土壤调理剂对鲜食玉米栽培的影响

李进平尹绍刚张颖翰赵广阳谢亮朱小花杨德荣

(1.云南云天化农业科技股份有限公司，云南 昆明 650228；2.云南云天化现代农业发展有限公司，云南 昆明 650600；3.广东省海洋生物废弃物综合利用重点实验室，广东 深圳 518120；4.云南云天化股份有限公司，云南 昆明 650228)

引言

鲜食玉米也称“水果玉米”，是乳熟期采摘新鲜果穗玉米，可以粮蔬兼用且新鲜、甘甜、脆嫩，同时富含人体所必需的多种营养成分，长期食用能软化血管、降低胆固醇，越来越受到消费者喜爱[1，2]。

云南是低纬高原玉米种植区，也是全国4大优势玉米产区之一，大量实践证明，云南非常适合发展鲜食玉米，云南鲜食玉米位居全国鲜食玉米生产之首。2022年云南省单季鲜食玉米种植总规模达8.2万hm2，产量153.76万t[3]。在新品种的研发上，云南省几乎每年都有鲜食玉米品种通过审定或投入大田生产[4]。许多科研机构、生产企业等对鲜食玉米各生育期标准化栽培管理技术及高产栽培技术的研究积累了丰富的经验，制定了诸多标准化栽培规则，为鲜食玉米的大面积推广种植提供了有力保障[5]。

虽然玉米对土壤的适应性较广，在多种类型的土壤中都能生长，但不同土壤条件下的产量和品质存在很大差异。所以，改良贫瘠地、新开地及产生连作障碍的地块，是确保玉米产量和品质的重要基础。

本研究以尾矿为基础，添加有机质、甲壳素、氨基酸等，制备一款土壤调理剂，对贫瘠地、新开地等土壤进行改良，研究改良后的土壤对鲜食玉米农艺性状和产量的影响。

1 土壤调理剂的制备

1.1 原料

有机原料为酒糟、花生麸、甲壳素、鱼蛋白、虾肽氨基酸(含有3%的壳寡糖)等；矿物质原料为凹凸棒土(Palygorskite)和尾矿，凹凸棒土的指标为SiO2≥53.6%，Fe2O3≥1.86%，Al2O3≥14.33%，pH7.0。尾矿的指标见表1。

表1 云天化尾矿指标分析

1.2 制备土壤调理剂

按照每吨有机物料添加280kg酒糟、100kg虾肽氨基酸、400kg花生麸、10kg甲壳素、200kg鱼蛋白以及10kg凹凸棒土的比例进行混合后，将n(C)/n(N)调整到30，添加发酵菌株(YH-3)进行发酵，当腐熟程度≥90%时，将腐熟有机物料与尾矿按照1∶3的比例进行混合后造粒，制备土壤改良剂，制备工艺路线见图1。

图1 土壤调理剂制备工艺路线

2 土壤调理剂田间试验

2.1 试验区的自然状况

试验区位于云南省红河哈尼族彝族自治州石屏县宝秀镇朱洼子片区，位于N23°46′34″，E102°25′16″，属亚热带气候，海拔1431.8m；多年平均气温18℃，1月平均气温10℃，极端最低气温2.4℃；7月平均气温26℃，极端最高气温33℃；年平均降水量962mm，年均无霜期312d；主要自然灾害为洪涝、干旱、冰雹等，年均发生1次[6]。

试验区为2021年进行规模化平整后的新地，砂石含量较高，2022年栽培过1茬小香葱，对试验区的初始土取样分析，结果为pH5.58、有机质10.6g·kg-1、有效磷12.112mg·kg-1、速效钾67.335mg·kg-1、水解性氮58.483mg·kg-1、电导率25.0mS·m-1、有效硅94.72mg·kg-1、交换性钙5.9mg·kg-1、交换性镁1.9mg·kg-1。

2.2 试验材料

鲜食玉米品种“瑞佳甜4号”，云南省农业科学院粮食作物研究所提供；土壤调理剂，本研究项目团队制备；尿素(N≥46%)和复合肥(15-15-15)，云南云天化股份有限公司提供；硫酸钾(K2O≥50%)，市购。

2.3 试验方案设计

试验设3个处理区，每个处理4次重复，设1个对照区(CK)，共13个小区。每个小区面积300m2。T1，土壤调理剂300kg·667m-2加常规施肥方案；T2，土壤调理剂200kg·667m-2加常规施肥方案；T3，土壤调理剂100kg·667m-2加常规施肥方案。常规施肥方案见表2。

表2 鲜食玉米常规施肥方案

2.4 试验实施

2023年3月10日对试验地进行犁耙翻地，晒地至3月24日(3月15日有阵雨，3月16日阴，3月22日大雨，3月23日阴，其余时间晴)，3月25日依据试验方案，将土壤调理剂均匀撒施在土壤表面，用旋耕机将土壤调理剂与表层土均匀混合，用起垄机作畦，畦宽2m(包沟)，畦高30±5cm，在垄上铺设平行的2条滴灌带，滴灌带距离畦边30cm，并将滴灌带链接在水肥一体化系统的支管上。滴灌带铺设完成后，盖上反光地膜。2023年4月21日点种，种植密度3300株·667m-2，4月25日出苗率≥60%，4月25日全部出苗，未发现死苗。追肥依据鲜食玉米常规施肥方案进行，见表2，病虫害的防治按照常规防治方法进行。

2.5 试验调查与分析

2.5.1 鲜食玉米的生育期调查

3个处理区和空白对照区的播种期为4月21日，6月9日3个处理区和空白对照区进入拔节期，6月26日进入吐丝期，6月27日进入散粉期，7月22日进入鲜果穗采收期，不同处理之间的生育期没有差异。

2.5.2 鲜食玉米形态特征调查

植物学特性调查结果显示，3个处理区和空白对照区的芽鞘色为淡黄色，花丝颜色为浅绿色，粒色为黄白相间，果穗轴色为白色。鲜食玉米3个处理区和空白对照区的形态特征无差异。

2.5.3 鲜食玉米植株生长的表现

进入采收期后，对鲜食玉米株高、径粗、穗位高、鲜苞旗叶长、穗长等植株生长表现进行调查，见表3。从表3可以看出，在鲜食玉米植株生长表现中，T1处理的株高值最大为2.21m，CK处理株高值最小为1.55m，两者相差42.58%；T1处理的径粗值最大为30.21mm，CK处理径粗值最小为16.07mm，两者相差87.99%；所有处理的穗位高值和鲜苞旗叶长的差异不显著；T1处理的穗长值最大为20.5cm，CK处理穗长值最小为16.8cm，两者相差22.02%。

表3 鲜食玉米植株生长表现

2.5.4 玉米叶部病害发病率调查

鲜食玉米整个生育期，在病害相同防治方案的条件下，大斑病T1和T2处理未发病，T3处理的发病率为3%，CK发病率较高为15%；小斑病所有处理及CK均未发病；弯孢霉叶斑病T1和T2处理未发病，T3处理的发病率为4%，CK发病率较高为13%；纹枯病T1、T2、T3均未发病，CK发病率为7%，见表4。

表4 鲜食玉米叶部病害发病率

2.5.5 产量构成的表现

在鲜食玉米产量构成中CK行粒数值最大为44.5粒，T3处理行粒数值最小为34.8粒，两者相差27.87%；T1处理的百粒重值最大为54.98g，T2处理百粒重值最小为38.96g，两者相差41.12%；T2处理的穗行数值最大为17.5行，CK处理的穗行数最小为10.6行，两者相差65.09%；T1处理的产量值最大为1163.04kg·667m-2，CK处理产量值最小为589.41kg·667m-2，两者相差97.32%。

表5 鲜食玉米产量构成表现

3 结论

施用了土壤调理剂后，在追肥、病虫害防治以及植株管理相同的条件下，T1处理的株高、茎粗、穗长均达到了显著差异，试验证明，T1处理对鲜食玉米植株生长具有显著促进作用，为鲜食玉米的增产奠定了良好的基础。鲜食玉米叶部病害T1处理和T2处理均未发病，说明T1处理和T2处理增强了玉米的抗病能力。在产量构成上，行粒数显著降低，百粒重和穗行数显著增加，致使鲜食玉米的产量显著提高。所以，在鲜食玉米栽培中，推荐土壤调理剂的使用量为300kg·667m-2，也充分证明了使用土壤调理剂后，鲜食玉米生长的土壤环境得到了改善，植株抗病能力增强，鲜食玉米产量得到显著提高，但其作用机理还需进一步研究。

4 讨论

土壤健康是植物健康的先决条件，改良土壤又是确保土壤健康的重要手段，当土壤调理剂施入土壤后，土壤调理剂中的甲壳素(Chitin)和壳寡糖(Chitosan，COS)富含的C和N元素会被微生物分解，作为营养物质提供给作物[7]，同时甲壳素及壳聚糖还能有效促进植物根、茎、叶的生长，可以提高作物的产量，改善作物的品质[8]。甲壳素在病害抑制方面的研究可追溯到1963年，当时美国Michell等科学家在土壤中添加龙虾壳或直接添加甲壳素，发现甲壳素增加了土壤中放线菌数量，致使病原菌的数量减少，能分解甲壳素的细菌数量也增加3～5倍，这些分解甲壳素的细菌产生几丁质酶能抑制部分真菌的生长或杀死线虫的卵[9]。随后，COS及其衍生物在抗真菌方面的研究取得了突破性的进展，COS及其衍生物在10～5000mg·L-1抑菌浓度范围能够抑制多数真菌及卵菌的生长，尤其是Fusariumwilts(镰刀霉枯萎病)以及Grey mould(灰霉病)。并且在抑制真菌生长的机理研究上也取得了突破。机理一，COS通过影响细胞壁中相关酶的活性，造成细胞壁的破坏从而抑制菌体的生长；机理二，COS通过与细胞膜直接相互作用，造成膜透性增加、胞内物质外泄，从而导致菌体死亡[10-13]，这就说明了施入土壤调理剂后，鲜食玉米叶部病害发病率很低或未发病的主要原因。COS在病毒病防治中也被广泛应用，虽然COS不能直接使病毒失活，但是COS可通过抑制植物间病毒和类病毒的传播，并提高宿主对感染的敏感反应[14]。

土壤改良剂中的酒糟、花生麸、虾肽氨基酸、甲壳素和鱼蛋白等充分发酵后形成的有机质，可以增加土壤的有机碳，而土壤活性有机碳是土壤微生物的重要碳源及养分来源，能够显著影响土壤微生物的活性及群落组成[15]，有利于改善土壤的微生态环境。

传统的氮循环模式认为，土壤有机氮只有经过微生物作用转化为无机氮(NH4+和NO3-)后才能为植物所利用，虽然根系不能直接从土壤中获取有机氮，但许多研究发现，多种植物具有从土壤中直接获取低分子量有机物质的能力，特别是氨基酸，这对氮循环模式的研究取得了突破[16]。氨基酸不仅是所有生物蛋白质的结构组分，而且在植物体内还具有其它必要的生物学功能。如氨基酸能够作为植物激素合成的前体，对氮进行源库转运，参与外界非生物胁迫抵抗，调控根系形态建成及花粉管发育等[17]，这就是土壤调理剂添加氨基酸的主要依据。

土壤调理剂中的凹凸棒土，由于其较高的比表面积，能吸附去除重金属离子[18]，复合凹凸棒土钝化剂对土壤中的As、Cd、Pb具有良好的钝化效果[19]，所以土壤调理剂不但能改良土壤，对重金属的治理也将起到一定的效果，对绿色食品的生产具有重要意义。