夏玉米核心母粒中DMPP、Zn、B的最佳使用量研究
2019-08-08朱志锋王智明王建康魏延青
朱志锋，王智明，王建康，魏延青
(中化化肥有限公司临沂农业研发中心，山东 临沂 276000)
【研究意义】玉米(ZeamaysL.)，是我国第一大粮食作物，也是全世界总产量最高的农作物，其种植面积仅次于水稻和小麦[1]。据了解，玉米全生育时期需要十多种矿质元素，如N、P、K、Ca、Mg、Zn、B、Fe、Mn等，其中N、Zn是玉米需求相对最多的大量和微量元素[2]。【前人研究进展】据资料显示，大部分耕作土壤无法满足作物所必需的氮素，氮亏损对植物生理和生长的影响已有多方论述。植物在氮压力下，最普遍的生理反应与低叶绿素、低营养含量、光合作用弱等密切相关[3]。在生产中，氮素缺乏会限制玉米产量的提高[4-5]。目前我国农业生产中存在的主要问题是化肥的氮素利用率低、农田氮素损失严重。研究表明，我国当季氮肥的利用率只有30 %～35 %[6-8]。淋溶、挥发等途径造成的化学氮损失约900万t/年[9]。减少氮损失的有效途径之一是利用硝化抑制剂调控土壤氮素的迁移转化，延长铵态氮在土壤中停留的时间，有效减少氮素损失和提高氮素利用率[10-12]。通常情况下人们认为，以氮素的 1 %作为 DMPP 的添加量为最优用量[13]，而许超[14]等认为DMPP 在氮肥中的常规添加量为0.19 %。可见，不同学者对DMPP在肥料中的理论添加量意见不统一。世界范围内的土壤缺锌现象十分普遍[15]，我国有40 %的土壤缺锌[16]，特别是华北地区石灰性土壤缺锌现象十分普遍[17]。玉米对缺锌敏感[18]，缺锌时玉米的光合速率下降、生长发育受阻、产量和品质降低[19-21]。在生产中，施用锌肥是提高玉米产量和品质的重要措施。许多学者针对不同地区、土壤等开展了大量关于多种形态Zn的最佳施用量摸索试验，均得出了相应的试验结论，王孝忠等[22]通过整理1970-2013年关于锌肥最佳施用量的研究文献发现，在施用锌肥20.00～30.00 kg·hm-2时，玉米增产率最大，但其未说明Zn肥的使用类型、试验地点等，对玉米实际生产的指导意义不大。甘万祥[23]等研究发现分别在浚县、禹州和偃师土施锌肥(ZnSO4·7H2O)15.00 kg·hm-2+ 2 次各喷施锌肥 7.50 kg·hm-2、土施锌肥30.00 kg·hm-2和土施锌肥15.00 kg·hm-2的玉米籽粒淀粉含量和产量最大，但其使用的Zn肥为离子态，极易被华北地区碱性土壤所固定，利用效率低。贾舟[24]等通过研究ZnSO4和 Zn-EDTA不同施用方法对第二季小麦籽粒锌和土壤锌有效性的影响发现，条施Zn-EDTA较ZnSO4可以提高后茬作物对锌肥利用率，但EDTA化学性质过于稳定，在环境中降解速度较慢，同时，EDTA也可螯合土壤中的重金属离子，提高重金属离子活性，导致重金属离子进入生物循环，进而危害人类健康。除上述关于DMPP在肥料中的理论添加量不统一、离子态Zn利用率低、EDTA对环境污染危害等问题外，且目前人们仅研究了单品DMPP和不同形态Zn等针对不同地区、土壤、作物等单位面积或单质元素重量的最佳添加量或添加比例，而对DMPP和B、有机螯合态Zn等在华北地区夏玉米的最佳添加量组合配比的研究却未见报告。【本研究切入点】本研究采用中化化肥有限公司临沂农业研发中心自主研制的含有不同DMPP、Zn(PASP螯合态型)、B添加量的核心母粒，依据测土配方，以核心母粒在掺混肥中20 %添加比例配制夏玉米配方BB肥，以华北夏玉米常规栽培土壤为试验土壤，综合分析玉米核心母粒中DMPP、Zn(PASP螯合态型)、B的最佳添加量组合方案与玉米农艺和产量性状之间的关系。【拟解决的关键问题】为华北地区夏玉米的智能配肥、科学施肥奠定坚实的理论基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验作物：玉米，京农科736，由北京市农林科学院玉米研究中心选育。系一代杂交种，组合为京58-6/京3719-274。母本京58-6是国外杂交种X1132x/郑58为基础材料选育，父本京3719-274是国外种质/昌7-2为基础材料选育。
试验肥料：以20-0-20核心母粒为基础，添加不同剂量的DMPP、Zn(PASP螯合态型)、B，配制a、b、c、d、e 5种核心母粒，具体详见表1。5种核心母粒(添加比例为20 %)分别与颗粒型尿素、磷酸二铵、氯化钾等按一定比例配制不同类型的26-10-12 BB肥，具体详见表2。
表1 不同核心母粒中DMPP、Zn、B的配比组合
注：核心母粒中DMPP、B的添加形态为固体粉末型，螯合Zn为粥糊型。
Note: The added form of DMPP and B in core masterbatches is solid powder, and chelating-Zn is porridge paste type.
表2 不同品规26-10-12 BB肥的配方用量
注：在26-10-12 BB肥中，核心母粒的添加比例为20 %。
Note: The proportion of core masterbatches in 26-10-12 BB fertilizer is 20 %.
试验土壤：经检测分析，土壤呈碱性，有机质含量中等，碱解氮、速效钾、交换钙、交换镁含量极高，有效磷中等偏低，有效Mn、Cu、Fe、Zn等含量均较高，有效B含量极低。土壤养分数据详见表3。
1.2 试验设计
试验于2018年2-6月在中化化肥有限公司临沂农业研发中心智能温室进行。试验设计6个处理，5次重复/处理，共30盆。采用免追型施肥方式，以26-10-12 普通BB肥为CK，不同核心母粒配制的26-10-12 BB肥为处理，一次性施入不同处理试验肥料。
试验花盆高度为25 cm、直径为30 cm。试验土壤经过机械粉碎、过筛(孔径为2.00 mm)后，人工精量装土约7.00 kg/盆，顶面土层面积为0.056 m2(直径为13.00 cm)。以华北地区农户种植夏玉米的常规施肥量为依据(约50 kg/667m2)折算每盆施肥量，约4.20 g/盆。先将不同处理试验肥料与6/7土壤混合均匀，再选取籽粒饱满、无病虫害、无机械损伤的玉米种进行播种(2018年2月2日)，播种量为5粒/盆，播种后再将1/7未施肥土壤覆盖于表面，其他日常管理均相同(表4)。
表3 试验基础土壤养分数据
表4 试验设计
1.3 研究方法
1.3.1 PASP螯合Zn的制备方法 根据PASP螯合Zn配方，设定纯化水、PASP、APP、硫酸锌的摩尔比为2∶1∶0.5∶3，依次加入反应釜，不断搅拌充分混匀，在温度80～90 ℃条件下，加热螯合1～2 h即得PASP螯合Zn。
1.3.2 20-0-20核心母粒的制备方法 将尿素、氯化铵、硝酸铵、氯化钾、粘结助剂等按一定比例机械混合，再按试验设计添加差量DMPP、Zn、B，将所得混料输入滚筒造粒系统内，在温度为50～60 ℃、物料水分含量为6.50 %～7.50 %条件下进行滚筒造粒，形成20-0-20核心母粒。
1.3.3 试验指标测定方法 在玉米苗期(2018年3月20日)、拔节期(2018年4月18日)、抽雄期(2018年5月14日)分别用直尺、游标卡尺、叶绿素仪测定玉米的株高、茎粗、叶绿素含量等指标。具体方法为：用直尺测量地面到所有叶片伸直时的最高处为株高；用游标卡尺测定近地面茎基部第二节中部直径为茎粗；用叶绿素仪分别测定玉米苗期、拔节期和抽雄期叶片的叶绿素含量，每一叶片分别从叶片基部、叶片中间部、叶片尾部测定3个点，取其平均值，即为此株玉米的叶绿素含量。
在收获期(2018年6月4日)，分别用直尺、游标卡尺、天平测定玉米的株高、茎粗、穗重、穗长、生物鲜重等指标。具体方法为：用直尺测量地面到所有叶片伸直时的最高处为株高；用游标卡尺测定近地面茎基部第二节中部直径(在茎秆为扁平状时，测定窄面直径)为茎粗；用游标卡尺测定玉米穗两端之间的距离即为穗长；用天平分别测定不同处理玉米穗重、生物鲜重。
各处理所得的数据用Excel 2007、DPS7.5进行数据整理、统计分析。
2 结果与分析
2.1 添加差量微量元素和DMPP核心母粒对玉米农艺性状的影响
2.1.1 添加差量微量元素和DMPP核心母粒对玉米株高的影响 由图1a可知，在玉米苗期，不同处理的玉米株高差异变化无规律。在拔节期，不同处理的玉米株高随DMPP、Zn、B添加量增加总体呈先增后降趋势，趋势线方程为y1=-0.988x2+7.821x+88.83，R2=0.664，T1、T3株高相对较高，较CK提高了11.55 %、10.84 %，均达到了显著差异水平(0.01 2.1.2 添加差量微量元素和DMPP核心母粒对玉米茎粗的影响 由图1b可知，在苗期，CK～T5玉米茎粗总体随DMPP、Zn、B添加量增大而逐渐降低。在玉米生育后期，不同处理的玉米茎粗整体与CK差异不明显(P>0.05)；CK～T5玉米茎粗总体随DMPP、Zn、B添加量增大呈先增后降趋势，其相关系数为 0.619～0.799，T3、T4玉米茎粗相对较高，较CK分别提高了12.18 %、8.66 %、2.75 %和15.76 %、11.15 %、5.06 %。 2.1.3 添加差量微量元素和DMPP核心母粒对玉米叶绿素含量的影响 由图1c可知，在苗期、拔节期，不同处理的玉米叶绿素含量总体随DMPP、Zn、B添加量增大呈先增后降趋势，T3、T4玉米叶绿素含量较高，较CK提高了约7.19 %～11.87 %、9.88 %～12.20 %。在抽雄期，T1～T5叶绿素含量均明显高于CK，较CK提高了约7.52 %～14.65 %，均达到了显著(0.01 2.2.1 添加差量微量元素和DMPP核心母粒对玉米穗长、穗重的影响 由图2a,b可知，在玉米收获期，不同处理的玉米穗长均高于CK，整体随DMPP、Zn、B梯度总体呈先增后降趋势，趋势线方程为y= -0.172x2+1.266x+12.05，R2=0.683，T2穗长最大，较CK提高了约10.66 %，达到了显著差异性水平(0.01 图1 不同处理的玉米农艺性状Fig.1 Corn agronomic characters of individual processing 2.2.2 添加差量微量元素和DMPP核心母粒对玉米生物鲜重的影响 由图2c可知，除T1玉米生物鲜重稍低于CK外，其它各处理均高于CK，整体表现为T2>T3>T5>T4>CK>T1。T2玉米生物鲜重相对较高，较CK提高了约6.32 %，达到了显著差异性水平(0.01 在玉米生育前期，各处理玉米农艺性状总体与普通26-10-12BB肥差异不明显；在玉米生育中后期，普通26-10-12BB肥添加DMPP、Zn、B的玉米农艺性状普遍高于普通26-10-12BB肥，整体随DMPP、Zn、B添加量增加呈先增后降趋势，b、c、d核心母粒促进玉米农艺性状的效果较好，株高、茎粗、叶绿素含量较普通26-10-12BB肥分别增加了约1.12 %～6.74 %、2.76 %～11.11 %、12.28 %～14.65 %。 在玉米收获期，不同处理的玉米产量性状总体高于普通26-10-12BB肥，且随DMPP、Zn、B梯度总体呈先增后降趋势，b核心母粒对玉米产量性状的促进作用较大，穗长、单株穗重、单株生物鲜重较普通26-10-12BB肥分别增加了约10.66 %、31.66 % %及6.32 %。综合考虑核心母粒的试验效果和成本控制，筛定华北地区20-0-20玉米核心母粒中DMPP、Zn、B的最优使用量组合方案为DMPP(1.50 kg·t-1)+Zn(30.00 kg·t-1)+B(12.50 kg·t-1)。 图2 不同处理的玉米产量性状Fig.2 Corn yield characters of individual processing2.2 添加差量微量元素和DMPP核心母粒对玉米产量性状的影响
3 小 结
