有機無機鉀肥配施對甜玉米產量、品質及土壤微生物的影響

王素萍 杜雷 陳鋼 洪娟 黃翔 張貴友

摘要：為闡明甜玉米（Zea mays L.）有機無機鉀肥施用的最佳配比，研究了不同有機無機鉀肥配施比例對甜玉米產量、品質及土壤微生物含量的影響。結果表明，施用鉀肥可促進甜玉米葉片數和株高的增加，提高果實中硝酸鹽、可溶性糖和可溶性蛋白的含量，可顯著增加玉米的穗粗、穗長、行粒數及千粒重，降低禿尖長，但對苞葉數及穗行數無顯著影響。施用鉀肥促進了甜玉米產量、干物質積累量和鉀素積累量的增加，增幅分別為11.02%～26.04%、28.42%～47.39%和35.87%～68.97%。同時可顯著增加土壤中可培養的細菌、真菌與放線菌的數量。等施鉀量條件下，施用有機肥可以降低果實中硝酸鹽積累量，提高可溶性糖含量。30%有機鉀+70%無機鉀處理的玉米產量、農學效率、鉀素積累量和鉀肥表觀利用率分別為18 755 kg/hm2、21.53 kg/kg、194.89 kg/hm2和44.19%，顯著高于其他施鉀處理。鉀素主要積累在甜玉米的葉片和莖稈中。土壤中可培養細菌、真菌和放線菌的數量有機無機肥配施處理顯著高于全部施用化肥處理，且隨著有機鉀在總施鉀量中所占比例的降低也呈降低趨勢。綜上所述，有機無機鉀肥配施較全部施用化肥可以提高甜玉米的產量、品質和肥料利用率，有機和無機鉀肥3∶7配施效果最好。

關鍵詞：有機無機肥配施;甜玉米（Zea mays L.）;產量;品質;土壤微生物

中圖分類號：S145.6? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2018）23-0055-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.23.013? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

甜玉米（Zea mays L.）因其營養豐富和口感香甜而深受消費者喜愛，在鮮食和深加工市場消費量均很大，市場前景非常廣闊[1，2]。要提高甜玉米的效益，在生產中既要提高其產量，更要關注其品質[3]。鉀對玉米產量和品質的影響研究表明，施用鉀肥一定用量內可不同程度地提高甜玉米產量[4-7]，可明顯提高甜玉米子粒可溶性糖含量[8-10]，也可減輕作物病蟲害的發生。但中國現有耕地的有效供鉀能力明顯不足，56%土壤速效鉀含量偏低，南方地區尤為嚴重，因此，增施鉀肥已成為實現甜玉米高產優質栽培的重要途徑。

中國鉀礦資源相當稀缺，探明資源儲量僅占世界總儲量的1.8%[11]，鉀肥供應主要依賴國外進口。但國內現有的大量有機鉀肥資源沒有開發利用，資源浪費嚴重，因此，如何高效利用現有的大量有機鉀資源，降低鉀肥施用成本，減少鉀肥進口量[12-15]，逐漸被提上日程。現階段，關于有機肥料在甜玉米上的施用研究多關注于對其產量和品質的影響，而關于有機無機肥配合施用的最佳比例的研究鮮見報道，本研究通過有機無機鉀肥不同配施比例對甜玉米產量、品質及土壤微生物的影響，以期闡明甜玉米有機無機鉀肥施用的最佳配比，為有機鉀肥資源在甜玉米種植中高效利用提供科學依據。

1? 材料與方法

1.1? 試驗概況

2015年5—8月在湖北省武漢市黃陂區農業科學院北部園區試驗基地布置田間試驗，土壤類型為灰潮土，由江河沖積物發育而成。試驗前取耕作層（0～20 cm）土壤，土壤基本理化性狀pH 7.34，有機質12.86 g/kg，全氮1.02 g/kg，堿解氮61.90 mg/kg，速效磷23.24 mg/kg，速效鉀43.85 mg/kg。

供試甜玉米品種為金中玉[（鄂）農種生許字（2009）第0010號，產地為海南]，播種密度為4.8萬株/hm2。

供試化肥包括尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O5 16%）、硫酸鉀（含K2O 50%）。有機肥由武漢禾豐瑞科技發展有限公司提供，其養分含量為N 2.11%、P2O5 0.78%和K2O 2.17%。

1.2? 試驗設計

試驗設6個處理，①不施鉀肥處理，即NP;②鉀肥全部施有機鉀，即100%OF;③有機鉀占總施鉀量的70%，即70%OF+30%CF;④有機鉀占總施鉀量的50%，即50%OF+50%CF;⑤有機鉀占總施鉀量的30%，即30%OF+70%CF;⑥鉀肥全部施用化學鉀，即100%CF。所有處理的氮肥和磷肥施用量保持一致，為N 300 kg/hm2，P2O5 100 kg/hm2，所有施鉀處理的鉀肥用量為K2O 180 kg/hm2。所有處理的磷肥和鉀肥全部作基肥一次施入，氮肥50%作基肥，30%和20%分別在玉米拔節期和大喇叭口期追施，每個處理重復3次，小區面積40 m2。

1.3? 測定項目與方法

生長指標：苗期及抽穗期測定其葉片數、株高、莖粗及葉綠素SPAD值。

生理指標：用光合儀（便攜式LI-6400）在大喇叭口期測定功能葉片（第1片完全展開葉）的凈光合速率和蒸騰速率。

甜玉米產量：收獲期調查產量構成因素，各小區單獨采收，稱取鮮重，累加記產。

甜玉米品質：成熟期采集甜玉米可鮮食部分，采用水楊酸硝化法測定硝酸鹽含量，采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量，采用考馬斯亮藍G250法測定可溶性蛋白含量[16]。

土壤微生物數量：甜玉米收獲期采集各小區土壤樣品，采用稀釋平板計數法測定土壤中微生物。細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基培養;放線菌采用改良高氏I號培養基培養;真菌采用馬丁氏培養基培養。

植株全鉀含量：采用濃H2SO4-H2O2消化，火焰光度計（FP640）測定。

有關參數的計算方法如下：

鉀素積累量=干物質量×鉀含量/100

鉀肥表觀利用率=（施鉀區吸鉀量-不施鉀區吸鉀量）/鉀肥用量×100%

試驗數據采用Excel 2007和SPSS 17軟件進行處理分析，差異顯著性水平（P<0.05）通過最小顯著法（LSD）進行檢驗。

2? 結果與分析

2.1? 不同施鉀肥處理對甜玉米生長的影響

表1為不同施鉀肥處理對甜玉米苗期和抽穗期葉片數、株高、莖粗及SPAD值的影響。施用鉀肥明顯促進了玉米苗期葉片數、株高、莖粗和SPAD值的增加，與不施鉀（NP）處理相比，增幅分別為10.8%～23.2%、19.2%～40.0%、21.7%～40.1%和8.5%～26.1%，等施鉀量不同處理的葉片數沒有顯著差異。其他施鉀處理的株高和莖粗均顯著高于全部施用有機鉀處理（100%OF），增幅分別為10.0%～17.5%和10.4%～15.1%。有機無機鉀肥配合施用處理的SPAD值顯著高于100%OF處理。

施用鉀肥明顯促進了玉米抽穗期葉片數和株高的增加。與NP處理相比，抽穗期施鉀肥處理的葉片數和株高增幅分別為6.8%～10.9%和6.6%～11.1%，不同施鉀處理的葉片數和株高均無顯著差異。施用鉀肥促進了甜玉米抽穗期莖粗和SPAD值增加，增幅分別為4.0%～12.3%和0.2%～5.5%，不同施鉀處理的莖粗和SPAD值均表現出有機無機鉀配合施用處理高于100%OF處理和100%CF處理的趨勢。

2.2? 不同施鉀肥處理對甜玉米品質的影響

表2為不同施鉀肥處理對甜玉米品質的影響，施用鉀肥顯著增加了甜玉米果實中硝酸鹽、可溶性糖和可溶性蛋白的含量，與NP處理相比，增幅分別為2.7%～29.9%、7.8%～21.5%和11.0%～15.4%，等施鉀量條件下，100%CF處理果實中硝酸鹽含量高于其他施鉀處理，增幅為12.4%～26.4%。30%OF+70%CF處理果實中可溶性糖含量略高于其他施鉀處理，增幅為4.6%～12.8%。不同施鉀處理果實中可溶性蛋白含量無明顯差異。

2.3? 不同施鉀肥處理對甜玉米產量構成及產量的影響

2.3.1? 不同施鉀肥處理對甜玉米凈光合速率及產量構成的影響? 光合速率和呼吸速率是影響玉米產量形成的重要因子，表3為不同施鉀肥處理對甜玉米葉片凈光合速率和蒸騰速率的影響，可見，大喇叭口期玉米葉片凈光合速率（Pn）和蒸騰速率（E）呈相同的變化趨勢，施用鉀肥明顯促進了玉米葉片凈光合速率和蒸騰速率的增加，與NP處理相比，增幅分別為12.67%～39.96%和24.08%～71.20%，施鉀處理的凈光合速率大小順序為30%OF+70%CF>100%CF>50%OF+50%CF≈70%OF+30%CF≈100%OF。蒸騰速率大小順序為30%OF+70%CF>100%CF≈50%OF+50%CF>70%OF+30%CF>100%OF。

表4為不同施鉀肥處理對甜玉米產量構成因素的影響，可見，施用鉀肥可以顯著增加玉米穗粗、穗長、行粒數及千粒重，同時降低禿尖長，但對玉米苞葉數及玉米的穗行數無顯著影響。與NP處理相比，施鉀處理的穗粗、穗長、行粒數及千粒重分別增加1.01%～11.49%、1.10%～12.20%、0.34%～8.13%和12.20%～30.64%，禿尖長降低10.73%～55.79%。等施鉀量條件下，不同施肥處理玉米的苞葉數和穗行數無顯著差異，與100%OF處理相比，其他施鉀處理穗粗、穗長、行粒數及千粒重分別增加6.44%～10.38%、4.21%～10.97%、2.51%～7.76%和4.44%～16.43%，禿尖長降低36.06%～50.48%。與100%CF處理相比，30%OF+70%CF處理的穗粗、行粒數和千粒重顯著增加，增率分別為3.69%、2.87%和11.48%。

2.3.2? 不同施鉀肥處理對甜玉米產量的影響? 由表5可見，施用鉀肥顯著促進了甜玉米產量的增加，與NP處理相比，施鉀處理增產量為1 640～3 875 kg/hm2，增率為11.02%～26.04%。30%OF+70%CF處理和50%OF+50%CF處理的產量顯著高于其他施鉀處理，分別為18 755、18 379 kg/hm2，比100%CF處理增產5.79%、3.67%，比100%OF處理增產13.53%、11.25%。

通過分析不同施鉀處理對鉀肥農學效率的影響，100%OF處理的鉀肥農學效率最低，為9.11 kg/kg，30%OF+70%CF處理和50%OF+50%CF處理的鉀肥農學效率明顯高于其他施鉀處理，分別為21.53、19.44 kg/kg。因此，從甜玉米產量和鉀肥農學效率的結果來看，甜玉米施用30%有機鉀與70%無機鉀可以達到較好的效果。

2.4? 不同施鉀肥處理對甜玉米干物質、鉀素積累量及鉀肥利用率的影響

2.4.1? 不同施鉀肥處理對甜玉米干物質積累量的影響? 從圖1中看出，施鉀明顯促進了甜玉米干物質量的增加，與NP處理相比，施鉀處理的鉀干物質量增加了28.42%～47.39%，等施鉀量條件下，100%OF處理的干物質積累量最小，為12 335 kg/hm2，30%OF+70%CF處理的干物質積累量最大，達到14 157 kg/hm2，其次為100%CF處理，為13 618 kg/hm2。

甜玉米各部分的干物質積累量也存在差異，根據其在總干物質量中的比例，依次為莖稈、玉米粒、葉片、苞葉及玉米芯，各部分干物質量分別占總干物質積累量的25.54%～30.95%、19.22%～22.71%、20.44%～22.38%、18.30%～20.32%及10.13%～11.31%。

2.4.2? 不同施鉀肥處理對甜玉米鉀素積累量的影響? 從圖2可以看出，施鉀明顯促進了鉀素積累量的增加，與NP處理相比，施鉀處理的鉀積累量增加了35.87%～68.97%，等施鉀量條件下，100%OF處理的鉀積累量最小，為156.71 kg/hm2，30%OF+70%CF處理的干物質積累量最大，達到194.89 kg/hm2，其他處理的鉀積累量處于兩者之間，且無明顯差異。

甜玉米各部分的鉀素積累量也存在明顯差異，鉀素主要積累在葉片和莖稈中，分別占總積累量的33.23%～37.95%和35.43%～39.69%，玉米粒中的鉀積累量次之，占總積累量的16.78%～19.74%，苞葉和玉米芯中的鉀積累量最少，分別占總積累量的4.09%～4.67%和4.07%～4.77%。

2.4.3? 不同施鉀肥處理對甜玉米鉀肥表觀利用率的影響? 肥料的表觀利用率能很好地反映作物對肥料養分的吸收狀況，通過對不同施肥量及施肥方法的鉀肥表觀利用率進行分析可知（表6），等施鉀量條件下，30%OF+70%CF處理的鉀肥表觀利用率最大，為44.19%，其次為50%OF+50%CF處理，為38.43%，最低的為100%OF處理，為22.98%。

2.5? 不同施鉀肥處理對土壤可培養細菌、真菌和放線菌數量的影響

土壤微生物與土壤質量或肥力密切相關，土壤微生物主要包括細菌、真菌及放線菌三大類。由表7看出，施用鉀肥后，土壤中可培養的細菌、真菌與放線菌的數量均顯著增加，增幅分別為3.97%～68.29%、12.71%～77.76%和12.77%～88.22%。等施鉀量條件下，與100%CF處理相比，不同施鉀肥處理的可培養的細菌、真菌與放線菌的數量均增加，增幅分別為44.46%～61.87%、8.45%～57.71%和35.61%～66.91%，有機無機配合施用條件下，隨著有機肥所占比例的降低可培養的細菌、真菌與放線菌的數量也呈降低趨勢。

3? 小結與討論

1）施用鉀肥明顯促進了玉米苗期葉片數、株高、莖粗和SPAD值的增加，增幅分別為10.8%～23.2%、19.2%～40.0%、21.7%～40.1%和8.5%～26.1%。促進了玉米抽穗期葉片數和株高的增加，增幅分別為6.8%～10.9%和6.6%～11.1%。等施鉀量條件下，100%OF處理的苗期株高、莖粗和SPAD值顯著低于其他施鉀處理。抽穗期莖粗和SPAD值均表現出有機無機鉀配合施用高于100%OF處理和100%CF處理的趨勢。

2）施用鉀肥顯著增加甜玉米果實中硝酸鹽、可溶性糖和可溶性蛋白的含量，增幅分別為2.7%～29.9%、7.8%～21.5%和11.0%～15.4%。等施鉀量條件下，施用有機肥可以降低果實中硝酸鹽積累量，這與方素萍[17]研究結論一致，由于鉀有促進硝酸鹽吸收與提高其還原和同化速率的雙重作用，蔬菜體內硝酸鹽含量是其對硝態氮吸收與還原二者促進作用平衡的結果。有機無機鉀肥配合施用處理果實中的可溶性糖含量略高于單獨施用有機鉀肥或無機鉀肥，因為合理施用鉀肥可以提高蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶的活性，從而促進甜玉米子粒中蔗糖的合成[18]，而蔗糖是可溶性糖的主要組成部分[19，20]。果實中可溶性蛋白含量無明顯差異，可能因為甜玉米子粒中蛋白的代謝對施鉀反應的敏感度較低[21]。

3）施用鉀肥可以促進甜玉米產量的增加，增率為11.02%～26.04%。30%OF+70%CF處理和50%OF+50%CF處理的產量顯著高于其他施鉀處理，分別為18 755、18 379 kg/hm2。30%OF+70%CF處理的鉀肥農學效率最高，為21.53 kg/kg，100%OF處理的鉀肥農學效率最低，為9.11 kg/kg。施用鉀肥明顯促進了玉米葉片凈光合速率和蒸騰速率的增加，增幅分別為12.67%～39.96%和24.08%～71.20%，等施鉀量條件下，30%OF+70%CF處理的凈光合速率和蒸騰速率顯著高于其他處理，其次為100%CF處理。施用鉀肥可以顯著增加玉米穗粗、穗長、行粒數及千粒重，同時降低禿尖長，但對玉米苞葉及玉米的穗行數無顯著影響。等施鉀量條件下，30%OF+70%CF處理較其他施鉀處理的穗粗、穗長、行粒數和千粒重顯著增加，增幅分別為2.31%～10.38%、1.09%～10.97%、1.89%～7.76%和4.80%～16.43%，禿尖長降低5.50%～50.48%。因此，從甜玉米產量、葉片凈光合速率、蒸騰速率、產量構成因素以及鉀肥農學效率的結果來看，甜玉米施用30%有機鉀與70%無機鉀可以達到較好的效果。

4）施鉀明顯促進了干物質量和鉀素積累量的增加，增幅分別為28.42%～47.39%和35.87%～68.97%。等施鉀量條件下，100%OF處理的鉀素積累量最小，為156.71 kg/hm2，30%OF+70%CF處理的鉀素積累量最大，達到194.89 kg/hm2，其他處理的鉀素積累量處于兩者之間，無明顯差異。甜玉米鉀素主要積累在葉片和莖稈中，分別占總積累量的33.23%～37.95%和35.43%～39.69%，玉米粒中次之，占總積累量的16.78%～19.74%，苞葉和玉米芯中的鉀素積累量最少，分別占總積累量的4.09%～4.67%和4.07%～4.77%。等施鉀量條件下，30%OF+70%CF處理的鉀肥表觀利用率最大，為44.19%，其次為50%OF+50%CF處理，為38.43%，最低的為100%OF處理，為22.98%。有機無機肥配合施用鉀肥表觀利用率高于全部施用化肥處理，這與張玉平[22]研究一致，因為有機物料與無機鉀肥復混具有一定的優化鉀肥利用的效果[23]。

5）施用鉀肥后，土壤中可培養的細菌、真菌與放線菌的數量均顯著增加。增幅分別為3.97%～68.29%、12.71%～77.76%和12.77%～88.22%，有機無機肥配合施用土壤中可培養細菌、真菌和放線菌數量高于全部施用化肥處理，這與張玉平[22]研究一致。有機無機配合施用條件下，隨著有機肥所占比例的降低可培養的細菌、真菌與放線菌的數量也呈現降低趨勢，與王才斌等[24]的研究結果一致，這是因為有機肥中含有大量的碳水化合物和礦質元素，為細菌的生長提供了豐富的碳氮源，比化肥更能激發可培養細菌的生長和繁育，從而極大地提高土壤中可培養細菌的數量[25]。

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