噴施新型葉面硅肥對閩北紅壤區玉米生長發育和養分吸收的影響

王利民，黃東風，鐘守健，李 昱*，邱孝煊

(1.福建省農業科學院土壤肥料研究所， 福建 福州 350012；2.建甌市農業農村局土肥站， 福建 建甌 353100)

玉米ZeamaysL.是中國種植面積和種植范圍最大的糧食、飼料及能源作物之一[1]，實現玉米持續高產乃至超產是保障糧食安全的重要舉措。但是，玉米是一種需肥量大且耐肥性強的作物，需要不斷肥料投入才能維持其高產穩產。其中，硅是玉米生長發育的重要調節元素[2-3]。硅元素(29%左右)在地殼中含量位居第2，但不同類型土壤中硅含量(1%～45%)波動很大[4]。閩北紅壤區玉米地存在脫硅富鋁化過程，硅易被淋失，造成土壤硅缺乏[5]。因此，施用硅肥能顯著增加玉米地硅元素含量，提升葉片葉綠素含量和光合作用，最終提高玉米產量和品質[6]。但是，傳統施用的硅肥主要來源于高爐渣、鋼渣和赤泥工業廢物，直接施入土壤，這種硅酸鹽礦渣很難溶解，或易被土壤有機物和礦物吸附固定，導致玉米吸收利用硅的有效性偏低[7]。從印度尼西亞引進新型的葉面硅肥，它具有用量少、吸收快、能夠避免與土壤直接接觸，環境負作用小，是硅肥較佳的利用方式。徐寧等[8-9]研究表明，噴施葉面硅肥能提高玉米根際土壤脲酶、轉化酶、磷酸酶和多酚氧化酶活性，進一步研究發現，噴施NewSil硅酸葉面肥能顯著提升玉米根系活力及葉綠素含量，增加玉米株高、莖粗和干物質量，提高玉米穗長、穗粗，以及降低玉米棒禿尖長，不同濃度葉面硅肥處理玉米產量增幅比對照高7.05%～14.53%，同時噴施硅肥能顯著增強玉米植株抗倒伏性和抗旱性。目前，針對噴施葉面硅肥對玉米生長發育、產量及其養分吸收的影響研究甚少。而且，不同種類葉面硅肥對玉米生長存在品種和地域的差異[10-11]。從印度尼西亞生物技術和生物工業研究所引進的BioSilAc葉面硅肥對閩北紅壤區玉米產量的影響及其機制尚不十分清楚。本研究探討了噴施不同濃度BioSilAc葉面硅肥對玉米生長發育、產量及養分吸收的影響，以期為閩北紅壤區玉米高產栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試玉米品種為中科香甜糯(918)。

1.1 試驗區概況

試驗區位于建甌市翠松現代農業開發有限公司玉米種植基地(26°38′54″～27°20′26″ N、117°58′45″～118°57′11″ E)，海拔454 m。屬亞熱帶海洋性季風氣候，雨量充沛，四季分明，平均氣溫為19.3℃，年均降水量為1 662.9 mm，全年無霜期為286 d。土壤類型為紅壤，質地為粘壤土。試驗始于2021年，采集的試驗前土壤pH值為5.7，交換酸4.1，有機質23.5 g·kg-1，堿解氮123.7 mg·kg-1，有效磷180.9 mg·kg-1，速效鉀226.7 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，在常規施肥的基礎上，設置3個處理：T0(對照)噴施清水300 L·hm-2、T1噴施濃度為1.335 g·L-1BioSilAc葉面硅肥300 L·hm-2、T2噴施2.670 g·L-1BioSilAc葉面硅肥300 L·hm-2。每畦設置1個小區，小區面積20 m2。每個處理重復3次，共9個小區。雙行種植，株行距為17.5 cm×1.1 m，每小區種67株，四周設保護行。試驗于2021年8月份6日播種。移栽前10 d左右深耕滅茬，整地作畦，畦面略呈龜背形，畦面寬1.2 m，溝深25 cm，開好排水溝；移植前1 d用5%高效氯氟氰菊酯150 mL·hm-2對水900 kg均勻噴霧。9月6日按照每小區用量300 L、濃度梯度為0、1.335、2.670 g·L-1BioSilAc葉面硅肥進行第1次噴施；9月26日按照第1次同等用量和濃度的葉面硅肥進行第2次噴施，10月18日進行玉米取樣考種并收獲測產。BioSilAc葉面硅肥pH值為13.1、有機質144.0 g·kg-1、全氮1.0 g·kg-1、全磷0.04 g·kg-1、全鉀3.8 g·kg-1和有效態硅(H4SiO4)≥5%。除噴施葉面肥處理不同外，其他田間管理均與當地農民習慣保持一致。施商品有機肥4 500 kg·hm-2為基肥，苗前每隔7 d用2%的15-15-15(N-P2O5-K2O)復合肥澆施，在喇叭口期施15-15-15(N-P2O5-K2O)復合肥750 kg·hm-2。

1.3 樣品采集與測定

玉米成熟期，在每個小區選取5株測定玉米植株株高、著葉數。同時，測定單個玉米棒長、棒直徑、棒鮮重和小區產量。玉米帶回室內進行脫粒，于105℃殺青15 min，65℃烘干24 h至恒重后磨碎，用于測定玉米籽粒氮、磷、鉀含量。玉米籽粒采用H2SO4-H2O2消煮，全氮用凱氏法，全磷用釩鉬黃比色法，全鉀用火焰光度計法測定[12]。

1.4 數據處理

使用SAS 8.02軟件對數據進行單因素方差分析(One-way ANOVA)、Duncan新復極差法多重比較和主成分回歸分析。采用Excel 2003軟件處理數據和作圖。圖表中數據為平均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 噴施新型葉面硅肥對玉米農藝性狀的影響

由表1可知，與T0處理相比，噴施不同用量的BioSilAc葉面硅肥對玉米著葉數和株高等植株農藝性狀指標的總體影響不大。這反映不同用量的BioSilAc葉面硅肥處理在1年內很難對中科香甜糯(918)植株農藝性狀產生顯著的效果。同時，不同用量的BioSilAc葉面硅肥處理玉米棒長增幅為3.23%～9.68%，而對玉米棒胸徑的影響不一。因此，噴施不同用量的BioSilAc葉面硅肥對玉米棒長具有一定的促進作用。

表1 不同用量葉面硅肥噴施玉米農藝性狀及產量Table 1 Agronomic traits and yield of maize sprayed with different amounts of foliar silicon fertilizer

2.2 噴施新型葉面硅肥對玉米產量的影響

由圖1可知，噴施不同用量的BioSilAc葉面硅肥對玉米籽粒產量表現出一定程度的增產趨勢。相比T0處理，T1和T2處理可分別提高玉米籽粒產量1 350 kg·hm-2和1 867 kg·hm-2，增產率為7.9%和10.9%，且隨著用量的增加增產效果更明顯。

圖1 不同用量葉面硅肥噴施玉米產量Fig.1 Yield of maize sprayed with different amounts of foliar silicon fertilizer

2.3 噴施新型葉面硅肥對玉米籽粒養分累積量的影響

由表2可知，與T0處理相比，噴施不同用量的BioSilAc葉面硅肥對玉米籽粒氮、磷、鉀吸收量有不同程度的促進作用，T1和T2處理玉米籽粒氮吸收量分別增加3.0%和8.0%，磷吸收量分別增加3.2%和16.6%，鉀吸收量分別增加2.3%和3.1%。由此可得，玉米葉面噴施不同濃度的BioSilAc葉面肥可促進玉米籽粒氮、磷、鉀養分的吸收，且吸收量隨葉面硅肥用量增加而增加。

表2 不同用量葉面硅肥噴施玉米籽粒氮、磷和鉀養分累積量Table 2 Accumulation of nitrogen, phosphorus and potassium nutrients in maize kernels sprayed with different amounts of foliar silicon fertilizer

2.4 噴施新型葉面硅肥玉米產量及其影響因子分析

通過對不同用量葉面硅肥噴施玉米產量，產量構成因子，以及籽粒氮、磷、鉀養分累積量進行主成分回歸分析，其回歸模型為：

CY=541.20-35.009×LN+6.027×PH+1.996×CL-284.774×CD+4.062×GN+62.490×GP-11.185×GK；其中：LN為著葉數；PH為株高；CL為棒長；CD為棒直徑；GN為籽粒氮；GP為籽粒磷；GK為籽粒鉀；CY為棒鮮重。

由主成分回歸模型結合專業知識可知，對玉米增產起促進作用的因子主要是玉米籽粒磷累積量和氮累積量，尤其是籽粒磷累積量對玉米增產貢獻較大。

3 討論與結論

本研究表明不同用量的BioSilAc葉面硅肥處理對玉米增產具有促進作用，并隨葉面硅肥用量的增加而增加。這是由于BioSilAc葉面硅肥產品中含有單硅酸(H4SiO4)，易被喜硅禾本科作物玉米吸收利用[13]。硅能增強土壤酶活性，提升玉米根系活力，提高葉片光合作用，促進玉米氮、磷、鉀元素吸收，從而增加玉米產量[8, 11, 14]。徐寧等[9]研究得出類似的結論，不同濃度的NewSil硅酸葉面肥處理玉米產量比對照增加7.05%～14.53%。汪小葉等[15]研究表明噴施濃度為1 500倍液的ALA葉面肥比對照可提高玉米產量11.6%。王東升等[11]研究發現，噴施氨基酸葉面肥的玉米氮肥、磷肥和鉀肥農學利用率分別提高71.10%、146.25%和146.25%。本研究進一步證實，不同用量的BioSilAc葉面硅肥處理玉米增產的主要促進因子是玉米籽粒磷累積量增加。這是由于供試土壤屬于酸性紅壤，富含鐵鋁，與磷形成Fe-P、Al-P，從而降低了土壤磷的有效性，而噴施葉面硅肥一方面可以直接補充玉米部分磷素營養，另一方面可以通過增強玉米根系活性，間接增加玉米對磷的吸收[11,16]。綜上，噴施BioSilAc葉面硅肥玉米增產主要是通過促進玉米籽粒養分吸收，尤其是磷的吸收，從而達到增產效果。特別指出，將來需要進一步開展玉米BioSilAc葉面硅肥的用量梯度試驗研究。