有机无机钾肥配施对甜玉米产量、品质及土壤微生物的影响

王素萍 杜雷 陈钢 洪娟 黄翔 张贵友

摘要：为阐明甜玉米（Zea mays L.）有机无机钾肥施用的最佳配比，研究了不同有机无机钾肥配施比例对甜玉米产量、品质及土壤微生物含量的影响。结果表明，施用钾肥可促进甜玉米叶片数和株高的增加，提高果实中硝酸盐、可溶性糖和可溶性蛋白的含量，可显著增加玉米的穗粗、穗长、行粒数及千粒重，降低秃尖长，但对苞叶数及穗行数无显著影响。施用钾肥促进了甜玉米产量、干物质积累量和钾素积累量的增加，增幅分別为11.02%～26.04%、28.42%～47.39%和35.87%～68.97%。同时可显著增加土壤中可培养的细菌、真菌与放线菌的数量。等施钾量条件下，施用有机肥可以降低果实中硝酸盐积累量，提高可溶性糖含量。30%有机钾+70%无机钾处理的玉米产量、农学效率、钾素积累量和钾肥表观利用率分别为18 755 kg/hm2、21.53 kg/kg、194.89 kg/hm2和44.19%，显著高于其他施钾处理。钾素主要积累在甜玉米的叶片和茎秆中。土壤中可培养细菌、真菌和放线菌的数量有机无机肥配施处理显著高于全部施用化肥处理，且随着有机钾在总施钾量中所占比例的降低也呈降低趋势。综上所述，有机无机钾肥配施较全部施用化肥可以提高甜玉米的产量、品质和肥料利用率，有机和无机钾肥3∶7配施效果最好。

关键词：有机无机肥配施;甜玉米（Zea mays L.）;产量;品质;土壤微生物

中图分类号：S145.6         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2018）23-0055-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.23.013           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

甜玉米（Zea mays L.）因其营养丰富和口感香甜而深受消费者喜爱，在鲜食和深加工市场消费量均很大，市场前景非常广阔[1，2]。要提高甜玉米的效益，在生产中既要提高其产量，更要关注其品质[3]。钾对玉米产量和品质的影响研究表明，施用钾肥一定用量内可不同程度地提高甜玉米产量[4-7]，可明显提高甜玉米子粒可溶性糖含量[8-10]，也可减轻作物病虫害的发生。但中国现有耕地的有效供钾能力明显不足，56%土壤速效钾含量偏低，南方地区尤为严重，因此，增施钾肥已成为实现甜玉米高产优质栽培的重要途径。

中国钾矿资源相当稀缺，探明资源储量仅占世界总储量的1.8%[11]，钾肥供应主要依赖国外进口。但国内现有的大量有机钾肥资源没有开发利用，资源浪费严重，因此，如何高效利用现有的大量有机钾资源，降低钾肥施用成本，减少钾肥进口量[12-15]，逐渐被提上日程。现阶段，关于有机肥料在甜玉米上的施用研究多关注于对其产量和品质的影响，而关于有机无机肥配合施用的最佳比例的研究鲜见报道，本研究通过有机无机钾肥不同配施比例对甜玉米产量、品质及土壤微生物的影响，以期阐明甜玉米有机无机钾肥施用的最佳配比，为有机钾肥资源在甜玉米种植中高效利用提供科学依据。

1  材料与方法

1.1  试验概况

2015年5—8月在湖北省武汉市黄陂区农业科学院北部园区试验基地布置田间试验，土壤类型为灰潮土，由江河冲积物发育而成。试验前取耕作层（0～20 cm）土壤，土壤基本理化性状pH 7.34，有机质12.86 g/kg，全氮1.02 g/kg，碱解氮61.90 mg/kg，速效磷23.24 mg/kg，速效钾43.85 mg/kg。

供试甜玉米品种为金中玉[（鄂）农种生许字（2009）第0010号，产地为海南]，播种密度为4.8万株/hm2。

供试化肥包括尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O5 16%）、硫酸钾（含K2O 50%）。有机肥由武汉禾丰瑞科技发展有限公司提供，其养分含量为N 2.11%、P2O5 0.78%和K2O 2.17%。

1.2  试验设计

试验设6个处理，①不施钾肥处理，即NP;②钾肥全部施有机钾，即100%OF;③有机钾占总施钾量的70%，即70%OF+30%CF;④有机钾占总施钾量的50%，即50%OF+50%CF;⑤有机钾占总施钾量的30%，即30%OF+70%CF;⑥钾肥全部施用化学钾，即100%CF。所有处理的氮肥和磷肥施用量保持一致，为N 300 kg/hm2，P2O5 100 kg/hm2，所有施钾处理的钾肥用量为K2O 180 kg/hm2。所有处理的磷肥和钾肥全部作基肥一次施入，氮肥50%作基肥，30%和20%分别在玉米拔节期和大喇叭口期追施，每个处理重复3次，小区面积40 m2。

1.3  测定项目与方法

生长指标：苗期及抽穗期测定其叶片数、株高、茎粗及叶绿素SPAD值。

生理指标：用光合仪（便携式LI-6400）在大喇叭口期测定功能叶片（第1片完全展开叶）的净光合速率和蒸腾速率。

甜玉米产量：收获期调查产量构成因素，各小区单独采收，称取鲜重，累加记产。

甜玉米品质：成熟期采集甜玉米可鲜食部分，采用水杨酸硝化法测定硝酸盐含量，采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量，采用考马斯亮蓝G250法测定可溶性蛋白含量[16]。

土壤微生物数量：甜玉米收获期采集各小区土壤样品，采用稀释平板计数法测定土壤中微生物。细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基培养;放线菌采用改良高氏I号培养基培养;真菌采用马丁氏培养基培养。

植株全钾含量：采用浓H2SO4-H2O2消化，火焰光度计（FP640）测定。

有关参数的计算方法如下：

钾素积累量=干物质量×钾含量/100

钾肥表观利用率=（施钾区吸钾量-不施钾区吸钾量）/钾肥用量×100%

试验数据采用Excel 2007和SPSS 17软件进行处理分析，差异显著性水平（P<0.05）通过最小显著法（LSD）进行检验。

2  结果与分析

2.1  不同施钾肥处理对甜玉米生长的影响

表1为不同施钾肥处理对甜玉米苗期和抽穗期叶片数、株高、茎粗及SPAD值的影响。施用钾肥明显促进了玉米苗期叶片数、株高、茎粗和SPAD值的增加，与不施钾（NP）处理相比，增幅分别为10.8%～23.2%、19.2%～40.0%、21.7%～40.1%和8.5%～26.1%，等施钾量不同处理的叶片数没有显著差异。其他施钾处理的株高和茎粗均显著高于全部施用有机钾处理（100%OF），增幅分别为10.0%～17.5%和10.4%～15.1%。有机无机钾肥配合施用处理的SPAD值显著高于100%OF处理。

施用钾肥明显促进了玉米抽穗期叶片数和株高的增加。与NP处理相比，抽穗期施钾肥处理的叶片数和株高增幅分别为6.8%～10.9%和6.6%～11.1%，不同施钾处理的叶片数和株高均无显著差异。施用钾肥促进了甜玉米抽穗期茎粗和SPAD值增加，增幅分别为4.0%～12.3%和0.2%～5.5%，不同施钾处理的茎粗和SPAD值均表现出有机无机钾配合施用处理高于100%OF处理和100%CF处理的趋势。

2.2  不同施鉀肥处理对甜玉米品质的影响

表2为不同施钾肥处理对甜玉米品质的影响，施用钾肥显著增加了甜玉米果实中硝酸盐、可溶性糖和可溶性蛋白的含量，与NP处理相比，增幅分别为2.7%～29.9%、7.8%～21.5%和11.0%～15.4%，等施钾量条件下，100%CF处理果实中硝酸盐含量高于其他施钾处理，增幅为12.4%～26.4%。30%OF+70%CF处理果实中可溶性糖含量略高于其他施钾处理，增幅为4.6%～12.8%。不同施钾处理果实中可溶性蛋白含量无明显差异。

2.3  不同施钾肥处理对甜玉米产量构成及产量的影响

2.3.1  不同施钾肥处理对甜玉米净光合速率及产量构成的影响  光合速率和呼吸速率是影响玉米产量形成的重要因子，表3为不同施钾肥处理对甜玉米叶片净光合速率和蒸腾速率的影响，可见，大喇叭口期玉米叶片净光合速率（Pn）和蒸腾速率（E）呈相同的变化趋势，施用钾肥明显促进了玉米叶片净光合速率和蒸腾速率的增加，与NP处理相比，增幅分别为12.67%～39.96%和24.08%～71.20%，施钾处理的净光合速率大小顺序为30%OF+70%CF>100%CF>50%OF+50%CF≈70%OF+30%CF≈100%OF。蒸腾速率大小顺序为30%OF+70%CF>100%CF≈50%OF+50%CF>70%OF+30%CF>100%OF。

表4为不同施钾肥处理对甜玉米产量构成因素的影响，可见，施用钾肥可以显著增加玉米穗粗、穗长、行粒数及千粒重，同时降低秃尖长，但对玉米苞叶数及玉米的穗行数无显著影响。与NP处理相比，施钾处理的穗粗、穗长、行粒数及千粒重分别增加1.01%～11.49%、1.10%～12.20%、0.34%～8.13%和12.20%～30.64%，秃尖长降低10.73%～55.79%。等施钾量条件下，不同施肥处理玉米的苞叶数和穗行数无显著差异，与100%OF处理相比，其他施钾处理穗粗、穗长、行粒数及千粒重分别增加6.44%～10.38%、4.21%～10.97%、2.51%～7.76%和4.44%～16.43%，秃尖长降低36.06%～50.48%。与100%CF处理相比，30%OF+70%CF处理的穗粗、行粒数和千粒重显著增加，增率分别为3.69%、2.87%和11.48%。

2.3.2  不同施钾肥处理对甜玉米产量的影响  由表5可见，施用钾肥显著促进了甜玉米产量的增加，与NP处理相比，施钾处理增产量为1 640～3 875 kg/hm2，增率为11.02%～26.04%。30%OF+70%CF处理和50%OF+50%CF处理的产量显著高于其他施钾处理，分别为18 755、18 379 kg/hm2，比100%CF处理增产5.79%、3.67%，比100%OF处理增产13.53%、11.25%。

通过分析不同施钾处理对钾肥农学效率的影响，100%OF处理的钾肥农学效率最低，为9.11 kg/kg，30%OF+70%CF处理和50%OF+50%CF处理的钾肥农学效率明显高于其他施钾处理，分别为21.53、19.44 kg/kg。因此，从甜玉米产量和钾肥农学效率的结果来看，甜玉米施用30%有机钾与70%无机钾可以达到较好的效果。

2.4  不同施钾肥处理对甜玉米干物质、钾素积累量及钾肥利用率的影响

2.4.1  不同施钾肥处理对甜玉米干物质积累量的影响  从图1中看出，施钾明显促进了甜玉米干物质量的增加，与NP处理相比，施钾处理的钾干物质量增加了28.42%～47.39%，等施钾量条件下，100%OF处理的干物质积累量最小，为12 335 kg/hm2，30%OF+70%CF处理的干物质积累量最大，达到14 157 kg/hm2，其次为100%CF处理，为13 618 kg/hm2。

甜玉米各部分的干物质积累量也存在差异，根据其在总干物质量中的比例，依次为茎秆、玉米粒、叶片、苞叶及玉米芯，各部分干物质量分别占总干物质积累量的25.54%～30.95%、19.22%～22.71%、20.44%～22.38%、18.30%～20.32%及10.13%～11.31%。

2.4.2  不同施钾肥处理对甜玉米钾素积累量的影响  从图2可以看出，施钾明显促进了钾素积累量的增加，与NP处理相比，施钾处理的钾积累量增加了35.87%～68.97%，等施钾量条件下，100%OF处理的钾积累量最小，为156.71 kg/hm2，30%OF+70%CF处理的干物质积累量最大，达到194.89 kg/hm2，其他处理的钾积累量处于两者之间，且无明显差异。

甜玉米各部分的钾素积累量也存在明显差异，钾素主要积累在叶片和茎秆中，分别占总积累量的33.23%～37.95%和35.43%～39.69%，玉米粒中的钾积累量次之，占总积累量的16.78%～19.74%，苞叶和玉米芯中的钾积累量最少，分别占总积累量的4.09%～4.67%和4.07%～4.77%。

2.4.3  不同施钾肥处理对甜玉米钾肥表观利用率的影响  肥料的表观利用率能很好地反映作物对肥料养分的吸收状况，通过对不同施肥量及施肥方法的钾肥表观利用率进行分析可知（表6），等施钾量条件下，30%OF+70%CF处理的钾肥表观利用率最大，为44.19%，其次为50%OF+50%CF处理，为38.43%，最低的为100%OF处理，为22.98%。

2.5  不同施钾肥处理对土壤可培养细菌、真菌和放线菌数量的影响

土壤微生物与土壤质量或肥力密切相关，土壤微生物主要包括细菌、真菌及放线菌三大类。由表7看出，施用钾肥后，土壤中可培养的细菌、真菌与放线菌的数量均显著增加，增幅分别为3.97%～68.29%、12.71%～77.76%和12.77%～88.22%。等施钾量条件下，与100%CF处理相比，不同施钾肥处理的可培养的细菌、真菌与放线菌的数量均增加，增幅分别为44.46%～61.87%、8.45%～57.71%和35.61%～66.91%，有機无机配合施用条件下，随着有机肥所占比例的降低可培养的细菌、真菌与放线菌的数量也呈降低趋势。

3  小结与讨论

1）施用钾肥明显促进了玉米苗期叶片数、株高、茎粗和SPAD值的增加，增幅分别为10.8%～23.2%、19.2%～40.0%、21.7%～40.1%和8.5%～26.1%。促进了玉米抽穗期叶片数和株高的增加，增幅分别为6.8%～10.9%和6.6%～11.1%。等施钾量条件下，100%OF处理的苗期株高、茎粗和SPAD值显著低于其他施钾处理。抽穗期茎粗和SPAD值均表现出有机无机钾配合施用高于100%OF处理和100%CF处理的趋势。

2）施用钾肥显著增加甜玉米果实中硝酸盐、可溶性糖和可溶性蛋白的含量，增幅分别为2.7%～29.9%、7.8%～21.5%和11.0%～15.4%。等施钾量条件下，施用有机肥可以降低果实中硝酸盐积累量，这与方素萍[17]研究结论一致，由于钾有促进硝酸盐吸收与提高其还原和同化速率的双重作用，蔬菜体内硝酸盐含量是其对硝态氮吸收与还原二者促进作用平衡的结果。有机无机钾肥配合施用处理果实中的可溶性糖含量略高于单独施用有机钾肥或无机钾肥，因为合理施用钾肥可以提高蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶的活性，从而促进甜玉米子粒中蔗糖的合成[18]，而蔗糖是可溶性糖的主要组成部分[19，20]。果实中可溶性蛋白含量无明显差异，可能因为甜玉米子粒中蛋白的代谢对施钾反应的敏感度较低[21]。

3）施用钾肥可以促进甜玉米产量的增加，增率为11.02%～26.04%。30%OF+70%CF处理和50%OF+50%CF处理的产量显著高于其他施钾处理，分别为18 755、18 379 kg/hm2。30%OF+70%CF处理的钾肥农学效率最高，为21.53 kg/kg，100%OF处理的钾肥农学效率最低，为9.11 kg/kg。施用钾肥明显促进了玉米叶片净光合速率和蒸腾速率的增加，增幅分别为12.67%～39.96%和24.08%～71.20%，等施钾量条件下，30%OF+70%CF处理的净光合速率和蒸腾速率显著高于其他处理，其次为100%CF处理。施用钾肥可以显著增加玉米穗粗、穗长、行粒数及千粒重，同时降低秃尖长，但对玉米苞叶及玉米的穗行数无显著影响。等施钾量条件下，30%OF+70%CF处理较其他施钾处理的穗粗、穗长、行粒数和千粒重显著增加，增幅分别为2.31%～10.38%、1.09%～10.97%、1.89%～7.76%和4.80%～16.43%，秃尖长降低5.50%～50.48%。因此，从甜玉米产量、叶片净光合速率、蒸腾速率、产量构成因素以及钾肥农学效率的结果来看，甜玉米施用30%有机钾与70%无机钾可以达到较好的效果。

4）施钾明显促进了干物质量和钾素积累量的增加，增幅分别为28.42%～47.39%和35.87%～68.97%。等施钾量条件下，100%OF处理的钾素积累量最小，为156.71 kg/hm2，30%OF+70%CF处理的钾素积累量最大，达到194.89 kg/hm2，其他处理的钾素积累量处于两者之间，无明显差异。甜玉米钾素主要积累在叶片和茎秆中，分别占总积累量的33.23%～37.95%和35.43%～39.69%，玉米粒中次之，占总积累量的16.78%～19.74%，苞叶和玉米芯中的钾素积累量最少，分别占总积累量的4.09%～4.67%和4.07%～4.77%。等施钾量条件下，30%OF+70%CF处理的钾肥表观利用率最大，为44.19%，其次为50%OF+50%CF处理，为38.43%，最低的为100%OF处理，为22.98%。有机无机肥配合施用钾肥表观利用率高于全部施用化肥处理，这与张玉平[22]研究一致，因为有机物料与无机钾肥复混具有一定的优化钾肥利用的效果[23]。

5）施用钾肥后，土壤中可培养的细菌、真菌与放线菌的数量均显著增加。增幅分别为3.97%～68.29%、12.71%～77.76%和12.77%～88.22%，有机无机肥配合施用土壤中可培养细菌、真菌和放线菌数量高于全部施用化肥处理，这与张玉平[22]研究一致。有机无机配合施用条件下，随着有机肥所占比例的降低可培养的细菌、真菌与放线菌的数量也呈现降低趋势，与王才斌等[24]的研究结果一致，这是因为有机肥中含有大量的碳水化合物和矿质元素，为细菌的生长提供了丰富的碳氮源，比化肥更能激发可培养细菌的生长和繁育，从而极大地提高土壤中可培养细菌的数量[25]。

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