不同肥料机械深施对玉米的品质影响分析

王晶晶苏鹏刘芙蓉李昌贵

(1.新沂市沂兰绿色材料产业研究院有限公司，江苏 新沂 221400；2.新沂市科学技术局，江苏 新沂 221400)

前言

玉米(ZeamaysL.)是重要的粮食作物和饲料作物[1，2]，在我国种植历史悠久，种植面积广泛，具有丰富的营养价值，如淀粉、蛋白质等。在全国玉米种植区划中，江苏省玉米发展晚，处于南方山地丘陵玉米区和黄淮海玉米区两大玉米产区之间，气候由亚热带地区转变为温带地区。与黄淮海夏玉米主产区相比，产量低且进一步提升困难[3]。玉米在整个生长过程中对于肥料的需求量较大。肥料的施用在玉米生产中至关重要，合理施肥可提高玉米产量，保障粮食安全。随着农业科技的进步和生产水平的提高，农业生产中对于肥料的使用也越来越重视[4]。但是，由于不合理的施用化肥，造成肥料利用率低下，土壤板结[5]，有机质降低，粮食品质下降、环境恶化、成本提高[6]。玉米减肥增效面临新挑战。

选择合适的施肥方式是提高作物产量和品质的关键[7，8]。传统施肥方式容易造成雨水淋失、水体污染等诸多问题[9]。种肥同播是一次性将肥料和种子同时施入土壤的技术，肥料不易淋失，减少了对水资源的污染，生态环保[10]。然而，种肥同播技术也存在一些问题，如肥料挥发、烧苗、养分流失等。为了解决这些问题，肥料机械深施可以减少其损失和浪费，促进作物生长发育，增加根系吸收能力，从而提高产量，达到增产增收的效果[11，12]。但是近年来，众多学者对提高玉米产量和品质的研究集中在肥料田间管理上[13，14]，对机械深施的研究较少，不同肥料配施机械深施的研究更少。因此，研究不同肥料种肥同播在机械深施下对玉米品质的影响具有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试玉米品种为“隆创310”。供试土壤为砂壤土，前茬作物为小麦，小区试验土壤pH 5.81，有机质29.7g·kg-1，碱解氮2.36g·kg-1，有效磷75.66mg·kg-1，速效钾376.45mg·kg-1。供试肥料为尿素加新洋丰万保复合肥(N15-P15-K15)、富江山复合肥(N29-P5-K6)、凹凯德生物有机肥。

1.2 试验设计

试验设置4个不同处理，处理1为常规施肥(CK)：尿素40kg·667m-2加新洋丰万保复合肥(N15-P15-K15)10kg·667m-2；处理2为机械深施：尿素40kg·667m-2加新洋丰万保复合肥(N15-P15-K15)10kg·667m-2；处理3为机械深施：富江山复合肥(N29-P5-K6)50kg·667m-2；处理4为机械深施：凹凯德生物有机肥400kg·667m-2(按含氮量折算)，试验按随机区组排列，每个小区设置为5m×10m，便于旋耕机进行整地，株行距分别设置为30cm×50cm，种植密度约4400株·667m-2，不同处理之间隔开。各小区除施肥措施不同外，其他田间管理措施均一致。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 农艺性状、产量及构成因素

观察并记录各处理下夏玉米生育时期，测定株高、茎粗、穗位高等农艺学性状。玉米成熟时，将样品带回实验室制样、考种，随机选取10个果穗，调查穗长、穗粗、穗行数、穗粒数、百粒重等，百粒重的籽粒重量采用百分之一电子天平称量。产量计算公式：

产量=667m2收穗数×平均穗粒数×百粒重×0.85×10-5

1.3.2 土壤理化性质

旋耕施肥前在试验区采用“之”字型方式多点采集耕作层基础土样，共取5点，将5点土壤均匀混合后取约300g土壤装入封口袋内带回实验室自然风干，过20目和100目筛后备用并进行理化指标测定。

玉米收获前，在试验各小区采集土样，土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量的测定参照山东莱恩德智能科技有限公司的高智能土壤肥料养分检测仪(LD-GT4型)操作说明进行[15]。土壤电导率(EC)利用土壤电导率及盐分一体测试仪(TY-TDS)测定。

1.3.3 玉米籽粒品质

将获得的玉米籽粒混匀，取其中约200g置于75℃烘箱中烘干，粉碎过20目筛，备用，待指标检测。其中，玉米籽粒蛋白质含量采用凯氏定氮法进行检测，玉米籽粒淀粉含量采用酸水解法进行检测，玉米籽粒全磷含量检测采用电感耦合等离子体发射光谱法进行检测，玉米籽粒全钾含量采用火焰原子吸收光谱法进行检测，玉米籽粒全氮含量检测采用自动定氮仪法进行检测，玉米容重采用玉米容重器进行测量。

1.4 数据处理

利用SPSS 25.0对试验结果进行单因素方差分析(F检验)，选择邓肯(D)检验对玉米的株高、穗位高、径粗、穗长、穗粗、穗粒数、百粒重、产量等进行多重比较。采用相关性分析(双变量)对玉米的农艺性状及产量构成因素进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 生育期

由表1可知，玉米全生育期为100d，各处理玉米出苗期、拔节期、喇叭口期基本一致，吐丝期处理2、处理3、处理4较处理1提前2d，相应的孕穗和灌浆期也提前2d，收获期一致。

表1 玉米种肥同播在机械深施下各处理生育期记载

2.2 不同处理农艺性状分析

由图1可知，玉米机械深施组株高低于CK组(231.5cm)，处理2(229.2cm)和处理3(224.9cm)无显著差异；处理4株高最低，为221.4cm，较处理1降低10.1cm，处理4与其他各处理差异显著(P<0.05)。玉米机械深施组(处理2、处理3、处理4)的穂位高分别为122.90cm、120.00cm和109.20cm，较处理1(124.00cm)均降低，处理2和处理3无显著差异，处理4和处理1差异显著(P<0.05)。玉米机械深施组(处理2、处理3、处理4)的径粗分别为2.39cm、2.30cm和2.50cm高于处理1(2.15cm)，处理3<处理2<处理4。

2.3 产量及构成因素分析

由表2可知，玉米机械深施组穂长均高于CK组(17.29cm)，处理2和处理3次之，分别为18.59cm和17.79cm；处理4最长，为18.73cm，各处理差异不显著(P>0.05)。玉米机械深施组(处理2和处理3)穂粗分别为4.94cm和4.81cm低于CK组(5.22cm)，处理4穗粗为5.30cm，高于CK组，处理4显著优于处理2和处理3；玉米机械深施组(处理2、处理3、处理4)秃尖分别为3.31cm、3.28cm和3.22cm低于CK组(3.57cm)，处理1>处理2>处理3>处理4。穗行数约15行，差异不显著(P>0.05)；玉米机械深施组(处理2、处理3、处理4)行粒数分别为27.37cm、27.07cm和27.77cm高于CK组(25.27cm)，处理4>处理2、处理3，玉米机械深施组(处理2、处理3、处理4)穗粒数分别为415.07粒、410.93粒和421.20粒显著高于CK组(393.53粒)，处理4>处理2、处理3；玉米机械深施组(处理2、处理3、处理4)百粒重分别为32.60g、31.90g和33.70g显著高于CK组(30.53g)，处理2、处理4>处理3。玉米机械深施组(处理2、处理3、处理4)理论产量分别为516.66kg·667m-2、500.60kg·667m-2和541.94kg·667m-2显著高于CK组(458.83kg·667m-2)，处理4>处理2>处理3>处理1。处理4较常规施肥增产18.11%，处理2较常规施肥增产12.61%，处理3较常规施肥增产9.10%。

表2 产量及构成因素分析

对玉米相关参数进行相关性分析，如表3所示，玉米理论产量与穗位高呈极显著负相关，相关值为-0.434(P<0.01)；玉米产量与行粒数、穗粒数和百粒重呈极显著正相关，相关值分别为0.599、0.599、0.913(P<0.01)。玉米理论产量与径粗、穗长呈显著正相关，相关值分别为0.338、0.366(P<0.05)。

表3 相关性分析

2.4 不同处理土壤理化性质分析

如表4所示，玉米机械深施组(处理2、处理3、处理4)pH分别为5.76、5.77、5.74高于CK组(5.73)，各处理间差异不显著(P>0.05)。玉米机械深施组(处理2、处理3、处理4)土壤电导率分别为186μs·cm-1、191μs·cm-1和137μs·cm-1较CK组(232μs·cm-1)显著降低，处理4<处理2<处理3。处理2、处理3有机质含量分别为33.7g·kg-1和34.4g·kg-1，较CK组(35.2g·kg-1)减少，但差异不显著(P>0.05)，处理4土壤有机质含量(59.7g·kg-1)显著高于其他处理。玉米机械深施组(处理2、处理3、处理4)土壤碱解氮分别为159.3mg·kg-1、157.4mg·kg-1和185.7mg·kg-1，较CK组(211.0mg·kg-1)显著减少，处理2<处理3<处理4。玉米机械深施组(处理2、处理3、处理4)土壤有效磷含量分别为122.1mg·kg-1、135.8mg·kg-1和131.6mg·kg-1，较CK组(153.6mg·kg-1)显著减少，处理2<处理4<处理3。玉米机械深施组(处理2、处理3、处理4)土壤速效钾含量分别为213.8mg·kg-1、239.1mg·kg-1、231.4mg·kg-1，较CK组(297.2mg·kg-1)显著减少，处理2<处理4<处理3。

表4 不同处理土壤理化性质

2.5 不同处理玉米籽粒性状分析

不同处理玉米籽粒氮、磷、钾含量和品质性状见表5，玉米机械深施组籽粒全氮含量均高于CK组(11.90g·kg-1)，处理2(13.90g·kg-1)和处理3(14.00g·kg-1)含量最高；处理4全氮含量次之，为12.60g·kg-1。玉米机械深施组籽粒全磷含量显著高于CK组(220mg·kg-1)，处理2最高，为330mg·kg-1；处理3和处理4次之且差异不显著，分别为287mg·kg-1和298mg·kg-1。玉米机械深施组籽粒全钾含量显著高于CK组(263mg·kg-1)，处理2最高，为347mg·kg-1；处理3和处理4次之且差异不显著，分别为311mg·kg-1和298mg·kg-1。玉米机械深施组籽粒总淀粉含量显著高于CK组(515g·kg-1)，处理3最高，为620g·kg-1；处理2和处理4次之且差异不显著，分别为542g·kg-1和558g·kg-1。玉米机械深施组籽粒蛋白质含量显著高于CK组(73.5g·kg-1)，处理4最高，为90.3g·kg-1；处理2和处理3次之且差异不显著，分别为87.3g·kg-1和87.5g·kg-1。玉米机械深施组籽粒容重显著高于CK组(756mg·cm-3)，处理4最高，为775mg·cm-3；处理2和处理3次之且差异不显著，分别为769mg·cm-3和762mg·cm-3。

表5 不同处理玉米籽粒氮磷钾含量及品质性状

3 讨论与结论

研究表明，在种肥同播条件下机械深施较常规处理施肥表现出株高偏低，穗位高降低，茎秆粗壮[16]。本研究结果与之相符，研究对象玉米(“隆创310”)生长周期为100d，在种肥同播下机械深施吐丝期、孕穗期和灌浆期较常规处理均提前2d。贺娇妓[17]研究了不同元素配比的控释肥对玉米主要农艺性状和产量的影响，指出玉米的产量与穗位高和秃尖长呈负相关，且与秃尖长呈极显著负相关(P<0.01)，与行粒数、百粒重等显著相关，与百粒重呈显著正相关(P<0.01)。本研究中玉米理论产量与穗位高呈极显著负相关(P<0.01)，玉米理论产量与行粒数、穗行数和百粒重呈极显著正相关(P<0.01)。玉米理论产量与径粗、穗长呈显著正相关(P<0.05)。这表明不同肥料在种肥同播下机械深施均在一定程度上增加了玉米的穗长、百粒重、行粒数，降低了秃尖长度，进而提升了玉米的产量。

土壤供给作物的肥力衡量标准其养分含量的高低，土壤速效养分为作物生长提供所必需的营养元素[18]。不同肥料在种肥同播下机械深施处理，尤其是机械深施凹凯德生物有机肥，一定程度上使土壤更疏松，氮磷钾含量更低，病害减轻。氮磷钾在作物的代谢过程中参与蛋白质和糖类等重要物质的代谢，其含量增加可以促进作物秸秆中干物质转运至籽粒，增加作物产量[19]。作物籽粒中钾含量增加还可以促进糖类和蛋白质的合成[20]，可以在一定程度上增加作物的百粒重和产量[21，22]。本研究3种肥料在种肥同播机械深施处理均在一定程度上增加玉米籽粒中全氮、全磷、全钾、蛋白质、总淀粉的含量，提升了玉米的品质。

玉米机械深施组(处理2、处理3、处理4)农艺性状、产量及构成因素、土壤理化性质及玉米籽粒品质均优于常规施肥(处理1)，其中，凹凯德生物有机肥(处理4)优于尿素加新洋丰万保复合肥(处理2)优于富江山复合肥(处理3)，以300kg·667m-2机械深施凹凯德生物有机肥(处理4)玉米的各项指标表现效果较好，玉米产量为541.94kg·667m-2，土壤有机质的含量达59.7g·kg-1，玉米籽粒蛋白质含量达90.3g·kg-1。综上所述，机械深施可以增加玉米产量和提升玉米品质。机械深施配施凹凯德生物有机肥增产效果更佳。