喷施新型叶面硅肥对闽北红壤区玉米生长发育和养分吸收的影响

王利民，黄东风，钟守健，李 昱*，邱孝煊

(1.福建省农业科学院土壤肥料研究所， 福建 福州 350012；2.建瓯市农业农村局土肥站， 福建 建瓯 353100)

玉米ZeamaysL.是中国种植面积和种植范围最大的粮食、饲料及能源作物之一[1]，实现玉米持续高产乃至超产是保障粮食安全的重要举措。但是，玉米是一种需肥量大且耐肥性强的作物，需要不断肥料投入才能维持其高产稳产。其中，硅是玉米生长发育的重要调节元素[2-3]。硅元素(29%左右)在地壳中含量位居第2，但不同类型土壤中硅含量(1%～45%)波动很大[4]。闽北红壤区玉米地存在脱硅富铝化过程，硅易被淋失，造成土壤硅缺乏[5]。因此，施用硅肥能显著增加玉米地硅元素含量，提升叶片叶绿素含量和光合作用，最终提高玉米产量和品质[6]。但是，传统施用的硅肥主要来源于高炉渣、钢渣和赤泥工业废物，直接施入土壤，这种硅酸盐矿渣很难溶解，或易被土壤有机物和矿物吸附固定，导致玉米吸收利用硅的有效性偏低[7]。从印度尼西亚引进新型的叶面硅肥，它具有用量少、吸收快、能够避免与土壤直接接触，环境负作用小，是硅肥较佳的利用方式。徐宁等[8-9]研究表明，喷施叶面硅肥能提高玉米根际土壤脲酶、转化酶、磷酸酶和多酚氧化酶活性，进一步研究发现，喷施NewSil硅酸叶面肥能显著提升玉米根系活力及叶绿素含量，增加玉米株高、茎粗和干物质量，提高玉米穗长、穗粗，以及降低玉米棒秃尖长，不同浓度叶面硅肥处理玉米产量增幅比对照高7.05%～14.53%，同时喷施硅肥能显著增强玉米植株抗倒伏性和抗旱性。目前，针对喷施叶面硅肥对玉米生长发育、产量及其养分吸收的影响研究甚少。而且，不同种类叶面硅肥对玉米生长存在品种和地域的差异[10-11]。从印度尼西亚生物技术和生物工业研究所引进的BioSilAc叶面硅肥对闽北红壤区玉米产量的影响及其机制尚不十分清楚。本研究探讨了喷施不同浓度BioSilAc叶面硅肥对玉米生长发育、产量及养分吸收的影响，以期为闽北红壤区玉米高产栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试玉米品种为中科香甜糯(918)。

1.1 试验区概况

试验区位于建瓯市翠松现代农业开发有限公司玉米种植基地(26°38′54″～27°20′26″ N、117°58′45″～118°57′11″ E)，海拔454 m。属亚热带海洋性季风气候，雨量充沛，四季分明，平均气温为19.3℃，年均降水量为1 662.9 mm，全年无霜期为286 d。土壤类型为红壤，质地为粘壤土。试验始于2021年，采集的试验前土壤pH值为5.7，交换酸4.1，有机质23.5 g·kg-1，碱解氮123.7 mg·kg-1，有效磷180.9 mg·kg-1，速效钾226.7 mg·kg-1。

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计，在常规施肥的基础上，设置3个处理：T0(对照)喷施清水300 L·hm-2、T1喷施浓度为1.335 g·L-1BioSilAc叶面硅肥300 L·hm-2、T2喷施2.670 g·L-1BioSilAc叶面硅肥300 L·hm-2。每畦设置1个小区，小区面积20 m2。每个处理重复3次，共9个小区。双行种植，株行距为17.5 cm×1.1 m，每小区种67株，四周设保护行。试验于2021年8月份6日播种。移栽前10 d左右深耕灭茬，整地作畦，畦面略呈龟背形，畦面宽1.2 m，沟深25 cm，开好排水沟；移植前1 d用5%高效氯氟氰菊酯150 mL·hm-2对水900 kg均匀喷雾。9月6日按照每小区用量300 L、浓度梯度为0、1.335、2.670 g·L-1BioSilAc叶面硅肥进行第1次喷施；9月26日按照第1次同等用量和浓度的叶面硅肥进行第2次喷施，10月18日进行玉米取样考种并收获测产。BioSilAc叶面硅肥pH值为13.1、有机质144.0 g·kg-1、全氮1.0 g·kg-1、全磷0.04 g·kg-1、全钾3.8 g·kg-1和有效态硅(H4SiO4)≥5%。除喷施叶面肥处理不同外，其他田间管理均与当地农民习惯保持一致。施商品有机肥4 500 kg·hm-2为基肥，苗前每隔7 d用2%的15-15-15(N-P2O5-K2O)复合肥浇施，在喇叭口期施15-15-15(N-P2O5-K2O)复合肥750 kg·hm-2。

1.3 样品采集与测定

玉米成熟期，在每个小区选取5株测定玉米植株株高、着叶数。同时，测定单个玉米棒长、棒直径、棒鲜重和小区产量。玉米带回室内进行脱粒，于105℃杀青15 min，65℃烘干24 h至恒重后磨碎，用于测定玉米籽粒氮、磷、钾含量。玉米籽粒采用H2SO4-H2O2消煮，全氮用凯氏法，全磷用钒钼黄比色法，全钾用火焰光度计法测定[12]。

1.4 数据处理

使用SAS 8.02软件对数据进行单因素方差分析(One-way ANOVA)、Duncan新复极差法多重比较和主成分回归分析。采用Excel 2003软件处理数据和作图。图表中数据为平均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 喷施新型叶面硅肥对玉米农艺性状的影响

由表1可知，与T0处理相比，喷施不同用量的BioSilAc叶面硅肥对玉米着叶数和株高等植株农艺性状指标的总体影响不大。这反映不同用量的BioSilAc叶面硅肥处理在1年内很难对中科香甜糯(918)植株农艺性状产生显著的效果。同时，不同用量的BioSilAc叶面硅肥处理玉米棒长增幅为3.23%～9.68%，而对玉米棒胸径的影响不一。因此，喷施不同用量的BioSilAc叶面硅肥对玉米棒长具有一定的促进作用。

表1 不同用量叶面硅肥喷施玉米农艺性状及产量Table 1 Agronomic traits and yield of maize sprayed with different amounts of foliar silicon fertilizer

2.2 喷施新型叶面硅肥对玉米产量的影响

由图1可知，喷施不同用量的BioSilAc叶面硅肥对玉米籽粒产量表现出一定程度的增产趋势。相比T0处理，T1和T2处理可分别提高玉米籽粒产量1 350 kg·hm-2和1 867 kg·hm-2，增产率为7.9%和10.9%，且随着用量的增加增产效果更明显。

图1 不同用量叶面硅肥喷施玉米产量Fig.1 Yield of maize sprayed with different amounts of foliar silicon fertilizer

2.3 喷施新型叶面硅肥对玉米籽粒养分累积量的影响

由表2可知，与T0处理相比，喷施不同用量的BioSilAc叶面硅肥对玉米籽粒氮、磷、钾吸收量有不同程度的促进作用，T1和T2处理玉米籽粒氮吸收量分别增加3.0%和8.0%，磷吸收量分别增加3.2%和16.6%，钾吸收量分别增加2.3%和3.1%。由此可得，玉米叶面喷施不同浓度的BioSilAc叶面肥可促进玉米籽粒氮、磷、钾养分的吸收，且吸收量随叶面硅肥用量增加而增加。

表2 不同用量叶面硅肥喷施玉米籽粒氮、磷和钾养分累积量Table 2 Accumulation of nitrogen, phosphorus and potassium nutrients in maize kernels sprayed with different amounts of foliar silicon fertilizer

2.4 喷施新型叶面硅肥玉米产量及其影响因子分析

通过对不同用量叶面硅肥喷施玉米产量，产量构成因子，以及籽粒氮、磷、钾养分累积量进行主成分回归分析，其回归模型为：

CY=541.20-35.009×LN+6.027×PH+1.996×CL-284.774×CD+4.062×GN+62.490×GP-11.185×GK；其中：LN为着叶数；PH为株高；CL为棒长；CD为棒直径；GN为籽粒氮；GP为籽粒磷；GK为籽粒钾；CY为棒鲜重。

由主成分回归模型结合专业知识可知，对玉米增产起促进作用的因子主要是玉米籽粒磷累积量和氮累积量，尤其是籽粒磷累积量对玉米增产贡献较大。

3 讨论与结论

本研究表明不同用量的BioSilAc叶面硅肥处理对玉米增产具有促进作用，并随叶面硅肥用量的增加而增加。这是由于BioSilAc叶面硅肥产品中含有单硅酸(H4SiO4)，易被喜硅禾本科作物玉米吸收利用[13]。硅能增强土壤酶活性，提升玉米根系活力，提高叶片光合作用，促进玉米氮、磷、钾元素吸收，从而增加玉米产量[8, 11, 14]。徐宁等[9]研究得出类似的结论，不同浓度的NewSil硅酸叶面肥处理玉米产量比对照增加7.05%～14.53%。汪小叶等[15]研究表明喷施浓度为1 500倍液的ALA叶面肥比对照可提高玉米产量11.6%。王东升等[11]研究发现，喷施氨基酸叶面肥的玉米氮肥、磷肥和钾肥农学利用率分别提高71.10%、146.25%和146.25%。本研究进一步证实，不同用量的BioSilAc叶面硅肥处理玉米增产的主要促进因子是玉米籽粒磷累积量增加。这是由于供试土壤属于酸性红壤，富含铁铝，与磷形成Fe-P、Al-P，从而降低了土壤磷的有效性，而喷施叶面硅肥一方面可以直接补充玉米部分磷素营养，另一方面可以通过增强玉米根系活性，间接增加玉米对磷的吸收[11,16]。综上，喷施BioSilAc叶面硅肥玉米增产主要是通过促进玉米籽粒养分吸收，尤其是磷的吸收，从而达到增产效果。特别指出，将来需要进一步开展玉米BioSilAc叶面硅肥的用量梯度试验研究。