劉 威 周劍雄 謝媛圓 張 旭 熊又升 徐祥玉 袁家富 熊漢鋒

（1湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所/國(guó)家土壤質(zhì)量洪山觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廢棄物肥料化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，430064，湖北武漢；2鄂州職業(yè)大學(xué)，436000，湖北鄂州）

鮮食玉米又稱菜用玉米、果蔬玉米或餐桌型玉米，是指在乳熟期采摘果穗、用于加工或直接食用的玉米品種，根據(jù)品質(zhì)類型可分為甜玉米、糯玉米和甜糯玉米等[1]，是和普通玉米同為一屬的不同亞種。其中甜玉米的蛋白質(zhì)含量、含糖量及維生素含量比普通玉米高，且口感好、易于消化，深受廣大消費(fèi)者的喜愛[2]。氮素是影響鮮食玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一，合理的氮素管理是提高鮮食玉米產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益的重要技術(shù)措施[3]。目前在鮮食玉米生產(chǎn)中，農(nóng)民習(xí)慣采取復(fù)合肥基施與普通尿素追施結(jié)合的方式[4]，但是由于勞動(dòng)力短缺和用工成本上升等，種植業(yè)機(jī)械化程度不斷提高，迫切需要探索出一套省工省力、節(jié)本增效的輕簡(jiǎn)化施肥技術(shù)[5]。

控釋氮肥作為一種新型肥料，最大特點(diǎn)是通過一定技術(shù)可根據(jù)作物對(duì)養(yǎng)分的需求控制其養(yǎng)分釋放模式，實(shí)現(xiàn)肥料養(yǎng)分釋放與作物養(yǎng)分需求基本同步[6]。施用控釋氮肥可以減少氮素?fù)p失，提高氮肥利用率[7-8]，并且可以減少施肥次數(shù)，節(jié)省勞力[9]。已有研究表明，控釋尿素在水稻[10-11]、小麥[12-13]及玉米[14]等作物上有良好的應(yīng)用效果。隨著成本的下降和政策支持，緩控釋肥已逐漸成為傳統(tǒng)常規(guī)肥料的重要替代產(chǎn)品。鮮食玉米作為近年來在湖北省快速發(fā)展起來促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收的新興產(chǎn)業(yè)，與之配套的輕簡(jiǎn)化高效施肥技術(shù)和新型肥料產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用尚少見報(bào)道[15]。為此，本研究通過2年田間試驗(yàn)，比較了不同施氮處理對(duì)鮮食甜玉米產(chǎn)量、籽粒品質(zhì)以及氮素吸收利用的影響，探討控釋尿素和普通尿素一次性施用在湖北省夏播鮮食甜玉米上的應(yīng)用效果，為該地區(qū)鮮食甜玉米輕簡(jiǎn)化栽培和氮肥高效管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2016-2017年連續(xù)2年在湖北省鄂州市鄂城區(qū)杜山鎮(zhèn)進(jìn)行田間試驗(yàn)，2016年在路口村（114°46′ E，30°22′ N），2017 年在下王村（114°45′ E，30°21′ N），兩地僅相隔1.8km。供試土壤類型均為潮土，試驗(yàn)前測(cè)定0～20cm土層土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)，結(jié)果見表1。該區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，年均降雨量1303.7mm，年均氣溫17.1℃。相對(duì)于該地區(qū)多年平均氣候狀況，2016年夏播鮮食玉米生育期內(nèi)的總降雨量偏少，僅272mm，尤其在2016年8月中旬至9月底降雨持續(xù)偏少，出現(xiàn)比較嚴(yán)重的旱情，而在2017年夏播鮮食玉米生育期內(nèi)的總降水量較大，為530mm，降雨頻繁，且多次出現(xiàn)極端降雨現(xiàn)象。

表1 2016和2017年田間試驗(yàn)土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)Table 1 Topsoil physical and chemical properties of experiment fields in 2016 and 2017

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)4個(gè)處理，N0：不施氮；CUS：普通尿素分次施用，基肥︰追肥=3︰2；CUB：普通尿素一次性基施；CRUB：等氮量的控釋尿素一次性基施。每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積20m2。除不施氮處理外，各處理氮（N）、磷（P2O5）和鉀（K2O）施用量相同，分別為180、45和90kg/hm2。供試肥料分別為控釋尿素（一種高分子包膜肥料，由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制提供，N 44%，控釋期為60d）、普通尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O516%）和硫酸鉀（K2O 51%）。除CUs處理外，所有肥料均在播種前一次性作為基肥在2行玉米中間開溝條施，然后翻蓋入土，施肥深度為當(dāng)?shù)厥┓柿?xí)慣 5～8cm。CUs處理在孕穗期進(jìn)行穴施追肥。鮮食玉米2年種植密度均為50 000株/hm2。采用起畦寬窄行種植方式，畦寬2.4m，每畦種植4行，寬行間距80cm，窄行間距40cm，株距33.3cm。

2016年玉米品種為佛甜2號(hào)，于2016年7月31日整地，8月1日施肥，8月4日播種，10月18日收獲；2017年玉米品種為金甜678，于2017年8月1日整地、施肥，8月3日播種，10月19日收獲。田間其他管理措施均按照當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際進(jìn)行，并適時(shí)進(jìn)行病蟲害防治。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

試驗(yàn)開始前整個(gè)田塊按“S”形取樣法采集0～20cm土層土樣，采用常規(guī)方法測(cè)定土壤養(yǎng)分狀況[16]。在鮮食玉米乳熟收獲期（花后25d），每個(gè)小區(qū)采收40個(gè)果穗進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，根據(jù)種植密度折算鮮果穗產(chǎn)量。然后每個(gè)小區(qū)根據(jù)平均鮮穗重及大小穗比例，從中選取有代表性的10個(gè)玉米果穗，測(cè)量穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)和百粒鮮重等指標(biāo)。并采集具有代表性整株樣品3株，分成葉片、莖（含葉鞘）、雄穗、苞葉、穗軸和籽粒6個(gè)部分，于105℃殺青 30min，75℃烘干、稱重，粉碎后經(jīng)濃 H2SO4-H2O2消煮后用流動(dòng)分析儀測(cè)定全氮含量[17]。

采集混勻后的新鮮籽粒樣品分別采用蒽酮比色法、3, 5-二硝基水楊酸比色法、2, 6-二氯靛酚滴定法和考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定可溶性糖、還原性糖、維生素C和可溶性蛋白質(zhì)含量[18]；并測(cè)定皮渣率[19]，具體步驟為：稱取60～100g鮮籽粒2份等重混勻，1份放入70℃鼓風(fēng)烘箱中烘干至恒重（M1），另 1份放入豆?jié){機(jī)中高速打磨 4～5次，每次打磨15s，直至渣與漿徹底分離，將磨碎的玉米漿、渣全部轉(zhuǎn)移到預(yù)先稱重（M2）的0.25mm分樣篩中，用細(xì)水流不斷沖洗分樣篩中的玉米皮渣，直至沖洗出的水澄清為止。將分樣篩連同皮渣一起放入 70℃鼓風(fēng)烘箱中烘干至恒重，冷卻后稱重（M3）。相關(guān)指標(biāo)計(jì)算公式如下：

皮渣率（%）=[(M3-M2)/M1]×100；氮肥偏生產(chǎn)力（NPFP，kg/kg）=施氮處理鮮穗產(chǎn)量/施氮量；氮肥農(nóng)學(xué)效率（NAE，kg/kg）=（施氮處理鮮穗產(chǎn)量–不施氮處理鮮穗產(chǎn)量）/施氮量；氮肥表觀利用率（NUE，%）=[（施氮處理地上部氮吸收量–不施氮處理地上部氮吸收量）/施氮量]×100。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算與整理；運(yùn)用Origin 8.0軟件繪圖；運(yùn)用SPSS 16.0軟件作方差分析，采用最小顯著差異法（LSD）檢驗(yàn)差異顯著性（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮處理對(duì)鮮食甜玉米產(chǎn)量和果穗性狀的影響

由表2可知，與不施氮（N0）處理相比，施氮處理2年中均顯著提高了鮮穗產(chǎn)量，2016和2017年平均增幅分別為20.09%和23.37%。氮肥施用通過增加甜玉米穗長(zhǎng)、穗粗、行粒數(shù)和穗粒數(shù)提高鮮穗產(chǎn)量。不同施氮處理對(duì)穗行數(shù)和百粒鮮重?zé)o顯著影響。與N0相比，各施氮處理中均是CRUB處理的鮮穗產(chǎn)量增幅最大，2016和 2017年分別為22.03%和26.39%；其次是CUS處理，增幅分別為21.10%和25.97%；而CUB處理的鮮穗產(chǎn)量增幅最低，分別為17.14%和17.77%。CRUB處理2年的鮮穗產(chǎn)量略高于CUS處理，差異均不顯著。在2016年，CRUB和 CUS處理的鮮穗產(chǎn)量略高于 CUB處理，差異不顯著；而在2017年，CRUB和CUS處理較 CUB處理的鮮穗產(chǎn)量分別增加了 7.32%和6.96%，差異顯著。結(jié)果表明，與普通尿素一次性施用相比，控釋尿素一次性施用可以提高鮮食甜玉米的鮮穗產(chǎn)量。而與農(nóng)戶習(xí)慣的普通尿素分次施用相比，控釋尿素一次性施用可以保障鮮食甜玉米的鮮穗產(chǎn)量不減少，并且略有增加。

表2 不同施氮處理對(duì)鮮食甜玉米產(chǎn)量和果穗性狀的影響Table 2 Effects of different nitrogen fertilization treatments on yield and ear traits of fresh sweet corn

2.2 不同施氮處理對(duì)鮮食甜玉米籽粒品質(zhì)的影響

由表3可知，2年的鮮食甜玉米籽粒各品質(zhì)指標(biāo)值因供試品種和氣候條件的不同而有所差異。2016年鮮食甜玉米籽粒中的可溶性糖和還原性糖含量要高于2017年，而可溶性蛋白質(zhì)含量要低于2017年。2年鮮食甜玉米的皮渣率和籽粒中的維生素C含量比較接近。與N0處理相比，施氮處理2年的皮渣率、可溶性糖、還原性糖和維生素C含量均有增加趨勢(shì)，但是差異均不顯著。在 2017年，CRUB處理籽?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量顯著高于其他施氮處理；但在2016年，不同施氮處理間籽?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量無顯著差異。

表3 不同施氮處理對(duì)鮮食甜玉米籽粒品質(zhì)的影響Table 3 Effects of different nitrogen fertilization treatments on grain quality of fresh sweet corn

2.3 不同施氮處理對(duì)鮮食甜玉米各部位氮素積累的影響

由圖1可知，鮮食甜玉米乳熟收獲期的氮素積累主要在葉片中，其次是籽粒，然后是莖稈+莖鞘，而苞葉、穗軸及雄穗的占比較少。不同施氮處理對(duì)各器官的氮素積累量有顯著影響。與N0處理相比，各施氮處理均在不同程度上提高了各部位及植株總的氮素積累量。與N0處理相比，各施氮處理均顯著提高了鮮食甜玉米氮素總積累量，2016年的增幅為30.53%～50.27%，2017年為39.66%～57.67%。各施氮處理中，2年中以CUB處理的氮素總積累量均是最低，其次是 CUS處理，CRUB處理最高。CRUB處理在2年中氮素總積累量顯著高于CUB和CUS處理，其中在2016年主要是顯著提高莖稈+莖鞘部位的氮素總積累量，而在 2017年主要是顯著提高了葉片和雄穗部位的氮素積累量。此外，2年里CRUB處理的籽粒氮素積累量均是顯著高于CUB處理。

圖1 不同施氮處理對(duì)鮮食甜玉米各部位氮素積累的影響Fig.1 Effects of different nitrogen fertilization treatments on nitrogen accumulation amount of fresh sweet corn

2.4 不同施氮處理對(duì)鮮食甜玉米氮肥利用效率及經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表4可知，在2年里CRUB處理的氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥表觀利用率均為最高，而CUB處理的氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥表觀利用率均是最低，表明施用控釋尿素對(duì)于提高氮肥利用效率的效果較好。與 CUB處理相比，CRUB處理2年的氮肥表觀利用率分別顯著增加了9.38和8.17個(gè)百分點(diǎn)。CRUB處理在2017年的氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利效率顯著高于 CUB處理，但2016年差異均不顯著。與CUS處理相比，CRUB處理2年的氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥表觀利用率均有增加的趨勢(shì)，其中2017年的氮肥表觀利用率較CUS處理顯著增加了3.92個(gè)百分點(diǎn)。經(jīng)濟(jì)效益分析表明，與不施氮（N0）處理相比，施用氮肥后可以提高種植鮮食甜玉米的產(chǎn)值和增加效益。與施普通尿素的CUB和CUS處理相比，施控釋尿素的CRUB處理氮肥施用成本略有增加，但是勞動(dòng)力成本有所降低，鮮食甜玉米的產(chǎn)值明顯增加，從而使鮮食甜玉米種植效益增加。2年中 CRUB處理分別較 CUB處理增收 845和 1902元/hm2，分別較CUS處理增收287和165元/hm2。

表4 不同施氮處理下的氮肥利用效率及經(jīng)濟(jì)效益比較Table 4 Comparison of nitrogen use efficiency and economic benefit under different nitrogen fertilization treatments

3 討論

輕簡(jiǎn)化栽培是我國(guó)農(nóng)業(yè)種植技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，其中新型肥料的研發(fā)與應(yīng)用是其重要技術(shù)途徑之一[16,20]。許多研究[10-13]表明，采用控釋尿素作為氮肥可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物一次性施肥，并滿足整個(gè)生育期內(nèi)作物對(duì)養(yǎng)分的需求，達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)的作用效果。本研究結(jié)果表明，與普通尿素分次施用相比，一次性施用控釋尿素對(duì)鮮食甜玉米的果穗各性狀指標(biāo)的差異均不顯著，不會(huì)影響鮮食甜玉米果穗的正常生長(zhǎng)發(fā)育，并且鮮穗產(chǎn)量、產(chǎn)值和經(jīng)濟(jì)效益較農(nóng)民習(xí)慣的普通尿素分次施用均有增加?？梢娨淮涡允┯每蒯屇蛩刈骰士梢栽诒ＷC鮮食玉米穩(wěn)產(chǎn)不減產(chǎn)的基礎(chǔ)上起到減少施肥次數(shù)和增加農(nóng)民種植效益的作用，這與前人研究[10,21]結(jié)果一致。

本研究表明，一次性施用控釋尿素處理2年的植株氮素吸收積累量顯著高于一次性施用普通尿素和分次施用普通尿素處理。施用控釋尿素能夠增加作物對(duì)氮素養(yǎng)分的吸收，這與控釋尿素緩慢釋放養(yǎng)分的特性密切相關(guān)[22]?？蒯屇蛩啬軌蛲ㄟ^在土壤中逐步釋放平衡作物吸收與養(yǎng)分供應(yīng)之間的關(guān)系，降低氮素?fù)p失和提高氮素利用效率[9,14]。本研究中，控釋尿素在2017年的施用效果明顯好于2016年，可能與供試品種、田塊土壤條件以及2年生長(zhǎng)期間的降雨和溫度等環(huán)境因素差異有關(guān)。為了更好地指導(dǎo)鮮食甜玉米輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)，控釋尿素的施用還需要結(jié)合其他田間管理優(yōu)化措施開展進(jìn)一步的研究，例如肥料合理深施[23]、適宜的種植密度[24]和合理水分管理[25]等，實(shí)現(xiàn)輕簡(jiǎn)化施肥的同時(shí)達(dá)到增產(chǎn)增效的目標(biāo)。

鮮籽粒品質(zhì)是鮮食玉米經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要決定因素[1,9]。本研究選擇了皮渣率、可溶性糖、還原糖、維生素 C和可溶性蛋白質(zhì)等關(guān)鍵品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)不同氮肥類型僅對(duì)可溶性蛋白質(zhì)含量有影響，其中一次性施用控釋尿素處理在2017年較施用普通尿素顯著增加了鮮籽粒中可溶性蛋白質(zhì)含量，這與安文博等[9]的研究結(jié)果吻合。鮮籽粒中可溶性蛋白質(zhì)含量增加的原因可能與施用控釋尿素后在生育后期能保證充足的氮素供應(yīng)有關(guān)[23]。本研究中不同施氮處理在 2016年干旱年份對(duì)鮮食玉米各品質(zhì)指標(biāo)均無顯著影響。2年結(jié)果不一致的原因可能是由于鮮食玉米的品質(zhì)形成不僅與養(yǎng)分供應(yīng)有關(guān)，同時(shí)受到品種、基因、水分和氣候等諸多因素的綜合影響[26-28]，其詳細(xì)機(jī)理還有待深入研究。

4 結(jié)論

在推薦施氮量（180kg N/hm2）和一次性基施條件下，與普通尿素相比，施用控釋尿素可以增加鮮食甜玉米的鮮穗產(chǎn)量，顯著提高植株地上部尤其是籽粒和葉片部位對(duì)氮素的吸收量，顯著提高氮肥利用率。在推薦施氮量（180 N kg/hm2）條件下，與農(nóng)民習(xí)慣的分次施用普通尿素相比，控釋尿素一次性基施在減少施肥次數(shù)的同時(shí)，保障鮮食甜玉米產(chǎn)量，顯著增加植株氮素總吸收量，并有提高氮肥利用效率和增加鮮籽粒中可溶性蛋白質(zhì)含量的趨勢(shì)。從輕簡(jiǎn)化栽培、保證產(chǎn)量品質(zhì)和提高氮素利用效率等方面綜合考慮，在湖北省夏播鮮食甜玉米生產(chǎn)上采用控釋尿素一次性基施是一種可行的輕簡(jiǎn)化氮素施用方式。