彭 華 ，孟 鑫 ，廖長見 ，劉建新 ，陳小翠

（1.四川旅游學(xué)院 旅游農(nóng)業(yè)發(fā)展研究中心，四川 成都 610100；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 玉米研究所，四川 成都 611130；3.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物研究所/福建省特色旱作物品種選育工程技術(shù)研究中心，福建 福州 350013；4.畢節(jié)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，貴州 畢節(jié) 551700；5.遵義市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，貴州 遵義 563000）

我國鮮食玉米年種植面積達(dá)134萬hm2以上，是目前全球最大的鮮食玉米生產(chǎn)國和消費(fèi)國。甜玉米作為鮮食玉米重要類型之一，因其可滿足蔬菜、水果和加工需求，近年來其種植面積逐年擴(kuò)大[1-2]。據(jù)不完全統(tǒng)計，2018年四川鮮食玉米種植面積為5.3萬～6.0萬hm2，其中甜玉米占20%[3]。近年來，東南沿海地區(qū)開始流行以生食為主的爆漿牛奶玉米，其中，雪甜7401最為暢銷，因其籽粒顏色雪白，爆漿多汁，糖分含量高，熟食、生食俱佳，被譽(yù)為鮮食玉米的珍品，推廣前景較好。雪甜7401系福州金苗種業(yè)有限公司選育的甜玉米新品種，2018年通過浙江省農(nóng)作物品種審定委員會審定[4]。2019年四川農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米研究所將雪甜7401引入四川，結(jié)合四川本土農(nóng)家樂游客需求，進(jìn)行定制化種植供應(yīng)，種植獲得成功。與原產(chǎn)地對比發(fā)現(xiàn)，該品種口感差異不顯著，但植株較小、果穗顏色偏黃和籽粒不飽滿程度加深，商品性較差。分析發(fā)現(xiàn)，雪甜7401對有機(jī)肥和微量元素施用要求嚴(yán)格[5]，鋅元素缺失是造成該品種與原產(chǎn)地長勢差異的重要原因，探明鋅對水果型甜玉米主要農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)和品質(zhì)性狀的影響具有重要意義[6]。鋅是作物正常生長發(fā)育需要的重要微量元素，也是動物和人類維持基本生理功能的重要元素，被譽(yù)為“智慧元素”。2004年，國際生物強(qiáng)化項目Harvest Plus Program正式啟動[7-8]，其目標(biāo)是通過傳統(tǒng)育種手段提高農(nóng)作物中微量元素的含量，消費(fèi)者在食用這種食品后增加了所需微量元素的攝入量，從而改善自身的營養(yǎng)狀況，其中鋅和玉米被選定為第一階段的目標(biāo)元素和作物類型[7]。黃偉東等[9]、車麗等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在保證玉米正常氮、磷、鉀供給的情況下，微量元素鋅對玉米生長、病害發(fā)生和品質(zhì)均有一定的影響。在普通玉米生產(chǎn)中，鋅肥施用可提高玉米葉片光合作用，促進(jìn)干物質(zhì)積累，提高細(xì)胞抗氧化脅迫能力。康蓉等[11]研究發(fā)現(xiàn)，施用鋅肥可促使玉米植株長勢更旺，葉色更深，玉米果穗增長，并減少果穗禿頂發(fā)生。李文等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在漬澇脅迫下噴施鋅肥可有效緩解玉米葉片枯死、葉綠素含量快速下降等問題。蔣曦龍等[13]研究發(fā)現(xiàn)，玉米產(chǎn)量隨鋅肥施用量呈先增后減的趨勢，合理增施鋅肥可以提高玉米產(chǎn)量，而過量施用鋅肥會產(chǎn)生毒害導(dǎo)致玉米產(chǎn)量下降。在營養(yǎng)品質(zhì)方面，徐立新等[14]研究發(fā)現(xiàn)，鋅能提高小麥籽粒的沉淀值、濕面筋含量、出粉率、吸水量和面團(tuán)穩(wěn)定時間。張勇強(qiáng)等[15]研究發(fā)現(xiàn)，單施鋅肥可有效提高玉米籽粒蛋白質(zhì)、脂肪和微量元素鋅含量。

本研究2021年在溫室模擬大田環(huán)境，設(shè)置不同鋅肥施用梯度，分析了外施鋅肥對雪甜7401主要農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)和品質(zhì)性狀的影響，旨在為水果型甜玉米鋅肥經(jīng)濟(jì)有效施用，促進(jìn)甜玉米高品質(zhì)栽培提供幫助。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗材料為水果型甜玉米雪甜7401，種子購置于福州金苗種業(yè)有限公司。鋅肥是河南安通環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的七水硫酸鋅。

1.2 試驗方法

試驗于2021年3月在四川省雅安市四川農(nóng)業(yè)大學(xué)多營試驗基地進(jìn)行。

雪甜7401種子溫水浸泡12 h后，采用72孔育苗盤育苗，待幼苗至3葉1心期，選擇整齊一致的健康植株移栽溫室大棚中，單株種植，行長4 m，行距80 cm，株距30 cm，雙行區(qū)，每行種植12株，密度為37 462株/hm2。在保證水肥的前提下，按當(dāng)?shù)仵r食玉米正常田間管理進(jìn)行，試驗共設(shè)2次重復(fù)。大棚中土壤在保證其他主要元素一致的情況下，設(shè)置Zn0（不施鋅肥，CK）、Zn10（低量施鋅，10 kg/hm2）、Zn20（中低量施鋅，20 kg/hm2）、Zn30（中量施鋅，30 kg/hm2）、Zn40（高 量 施 鋅 ，40 kg/hm2）和 Zn50（極高量施鋅，50 kg/hm2）6個鋅肥施用梯度，鋅肥采用ZnSO4以基肥形式一次性施入。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)性狀測定 收獲期選擇小區(qū)除邊株外的所有植株，調(diào)查植株整齊度，葉片（穗位葉）顏色，散粉、吐絲時間，株高、穗位高，果穗鮮質(zhì)量，穗行數(shù)，行粒數(shù)和禿尖長等基本農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)性狀。吐絲、散粉期由育苗至對照及各處理半數(shù)以上的植株開始吐絲、散粉時間計算；吐絲散粉間隔（ASI）由吐絲時間減去散粉時間計算；株高為地面至植株雄穗頂端高度；穗位高為地面至最上部雌穗穗位的高度；果穗鮮質(zhì)量用臺秤進(jìn)行測定；穗粗和禿尖長分別由游標(biāo)卡尺和直尺測量。

1.3.2 生理及品質(zhì)性狀測定 在收獲期測定穗位葉葉綠素含量、光合效率、籽粒糖分和Fe、Zn含量。采用SPAD（SPAD-502plus）測定穗位葉葉綠素相對含量[16]；穗位葉凈光合效率采用Li-6400便攜式光合儀測定[17]；玉米籽粒糖分含量采用手持糖度計（PAL-1）測定[18]；籽粒Fe、Zn含量采用火焰原子吸收分光光度計（日立，Z-5300）測定[19]。以上性狀的分析均進(jìn)行3次生物學(xué)重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及圖表制作，運(yùn)用SPSS 20.0軟件進(jìn)行方差分析，采用Duncan法進(jìn)行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鋅肥施用量對雪甜7401收獲期主要農(nóng)藝性狀的影響

不同鋅肥施用量對雪甜7401主要農(nóng)藝性狀的影響如表1所示。

表1 不同鋅肥施用量對雪甜7401主要農(nóng)藝性狀的影響Tab.1 Effects of different zinc fertilizer application rates on the main agronomic characteristics of Xuetian 7401

由表1可知，不同鋅肥施用量對雪甜7401收獲期主要農(nóng)藝性狀有一定的影響。當(dāng)鋅肥施用量高于20 kg/hm2時，雪甜7401株高和穗位高均顯著高于對照。隨著施鋅量的增加，株高在Zn30處理達(dá)到最大值，Zn50處理的株高下降；穗位高與鋅肥施用量成正比；同時，施鋅也對玉米散粉吐絲時間產(chǎn)生影響，Zn20及以上處理的玉米吐絲和散粉時間顯著縮短，其中，Zn50處理的吐絲時間較對照提早1.7 d，散粉期提早3.2 d，差異均達(dá)顯著水平；吐絲散粉間隔（ASI）隨著施鋅量的增加而延長，但除Zn50處理與Zn30處理達(dá)顯著水平外，其他均未達(dá)顯著水平。

2.2 不同鋅肥施用量對雪甜7401收獲期主要產(chǎn)量性狀的影響

不同鋅肥施用量對雪甜7401果穗鮮質(zhì)量及產(chǎn)量因子的影響如表2所示。

表2 不同鋅肥施用量對雪甜7401果穗鮮質(zhì)量及產(chǎn)量因子的影響Tab.2 Effects of different zinc fertilizer application rates on the ear fresh weight and yield factors of Xuetian 7401

雪甜7401主要以生食為主，果穗鮮質(zhì)量、禿頂情況是衡量其商品價值的重要指標(biāo)。由表2可知，低量施鋅處理（Zn10）下果穗鮮質(zhì)量為258.31 g，比對照增加3.83 g，差異不顯著。隨著施鋅量的增加，果穗鮮質(zhì)量呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，且與對照比較均達(dá)到顯著水平。Zn30處理的果穗鮮質(zhì)量達(dá)到291.02 g，比對照增加36.54 g，增幅達(dá)到14.36%，僅比Zn40處理少2.41 g，穗粗69.78 cm，僅比Zn40處理少0.4 cm，與Zn40處理相比，所有性狀差異較小，均未達(dá)到顯著水平。Zn40處理的果穗鮮質(zhì)量達(dá)到峰值，為293.43 g，比對照增加38.95 g，增幅達(dá)到15.31%；繼續(xù)增加鋅肥施用量，Zn50處理的果穗鮮質(zhì)量下降，為283.21 g，與Zn40處理相比差異顯著。進(jìn)一步就施鋅處理對果穗鮮質(zhì)量構(gòu)成的穗長、穗粗和禿尖長3個重要指標(biāo)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，除極高量施鋅（Zn50）外，其余施鋅處理均能增加果穗長度，且在Zn40施鋅處理下果穗長度達(dá)到峰值，為20.32 cm，因此，施鋅處理對穗長的影響規(guī)律為低濃度促進(jìn)、高濃度抑制。對穗粗和禿尖長2個性狀統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，除少量施鋅處理（Zn10）外，其余施鋅處理均能顯著增加穗粗，但對禿尖長的影響不明顯。由此可見，雪甜7401的主要產(chǎn)量性狀隨著施鋅量的增加，果穗質(zhì)量先增后減，中量施鋅處理（Zn30）的投入產(chǎn)出比最佳，產(chǎn)量的提升主要依靠增加穗粗而獲得，但高量及超高量施鋅處理對產(chǎn)量提升空間也是有限的。

2.3 不同鋅肥施用量對雪甜7401主要生理和品質(zhì)性狀的影響

在收獲期對不同鋅肥處理下雪甜7401穗位葉葉綠素含量和凈光合效率的變化情況進(jìn)行分析,結(jié)果顯示（表3），在Zn10處理下，穗位葉葉綠素含量與對照間差異未達(dá)顯著水平；隨著施鋅量的增加，葉綠素含量總體呈上升趨勢，在Zn50處理時達(dá)到峰值，除與Zn40處理間未達(dá)顯著水平外，與對照及其他處理間差異達(dá)顯著水平，由此可見，鋅肥施用可以顯著提高雪甜7401葉片的葉綠素含量。同時施鋅也對穗位葉凈光合效率產(chǎn)生影響，在Zn10、Zn20處理下，葉片凈光合效率與對照相比略有提高，但均未達(dá)顯著水平；隨著施鋅量的增加，穗位葉凈光合效率呈明顯的上升趨勢，與對照相比均有明顯提高，且均達(dá)顯著水平，Zn50處理下葉片凈光合效率最高，但與Zn40處理間差異不顯著，而與對照及其他施鋅處理差異均達(dá)顯著水平。

表3 不同鋅肥施用量對雪甜7401主要生理和品質(zhì)性狀的影響Tab.3 Effects of different application rates of zinc fertilizer on the main physiological and quality traits of Xuetian 7401

從表3及圖1可以看出，施鋅處理對糖分及Fe、Zn營養(yǎng)元素含量的影響也存在一定差異，施鋅處理對糖分含量的影響總體上表現(xiàn)為上升趨勢，同樣在Zn50處理下糖分含量最高，且與對照及Zn10、Zn20和Zn40處理間均差異顯著，但與Zn30處理間差異不顯著，因此，施鋅對糖分含量的影響以及最佳的鋅肥施用量仍需進(jìn)一步驗證。不同處理的Fe、Zn元素含量測定結(jié)果顯示，與對照相比，Zn10、Zn20處理下，籽粒鐵含量變化不明顯，差異不顯著；隨著施鋅量的增加，籽粒鐵含量存在明顯下降趨勢，在Zn40、Zn50處理下達(dá)到最低；而籽粒Zn含量的變化規(guī)律與籽粒Fe含量正好相反，即隨著施鋅量的增加，籽粒Zn含量呈明顯的上升趨勢，在Zn50處理下達(dá)到最高。除Zn10施鋅處理與對照間差異不顯著外，其余處理間、處理與對照間差異均達(dá)顯著水平。

圖1 不同鋅肥施用量下籽粒鐵、鋅元素含量變化Fig.1 Variation trend of grain iron and zinc content under different zinc application treatments

3 結(jié)論與討論

鋅作為作物生長、發(fā)育的必需營養(yǎng)元素，在轉(zhuǎn)錄因子中起結(jié)構(gòu)離子作用，是植物體內(nèi)多種酶的功能成分，也是重要的輔助因子[20-21]。鋅參與植物光合作用、氮素同化、核酸和蛋白質(zhì)代謝、生殖器官發(fā)育等過程，缺鋅將對植物生長發(fā)育產(chǎn)生嚴(yán)重影響[22]。施鋅是解決作物缺鋅最直接和有效的手段，有研究表明，葉片噴施鋅肥可以提高玉米株高及葉綠素含量[23-24]。本研究發(fā)現(xiàn)，施鋅處理后的雪甜7401植株更加持綠，葉綠素含量顯著提高，葉片凈光合效率提高，鋅肥通過參與植物光合作用，增加葉綠素含量提高光合效率，有效促進(jìn)了有機(jī)物的累積。在本研究中，施鋅有助于雪甜7401穗長和穗粗的增加，最終實現(xiàn)產(chǎn)量提升，但葉綠素和光合效率與穗長和穗粗的增長有無相關(guān)性還需要進(jìn)一步研究。本研究同時發(fā)現(xiàn)，鋅肥處理影響雪甜7401的株高和生育期，當(dāng)鋅肥施用量大于20 kg/hm2時能顯著增加玉米株高和穗位高，但增加幅度與施用量并不成正比，因此，在水肥條件較好的地方，應(yīng)注意鋅肥施用量適當(dāng)，以免植株過高，造成倒伏。鋅肥對雪甜7401生育期影響方面，當(dāng)鋅肥施用量大于30 kg/hm2時可以顯著提早雪甜7401吐絲和散粉期，鋅肥的施用能延長雌雄花期間隔（ASI），主要原因是鋅肥對散粉和開花期的影響程度不一致造成的，但并不影響整個植株的授粉和結(jié)實，由此可見，鋅肥可用于雪甜7401的花期調(diào)整，可提早鮮穗上市時間。本研究表明，鋅肥施用能顯著提高水果型甜玉米雪甜7401的產(chǎn)量，中量施鋅處理（30 kg/hm2）時單株產(chǎn)量提升達(dá)14.4%，投入產(chǎn)出比較高，同時施用鋅肥能增加果穗粗度、降低禿頂現(xiàn)象發(fā)生，因此，科學(xué)增施鋅肥，既能提高水果型甜玉米果穗產(chǎn)量，還能改善其商品外觀。

現(xiàn)實生活中，消費(fèi)者對水果型甜玉米的選擇，除了重視產(chǎn)量和商品外觀外，還對口感和營養(yǎng)品質(zhì)有較高要求。相關(guān)研究表明，鋅肥能提高植物果實糖分含量。杜少平等[25]研究發(fā)現(xiàn)，施用鋅肥可以提高西瓜中糖分含量，沙守峰等[26]給梨樹噴施硫酸鋅，結(jié)果表明，果實果糖含量極顯著增加。本研究發(fā)現(xiàn)，鋅肥能影響雪甜7401籽粒糖分含量，當(dāng)鋅肥施用量為30、50 kg/hm2時，籽粒糖分含量增加，與對照相比差異顯著，但鋅肥施用量與籽粒糖分含量的變化并無規(guī)律性，因此，進(jìn)一步深入研究鋅肥施用與水果型甜玉米籽粒糖分積累的關(guān)系，對于提高甜玉米食用和營養(yǎng)品質(zhì)意義重大。此外，鐵、鋅是兩類重要的金屬類營養(yǎng)礦質(zhì)元素，對保障作物正常生理代謝具有重要的意義[27]，同時鐵、鋅含量也關(guān)系到作物營養(yǎng)品質(zhì)高低。本研究發(fā)現(xiàn)，鋅肥的施用可以顯著提高雪甜7401籽粒中鋅元素含量，但抑制鐵元素的吸收，推測鋅、鐵吸收存在一定的競爭關(guān)系。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，水果型甜玉米籽粒中鋅含量與鋅肥施用量呈正相關(guān)關(guān)系，由此可判斷，鋅肥過度施用會造成籽粒鋅積累超標(biāo)，導(dǎo)致重金屬鋅中毒，引起食品安全問題。因此，在水果型甜玉米的栽培過程中，應(yīng)綜合考慮鋅肥對水果型甜玉米產(chǎn)量、食用、外觀和營養(yǎng)品質(zhì)的影響合理施用。

本試驗結(jié)果表明，中量施鋅處理（30 kg/hm2）可有效改善水果型甜玉米雪甜7401的主要農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)和品質(zhì)性狀，提高其商品價值。高量施鋅處理（大于40 kg/hm2）對產(chǎn)量提升空間有限，且籽粒中鐵元素吸收會受到抑制，鋅積累容易超標(biāo)，造成重金屬鋅中毒，因此，生產(chǎn)實踐中需合理控制鋅肥用量，以免造成污染浪費(fèi)和不利的后果。