化肥減量配施生態(tài)有機(jī)肥對(duì)釀酒玉米產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

彭志蕓，李志龍，張吉海，張德銀，余世權(quán)，黃 寧，茍才明

（宜賓市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，四川宜賓644000）

化肥作為糧食的“糧食”，在保障糧食產(chǎn)量方面具有重要作用。我國(guó)的化肥地均用量大、施肥方式不合理等問(wèn)題突出，導(dǎo)致肥料利用效率低，水土污染嚴(yán)重[1]，在很大程度上破壞了農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡[2]，不利于綠色可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。有機(jī)肥具有較強(qiáng)陽(yáng)離子代換能力，能顯著提高養(yǎng)分利用率，降低土壤容重，增加孔隙度，改善土壤理化性質(zhì)[3]。其分解后能為土壤提供大量碳源和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[4]，可以顯著提高土壤微生物活性和多樣性，培肥地力[5]。但有機(jī)肥養(yǎng)分含量較低且釋放速率慢，為了避免作物前期缺肥或后期貪青晚熟，生產(chǎn)上通常將有機(jī)肥配合化肥一起施用[6-7]。任科宇等通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥配施化肥能平均增產(chǎn)4.7%，且在土壤養(yǎng)分含量低的區(qū)域效果顯著[8]。許蘭梅等研究認(rèn)為，50%有機(jī)肥替代化肥能有效改善玉米穗部性狀，提高產(chǎn)量[9]。劉斌祥等認(rèn)為，化肥減量20%并配合1 500 kg/hm2有機(jī)肥可以促進(jìn)玉米物質(zhì)積累、轉(zhuǎn)運(yùn)，從而增產(chǎn)[10]。周菲等研究表示，30%的有機(jī)肥氮等代替化肥可以實(shí)現(xiàn)玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的協(xié)同提高[11]。可見(jiàn)，不同生態(tài)區(qū)不同種植模式下有機(jī)肥能夠替代化肥的比例有所不同，化肥和有機(jī)肥配施比例的優(yōu)化對(duì)于玉米的綠色、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)栽培有重要意義。

玉米是濃香型白酒原料之一，對(duì)濃香型白酒的品質(zhì)和風(fēng)味具有至關(guān)重要的作用。玉米中主要含有淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、灰分、植酸等物質(zhì)，玉米籽粒品質(zhì)不同其出酒率不一，風(fēng)味也不同[12]。釀酒玉米原料要求脂肪含量盡可能低，淀粉含量盡可能高，蛋白質(zhì)含量適宜[13]，和普通食用玉米品質(zhì)要求有較大差異。常規(guī)研究均集中在普通玉米產(chǎn)量、品質(zhì)的提升上，對(duì)于釀酒玉米的豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)理論研究較缺乏。隨著我國(guó)白酒產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，釀酒專(zhuān)用玉米的選育及栽培技術(shù)的優(yōu)化是今后玉米發(fā)展的重要方向。因此，本試驗(yàn)擬通過(guò)化肥減量配施生態(tài)有機(jī)肥對(duì)釀酒玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究，篩選出最優(yōu)的化肥減量和生態(tài)有機(jī)肥配比，為釀酒玉米豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的綠色化生產(chǎn)提供相關(guān)理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2019年在四川省宜賓市南溪區(qū)大觀鎮(zhèn)宜賓市農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研基地開(kāi)展。該試驗(yàn)站地處104°58′35″E、28°50′32″N，海拔265 m，年總積溫6 761.1℃，年平均氣溫18.4℃，年降水量911.3 mm，年日照時(shí)數(shù)797.2 h。試驗(yàn)田耕層土壤（0～20 cm）質(zhì)地為砂壤土，土壤有機(jī)質(zhì)含量16.9 g/kg、全氮含量0.92 g/kg、全磷含量1.28 g/kg、全鉀含量18.36 g/kg。供試品種為宜單15，該品種由宜賓市農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成，經(jīng)釀酒玉米篩選試驗(yàn)，其產(chǎn)量高、綜合抗性強(qiáng)，籽粒可作釀酒玉米原料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置8個(gè)處理。M1：全量化學(xué)肥料（100%化學(xué)肥料）；M2：85%化學(xué)肥料+15%生態(tài)有機(jī)肥；M3：70%化學(xué)肥料+30%生態(tài)有機(jī)肥；M4：100%生態(tài)有機(jī)肥（不施化肥）；M5：85%化學(xué)肥料；M6：70%化學(xué)肥料；M7：有機(jī)無(wú)機(jī)混合肥；以不施肥料為對(duì)照（M0），各處理具體施肥量見(jiàn)表1。氮肥（N）、磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）施用總量分別為240、120、140 kg/hm2。各處理以等氮量為基準(zhǔn)，磷、鉀不足部分用化肥補(bǔ)充。有機(jī)肥、有機(jī)無(wú)機(jī)混合肥、磷肥和鉀肥均作底肥一次性施入，氮肥按底肥∶攻苞肥=5∶5（質(zhì)量比）分次施入。試驗(yàn)化學(xué)肥料選用尿素（N質(zhì)量分?jǐn)?shù)46%）、過(guò)磷酸鈣（P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%）、氯化鉀（K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%），生態(tài)有機(jī)肥選用成都容盛農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的雞糞型有機(jī)肥，有效肥料質(zhì)量分?jǐn)?shù)：N 2.1%，P2O52.8%，K2O 2.8%。有機(jī)無(wú)機(jī)混合肥選用河南農(nóng)友福肥業(yè)有限公司生產(chǎn)的有機(jī)-無(wú)機(jī)摻混肥料，有效肥料質(zhì)量分?jǐn)?shù)：N 20%，P2O515%，K2O 15%。

釀酒玉米于2019年3月24日播種，行距80 cm，株距50 cm，種植密度3 200株/667 m2。按試驗(yàn)設(shè)計(jì)施肥方案進(jìn)行施肥。每個(gè)處理3次重復(fù)，小區(qū)面積為16 m2，小區(qū)間起壟隔斷，防止水肥互串。水分管理及病蟲(chóng)草害防治等相關(guān)的栽培措施均按照常規(guī)管理進(jìn)行。

表1 試驗(yàn)處理設(shè)置及施肥用量 kg/hm2

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.3.1 植株性狀的考察。記錄釀酒玉米出苗、抽雄、吐絲的日期，并于出苗期考察出苗質(zhì)量，成熟期每小區(qū)選取10株長(zhǎng)勢(shì)一致、無(wú)病蟲(chóng)害的植株考察株高和穗位高。

1.3.2 抗病性能的調(diào)查。乳熟期調(diào)查玉米紋枯病、大斑病、小斑病及莖腐病的發(fā)病情況，具體鑒定方法均參照玉米抗病蟲(chóng)性鑒定技術(shù)規(guī)范（NY/T 1248.9—2016等），并按照表2、表3、表4進(jìn)行病情級(jí)別劃分。

表2 玉米抗紋枯病鑒定個(gè)體植株病情級(jí)別劃分

表3 玉米抗大斑病鑒定病情級(jí)別劃分

表4 玉米抗小斑病鑒定病情級(jí)別劃分

1.3.3 測(cè)產(chǎn)及產(chǎn)量性狀的考察。成熟期實(shí)收中間2行測(cè)產(chǎn)，并考查穗長(zhǎng)、禿尖長(zhǎng)、行數(shù)、行粒數(shù)、出籽率、百粒質(zhì)量。

1.3.4 品質(zhì)的測(cè)定。于成熟期取樣并送至四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院品質(zhì)檢測(cè)所測(cè)定籽粒蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2010、DPS 6.5處理系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)釀酒玉米農(nóng)藝性狀的影響

由表5、表6可知，相較其他處理，M0、M4和M6處理下幼苗質(zhì)量弱，且抽雄期和吐絲期相應(yīng)延遲，同時(shí)該3個(gè)處理下的玉米莖腐病發(fā)病率較M1、M2、M3、M5和M7的平均值分別高出了81.8%、127.3%、127.3%。M1、M2、M5、M7處理下玉米幼苗素質(zhì)均較好，抽雄期、吐絲期和成熟期基本一致，同時(shí)玉米莖腐病發(fā)病率均較低。究其原因，主要因?yàn)镸0、M4和M6處理的土壤缺肥，玉米苗期表現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良，在玉米穗期階段礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)缺乏或營(yíng)養(yǎng)失調(diào)，不能滿(mǎn)足玉米生長(zhǎng)發(fā)育的需要，從而影響植株抽絲散粉，同時(shí)增大了玉米患病的風(fēng)險(xiǎn)。說(shuō)明過(guò)量減少化肥施用量和全部用生態(tài)有機(jī)肥替代化肥均不利于玉米的生長(zhǎng)發(fā)育。M1至M7株高和穗位高呈先增大后減小的趨勢(shì)，以M4處理最大，表明有機(jī)肥替代化肥比例增大能提高株高和穗位高，單純減少化肥施用量則有相反效果。各處理下玉米紋枯級(jí)別、大斑級(jí)別和小斑級(jí)別均為1級(jí)，可見(jiàn)該品種抗性較好。

表5 化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)釀酒玉米農(nóng)藝性狀的影響

表6 化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)釀酒玉米抗病性能的影響

2.2 化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)釀酒玉米產(chǎn)量及其性狀的影響

由表7可知，各處理間釀酒玉米宜單15產(chǎn)量差異顯著。其中，M2處理產(chǎn)量最高，較不施肥處理產(chǎn)量提高29.6%，顯著高于M0、M1、M3、M4、M5和M6處理；其次是M7處理，較對(duì)照增產(chǎn)21.0%。M0、M1、M5、M6處理下產(chǎn)量均較低，而有機(jī)肥配施化肥處理能不同程度地提高釀酒玉米產(chǎn)量。對(duì)比各產(chǎn)量構(gòu)成因子可知，施用有機(jī)肥和減施化肥僅對(duì)禿尖長(zhǎng)和百粒質(zhì)量影響較大。禿尖長(zhǎng)以M0最大，施用化肥和有機(jī)肥能有效降低禿尖長(zhǎng)，以M1效果最好；百粒質(zhì)量以M2最大，較M0、M1、M3、M4、M5、M6和M7的平均值高出16.4%。穗長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、出籽率和單株產(chǎn)量各處理間差異較小，穗行數(shù)以M1最少，行粒數(shù)則以M5最低。綜合來(lái)看，M2處理能在較高水平下平衡各產(chǎn)量因子，達(dá)到釀酒玉米產(chǎn)量最大化。

表7 化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)釀酒玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

2.3 化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)釀酒玉米品質(zhì)的影響

由表8、表9可以看出，M0處理的蛋白質(zhì)含量最低，超出95%的置信區(qū)間，其余各處理對(duì)蛋白質(zhì)影響差異不大，表明不施肥料會(huì)降低釀酒玉米蛋白質(zhì)含量。處理M0、M2、M6的脂肪含量相對(duì)較高，超出95%的置信區(qū)間，表明施用“85%化學(xué)肥料+15%生態(tài)有機(jī)肥”、不施肥和施70%化肥能略微增加脂肪含量。處理M0、M6的淀粉含量相對(duì)較高，超出95%的置信區(qū)間，這可能是因?yàn)镸0處理下玉米蛋白質(zhì)含量較低，因此脂肪和淀粉含量會(huì)適當(dāng)提高，以保持養(yǎng)分平衡；而M6處理下蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉含量均有較好的表現(xiàn)，可能是本試驗(yàn)處理施肥量較大，不利于玉米品質(zhì)的提高，施70%化肥處理則更利于協(xié)調(diào)玉米品質(zhì)。根據(jù)表8測(cè)定的結(jié)果，除M0處理的蛋白質(zhì)含量未達(dá)到釀酒玉米指標(biāo)要求外，其余處理的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到釀酒玉米品質(zhì)要求，化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)玉米各品質(zhì)指標(biāo)的影響較小，M2處理的蛋白質(zhì)含量相對(duì)較低。

表8 化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)釀酒玉米品質(zhì)的影響

表9 品質(zhì)參數(shù)

3 結(jié)論與討論

肥料管理對(duì)于釀酒玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)形成有重要影響。生態(tài)有機(jī)肥作為一種綠色肥源，長(zhǎng)期施用有利于改善土壤理化性質(zhì)，增強(qiáng)土壤酶活性和微生物多樣性，達(dá)到培肥地力、提質(zhì)增效的目的[14-16]。郎曉峰等研究表明，適宜的有機(jī)肥配施化肥能顯著提高玉米物質(zhì)積累量和氮素積累量，增產(chǎn)達(dá)顯著水平[17]。許蘭梅等認(rèn)為，有機(jī)肥配施化肥能提高玉米株高、莖粗，顯著提高百粒質(zhì)量從而增產(chǎn)[9]。本研究也支持該結(jié)果，化肥減量配施生態(tài)有機(jī)肥能在較高水平協(xié)調(diào)各產(chǎn)量構(gòu)成因子，達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的目的。本研究還表明，提高生態(tài)有機(jī)肥替代化肥比例能提高株高和穗位高，但產(chǎn)量卻呈下降趨勢(shì)，主要原因是有機(jī)肥肥效緩慢[18]，過(guò)多施用使得后期玉米貪青徒長(zhǎng)，不利于營(yíng)養(yǎng)向籽粒中轉(zhuǎn)運(yùn)。同時(shí)，施用100%有機(jī)肥和70%化肥處理由于肥力供應(yīng)不足，導(dǎo)致玉米幼苗質(zhì)量差，物質(zhì)生產(chǎn)能力不強(qiáng)，莖腐病發(fā)病率高，產(chǎn)量亦不高。本試驗(yàn)中以“85%化肥+15%有機(jī)肥”的施肥策略前期能提高釀酒玉米的幼苗質(zhì)量，構(gòu)建高產(chǎn)高效群體，中后期能促進(jìn)光合同化物質(zhì)向營(yíng)養(yǎng)器官轉(zhuǎn)運(yùn)，保障籽粒充分灌漿，提高百粒質(zhì)量，較不施氮處理增產(chǎn)29.6%。這可能是由于增施生態(tài)有機(jī)肥降低土壤容重、緊實(shí)度，土壤空隙變大，利于玉米根系生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收。槐圣昌等試驗(yàn)表示，增施有機(jī)肥后玉米的根長(zhǎng)密度、根尖密度及根直徑均顯著增加[19]。同時(shí)85%的化肥投入滿(mǎn)足了玉米的養(yǎng)分需求，從而得以高產(chǎn)。

對(duì)于玉米品質(zhì)而言，周蕓等研究表明，有機(jī)肥替代部分化肥可以提高玉米籽粒淀粉、蛋白質(zhì)和可溶性糖的含量[20]。李占等則表示，25%有機(jī)肥替代化肥可使玉米粗蛋白含量提高53%[21]。本試驗(yàn)結(jié)果表示，施用化肥和生態(tài)有機(jī)肥可提高釀酒玉米籽粒中的蛋白質(zhì)含量，對(duì)淀粉和脂肪含量有略微的降低效果。宜賓五糧液集團(tuán)公司長(zhǎng)期理論及實(shí)踐研究表明，濃香型白酒釀造專(zhuān)用玉米質(zhì)量指標(biāo)要求為：總淀粉含量≥70%，粗脂肪含量≤4.5%，粗蛋白質(zhì)含量9.0%～10.0%，40 min糊化率達(dá)99%～100%[22]。本試驗(yàn)中化肥減量配施生態(tài)有機(jī)肥處理下玉米籽粒淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪含量均達(dá)到濃香型白酒玉米原料的品質(zhì)要求，但各處理間品質(zhì)指標(biāo)差異較小。主要原因是玉米品質(zhì)受品種、結(jié)實(shí)期溫光條件影響較大[23]，且品質(zhì)之間存在調(diào)控效應(yīng)，一種品質(zhì)上升會(huì)導(dǎo)致其他品質(zhì)下降。有機(jī)肥肥效緩慢，僅通過(guò)1年試驗(yàn)其對(duì)玉米品質(zhì)的調(diào)控效應(yīng)可能表現(xiàn)不明顯，還須繼續(xù)進(jìn)行長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，以觀測(cè)其對(duì)釀酒玉米品質(zhì)的調(diào)控規(guī)律。

綜上所述，“85%化肥+15%生態(tài)有機(jī)肥”能促進(jìn)玉米籽粒灌漿，提高產(chǎn)量的同時(shí)能保障釀酒玉米原料的質(zhì)量，為本試驗(yàn)的最優(yōu)化肥減施和生態(tài)有機(jī)肥配比。可見(jiàn)，以15%的生態(tài)有機(jī)肥替代化肥可以達(dá)到釀酒玉米生產(chǎn)減肥增產(chǎn)的效果。