缓释肥施用时期对春播鲜食糯玉米产量和籽粒品质的影响

王思阳 李广浩 陆卫平 陆大雷

(扬州大学农学院/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心，江苏 扬州 225009)

糯玉米起源于中国，其胚乳淀粉几乎全为支链淀粉。随着人民生活水平提高，人们膳食结构由“吃的饱”向“吃的好”转变，对玉米品质要求逐步提高，鲜食糯玉米黏软嫩香、营养丰富的特点广受群众喜爱，市场需求越来越大[1]。施肥是调节作物生长发育的重要栽培措施之一[2]。施肥不当不仅制约玉米产量，影响玉米品质，而且会降低肥料利用率和经济效益，并造成环境污染[3－5]。前期调研发现，江苏省2017—2018年鲜食玉米生产中氮肥用量均值为256.5 kg·hm－2，50%的农户施肥量超过240 kg·hm－2且施肥次数在3 次以上[6]。过量过频施肥不仅增加肥料和劳力成本，而且影响玉米品质，不符合农业绿色、优质、高效、轻简的发展方向。玉米常规施肥方式为基施复合肥并分次追施速效氮肥[7－8]，追肥多为降雨前后人工撒施。与常规施肥方式相比，缓施肥一次性施用可有效控制养分释放速率和时间，显著增加产量和氮素利用率，节约劳动成本，实现节本丰产增效[9－14]。

施肥(施用量、施用时期等)显著影响玉米籽粒品质。研究发现，增施氮肥可增加玉米籽粒蛋白质含量[15]和可溶性糖含量[16]，籽粒淀粉含量在适量增氮时增加，过量施氮时降低[17－18]。石德杨等[19]发现施氮可增加玉米籽粒中的中型和大型淀粉粒数量和比例。适宜氮肥用量下施肥时期后移可改善玉米籽粒品质[20]，且随追氮时期后移，玉米籽粒蛋白质含量逐渐增加[21]。

国内外研究表明缓/控释肥料一次性施用能较好协调作物整个生育期的养分供应，提高玉米产量及肥料利用率[22－24]，增加普通玉米籽粒中的蛋白质和可溶性糖含量[25]。但关于缓释肥施用时期对鲜食糯玉米产量及品质影响的报道较少。江苏省春播鲜食糯玉米生育前期温度较低，玉米生长缓慢，生育中后期高温多雨，缓释肥基施易造成玉米生育后期脱肥，尤其是籽粒灌浆阶段对养分的需求。课题组前期发现，糯玉米淀粉的糊化特性受到基肥配比和拔节期追氮量影响，在基施氮磷钾75－75－75 kg·hm－2并拔节期追氮150 kg·hm－2时淀粉糊化特征值较高[26]。本试验探究适宜施肥水平下缓释肥不同施用时期对鲜食糯玉米产量和籽粒品质的影响，以期为鲜食糯玉米适期施肥，实现轻简、节本、提质、增效生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验地概况

供试品种为苏玉糯11 号，由江苏沿江地区农业科学研究所以T354×FH2 配组选育而成，在江苏和浙江省等地推广面积较大。供试肥料包括绿聚能复合肥(N ∶P2O5∶K2O＝27 ∶9 ∶9，为缓释型复合肥，该复合肥中添加了0.3%氨基酸高聚物生物制剂)、常规复合肥(N∶P2O5∶K2O＝15 ∶15 ∶15)和尿素(N 46%)，均购自江苏中东化肥股份有限公司。

试验于2018—2019年在江苏南通国营江心沙农场进行，试验地土壤为沙壤土，耕作层0～20 cm 土壤基础地力状况如表1 所示。

表1 2018 和2019年试验基地基础地力状况Table 1 Status of basic soil capacity of the test site in 2018 and 2019

1.2 试验设计

采用随机区组设计，设置5 个处理:不施肥(N0)、常规肥(播种时基施75 kg N·hm－2的常规复合肥、六叶期追施150 kg N·hm－2的尿素，N15CK)、缓释型复合肥[N ∶P2O5∶K2O ＝225 ∶75 ∶75 kg·hm－2，分别在播种期(SN15－0)、三叶期(SN15－3)、六叶期(SN15－6)一次性施用]。田间种植密度为6 000 株·hm－2，小区面积64 m2，大、小行距分别为0.8、0.4 m。施肥方式为开沟覆土施用，施肥时将小行距中间开沟(沟深0.1 m)。参照高产田进行管理。2年试验均于4月2日播种，7月12日鲜食期收获，生育期共计102 d。

每个处理分别在鲜食期(吐丝后23 d)选取长势均匀且具有代表性的果穗3 株，收获后脱粒，籽粒于60℃烘干至恒重，粉碎后过100 目筛，用于理化特性分析。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 鲜果穗和鲜籽粒产量 鲜食期收获中间两行果穗，3 次重复，剥除苞叶后称重，计算鲜果穗产量；选取代表性的果穗10 个，剥下籽粒后称重，利用出籽率计算鲜籽粒产量。

1.3.2 籽粒中可溶性糖、淀粉和蛋白质含量测定 蛋白质含量采用凯氏定氮法[27]测定，蛋白质含量＝氮含量×6.25；可溶性糖和淀粉含量采用蒽酮－硫酸比色法测定[28]。

1.3.3 淀粉粒度 淀粉分离参照Lu 等[29]的方法。然后采用Mastersizer 2000 激光衍射粒度分析仪(英国Malvern)测定淀粉粒径大小和分布，以无水乙醇为分散介质[30]。

1.3.4 淀粉最大吸收波长和碘结合力 参照Lu等[30]的方法，淀粉最大吸收波长为500～700 nm 间最大吸光度值处的波长，碘结合力为635 和520 nm 波长处的吸光度值之比。

1.3.5 糯玉米粉糊化特性 采用Model 3D 快速黏度分析仪(澳大利亚Newport Scientific)测定籽粒糊化特性[31]，并用TCW(Thermal Cycle for Windows)配套软件分析。

1.3.6 糯玉米粉热力学特性 采用200F3 Maia 差示扫描量热仪DSC(德国NETZSCH)测定籽粒热力学特性[31]。

1.4 数据分析

数据釆用DPS 7.05 软件进行方差分析，采用LSD法进行差异显著性检验，并使用Excel 2007 作图。

2 结果与分析

2.1 缓释肥施用时期对鲜食糯玉米产量的影响

由图1 可知，施肥处理产量均显著高于不施肥处理(N0)，缓释肥处理(SN15－0、SN15－3 和SN15－6)的鲜果穗产量和鲜籽粒产量均显著高于常规肥处理(N15CK)。与N15CK 相比，SN15－0、SN15－3 和SN15－6 的鲜果穗产量(两年均值)分别提高11.0%、19.1%和27.8%，鲜籽粒产量分别提高10.6%、12.9%和26.8%。缓释肥延后施用增加了鲜果穗和鲜籽粒产量，与SN15－0 相比，SN15－6 和SN15－3 的鲜果穗产量分别提高14.0% 和7.4%，鲜籽粒产量分别提高14.6%和2.0%。

2.2 缓释肥施用时期对鲜食糯玉米籽粒淀粉、可溶性糖和蛋白质含量的影响

施肥处理的籽粒淀粉、可溶性糖和蛋白质含量均高于N0(图2)。N15CK 与SN15－6 的淀粉含量差异不显著，均高于SN15－0 和SN15－3(二者差异不显著)；可溶性糖含量在不同施肥处理下无显著差异；SN15－6 的籽粒蛋白质含量最高，且SN15－0、SN15－3与N15CK 间无显著差异。

2.3 缓释肥施用时期对鲜食糯玉米籽粒淀粉粒体积分布的影响

由图3 可知，2018年，N15CK、SN15－0 的淀粉平均粒径显著高于N0(P<0.05)，且N15CK 与SN15－0间差异不显著(两者均显著高于SN15－6、SN15－3，P<0.05)，SN15－3 的淀粉平均粒径与N0 差异不显著。2019年，各施肥处理的淀粉平均粒径以N0 和N15CK最高，且显著高于缓释肥一次性施用处理(P<0.05)，其中，SN15－3 与SN15－6 最低且差异不显著。2019年的平均粒径显著低于2018年(P<0.05)。

2.4 缓释肥施用时期对鲜食糯玉米籽粒淀粉最大吸收波长和碘结合力的影响

由图4 可知，两年各处理籽粒淀粉的最大吸收波长变幅分别为530.7～537.2 nm 和531.4～536.8 nm，为典型的糯性特征。施肥处理的淀粉最大吸收波长和碘结合力显著高于不施肥处理。2018年SN15－6 和N15CK 的最大吸收波长无显著差异，但SN15－6 显著高于SN15－0 和SN15－3，2019年各施肥处理差异不显著。两年碘结合力均表现为SN15－6 和N15CK 间差异不显著，SN15－3 最低。2018年各处理的碘结合力总体高于2019年，两年均以SN15－6 的最大吸收波长和碘结合力最高。

2.5 缓释肥施用时期对鲜食糯玉米粉糊化特性的影响

由表2 可知，2018年，SN15－6 的黏度特征值最低；N15CK、SN15－0 和SN15－3 的峰值黏度、谷值黏度和终值黏度均与N0 无显著差异；N15CK 和SN15－0的崩解值显著低于N0 和SN15－3；回复值以SN15－0的最高，N0、N15CK 和SN15－3 间无显著差异；糊化温度以N0 最低，施肥处理间无显著差异。2019年度峰值黏度在SN15－3 处理下最高，其他处理间无显著差异；崩解值以N0 最高，其他处理间无显著差异；谷值黏度、终值黏度、回复值和糊化温度均以SN15－3 最高，N0 最低。总体上，随着施肥时期后移，糊化特征值呈先升后降趋势。年度间相比，2018年糊化特征值除崩解值外，其他特征值总体显著高于2019年。

表2 缓释肥施用时期对鲜食糯玉米粉糊化特性的影响Table 2 Effect of slow-release fertilizer application stage on grain pasting characteristics of fresh waxy maize

2.6 缓释肥施用时期对鲜食糯玉米粉热力学特性的影响

由表3 可知，施肥处理的热焓值均高于N0，回生热焓值(除2018年SN15－3 与N0 无显著差异)和回生值均显著低于N0。缓释肥处理下的热焓值和回生值均与N15CK 间无显著差异。回生热焓值在2019年缓释肥处理下与N15CK 无显著差异，2018年则表现为SN15－3 较高，N15CK、SN15－0 和SN15－6 间无显著差异。总体上，SN15－6 的回生热焓值和回生值最低。缓释肥处理的峰值温度与N15CK 无显著差异；N15CK和SN15－6 间起始温度和终值温度均无显著差异，但高于SN15－0 和SN15－3。

表3 缓释肥施用时期对鲜食糯玉米粉热力学特性的影响Table 3 Effect of slow-release fertilizer application stage on grain thermal characteristics of fresh waxy maize

2.7 相关分析

由表4 可知，淀粉含量、可溶性糖含量、蛋白质含量、最大吸收波长、碘结合力均与热焓值和峰值温度显著正相关，与崩解值和回生值显著负相关；淀粉平均粒径与回复值显著正相关，与峰值黏度显著负相关；热焓值与峰值温度显著正相关，与回生值和崩解值显著负相关；峰值温度分别与崩解值和回生值显著负相关；回生值与崩解值显著负相关；峰值黏度分别与回复值和糊化温度显著正相关；回复值与糊化温度显著正相关。

表4 籽粒品质各指标之间的相关性Table 4 Correlation coefficients of grain quality parameters

3 讨论

鲜食玉米的生长周期较短，施肥策略直接影响鲜食玉米植株生长、产量形成、品质参数和加工指标[32]。研究表明，等量施肥水平下，缓(控)释肥能提高玉米氮素吸收量并增产10%左右[33－34]，这与本研究结果相似。施氮时期和追施比例显著影响玉米产量[35－36]。玉米生长期施肥过早会导致后期养分供应不足，从而

影响生长发育[37]。本研究结果表明，缓释肥处理的鲜果穗产量和鲜籽粒产量显著高于常规肥，缓释肥后移施用有利于提高春播糯玉米鲜果穗和鲜籽粒产量，且以六叶期一次性施用产量最高，在等量投入时收益亦最高。

合理施肥可增加玉米籽粒蛋白质、淀粉、可溶性糖和氨基酸等养分含量，且随追氮时期后移，籽粒蛋白质含量增加[38]。前人研究发现，影响糯玉米加工品质最大的因素是支链淀粉和可溶性糖含量，可溶性糖含量决定了鲜食糯玉米口感甜度，支链淀粉含量决定了鲜食糯玉米口感糯性[39]。玉米中蛋白质含量较高亦有利于改善籽粒品质[40]。本研究发现，施肥方式对鲜食糯玉米可溶性糖含量影响较小，但缓释肥后移至六叶期一次性施用时籽粒具有较高蛋白质和淀粉含量，表明缓释肥延后施用利于改善春播鲜食玉米籽粒品质。

糯玉米淀粉最大吸收波长约530.1 ～ 539.6 nm[41]，本研究结果与之相似。六叶期一次性施用缓释肥时淀粉碘结合力和最大吸收波长最高，表明该处理下支链淀粉中长链比例较高[42]。淀粉粒大小和分布受种植年度、生态区域和生长环境的影响[43－44]。本研究发现，2年淀粉粒径分布规律不同，且2019年平均粒径较低，可能是由当年春季降雨量过多导致[29]。峰值黏度指样品加热膨胀时达到的最高黏度，崩解值反映了膨胀颗粒的破裂程度，二者是反映淀粉黏度品质的关键指标[26]。热力学特性中热焓值反映样本的稳定性以及有序化程度，回生值反映胶凝淀粉冷藏过程中的重结晶程度[45]。有研究表明，鲜食糯玉米的峰值黏度、谷值黏度和崩解值较高，其食味品质较优[46]。本研究表明，施肥使回生热焓值和回生值降低；峰值黏度、谷值黏度、崩解值和终值黏度在三叶期一次性施用缓释肥时较高，而回复值、回生热焓值和回生值在六叶期一次性施用缓释肥时较低，因此可根据商品用途选择合理施肥时期。糊化特性和热力学特性的变化与籽粒中淀粉、蛋白质和可溶性糖含量以及淀粉粒径有关[47]。本研究发现，淀粉峰值黏度与淀粉平均粒径呈显著负相关，表明较大的淀粉粒径不利于淀粉膨胀；碘结合力和最大吸收波长均与热焓值和峰值温度呈显著正相关，表明较长的支链淀粉链长有利于保持淀粉的稳定性；籽粒中可溶性糖、蛋白质和淀粉含量与籽粒回生值和崩解值呈显著负相关，表明较高的养分含量有利于保持较好的颗粒完整度以及减少回生，进而保持良好的适口性。

4 结论

施肥方式显著影响鲜食糯玉米产量和籽粒品质，等量施肥条件下，与常规施肥方式(基肥＋追肥)相比，缓释肥一次性施用能够显著提高春播糯玉米鲜果穗和鲜籽粒产量。适当延后施用缓释肥，鲜果穗和鲜籽粒产量明显增加，三叶期一次性施用缓释肥有利于提高籽粒黏度，六叶期一次性施用缓释肥有更利于籽粒中淀粉和蛋白质的积累，降低回复值、回生热焓值和回生值。