锌肥对水果型甜玉米雪甜7401产量及品质的影响

彭 华 ，孟 鑫 ，廖长见 ，刘建新 ，陈小翠

（1.四川旅游学院 旅游农业发展研究中心，四川 成都 610100；2.四川农业大学 玉米研究所，四川 成都 611130；3.福建省农业科学院 作物研究所/福建省特色旱作物品种选育工程技术研究中心，福建 福州 350013；4.毕节市农业科学研究所，贵州 毕节 551700；5.遵义市农业科学研究院，贵州 遵义 563000）

我国鲜食玉米年种植面积达134万hm2以上，是目前全球最大的鲜食玉米生产国和消费国。甜玉米作为鲜食玉米重要类型之一，因其可满足蔬菜、水果和加工需求，近年来其种植面积逐年扩大[1-2]。据不完全统计，2018年四川鲜食玉米种植面积为5.3万～6.0万hm2，其中甜玉米占20%[3]。近年来，东南沿海地区开始流行以生食为主的爆浆牛奶玉米，其中，雪甜7401最为畅销，因其籽粒颜色雪白，爆浆多汁，糖分含量高，熟食、生食俱佳，被誉为鲜食玉米的珍品，推广前景较好。雪甜7401系福州金苗种业有限公司选育的甜玉米新品种，2018年通过浙江省农作物品种审定委员会审定[4]。2019年四川农业大学玉米研究所将雪甜7401引入四川，结合四川本土农家乐游客需求，进行定制化种植供应，种植获得成功。与原产地对比发现，该品种口感差异不显著，但植株较小、果穗颜色偏黄和籽粒不饱满程度加深，商品性较差。分析发现，雪甜7401对有机肥和微量元素施用要求严格[5]，锌元素缺失是造成该品种与原产地长势差异的重要原因，探明锌对水果型甜玉米主要农艺、经济和品质性状的影响具有重要意义[6]。锌是作物正常生长发育需要的重要微量元素，也是动物和人类维持基本生理功能的重要元素，被誉为“智慧元素”。2004年，国际生物强化项目Harvest Plus Program正式启动[7-8]，其目标是通过传统育种手段提高农作物中微量元素的含量，消费者在食用这种食品后增加了所需微量元素的摄入量，从而改善自身的营养状况，其中锌和玉米被选定为第一阶段的目标元素和作物类型[7]。黄伟东等[9]、车丽等[10]研究发现，在保证玉米正常氮、磷、钾供给的情况下，微量元素锌对玉米生长、病害发生和品质均有一定的影响。在普通玉米生产中，锌肥施用可提高玉米叶片光合作用，促进干物质积累，提高细胞抗氧化胁迫能力。康蓉等[11]研究发现，施用锌肥可促使玉米植株长势更旺，叶色更深，玉米果穗增长，并减少果穗秃顶发生。李文等[12]研究发现，在渍涝胁迫下喷施锌肥可有效缓解玉米叶片枯死、叶绿素含量快速下降等问题。蒋曦龙等[13]研究发现，玉米产量随锌肥施用量呈先增后减的趋势，合理增施锌肥可以提高玉米产量，而过量施用锌肥会产生毒害导致玉米产量下降。在营养品质方面，徐立新等[14]研究发现，锌能提高小麦籽粒的沉淀值、湿面筋含量、出粉率、吸水量和面团稳定时间。张勇强等[15]研究发现，单施锌肥可有效提高玉米籽粒蛋白质、脂肪和微量元素锌含量。

本研究2021年在温室模拟大田环境，设置不同锌肥施用梯度，分析了外施锌肥对雪甜7401主要农艺、经济和品质性状的影响，旨在为水果型甜玉米锌肥经济有效施用，促进甜玉米高品质栽培提供帮助。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验材料为水果型甜玉米雪甜7401，种子购置于福州金苗种业有限公司。锌肥是河南安通环保科技有限公司生产的七水硫酸锌。

1.2 试验方法

试验于2021年3月在四川省雅安市四川农业大学多营试验基地进行。

雪甜7401种子温水浸泡12 h后，采用72孔育苗盘育苗，待幼苗至3叶1心期，选择整齐一致的健康植株移栽温室大棚中，单株种植，行长4 m，行距80 cm，株距30 cm，双行区，每行种植12株，密度为37 462株/hm2。在保证水肥的前提下，按当地鲜食玉米正常田间管理进行，试验共设2次重复。大棚中土壤在保证其他主要元素一致的情况下，设置Zn0（不施锌肥，CK）、Zn10（低量施锌，10 kg/hm2）、Zn20（中低量施锌，20 kg/hm2）、Zn30（中量施锌，30 kg/hm2）、Zn40（高 量 施 锌 ，40 kg/hm2）和 Zn50（极高量施锌，50 kg/hm2）6个锌肥施用梯度，锌肥采用ZnSO4以基肥形式一次性施入。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 农艺、经济性状测定 收获期选择小区除边株外的所有植株，调查植株整齐度，叶片（穗位叶）颜色，散粉、吐丝时间，株高、穗位高，果穗鲜质量，穗行数，行粒数和秃尖长等基本农艺、经济性状。吐丝、散粉期由育苗至对照及各处理半数以上的植株开始吐丝、散粉时间计算；吐丝散粉间隔（ASI）由吐丝时间减去散粉时间计算；株高为地面至植株雄穗顶端高度；穗位高为地面至最上部雌穗穗位的高度；果穗鲜质量用台秤进行测定；穗粗和秃尖长分别由游标卡尺和直尺测量。

1.3.2 生理及品质性状测定 在收获期测定穗位叶叶绿素含量、光合效率、籽粒糖分和Fe、Zn含量。采用SPAD（SPAD-502plus）测定穗位叶叶绿素相对含量[16]；穗位叶净光合效率采用Li-6400便携式光合仪测定[17]；玉米籽粒糖分含量采用手持糖度计（PAL-1）测定[18]；籽粒Fe、Zn含量采用火焰原子吸收分光光度计（日立，Z-5300）测定[19]。以上性状的分析均进行3次生物学重复。

1.4 数据处理

运用Excel 2010软件进行数据统计及图表制作，运用SPSS 20.0软件进行方差分析，采用Duncan法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同锌肥施用量对雪甜7401收获期主要农艺性状的影响

不同锌肥施用量对雪甜7401主要农艺性状的影响如表1所示。

表1 不同锌肥施用量对雪甜7401主要农艺性状的影响Tab.1 Effects of different zinc fertilizer application rates on the main agronomic characteristics of Xuetian 7401

由表1可知，不同锌肥施用量对雪甜7401收获期主要农艺性状有一定的影响。当锌肥施用量高于20 kg/hm2时，雪甜7401株高和穗位高均显著高于对照。随着施锌量的增加，株高在Zn30处理达到最大值，Zn50处理的株高下降；穗位高与锌肥施用量成正比；同时，施锌也对玉米散粉吐丝时间产生影响，Zn20及以上处理的玉米吐丝和散粉时间显著缩短，其中，Zn50处理的吐丝时间较对照提早1.7 d，散粉期提早3.2 d，差异均达显著水平；吐丝散粉间隔（ASI）随着施锌量的增加而延长，但除Zn50处理与Zn30处理达显著水平外，其他均未达显著水平。

2.2 不同锌肥施用量对雪甜7401收获期主要产量性状的影响

不同锌肥施用量对雪甜7401果穗鲜质量及产量因子的影响如表2所示。

表2 不同锌肥施用量对雪甜7401果穗鲜质量及产量因子的影响Tab.2 Effects of different zinc fertilizer application rates on the ear fresh weight and yield factors of Xuetian 7401

雪甜7401主要以生食为主，果穗鲜质量、秃顶情况是衡量其商品价值的重要指标。由表2可知，低量施锌处理（Zn10）下果穗鲜质量为258.31 g，比对照增加3.83 g，差异不显著。随着施锌量的增加，果穗鲜质量呈现出先增加后减少的趋势，且与对照比较均达到显著水平。Zn30处理的果穗鲜质量达到291.02 g，比对照增加36.54 g，增幅达到14.36%，仅比Zn40处理少2.41 g，穗粗69.78 cm，仅比Zn40处理少0.4 cm，与Zn40处理相比，所有性状差异较小，均未达到显著水平。Zn40处理的果穗鲜质量达到峰值，为293.43 g，比对照增加38.95 g，增幅达到15.31%；继续增加锌肥施用量，Zn50处理的果穗鲜质量下降，为283.21 g，与Zn40处理相比差异显著。进一步就施锌处理对果穗鲜质量构成的穗长、穗粗和秃尖长3个重要指标进行分析发现，除极高量施锌（Zn50）外，其余施锌处理均能增加果穗长度，且在Zn40施锌处理下果穗长度达到峰值，为20.32 cm，因此，施锌处理对穗长的影响规律为低浓度促进、高浓度抑制。对穗粗和秃尖长2个性状统计发现，除少量施锌处理（Zn10）外，其余施锌处理均能显著增加穗粗，但对秃尖长的影响不明显。由此可见，雪甜7401的主要产量性状随着施锌量的增加，果穗质量先增后减，中量施锌处理（Zn30）的投入产出比最佳，产量的提升主要依靠增加穗粗而获得，但高量及超高量施锌处理对产量提升空间也是有限的。

2.3 不同锌肥施用量对雪甜7401主要生理和品质性状的影响

在收获期对不同锌肥处理下雪甜7401穗位叶叶绿素含量和净光合效率的变化情况进行分析,结果显示（表3），在Zn10处理下，穗位叶叶绿素含量与对照间差异未达显著水平；随着施锌量的增加，叶绿素含量总体呈上升趋势，在Zn50处理时达到峰值，除与Zn40处理间未达显著水平外，与对照及其他处理间差异达显著水平，由此可见，锌肥施用可以显著提高雪甜7401叶片的叶绿素含量。同时施锌也对穗位叶净光合效率产生影响，在Zn10、Zn20处理下，叶片净光合效率与对照相比略有提高，但均未达显著水平；随着施锌量的增加，穗位叶净光合效率呈明显的上升趋势，与对照相比均有明显提高，且均达显著水平，Zn50处理下叶片净光合效率最高，但与Zn40处理间差异不显著，而与对照及其他施锌处理差异均达显著水平。

表3 不同锌肥施用量对雪甜7401主要生理和品质性状的影响Tab.3 Effects of different application rates of zinc fertilizer on the main physiological and quality traits of Xuetian 7401

从表3及图1可以看出，施锌处理对糖分及Fe、Zn营养元素含量的影响也存在一定差异，施锌处理对糖分含量的影响总体上表现为上升趋势，同样在Zn50处理下糖分含量最高，且与对照及Zn10、Zn20和Zn40处理间均差异显著，但与Zn30处理间差异不显著，因此，施锌对糖分含量的影响以及最佳的锌肥施用量仍需进一步验证。不同处理的Fe、Zn元素含量测定结果显示，与对照相比，Zn10、Zn20处理下，籽粒铁含量变化不明显，差异不显著；随着施锌量的增加，籽粒铁含量存在明显下降趋势，在Zn40、Zn50处理下达到最低；而籽粒Zn含量的变化规律与籽粒Fe含量正好相反，即随着施锌量的增加，籽粒Zn含量呈明显的上升趋势，在Zn50处理下达到最高。除Zn10施锌处理与对照间差异不显著外，其余处理间、处理与对照间差异均达显著水平。

图1 不同锌肥施用量下籽粒铁、锌元素含量变化Fig.1 Variation trend of grain iron and zinc content under different zinc application treatments

3 结论与讨论

锌作为作物生长、发育的必需营养元素，在转录因子中起结构离子作用，是植物体内多种酶的功能成分，也是重要的辅助因子[20-21]。锌参与植物光合作用、氮素同化、核酸和蛋白质代谢、生殖器官发育等过程，缺锌将对植物生长发育产生严重影响[22]。施锌是解决作物缺锌最直接和有效的手段，有研究表明，叶片喷施锌肥可以提高玉米株高及叶绿素含量[23-24]。本研究发现，施锌处理后的雪甜7401植株更加持绿，叶绿素含量显著提高，叶片净光合效率提高，锌肥通过参与植物光合作用，增加叶绿素含量提高光合效率，有效促进了有机物的累积。在本研究中，施锌有助于雪甜7401穗长和穗粗的增加，最终实现产量提升，但叶绿素和光合效率与穗长和穗粗的增长有无相关性还需要进一步研究。本研究同时发现，锌肥处理影响雪甜7401的株高和生育期，当锌肥施用量大于20 kg/hm2时能显著增加玉米株高和穗位高，但增加幅度与施用量并不成正比，因此，在水肥条件较好的地方，应注意锌肥施用量适当，以免植株过高，造成倒伏。锌肥对雪甜7401生育期影响方面，当锌肥施用量大于30 kg/hm2时可以显著提早雪甜7401吐丝和散粉期，锌肥的施用能延长雌雄花期间隔（ASI），主要原因是锌肥对散粉和开花期的影响程度不一致造成的，但并不影响整个植株的授粉和结实，由此可见，锌肥可用于雪甜7401的花期调整，可提早鲜穗上市时间。本研究表明，锌肥施用能显著提高水果型甜玉米雪甜7401的产量，中量施锌处理（30 kg/hm2）时单株产量提升达14.4%，投入产出比较高，同时施用锌肥能增加果穗粗度、降低秃顶现象发生，因此，科学增施锌肥，既能提高水果型甜玉米果穗产量，还能改善其商品外观。

现实生活中，消费者对水果型甜玉米的选择，除了重视产量和商品外观外，还对口感和营养品质有较高要求。相关研究表明，锌肥能提高植物果实糖分含量。杜少平等[25]研究发现，施用锌肥可以提高西瓜中糖分含量，沙守峰等[26]给梨树喷施硫酸锌，结果表明，果实果糖含量极显著增加。本研究发现，锌肥能影响雪甜7401籽粒糖分含量，当锌肥施用量为30、50 kg/hm2时，籽粒糖分含量增加，与对照相比差异显著，但锌肥施用量与籽粒糖分含量的变化并无规律性，因此，进一步深入研究锌肥施用与水果型甜玉米籽粒糖分积累的关系，对于提高甜玉米食用和营养品质意义重大。此外，铁、锌是两类重要的金属类营养矿质元素，对保障作物正常生理代谢具有重要的意义[27]，同时铁、锌含量也关系到作物营养品质高低。本研究发现，锌肥的施用可以显著提高雪甜7401籽粒中锌元素含量，但抑制铁元素的吸收，推测锌、铁吸收存在一定的竞争关系。进一步研究发现，水果型甜玉米籽粒中锌含量与锌肥施用量呈正相关关系，由此可判断，锌肥过度施用会造成籽粒锌积累超标，导致重金属锌中毒，引起食品安全问题。因此，在水果型甜玉米的栽培过程中，应综合考虑锌肥对水果型甜玉米产量、食用、外观和营养品质的影响合理施用。

本试验结果表明，中量施锌处理（30 kg/hm2）可有效改善水果型甜玉米雪甜7401的主要农艺、经济和品质性状，提高其商品价值。高量施锌处理（大于40 kg/hm2）对产量提升空间有限，且籽粒中铁元素吸收会受到抑制，锌积累容易超标，造成重金属锌中毒，因此，生产实践中需合理控制锌肥用量，以免造成污染浪费和不利的后果。