不同施肥对鲜食玉米生长及肥料农学利用率的影响①

王东升，黄忠阳，吴旭东，刘庆叶，陈莉莉，戎 茸，王 蓓，李伟明*

(1 南京市蔬菜科学研究所，南京 210042；2 南京农业大学江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室，南京 210095)

近年来，我国设施蔬菜产业得到迅猛发展，截至2016年底，我国设施蔬菜(含瓜类)面积达391.5万hm2，对于保障我国蔬菜周年供应及调整蔬菜品种结构发挥着重要的作用[1-2]。但由于设施栽培存在集约化程度高、缺乏雨水淋洗、化肥农药过量施用等因素，导致设施土壤营养结构遭到破坏，生态环境质量持续下降，设施蔬菜的产量和品质降低，对人类健康存在潜在威胁[3-4]。随着农业农村部化肥农药双减政策的提出，有关其他肥料替代化学肥料方面的研究得到飞速发展。张国显等[5]研究了化肥减量条件下配施不同种有机肥料等对设施蔬菜产量及品质的影响，其结果表明，化肥减施后配施蚓粪可以显著促进设施番茄生长及品质的提升。刘才宇等[6]对有机肥替代化肥条件下薹干的产量和品质变化情况进行了研究，结果表明，有机肥部分替代化肥对薹干产量、品质的提升效果明显。陈正刚等[7]研究了苕子翻耕替代部分化肥对土壤肥力及玉米产量的影响，结果表明，苕子翻耕可以显著改善土壤理化性状，提高养分利用率，同时可以最高降低40% 左右的化肥施用量。

生物有机肥是一类有益微生物与普通有机肥相结合的新型、高效、安全的复合肥料，其不仅具有有机肥的特性，更突出的是其富含的有益微生物可以参与土壤中养分转化、物质传递等过程，可以有效地提高肥料利用率、改善作物生长环境、调控作物根系生长微生物区系、增强根系活力、促进作物生长[8]。有研究表明，化肥减施条件下配施有机类肥料不仅不会造成设施蔬菜产量的下降，还能改善蔬菜的品质和土壤的理化性状[9]。但同时也应该看到，研究人员对替代化肥的专注点在于地下部分，而对于地上部分的关注相对较少。氨基酸叶面肥是一种含有氨基酸、锌、硼、锰、钼、铜、铁等多种作物必需营养元素成分的新型肥料，其作用可以调节作物生长发育，还可以改善作物生理机能[10]。王新玲[11]研究了氨基酸叶面肥对小白菜产量的影响，结果表明，氨基酸叶面肥的喷施可以提高小白菜单株重，提高小白菜产量。孙梅等[12]的研究表明，氨基酸叶面肥的喷施可以促进设施黄瓜、茄子、空心菜产量的增加，对于提高蔬菜品质也有明显的作用。

本研究拟通过田间小区试验，选择鲜食玉米作为研究对象，通过不同施肥处理对鲜食玉米生长、光合作用、产量、品质及土壤理化性状、土壤酶活性等指标的影响，探索化肥减施条件下配施氨基酸叶面肥的技术效果，以期为设施鲜食玉米安全、高效施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试生物有机肥由江阴市联业生物科技有限公司生产提供，总养分≥8%，有机质≥45%；复合肥由安徽省司尔特肥业股份有限公司生产，N+P2O5+K2O≥45%，3种养分等量；氨基酸叶面肥由江阴市联业生物科技有限公司生产提供。供试玉米品种为甜玉米晶甜6号，由南京市蔬菜科学研究所提供。

1.2 研究区概况

试验于2018年8月16日至11月16日在江苏省南京市江宁区横溪街道的南京市蔬菜科学研究所科技园大棚内(31°43′19′′N，118°46′12′′E)进行，该区域属北亚热带湿润气候，夏季多暴雨，气温高，年平均气温15.4 ℃，年均降水量1 106 mm。土壤基本理化性状如下：pH 4.91，全氮0.99 g/kg，全磷0.47 g/kg，碱解氮92.58 mg/kg，有效磷48.53 mg/kg，速效钾

144.42 mg/kg。

1.3 试验方法

试验共设置5个处理，每个试验小区长5 m，宽2 m，面积为10 m2，采用完全随机区组设计，每个处理设3个小区，共15个小区。2018年7月1日育苗，8月16日定植，每小区定植52株，相邻小区间隔50 cm。各处理具体施肥方法如表1所示，各处理中的有机肥或者生物有机肥均是在玉米定植前施入土壤(8月15日)，而45% 的复合肥(15-15-15)则分为定植前(8月15日)、大喇叭口期(9月15日)和抽雄期(10月1日)3个时间段施入，其质量比为3︰1︰1。

表1 不同处理具体施肥方法Table 1 Fertilization methods of different treatments

1.4 测定项目与方法

1.4.1 玉米产量 待玉米成熟以后，每个小区采集全部植株，并称重。

1.4.2 生长指标 株高：在玉米拔节期，用直尺测量茎基部至顶端的长度；茎粗：用游标卡尺测定茎基第一节间；SPAD值：采用TYS-A型叶绿素测定仪进行测定。

1.4.3 植物酶活性测定 植物酶活性测定参考李合生[13]的方法：玉米可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定；玉米可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝染色法测定；玉米Vc含量采用2.6-二氯酚靛酚滴定法测定。

1.4.4 植物光合测定 选择晴天的上午，用LI-6400型号的光合仪进行测定。

1.4.5 土壤酶活性测定 土壤酶活性测定参考关松荫[14]的方法：土壤蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定；土壤酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定；土壤脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定。

1.5 数据处理

采用SPSS 20.0软件进行单因素方差分析，多重比较采用最小显著极差法(LSD)；采用Excel 2007软件对试验数据进行统计、整理和绘图。

化肥农学利用效率(AE)(kg/kg)=[施肥区产量(kg/hm2)-不施肥区产量(kg/hm2)]/ 施肥纯养分量(kg/hm2)[15]。

2 结果

2.1 不同施肥处理对玉米产量的影响

图1所示为不同处理对玉米产量的影响。由图可知，各处理玉米产量顺序依次为T4(11.65 kg)>T1(11.15 kg)>T2(11.08 kg)>T3(9.70 kg)>CK(8.37 kg)；化肥减施的T3处理，玉米产量有所下降，而化肥减施加氨基酸叶面肥的T4处理，玉米产量较T3处理有大幅提升，且与T1、T2处理差异不大，但显著高于CK处理。

2.2 不同施肥处理对玉米生长的影响

图2所示为不同处理对玉米株高、茎粗和SPAD值的影响。由图2A可知，玉米株高范围在40.73 ~64.60 cm，其中，CK处理玉米株高最低，T4处理植株最高；T1、T2、T3、T4处理株高显著高于CK处理。由图2B可知，各施肥处理玉米茎粗显著高于CK，CK、T1、T2、T3和T4各处理茎粗分别为15.18、19.08、20.04、21.10和19.52 mm，但T1、T2、T3和T4处理间没有显著差异。由图2C可知，T1 ~ T4各处理玉米SPAD值显著高于CK处理，CK处理玉米SPAD值为25.66；施用生物有机肥加全量化肥的T2处理较普通有机肥的T1处理，SPAD值有所增加，但二者之间没有显著性差异；化肥减施的T3处理，较全量化肥的T2处理SPAD值有所下降，但随着氨基酸叶面肥的喷施(T4处理)，SPAD值显著提高，T4处理SPAD值达到37.56。

2.3 不同施肥处理对玉米品质的影响

图3所示为不同处理玉米可溶性蛋白、可溶性糖及Vc含量的变化情况。由可溶性蛋白含量的结果可知，CK处理的可溶性蛋白含量最低，为6.71 mg/g；T4处理的含量最高，达到8.63 mg/g；T3处理相较于T1和T2处理，玉米可溶性蛋白含量有所下降，分别降低了1.30% 和6.35%；T4处理较T3处理显著增加玉米的可溶性蛋白含量。T2处理玉米可溶性糖含量最高，达到104.0 mg/g，但各处理间没有显著性差异。Vc含量的结果表明，CK处理玉米Vc含量最低，为22.2 mg/kg；就全量化肥施用而言，生物有机肥施用处理(T2)较普通有机肥处理(T1)提升了玉米的Vc含量，增幅达16.62%，但没有达到显著性差异；生物有机肥施用各处理，化肥减施处理(T3)较全量化肥处理(T2)显著降低了Vc含量，而化肥减施配施氨基酸叶面肥处理(T4)则可以有效提升Vc含量，其中，T4处理与T2处理之间，Vc含量没有显著性差异。

2.4 不同处理对玉米生长光合特性的影响

表2所示为不同处理玉米光合特性的变化趋势，由表可知，各施肥处理组较CK相比增加了玉米的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，降低了玉米的胞间CO2浓度。全量化肥施用条件下，生物有机肥的施用(T2)较普通有机肥(T1)可以促进玉米净光合速率、气孔导度和蒸腾速率的增加；而T2和T3处理相比，可以看出，减少30% 化肥施用量(T3)降低玉米的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率值，并且提高了玉米胞间CO2浓度。在化肥减施30% 的条件下，喷施氨基酸叶面肥(T4)较T3处理玉米净光合速率增加了21.96%，气孔导度增加了24.59%，蒸腾速率增加了31.62%，而胞间CO2浓度减少了69.63%。

2.5 不同施肥处理对土壤酶活性的影响

图4所示为不同处理土壤蔗糖酶、酸性磷酸酶和脲酶活性变化。由图可知，土壤酸性磷酸酶和脲酶活性各处理之间差异不大。土壤蔗糖酶活性结果显示，CK、T1、T2、T3和T4处理土壤蔗糖酶活性分别为19.65、26.43、26.37、34.70和42.96 U/g；各施肥处理较CK相比，显著提高了土壤蔗糖酶的活性，其中化肥减施且喷施氨基酸叶面肥的处理蔗糖酶活性最高，较T1、T2和T3处理分别显著提高了62.54%、62.93% 和23.82%；而全量化肥配施生物有机肥(T2)和普通有机肥(T1)处理之间，蔗糖酶活性变化不显著。

2.6 不同施肥处理对玉米肥料农学利用率的影响

表3所示为不同处理氮肥、磷肥和钾肥农学利用率。由表3可以看出，全量化肥施用时，普通有机肥与生物有机肥处理的肥料综合利用率差异不大；而由T4处理可以看出，化肥减施并配施氨基酸叶面肥可以提高肥料综合农学利用率，T4处理较T1、T2和T3处理分别提高了2.06、2.06和3.92 kg/kg。对于氮肥、磷肥和钾肥单独的肥料农学利用率可以看出，钾肥的农学利用率最高，其次是磷肥，最后是氮肥；其中，全量化肥施用的T1、T2处理，氮肥、磷肥、钾肥的农学利用率变化不大；而化肥减施前提下，喷施氨基酸叶面肥的处理可以提高肥料农学利用率。

表3 不同处理肥料农学利用率Table 3 Fertilizer agronomic utilization rates under different treatments

3 讨论

3.1 不同施肥处理对鲜食玉米生长及产量的影响

近年来，鲜食玉米作为粮、菜兼用型粗粮细吃品，因其营养丰富、口感细腻、风味独特，能满足人们营养、保健的消费需求，老少皆宜，逐步受到人们的青睐和关注[16]。生物有机肥是一种有益微生物和有机肥结合的新型、高效、安全的复合肥料，综合了微生物肥料和有机肥的优点，可以改善土壤微生物群落结构、促进植物生长、提高作物品质[17]。在本试验中，相比较于普通有机肥，生物有机肥的施用，表现出可以提高鲜食玉米株高、茎粗和SPAD值的趋势，但在本季试验中没有达到显著性差异(图1)。闫宁和陈刚[18]通过研究生物有机肥对温室黄瓜生长影响也得到了类似的结果，其结果表明，施用生物有机肥以后，黄瓜植株的株高、茎粗、叶数、叶长等指标均有所提升。在本研究中，化肥减施条件下，配施生物有机肥和氨基酸叶面肥可以显著提高玉米叶片的SPAD值，且小区产量高于常规施肥处理。这可能是因为，氨基酸叶面肥中以氨基酸作为配位体并螯合作物生长所需的微量元素，其中，小分子氨基酸可以直接被作物吸收利用，并且可以在没有光合作用的情况下参与作物机体蛋白质的合成，节省了无机态向有机物质转换的能量消耗，加速了机体的物质转换，促进干物质的有效积累[19-20]。

3.2 不同施肥处理对玉米品质的影响

合理的施肥方法可以改善玉米的品质。植物可溶性蛋白质是植物所有蛋白质组分中最活跃的部分，包括各种酶源、酶分子和代谢调节物，能反映植物体的总代谢水平，其含量的高低是评价作物抗逆性的一个重要指标[21-22]。

本研究中，生物有机肥的施入较常规施肥处理，玉米可溶性蛋白的含量提升了5.39%；随着化肥的减施，可溶性蛋白含量下降6.35%；但随着氨基酸叶面肥的施入，可溶性蛋白含量提高了14.05%。化学肥料的减施，有降低玉米可溶性蛋白和Vc含量的趋势，而随着氨基酸叶面肥的喷施，则可以明显促进玉米可溶性蛋白和Vc含量的提升，有效地改善了玉米的品质。综合分析不同处理对玉米产量和光合特性的影响，可以发现，化肥减施有降低作物净光合速率的趋势，降低作物的品质，抑制作物生长[23]；而在化肥减施条件下叶面喷施氨基酸肥料，可以明显促进玉米净光合速率和蒸腾速率的提高，这对于营养物质运输、养分积累、品质改善等均有显著影响。

3.3 不同施肥处理对玉米光合特性的影响

光合作用是影响作物产量高低的主要因素，增强光合作用对玉米的生长发育和养分吸收等有重要的意义。影响玉米叶片光合特性的因素有很多，其中施肥是一种重要且实用的影响玉米光合性能的措施[24]。在本研究中，施用微生物有机肥较普通有机肥处理，增加了玉米的光合速率和气孔导度，表明生物有机肥的施用能促进玉米叶片的光合作用，该结果与吴秀宁等[25]的研究结果类似。但在本季试验中，差异没有达到显著水平，可能是因为试验时间较短，还需要进一步研究。另外，有研究表明，叶片净光合速率越大，越有利于植物的生长[26]。在本研究中，可以发现，化肥减施配施生物有机肥和氨基酸叶面肥可以最大程度地提升玉米叶面净光合速率，表明该处理对于玉米生长最有利。

3.4 不同施肥处理对土壤酶活性的影响

土壤蔗糖酶活性高低与土壤中氮、磷、有机质、微生物数量及土壤呼吸强度均有密切联系，其酶促产物直接作用于作物的生长[27]。本研究结果发现，化肥减施配施生物有机肥处理与其他处理相比，可以显著促进土壤蔗糖酶活性的提升，这与前人的研究结果一致[28-29]。另外，蔗糖酶活性的高低也是表征土壤有机碳转化强弱的标志，有研究表明，提高土壤蔗糖酶活性可以提高土壤肥料利用率，促进作物生长[30]。而氨基酸叶面肥配施生物有机肥的处理土壤蔗糖酶活性显著高于其他处理，这可能是因为氨基酸叶面肥的施用可以促进作物地下部的生长，其根系分泌物可以改善土壤微生物生活环境，提高土壤蔗糖酶的活性[31]。

4 结论

1)化肥常规用量条件下，配施生物有机肥较普通有机肥，可以提高鲜食玉米株高、茎粗和叶片SPAD值；提高玉米可溶性蛋白、可溶性糖和Vc含量；增强玉米净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，降低叶片胞间CO2浓度；提高磷肥和钾肥的农学利用率。

2)化肥减施条件下，配施生物有机肥和氨基酸叶面肥与单纯的配施生物有机肥相比，可以明显提升鲜食玉米产量；显著提升玉米可溶性蛋白含量，促进玉米Vc含量的增加；提升玉米叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，显著降低胞间CO2浓度；显著促进土壤蔗糖酶活性；有效提高了氮肥、磷肥和钾肥的肥料农学利用率。