肥料利用效率低，水土污染严重[1]，在很大程度上破坏了农业生态平衡[2]，不利于绿色可持续农业的发展。有机肥具有较强阳离子代换能力，能显著提高养分利用率，降低土壤容重，增加孔隙度，改善土壤理化性质[3]。其分解后能为土壤提供大量碳源和其他营养物质[4]，可以显著提高土壤微生物活性和多样性，培肥地力[5]。但有机肥养分含量较低且释放速率慢，为了避免作物前期缺肥或后期贪青晚熟，生产上通常将有机肥配合化肥一起施用[6-7]。任科宇等通过数据库对比分析发现，有机肥配施化肥能平均增产4.7%，且在土壤养分含量低的区域效果显著[8]。许兰梅等研究认为，50%有机肥替代化肥能有效改善玉米穗部性状，提高产量[9]。刘斌祥等认为，化肥减量20%并配合1 500 kg/hm2有机肥可以促进玉米物质积累、转运，从而增产[10]。周菲等研究表示，30%的有机肥氮等代替化肥可以实现玉米产量和品质的协同提高[11]。可见，不同生态区不同种植模式下有机肥能够替代化肥的比例有所不同，化肥和有机肥配施比例的优化对于玉米的绿色、高产、优质栽培有重要意义。

玉米是浓香型白酒原料之一，对浓香型白酒的品质和风味具有至关重要的作用。玉米中主要含有淀粉、蛋白质、脂肪、粗纤维、灰分、植酸等物质，玉米籽粒品质不同其出酒率不一，风味也不同[12]。酿酒玉米原料要求脂肪含量尽可能低，淀粉含量尽可能高，蛋白质含量适宜[13]，和普通食用玉米品质要求有较大差异。常规研究均集中在普通玉米产量、品质的提升上，对于酿酒玉米的丰产优质理论研究较缺乏。随着我国白酒产业的大力发展，酿酒专用玉米的选育及栽培技术的优化是今后玉米发展的重要方向。因此，本试验拟通过化肥减量配施生态有机肥对酿酒玉米产量和品质的影响研究，筛选出最优的化肥减量和生态有机肥配比，为酿酒玉米丰产、优质的绿色化生产提供相关理论依据和实践经验。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2019年在四川省宜宾市南溪区大观镇宜宾市农业科学院科研基地开展。该试验站地处104°58′35″E、28°50′32″N，海拔265 m，年总积温6 761.1℃，年平均气温18.4℃，年降水量911.3 mm，年日照时数797.2 h。试验田耕层土壤（0～20 cm）质地为砂壤土，土壤有机质含量16.9 g/kg、全氮含量0.92 g/kg、全磷含量1.28 g/kg、全钾含量18.36 g/kg。供试品种为宜单15，该品种由宜宾市农业科学院育成，经酿酒玉米筛选试验，其产量高、综合抗性强，籽粒可作酿酒玉米原料。

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计，设置8个处理。M1：全量化学肥料（100%化学肥料）；M2：85%化学肥料+15%生态有机肥；M3：70%化学肥料+30%生态有机肥；M4：100%生态有机肥（不施化肥）；M5：85%化学肥料；M6：70%化学肥料；M7：有机无机混合肥；以不施肥料为对照（M0），各处理具体施肥量见表1。氮肥（N）、磷肥（P2O5）和钾肥（K2O）施用总量分别为240、120、140 kg/hm2。各处理以等氮量为基准，磷、钾不足部分用化肥补充。有机肥、有机无机混合肥、磷肥和钾肥均作底肥一次性施入，氮肥按底肥∶攻苞肥=5∶5（质量比）分次施入。试验化学肥料选用尿素（N质量分数46%）、过磷酸钙（P2O5质量分数12%）、氯化钾（K2O质量分数60%），生态有机肥选用成都容盛农业科技有限公司生产的鸡粪型有机肥，有效肥料质量分数：N 2.1%，P2O52.8%，K2O 2.8%。有机无机混合肥选用河南农友福肥业有限公司生产的有机-无机掺混肥料，有效肥料质量分数：N 20%，P2O515%，K2O 15%。

酿酒玉米于2019年3月24日播种，行距80 cm，株距50 cm，种植密度3 200株/667 m2。按试验设计施肥方案进行施肥。每个处理3次重复，小区面积为16 m2，小区间起垄隔断，防止水肥互串。水分管理及病虫草害防治等相关的栽培措施均按照常规管理进行。

表1 试验处理设置及施肥用量 kg/hm2

1.3 测定项目和方法

1.3.1 植株性状的考察。记录酿酒玉米出苗、抽雄、吐丝的日期，并于出苗期考察出苗质量，成熟期每小区选取10株长势一致、无病虫害的植株考察株高和穗位高。

1.3.2 抗病性能的调查。乳熟期调查玉米纹枯病、大斑病、小斑病及茎腐病的发病情况，具体鉴定方法均参照玉米抗病虫性鉴定技术规范（NY/T 1248.9—2016等），并按照表2、表3、表4进行病情级别划分。

表2 玉米抗纹枯病鉴定个体植株病情级别划分

表3 玉米抗大斑病鉴定病情级别划分

表4 玉米抗小斑病鉴定病情级别划分

1.3.3 测产及产量性状的考察。成熟期实收中间2行测产，并考查穗长、秃尖长、行数、行粒数、出籽率、百粒质量。

1.3.4 品质的测定。于成熟期取样并送至四川省农业科学院品质检测所测定籽粒蛋白质、淀粉、脂肪含量。

1.4 数据分析

用Excel 2010、DPS 6.5处理系统分析数据。

2 结果与分析

2.1 化肥减量配施有机肥对酿酒玉米农艺性状的影响

由表5、表6可知，相较其他处理，M0、M4和M6处理下幼苗质量弱，且抽雄期和吐丝期相应延迟，同时该3个处理下的玉米茎腐病发病率较M1、M2、M3、M5和M7的平均值分别高出了81.8%、127.3%、127.3%。M1、M2、M5、M7处理下玉米幼苗素质均较好，抽雄期、吐丝期和成熟期基本一致，同时玉米茎腐病发病率均较低。究其原因，主要因为M0、M4和M6处理的土壤缺肥，玉米苗期表现营养不良，在玉米穗期阶段矿物质营养缺乏或营养失调，不能满足玉米生长发育的需要，从而影响植株抽丝散粉，同时增大了玉米患病的风险。说明过量减少化肥施用量和全部用生态有机肥替代化肥均不利于玉米的生长发育。M1至M7株高和穗位高呈先增大后减小的趋势，以M4处理最大，表明有机肥替代化肥比例增大能提高株高和穗位高，单纯减少化肥施用量则有相反效果。各处理下玉米纹枯级别、大斑级别和小斑级别均为1级，可见该品种抗性较好。

表5 化肥减量配施有机肥对酿酒玉米农艺性状的影响

表6 化肥减量配施有机肥对酿酒玉米抗病性能的影响

2.2 化肥减量配施有机肥对酿酒玉米产量及其性状的影响

由表7可知，各处理间酿酒玉米宜单15产量差异显著。其中，M2处理产量最高，较不施肥处理产量提高29.6%，显著高于M0、M1、M3、M4、M5和M6处理；其次是M7处理，较对照增产21.0%。M0、M1、M5、M6处理下产量均较低，而有机肥配施化肥处理能不同程度地提高酿酒玉米产量。对比各产量构成因子可知，施用有机肥和减施化肥仅对秃尖长和百粒质量影响较大。秃尖长以M0最大，施用化肥和有机肥能有效降低秃尖长，以M1效果最好；百粒质量以M2最大，较M0、M1、M3、M4、M5、M6和M7的平均值高出16.4%。穗长、穗行数、行粒数、出籽率和单株产量各处理间差异较小，穗行数以M1最少，行粒数则以M5最低。综合来看，M2处理能在较高水平下平衡各产量因子，达到酿酒玉米产量最大化。

表7 化肥减量配施有机肥对酿酒玉米产量及其构成因子的影响

2.3 化肥减量配施有机肥对酿酒玉米品质的影响

由表8、表9可以看出，M0处理的蛋白质含量最低，超出95%的置信区间，其余各处理对蛋白质影响差异不大，表明不施肥料会降低酿酒玉米蛋白质含量。处理M0、M2、M6的脂肪含量相对较高，超出95%的置信区间，表明施用“85%化学肥料+15%生态有机肥”、不施肥和施70%化肥能略微增加脂肪含量。处理M0、M6的淀粉含量相对较高，超出95%的置信区间，这可能是因为M0处理下玉米蛋白质含量较低，因此脂肪和淀粉含量会适当提高，以保持养分平衡；而M6处理下蛋白质、脂肪和淀粉含量均有较好的表现，可能是本试验处理施肥量较大，不利于玉米品质的提高，施70%化肥处理则更利于协调玉米品质。根据表8测定的结果，除M0处理的蛋白质含量未达到酿酒玉米指标要求外，其余处理的各项指标均达到酿酒玉米品质要求，化肥减量配施有机肥对玉米各品质指标的影响较小，M2处理的蛋白质含量相对较低。

表8 化肥减量配施有机肥对酿酒玉米品质的影响

表9 品质参数

3 结论与讨论

肥料管理对于酿酒玉米的产量和品质形成有重要影响。生态有机肥作为一种绿色肥源，长期施用有利于改善土壤理化性质，增强土壤酶活性和微生物多样性，达到培肥地力、提质增效的目的[14-16]。郎晓峰等研究表明，适宜的有机肥配施化肥能显著提高玉米物质积累量和氮素积累量，增产达显著水平[17]。许兰梅等认为，有机肥配施化肥能提高玉米株高、茎粗，显著提高百粒质量从而增产[9]。本研究也支持该结果，化肥减量配施生态有机肥能在较高水平协调各产量构成因子，达到稳产增产的目的。本研究还表明，提高生态有机肥替代化肥比例能提高株高和穗位高，但产量却呈下降趋势，主要原因是有机肥肥效缓慢[18]，过多施用使得后期玉米贪青徒长，不利于营养向籽粒中转运。同时，施用100%有机肥和70%化肥处理由于肥力供应不足，导致玉米幼苗质量差，物质生产能力不强，茎腐病发病率高，产量亦不高。本试验中以“85%化肥+15%有机肥”的施肥策略前期能提高酿酒玉米的幼苗质量，构建高产高效群体，中后期能促进光合同化物质向营养器官转运，保障籽粒充分灌浆，提高百粒质量，较不施氮处理增产29.6%。这可能是由于增施生态有机肥降低土壤容重、紧实度，土壤空隙变大，利于玉米根系生长和养分吸收。槐圣昌等试验表示，增施有机肥后玉米的根长密度、根尖密度及根直径均显著增加[19]。同时85%的化肥投入满足了玉米的养分需求，从而得以高产。

对于玉米品质而言，周芸等研究表明，有机肥替代部分化肥可以提高玉米籽粒淀粉、蛋白质和可溶性糖的含量[20]。李占等则表示，25%有机肥替代化肥可使玉米粗蛋白含量提高53%[21]。本试验结果表示，施用化肥和生态有机肥可提高酿酒玉米籽粒中的蛋白质含量，对淀粉和脂肪含量有略微的降低效果。宜宾五粮液集团公司长期理论及实践研究表明，浓香型白酒酿造专用玉米质量指标要求为：总淀粉含量≥70%，粗脂肪含量≤4.5%，粗蛋白质含量9.0%～10.0%，40 min糊化率达99%～100%[22]。本试验中化肥减量配施生态有机肥处理下玉米籽粒淀粉、蛋白质和脂肪含量均达到浓香型白酒玉米原料的品质要求，但各处理间品质指标差异较小。主要原因是玉米品质受品种、结实期温光条件影响较大[23]，且品质之间存在调控效应，一种品质上升会导致其他品质下降。有机肥肥效缓慢，仅通过1年试验其对玉米品质的调控效应可能表现不明显，还须继续进行长期定位试验，以观测其对酿酒玉米品质的调控规律。

综上所述，“85%化肥+15%生态有机肥”能促进玉米籽粒灌浆，提高产量的同时能保障酿酒玉米原料的质量，为本试验的最优化肥减施和生态有机肥配比。可见，以15%的生态有机肥替代化肥可以达到酿酒玉米生产减肥增产的效果。