化肥減量配施有機肥對鮮食玉米產量品質和土壤理化性質的影響

摘要：為明確有機肥替代化肥對鮮食玉米生長和土壤環境的影響，本研究通過田間試驗，以全量化肥為對照（T2），設置化肥減量30%（T1）和有機肥等N量替代15%、30%、45%化肥（T3、T4、T5）3個有機無機配施處理，分析不同施肥處理對鮮食玉米產量、產量構成、穗部性狀、品質、土壤性狀及相互關系的影響。結果表明，施用有機肥較單施化肥可以促進玉米生長、提高玉米產量，T4處理較T1、T2處理分別顯著增加43.2%、28.6%，T3、T5處理分別較T1處理顯著增加29.3%、35.8%；增施有機肥處理的株高、穗位高、單株鮮生物量、SPAD值、單穗重、百粒重、穗粗較單施化肥處理的均顯著增加；T4處理的維生素C和可溶性糖含量較T2處理分別顯著提高46.7%、35.6%，較T3處理分別顯著提高18.25%、12.3%；T4處理的可溶性蛋白含量較T1、T2、T3、T5處理分別顯著提高18.9%、11.8%、9.0%、29.3%；增施有機肥較單施化肥處理可以提高土壤的全氮、有機質、速效鉀等養分含量，T4處理的土壤速效氮含量較T1、T2分別增加17.18%、11.17%，T4處理的土壤速效鉀含量較T1、T2、T3處理分別顯著增加43.1%、29.9%、14.7%，T5處理較T4處理可以更好地改良土壤酸化、增加土壤有機質含量，但不會增加土壤速效養分含量。鮮食玉米產量與穗粗、百粒重、單穗重顯著相關；單穗重與穗長、百粒重顯著相關，與穗粗極顯著相關。綜上，有機肥部分替代化肥能更好地促進玉米植株的生長、提高玉米產量和果穗品質，改良土壤理化性質，替代比例以30%為宜。

關鍵詞：鮮食玉米；有機肥；化肥減施；產量和品質；土壤改良

中圖分類號：S513.06" 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）05-0077-06

鮮食甜糯玉米風味獨特、種皮薄、糯性強、口感好，富含淀粉、蛋白質、多種維生素等，具有很高的營養和經濟價值。農業農村部發布的《“十四五”全國種植業發展規劃》提出，到2025年玉米播種面積要擴大到4 200萬hm2以上，適當發展鮮食玉米，鮮食玉米面積穩定在133萬hm2以上，優化品種結構，適應居民消費升級的需要，為居民提供營養健康的膳食纖維和果蔬。浙江省雨水充沛、多丘陵山地，鮮食玉米種植面積占全省玉米種植總面積的2/3，隨著種植結構的調整和居民消費升級的需要，鮮食玉米發展前景越來越廣闊，并且呈現多元化的趨勢［1-2］。

化肥對于維持作物產量具有重要的意義，但是大量研究表明，目前中國化肥施用量已經超過了其經濟意義上的最優施用量，其中玉米的過量施肥程度達到了32.76%［3-4］。對化肥的過度依賴、有機肥施用不足造成了土壤酸化、板結、肥力下降等問題，過去30年化學肥料的大量施用導致中國幾乎所有土壤類型的pH值下降了0.13～0.80［5-6］。目前針對鮮食玉米的試驗研究多集中在品種、密度、播期、新型肥料等方面，施用有機肥替代部分化肥來改良土壤、提高鮮食玉米產量和品質方面的研究較少，化肥的過量使用不僅不會增加鮮食玉米產量，還會對經濟、生態等產生負面影響。本研究從鮮食玉米的產量、品質、土壤肥力等方面，分析有機肥部分替代化肥的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2022年在衢州市衢江區湖仁村進行，該地區氣候屬于亞熱帶季風區，年平均氣溫約為17.1 ℃，年降水量為1 650～2 200 mm，日照時數為 2 063.3 h。土壤類型為紅黃壤，0～20 cm耕作層土壤有機質含量為16.22 g/kg，全氮含量為 1.14 g/kg，速效氮含量為98.61 mg/kg，速效磷含量為69.82 mg/kg，速效鉀含量為92.71 mg/kg，pH值為5.18。

供試作物為甜糯玉米鮮甜糯366。供試復合肥由武漢中農國際貿易有限公司出品的硫酸鉀型丹王復合肥，N、P2O5、K2O含量均為17%，供試有機肥由福建富春山生態農業發展有限公司提供，全氮含量2.0%、N+P2O5+K2O含量≥5%、有機質含量≥45%。

1.2 試驗設計

試驗共設5個處理，采用隨機區組設計，重復3次。各試驗處理如下：T1（減量30%化肥，復合肥525 kg/hm2+尿素105 kg/hm2），T2（全量化肥，復合肥750 kg/hm2+尿素150 kg/hm2），T3（減量15%化肥+1 500 kg/hm2有機肥），T4（減量30%化肥+3 000 kg/hm2有機肥），T5（減量45%化肥+4 500 kg/hm2 有機肥）。各處理的有機肥替代化肥均采用N養分等量替代的原則。有機肥和復合肥全部基施，有機肥基施后翻耕，再撒施復合肥后耙平、開溝、起壟；尿素分2次等量追施，分別在玉米拔節期和抽雄前期施用。田間管理采用常規方式，小區面積為30 m2（6 m×5 m），小區間間距為30 cm，行株距為50 cm×40 cm，每個小區種植60株玉米。試驗于2022年8月2日直播，8月5日出苗，8月24日拔節，9月下旬抽雄，10月11日進入成熟期、取樣測產。

1.3 測定項目與方法

植物長勢：收獲前期測定各小區玉米的莖粗（莖部第1節下部） 、株高（自根部第1節至植株生長點高度）、葉綠素（自上而下第3片葉片中部，葉綠素儀測定） 。每穗稱重后測量穗長、穗粗、穗行數、行粒數；每穗取中部籽粒100粒測量百粒重；籽粒榨汁后利用日本愛拓ATAGO PAL-1水果糖度計測量糖度；穗部性狀的測量：每個小區均采集5穗長勢均勻的果實，計算平均值。收獲期分2批收獲測產，稱重測得小區產量，根據小區產量換算公頃產量。

鮮食玉米成熟期采集成熟度一致、大小均勻的果實5穗，籽?；靹?，部分用勻漿機進行勻漿，保存于-20 ℃冰箱待測；部分籽粒殺青烘干、粉碎過篩后待測。鮮食玉米品質的測定方法如下：維生素C含量采用比色法，可溶性蛋白含量采用BCA法，可溶性糖含量采用蒽酮比色法，淀粉含量采用蒽酮比色法。

土壤理化性質測定方法如下：全氮含量采用凱氏定氮法，速效氮含量采用擴散法，速效鉀含量采用火焰光度法，有效磷含量采用雙酸浸提-鉬銻抗分光光度法，有機質含量采用重鉻酸鉀-濃硫酸加熱法，pH值采用pH值計測定。

1.4 數據處理

利用 WPS軟件處理數據，使用SPSS 22.0對數據進行方差分析和相關性分析，顯著性差異用LSD和Duncan’s檢驗法（α=0.05）進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對玉米植株農藝性狀的影響

由表1可知，T1和T2處理之間的玉米植株農藝性狀差異不顯著，表明化肥減量30%相對全量施肥不會對玉米植株生長造成顯著影響。增施有機肥處理相對單施化肥對玉米植株的農藝性狀影響較大，T3、T4、T5處理的株高較T1、T2處理均顯著增加，T4處理的株高與T5處理相比顯著增加；T4、T5處理的莖粗較T1、T2處理均顯著增加，T3、T4、T5處理之間的莖粗和穗位高差異均不顯著，T3、T4、T5處理的穗位高較T1、T2處理均顯著增加；T3、T4、T5處理的SPAD值較T1、T2處理均顯著提高，隨著有機肥用量的增加SPAD值呈現遞增趨勢，且T5與T3處理差異顯著；增施有機肥處理的單株鮮生物量較單施化肥均顯著增加，但是T3、T4、T5處理之間差異不顯著。

2.2 不同施肥處理對鮮食玉米產量和果穗性狀的影響

不同處理對鮮食玉米產量的影響如圖1所示，施用有機肥處理較單施化肥處理玉米產量均有所提高，其中T4處理較T1、T2處理分別顯著增加43.2%、28.6%，T3、T5處理較T1處理分別顯著增加29.3%、35.8%；T1處理與T2處理差異不顯著，T3、T4、T5處理間差異不顯著。由表2可知，不同施肥處理間的果穗性狀差異較大。T3、T4、T5處理之間的穗長差異不顯著，較T2處理均顯著增加，較T1處理均差異不顯著；T1、T2、T3、T4處理之間的穗粗差異顯著，其中T4處理的穗粗最大，T5處理的穗粗與T3、T4處理差異不顯著；T1、T2處理的穗行數差異不顯著，T3、T4、T5處理之間的穗行數差異也不顯著，T5處理的穗行數較T1處理顯著增加；各處理間的行粒數差異不顯著；T3、T4、T5處理之間的百粒重差異不顯著，較T1、T2處理均顯著增加，T1、T2處理間的百粒重差異不顯著；T3、T4、T5處理之間的單穗重差異不顯著，較T1、T2處理均顯著增加，T1、T2處理間的單穗重差異不顯著；T4、T5處理的糖度較T1處理均顯著增加，T1、T2、T3處理之間的糖度差異不顯著。

2.3 不同施肥處理對玉米品質的影響

不同施肥處理對鮮食玉米籽粒品質的影響如圖2所示，施用有機肥處理的維生素C、可溶性糖、淀粉含量較單施化肥的處理均顯著提高；T1、T2處理之間的維生素C和可溶性糖含量差異不顯著；T4處理的維生素C和可溶性糖含量較T2處理分別顯著提高46.7%、35.6%，較T3處理分別顯著提高18.25%、12.3%，較T5處理差異不顯著；T4處理的可溶性蛋白含量較T1、T2、T3、T5處理分別顯著提高18.9%、11.8%、9.0%、29.3%，T5處理的可溶性蛋白含量較其余處理均顯著降低，T1、T2處理之間的可溶性蛋白含量差異不顯著；T2處理較T1處理的淀粉含量顯著提高，T4處理較T3處理、T5處理的淀粉含量顯著提高84.6%、50.3%，T5處理較T3處理的淀粉含量顯著提高?？傮w上看，T4處理的維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉含量較其余處理均有提高，T5處理的維生素C、可溶性糖含量與T4處理差異不顯著，T5處理的可溶性蛋白、淀粉含量較T4處理顯著降低。

2.4 有機肥替代化肥對鮮食玉米土壤理化性質的影響

不同處理對鮮食玉米土壤理化性質的影響如表3所示，施用有機肥處理的土壤pH值呈遞增趨勢，T4、T5處理的pH值較T1、T2處理顯著增加，T5處理的pH值較T3處理顯著增加、較T4處理增加不顯著；各處理間的土壤全氮和速效磷含量差異不顯著，T4處理的全氮含量最高，T3處理的速效磷含量最高；T4處理的土壤速效氮含量較其余處理顯著增加，其中T4較T1、T2分別增加17.18%、11.17%，其余處理之間的速效氮含量差異不顯著；T4處理的土壤速效鉀含量較T1、T2、T3處理分別顯著增加43.1%、29.9%、14.7%，與T5處理差異不顯著，T1、T2、T3處理的土壤速效鉀含量差異不顯著；各處理間的土壤有機質含量差異不顯著，施用有機肥的處理較其余處理呈現遞增趨勢。

2.5 鮮食玉米穗部性狀、產量與土壤理化性質的相關性分析

由表4可知，鮮食玉米產量與穗粗、百粒重、單穗重顯著相關；單穗重與穗長、 百粒重顯著相關，與穗粗極顯著相關；穗粗與穗長、百粒重顯著相關。土壤全氮、有機質含量顯著影響鮮食玉米產量，速效鉀含量極顯著影響鮮食玉米產量；土壤全氮含量與速效鉀、速效磷和有機質含量顯著相關。

3 討論

3.1 化肥減施配施有機肥對鮮食玉米生長和品質的影響

鮮食玉米過量施用化肥并不會提高產量、增加主要營養品質及養分的吸收，反而會降低肥料利用效率，產生一定的負效應［7-8］。適宜的有機肥替代化肥可以促進鮮食玉米生長發育、提高產量和品質，李明悅等研究表明，有機肥替代30%化肥處理較單施化肥提高鮮食玉米產量10.0%、氮肥利用率6.23百分點［9］。王吉平等的研究表明，生物有機肥替代20%化肥較單施化肥可以提高鮮食玉米穗長和可溶性糖含量［10］。有機肥替代化肥并非比例越高越好，有機肥100%替代氮肥不會造成當年玉米減產，會導致第2年玉米減產；小麥、玉米兩季分別配施有機肥3 000 kg/hm2的情況下，最大減氮潛力分別為60%、40%［11-12］。不同有機肥對鮮食玉米生長的影響會有不同，生物有機肥處理與普通有機肥處理相比，在促進鮮食玉米和提升品質方面效果更加顯著［13-14］。本試驗中，施用有機肥較單施化肥可以提高鮮食玉米的產量，T4處理的產量最高，較T2處理顯著提高43.2%，T4與T5、T3處理差異不顯著，T5較T2處理增加21.9%；施用有機肥可以促進鮮食玉米的生長，T3、T4、T5處理的株高、穗位高、單株鮮生物量、SPAD值較T1、T2處理顯著增加，T4、T5的莖粗較T1、T2也顯著增加；T4處理的株高、莖粗、穗位高、單株鮮生物量最高，較T2處理分別增加26.8%、19.8%、61.3%、72.9%；施用有機肥對鮮食玉米的穗部性狀也有較大改善，T3、T4、T5處理的單穗重、百粒重、穗粗較T1、T2顯著增加；T4處理的維生素C、可溶性蛋白、淀粉含量最高，可溶性糖含量較有機肥替代45%化肥略低，T4處理較單施化肥處理的主要養分含量均顯著增加。

3.2 化肥減施配施有機肥對土壤理化性狀的影響

有機肥富含腐殖酸、氮磷鉀等養分，有提高土壤養分活力、改良土壤、增強土壤酸堿緩沖能力等優點［15-17］?；蕼p量50%配施有機肥可提高土壤速效氮、速效鉀養分含量為53.2%、38.0%，改善土壤團粒結構，增加土壤微生物量碳［11］。本試驗中，化肥減量配施有機肥可以有效改善土壤酸性，T4、T5處理較單施化肥顯著增加土壤的pH值，全量施化肥加重了土壤酸化。有機肥替代30%化肥氮可減少82%～111%的H+產量，單施化肥使土壤pH值下降0.37～1.39，增施廄肥和秸稈還田處理土壤pH值分別提高0.21和0.53［18-19］。增施有機肥較單施化肥處理可以提高土壤的全氮、有機質、速效鉀含量，T4處理的速效氮含量較其余處理均顯著增加，T5處理的速效氮含量與T1、T2處理差異不顯著，T3、T4處理的速效磷含量相對不施肥處理和T5處理較高，T5處理的速效鉀含量較T4處理略低。由此可以看出，適當比例的有機肥替代化肥配施可以提高土壤速效養分含量，而較高比例的有機肥替代化肥雖然可以改良土壤酸化、增加土壤有機質含量，但不一定會增加土壤速效養分含量［20-21］。本試驗中土壤有機質、全氮、速效鉀含量與鮮食玉米產量存在顯著相關性，有研究表明，不同土層的不同養分含量對玉米產量的貢獻會有較大差異，因此有機肥施用需兼顧土壤養分平衡，進而保障玉米產量［22］。

4 結論

有機肥部分替代化肥在一定程度上可以促進鮮食玉米生長、提升品質，有機肥替代15%和45%的化肥在提高鮮食玉米產量上與單施化肥差異不顯著，有機肥替代30%化肥可以顯著提高鮮食玉米產量。增施有機肥較單施化肥處理可以提高土壤的全氮、有機質、速效鉀含量，有機肥替代30%化肥可以提高土壤速效養分含量，在改良土壤酸化、增加土壤有機質含量與有機肥替代45%的化肥差異不顯著。綜合考慮有機肥替代化肥對玉米產量、品質和土壤理化性質的影響，有機肥替代30%化肥的效果最佳，與前人研究結果［23-24］一致。

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