不同肥料機(jī)械深施對玉米的品質(zhì)影響分析

王晶晶蘇鵬劉芙蓉李昌貴

(1.新沂市沂蘭綠色材料產(chǎn)業(yè)研究院有限公司，江蘇 新沂 221400；2.新沂市科學(xué)技術(shù)局，江蘇 新沂 221400)

前言

玉米(ZeamaysL.)是重要的糧食作物和飼料作物[1，2]，在我國種植歷史悠久，種植面積廣泛，具有豐富的營養(yǎng)價值，如淀粉、蛋白質(zhì)等。在全國玉米種植區(qū)劃中，江蘇省玉米發(fā)展晚，處于南方山地丘陵玉米區(qū)和黃淮海玉米區(qū)兩大玉米產(chǎn)區(qū)之間，氣候由亞熱帶地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)闇貛У貐^(qū)。與黃淮海夏玉米主產(chǎn)區(qū)相比，產(chǎn)量低且進(jìn)一步提升困難[3]。玉米在整個生長過程中對于肥料的需求量較大。肥料的施用在玉米生產(chǎn)中至關(guān)重要，合理施肥可提高玉米產(chǎn)量，保障糧食安全。隨著農(nóng)業(yè)科技的進(jìn)步和生產(chǎn)水平的提高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對于肥料的使用也越來越重視[4]。但是，由于不合理的施用化肥，造成肥料利用率低下，土壤板結(jié)[5]，有機(jī)質(zhì)降低，糧食品質(zhì)下降、環(huán)境惡化、成本提高[6]。玉米減肥增效面臨新挑戰(zhàn)。

選擇合適的施肥方式是提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵[7，8]。傳統(tǒng)施肥方式容易造成雨水淋失、水體污染等諸多問題[9]。種肥同播是一次性將肥料和種子同時施入土壤的技術(shù)，肥料不易淋失，減少了對水資源的污染，生態(tài)環(huán)保[10]。然而，種肥同播技術(shù)也存在一些問題，如肥料揮發(fā)、燒苗、養(yǎng)分流失等。為了解決這些問題，肥料機(jī)械深施可以減少其損失和浪費，促進(jìn)作物生長發(fā)育，增加根系吸收能力，從而提高產(chǎn)量，達(dá)到增產(chǎn)增收的效果[11，12]。但是近年來，眾多學(xué)者對提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的研究集中在肥料田間管理上[13，14]，對機(jī)械深施的研究較少，不同肥料配施機(jī)械深施的研究更少。因此，研究不同肥料種肥同播在機(jī)械深施下對玉米品質(zhì)的影響具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試玉米品種為“隆創(chuàng)310”。供試土壤為砂壤土，前茬作物為小麥，小區(qū)試驗土壤pH 5.81，有機(jī)質(zhì)29.7g·kg-1，堿解氮2.36g·kg-1，有效磷75.66mg·kg-1，速效鉀376.45mg·kg-1。供試肥料為尿素加新洋豐萬保復(fù)合肥(N15-P15-K15)、富江山復(fù)合肥(N29-P5-K6)、凹凱德生物有機(jī)肥。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置4個不同處理，處理1為常規(guī)施肥(CK)：尿素40kg·667m-2加新洋豐萬保復(fù)合肥(N15-P15-K15)10kg·667m-2；處理2為機(jī)械深施：尿素40kg·667m-2加新洋豐萬保復(fù)合肥(N15-P15-K15)10kg·667m-2；處理3為機(jī)械深施：富江山復(fù)合肥(N29-P5-K6)50kg·667m-2；處理4為機(jī)械深施：凹凱德生物有機(jī)肥400kg·667m-2(按含氮量折算)，試驗按隨機(jī)區(qū)組排列，每個小區(qū)設(shè)置為5m×10m，便于旋耕機(jī)進(jìn)行整地，株行距分別設(shè)置為30cm×50cm，種植密度約4400株·667m-2，不同處理之間隔開。各小區(qū)除施肥措施不同外，其他田間管理措施均一致。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及構(gòu)成因素

觀察并記錄各處理下夏玉米生育時期，測定株高、莖粗、穗位高等農(nóng)藝學(xué)性狀。玉米成熟時，將樣品帶回實驗室制樣、考種，隨機(jī)選取10個果穗，調(diào)查穗長、穗粗、穗行數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重等，百粒重的籽粒重量采用百分之一電子天平稱量。產(chǎn)量計算公式：

產(chǎn)量=667m2收穗數(shù)×平均穗粒數(shù)×百粒重×0.85×10-5

1.3.2 土壤理化性質(zhì)

旋耕施肥前在試驗區(qū)采用“之”字型方式多點采集耕作層基礎(chǔ)土樣，共取5點，將5點土壤均勻混合后取約300g土壤裝入封口袋內(nèi)帶回實驗室自然風(fēng)干，過20目和100目篩后備用并進(jìn)行理化指標(biāo)測定。

玉米收獲前，在試驗各小區(qū)采集土樣，土壤pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量的測定參照山東萊恩德智能科技有限公司的高智能土壤肥料養(yǎng)分檢測儀(LD-GT4型)操作說明進(jìn)行[15]。土壤電導(dǎo)率(EC)利用土壤電導(dǎo)率及鹽分一體測試儀(TY-TDS)測定。

1.3.3 玉米籽粒品質(zhì)

將獲得的玉米籽粒混勻，取其中約200g置于75℃烘箱中烘干，粉碎過20目篩，備用，待指標(biāo)檢測。其中，玉米籽粒蛋白質(zhì)含量采用凱氏定氮法進(jìn)行檢測，玉米籽粒淀粉含量采用酸水解法進(jìn)行檢測，玉米籽粒全磷含量檢測采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法進(jìn)行檢測，玉米籽粒全鉀含量采用火焰原子吸收光譜法進(jìn)行檢測，玉米籽粒全氮含量檢測采用自動定氮儀法進(jìn)行檢測，玉米容重采用玉米容重器進(jìn)行測量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 25.0對試驗結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析(F檢驗)，選擇鄧肯(D)檢驗對玉米的株高、穗位高、徑粗、穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒重、產(chǎn)量等進(jìn)行多重比較。采用相關(guān)性分析(雙變量)對玉米的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生育期

由表1可知，玉米全生育期為100d，各處理玉米出苗期、拔節(jié)期、喇叭口期基本一致，吐絲期處理2、處理3、處理4較處理1提前2d，相應(yīng)的孕穗和灌漿期也提前2d，收獲期一致。

表1 玉米種肥同播在機(jī)械深施下各處理生育期記載

2.2 不同處理農(nóng)藝性狀分析

由圖1可知，玉米機(jī)械深施組株高低于CK組(231.5cm)，處理2(229.2cm)和處理3(224.9cm)無顯著差異；處理4株高最低，為221.4cm，較處理1降低10.1cm，處理4與其他各處理差異顯著(P<0.05)。玉米機(jī)械深施組(處理2、處理3、處理4)的穂位高分別為122.90cm、120.00cm和109.20cm，較處理1(124.00cm)均降低，處理2和處理3無顯著差異，處理4和處理1差異顯著(P<0.05)。玉米機(jī)械深施組(處理2、處理3、處理4)的徑粗分別為2.39cm、2.30cm和2.50cm高于處理1(2.15cm)，處理3<處理2<處理4。

2.3 產(chǎn)量及構(gòu)成因素分析

由表2可知，玉米機(jī)械深施組穂長均高于CK組(17.29cm)，處理2和處理3次之，分別為18.59cm和17.79cm；處理4最長，為18.73cm，各處理差異不顯著(P>0.05)。玉米機(jī)械深施組(處理2和處理3)穂粗分別為4.94cm和4.81cm低于CK組(5.22cm)，處理4穗粗為5.30cm，高于CK組，處理4顯著優(yōu)于處理2和處理3；玉米機(jī)械深施組(處理2、處理3、處理4)禿尖分別為3.31cm、3.28cm和3.22cm低于CK組(3.57cm)，處理1>處理2>處理3>處理4。穗行數(shù)約15行，差異不顯著(P>0.05)；玉米機(jī)械深施組(處理2、處理3、處理4)行粒數(shù)分別為27.37cm、27.07cm和27.77cm高于CK組(25.27cm)，處理4>處理2、處理3，玉米機(jī)械深施組(處理2、處理3、處理4)穗粒數(shù)分別為415.07粒、410.93粒和421.20粒顯著高于CK組(393.53粒)，處理4>處理2、處理3；玉米機(jī)械深施組(處理2、處理3、處理4)百粒重分別為32.60g、31.90g和33.70g顯著高于CK組(30.53g)，處理2、處理4>處理3。玉米機(jī)械深施組(處理2、處理3、處理4)理論產(chǎn)量分別為516.66kg·667m-2、500.60kg·667m-2和541.94kg·667m-2顯著高于CK組(458.83kg·667m-2)，處理4>處理2>處理3>處理1。處理4較常規(guī)施肥增產(chǎn)18.11%，處理2較常規(guī)施肥增產(chǎn)12.61%，處理3較常規(guī)施肥增產(chǎn)9.10%。

表2 產(chǎn)量及構(gòu)成因素分析

對玉米相關(guān)參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，如表3所示，玉米理論產(chǎn)量與穗位高呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)值為-0.434(P<0.01)；玉米產(chǎn)量與行粒數(shù)、穗粒數(shù)和百粒重呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)值分別為0.599、0.599、0.913(P<0.01)。玉米理論產(chǎn)量與徑粗、穗長呈顯著正相關(guān)，相關(guān)值分別為0.338、0.366(P<0.05)。

表3 相關(guān)性分析

2.4 不同處理土壤理化性質(zhì)分析

如表4所示，玉米機(jī)械深施組(處理2、處理3、處理4)pH分別為5.76、5.77、5.74高于CK組(5.73)，各處理間差異不顯著(P>0.05)。玉米機(jī)械深施組(處理2、處理3、處理4)土壤電導(dǎo)率分別為186μs·cm-1、191μs·cm-1和137μs·cm-1較CK組(232μs·cm-1)顯著降低，處理4<處理2<處理3。處理2、處理3有機(jī)質(zhì)含量分別為33.7g·kg-1和34.4g·kg-1，較CK組(35.2g·kg-1)減少，但差異不顯著(P>0.05)，處理4土壤有機(jī)質(zhì)含量(59.7g·kg-1)顯著高于其他處理。玉米機(jī)械深施組(處理2、處理3、處理4)土壤堿解氮分別為159.3mg·kg-1、157.4mg·kg-1和185.7mg·kg-1，較CK組(211.0mg·kg-1)顯著減少，處理2<處理3<處理4。玉米機(jī)械深施組(處理2、處理3、處理4)土壤有效磷含量分別為122.1mg·kg-1、135.8mg·kg-1和131.6mg·kg-1，較CK組(153.6mg·kg-1)顯著減少，處理2<處理4<處理3。玉米機(jī)械深施組(處理2、處理3、處理4)土壤速效鉀含量分別為213.8mg·kg-1、239.1mg·kg-1、231.4mg·kg-1，較CK組(297.2mg·kg-1)顯著減少，處理2<處理4<處理3。

表4 不同處理土壤理化性質(zhì)

2.5 不同處理玉米籽粒性狀分析

不同處理玉米籽粒氮、磷、鉀含量和品質(zhì)性狀見表5，玉米機(jī)械深施組籽粒全氮含量均高于CK組(11.90g·kg-1)，處理2(13.90g·kg-1)和處理3(14.00g·kg-1)含量最高；處理4全氮含量次之，為12.60g·kg-1。玉米機(jī)械深施組籽粒全磷含量顯著高于CK組(220mg·kg-1)，處理2最高，為330mg·kg-1；處理3和處理4次之且差異不顯著，分別為287mg·kg-1和298mg·kg-1。玉米機(jī)械深施組籽粒全鉀含量顯著高于CK組(263mg·kg-1)，處理2最高，為347mg·kg-1；處理3和處理4次之且差異不顯著，分別為311mg·kg-1和298mg·kg-1。玉米機(jī)械深施組籽粒總淀粉含量顯著高于CK組(515g·kg-1)，處理3最高，為620g·kg-1；處理2和處理4次之且差異不顯著，分別為542g·kg-1和558g·kg-1。玉米機(jī)械深施組籽粒蛋白質(zhì)含量顯著高于CK組(73.5g·kg-1)，處理4最高，為90.3g·kg-1；處理2和處理3次之且差異不顯著，分別為87.3g·kg-1和87.5g·kg-1。玉米機(jī)械深施組籽粒容重顯著高于CK組(756mg·cm-3)，處理4最高，為775mg·cm-3；處理2和處理3次之且差異不顯著，分別為769mg·cm-3和762mg·cm-3。

表5 不同處理玉米籽粒氮磷鉀含量及品質(zhì)性狀

3 討論與結(jié)論

研究表明，在種肥同播條件下機(jī)械深施較常規(guī)處理施肥表現(xiàn)出株高偏低，穗位高降低，莖稈粗壯[16]。本研究結(jié)果與之相符，研究對象玉米(“隆創(chuàng)310”)生長周期為100d，在種肥同播下機(jī)械深施吐絲期、孕穗期和灌漿期較常規(guī)處理均提前2d。賀嬌妓[17]研究了不同元素配比的控釋肥對玉米主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響，指出玉米的產(chǎn)量與穗位高和禿尖長呈負(fù)相關(guān)，且與禿尖長呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與行粒數(shù)、百粒重等顯著相關(guān)，與百粒重呈顯著正相關(guān)(P<0.01)。本研究中玉米理論產(chǎn)量與穗位高呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，玉米理論產(chǎn)量與行粒數(shù)、穗行數(shù)和百粒重呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。玉米理論產(chǎn)量與徑粗、穗長呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。這表明不同肥料在種肥同播下機(jī)械深施均在一定程度上增加了玉米的穗長、百粒重、行粒數(shù)，降低了禿尖長度，進(jìn)而提升了玉米的產(chǎn)量。

土壤供給作物的肥力衡量標(biāo)準(zhǔn)其養(yǎng)分含量的高低，土壤速效養(yǎng)分為作物生長提供所必需的營養(yǎng)元素[18]。不同肥料在種肥同播下機(jī)械深施處理，尤其是機(jī)械深施凹凱德生物有機(jī)肥，一定程度上使土壤更疏松，氮磷鉀含量更低，病害減輕。氮磷鉀在作物的代謝過程中參與蛋白質(zhì)和糖類等重要物質(zhì)的代謝，其含量增加可以促進(jìn)作物秸稈中干物質(zhì)轉(zhuǎn)運至籽粒，增加作物產(chǎn)量[19]。作物籽粒中鉀含量增加還可以促進(jìn)糖類和蛋白質(zhì)的合成[20]，可以在一定程度上增加作物的百粒重和產(chǎn)量[21，22]。本研究3種肥料在種肥同播機(jī)械深施處理均在一定程度上增加玉米籽粒中全氮、全磷、全鉀、蛋白質(zhì)、總淀粉的含量，提升了玉米的品質(zhì)。

玉米機(jī)械深施組(處理2、處理3、處理4)農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及構(gòu)成因素、土壤理化性質(zhì)及玉米籽粒品質(zhì)均優(yōu)于常規(guī)施肥(處理1)，其中，凹凱德生物有機(jī)肥(處理4)優(yōu)于尿素加新洋豐萬保復(fù)合肥(處理2)優(yōu)于富江山復(fù)合肥(處理3)，以300kg·667m-2機(jī)械深施凹凱德生物有機(jī)肥(處理4)玉米的各項指標(biāo)表現(xiàn)效果較好，玉米產(chǎn)量為541.94kg·667m-2，土壤有機(jī)質(zhì)的含量達(dá)59.7g·kg-1，玉米籽粒蛋白質(zhì)含量達(dá)90.3g·kg-1。綜上所述，機(jī)械深施可以增加玉米產(chǎn)量和提升玉米品質(zhì)。機(jī)械深施配施凹凱德生物有機(jī)肥增產(chǎn)效果更佳。