鋅肥對水果型甜玉米雪甜7401產量及品質的影響

彭 華 ，孟 鑫 ，廖長見 ，劉建新 ，陳小翠

（1.四川旅游學院 旅游農業發展研究中心，四川 成都 610100；2.四川農業大學 玉米研究所，四川 成都 611130；3.福建省農業科學院 作物研究所/福建省特色旱作物品種選育工程技術研究中心，福建 福州 350013；4.畢節市農業科學研究所，貴州 畢節 551700；5.遵義市農業科學研究院，貴州 遵義 563000）

我國鮮食玉米年種植面積達134萬hm2以上，是目前全球最大的鮮食玉米生產國和消費國。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大[1-2]。據不完全統計，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，被譽為鮮食玉米的珍品，推廣前景較好。雪甜7401系福州金苗種業有限公司選育的甜玉米新品種，2018年通過浙江省農作物品種審定委員會審定[4]。2019年四川農業大學玉米研究所將雪甜7401引入四川，結合四川本土農家樂游客需求，進行定制化種植供應，種植獲得成功。與原產地對比發現，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。分析發現，雪甜7401對有機肥和微量元素施用要求嚴格[5]，鋅元素缺失是造成該品種與原產地長勢差異的重要原因，探明鋅對水果型甜玉米主要農藝、經濟和品質性狀的影響具有重要意義[6]。鋅是作物正常生長發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，被譽為“智慧元素”。2004年，國際生物強化項目Harvest Plus Program正式啟動[7-8]，其目標是通過傳統育種手段提高農作物中微量元素的含量，消費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狀況，其中鋅和玉米被選定為第一階段的目標元素和作物類型[7]。黃偉東等[9]、車麗等[10]研究發現，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、病害發生和品質均有一定的影響。在普通玉米生產中，鋅肥施用可提高玉米葉片光合作用，促進干物質積累，提高細胞抗氧化脅迫能力。康蓉等[11]研究發現，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，并減少果穗禿頂發生。李文等[12]研究發現，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]研究發現，玉米產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量，而過量施用鋅肥會產生毒害導致玉米產量下降。在營養品質方面，徐立新等[14]研究發現，鋅能提高小麥籽粒的沉淀值、濕面筋含量、出粉率、吸水量和面團穩定時間。張勇強等[15]研究發現，單施鋅肥可有效提高玉米籽粒蛋白質、脂肪和微量元素鋅含量。

本研究2021年在溫室模擬大田環境，設置不同鋅肥施用梯度，分析了外施鋅肥對雪甜7401主要農藝、經濟和品質性狀的影響，旨在為水果型甜玉米鋅肥經濟有效施用，促進甜玉米高品質栽培提供幫助。

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有限公司。鋅肥是河南安通環保科技有限公司生產的七水硫酸鋅。

1.2 試驗方法

試驗于2021年3月在四川省雅安市四川農業大學多營試驗基地進行。

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，每行種植12株，密度為37 462株/hm2。在保證水肥的前提下，按當地鮮食玉米正常田間管理進行，試驗共設2次重復。大棚中土壤在保證其他主要元素一致的情況下，設置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 農藝、經濟性狀測定 收獲期選擇小區除邊株外的所有植株，調查植株整齊度，葉片（穗位葉）顏色，散粉、吐絲時間，株高、穗位高，果穗鮮質量，穗行數，行粒數和禿尖長等基本農藝、經濟性狀。吐絲、散粉期由育苗至對照及各處理半數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；果穗鮮質量用臺秤進行測定；穗粗和禿尖長分別由游標卡尺和直尺測量。

1.3.2 生理及品質性狀測定 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行3次生物學重復。

1.4 數據處理

運用Excel 2010軟件進行數據統計及圖表制作，運用SPSS 20.0軟件進行方差分析，采用Duncan法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同鋅肥施用量對雪甜7401收獲期主要農藝性狀的影響

不同鋅肥施用量對雪甜7401主要農藝性狀的影響如表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收獲期主要農藝性狀有一定的影響。當鋅肥施用量高于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處理達顯著水平外，其他均未達顯著水平。

2.2 不同鋅肥施用量對雪甜7401收獲期主要產量性狀的影響

不同鋅肥施用量對雪甜7401果穗鮮質量及產量因子的影響如表2所示。

表2 不同鋅肥施用量對雪甜7401果穗鮮質量及產量因子的影響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，果穗鮮質量、禿頂情況是衡量其商品價值的重要指標。由表2可知，低量施鋅處理（Zn10）下果穗鮮質量為258.31 g，比對照增加3.83 g，差異不顯著。隨著施鋅量的增加，果穗鮮質量呈現出先增加后減少的趨勢，且與對照比較均達到顯著水平。Zn30處理的果穗鮮質量達到291.02 g，比對照增加36.54 g，增幅達到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，均未達到顯著水平。Zn40處理的果穗鮮質量達到峰值，為293.43 g，比對照增加38.95 g，增幅達到15.31%；繼續增加鋅肥施用量，Zn50處理的果穗鮮質量下降，為283.21 g，與Zn40處理相比差異顯著。進一步就施鋅處理對果穗鮮質量構成的穗長、穗粗和禿尖長3個重要指標進行分析發現，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到峰值，為20.32 cm，因此，施鋅處理對穗長的影響規律為低濃度促進、高濃度抑制。對穗粗和禿尖長2個性狀統計發現，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的主要產量性狀隨著施鋅量的增加，果穗質量先增后減，中量施鋅處理（Zn30）的投入產出比最佳，產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行分析,結果顯示（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處理時達到峰值，除與Zn40處理間未達顯著水平外，與對照及其他處理間差異達顯著水平，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顯著水平。

表3 不同鋅肥施用量對雪甜7401主要生理和品質性狀的影響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一步驗證。不同處理的Fe、Zn元素含量測定結果顯示，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處理下達到最低；而籽粒Zn含量的變化規律與籽粒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 結論與討論

鋅作為作物生長、發育的必需營養元素，在轉錄因子中起結構離子作用，是植物體內多種酶的功能成分，也是重要的輔助因子[20-21]。鋅參與植物光合作用、氮素同化、核酸和蛋白質代謝、生殖器官發育等過程，缺鋅將對植物生長發育產生嚴重影響[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]。本研究發現，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，有效促進了有機物的累積。在本研究中，施鋅有助于雪甜7401穗長和穗粗的增加，最終實現產量提升，但葉綠素和光合效率與穗長和穗粗的增長有無相關性還需要進一步研究。本研究同時發現，鋅肥處理影響雪甜7401的株高和生育期，當鋅肥施用量大于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，應注意鋅肥施用量適當，以免植株過高，造成倒伏。鋅肥對雪甜7401生育期影響方面，當鋅肥施用量大于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實，由此可見，鋅肥可用于雪甜7401的花期調整，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的產量，中量施鋅處理（30 kg/hm2）時單株產量提升達14.4%，投入產出比較高，同時施用鋅肥能增加果穗粗度、降低禿頂現象發生，因此，科學增施鋅肥，既能提高水果型甜玉米果穗產量，還能改善其商品外觀。

現實生活中，消費者對水果型甜玉米的選擇，除了重視產量和商品外觀外，還對口感和營養品質有較高要求。相關研究表明，鋅肥能提高植物果實糖分含量。杜少平等[25]研究發現，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，結果表明，果實果糖含量極顯著增加。本研究發現，鋅肥能影響雪甜7401籽粒糖分含量，當鋅肥施用量為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律性，因此，進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系，對于提高甜玉米食用和營養品質意義重大。此外，鐵、鋅是兩類重要的金屬類營養礦質元素，對保障作物正常生理代謝具有重要的意義[27]，同時鐵、鋅含量也關系到作物營養品質高低。本研究發現，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系。進一步研究發現，水果型甜玉米籽粒中鋅含量與鋅肥施用量呈正相關關系，由此可判斷，鋅肥過度施用會造成籽粒鋅積累超標，導致重金屬鋅中毒，引起食品安全問題。因此，在水果型甜玉米的栽培過程中，應綜合考慮鋅肥對水果型甜玉米產量、食用、外觀和營養品質的影響合理施用。

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