• ISSN 1008-505X
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聚天门冬氨酸缓释复合肥显著提高甜玉米的鲜果穗产量与品质

李向岭 胡君霞 左怿平 张梦 王健 韩金玲 段会军 尹宝重

引用本文:
Citation:

聚天门冬氨酸缓释复合肥显著提高甜玉米的鲜果穗产量与品质

    作者简介: 李向岭E-mail:ncqyfz2008@126.com;
    通讯作者: 段会军, E-mail:yinbaozhong@hebau.edu.cn
  • 基金项目: 河北省现代农业产业技术体系玉米产业创新团队建设项目(HBCT2018020207);河北省重点研发计划资助(20326407D)。

Slow-release compound fertilizer containing polyaspartic acid effectively increases fresh yield and quality of sweet corn

    Corresponding author: DUAN Hui-jun, E-mail:yinbaozhong@hebau.edu.cn ;
  • 摘要:   【目的】  持续稳定的养分供应是提高作物产量和品质的重要措施。研究不同种类缓控释肥对甜玉米鲜果穗产量与品质的调控效应,为选择性质适宜的缓控释肥提供依据。  【方法】  于2020年在河北省秦皇岛、石家庄和保定3地进行田间试验。供试品种为万甜2000。共设置 5个处理,即控释掺混肥料 (T1)、控失聚能网复合肥 (T2)、聚天门冬氨酸缓释复合肥 (T3)、常规尿素 (T4) 和不施氮 (CK)。在关键生育时期测定植株干物重和全氮含量,在鲜穗采收期测定鲜果穗产量和籽粒营养品质,并进行品质评价。  【结果】  与T4处理相比,3个缓控释肥处理均能提高甜玉米穗长和穗粗,降低秃尖长度,增加单穗鲜重和单位面积有效穗数,提高鲜果穗产量。各类缓控释肥料可显著提高玉米鲜果穗产量、氮肥利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率,3地平均增幅分别为15.4%、57.2%、15.4%和67.0%;3个缓控释肥处理相比,T3处理下鲜果穗产量、氮肥利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率表现最优,比其它2个缓控释肥处理平均增加8.33%、55.6%、7.21%和22.6%。T3处理下甜玉米的食味品尝评分也有显著提高,比T4处理平均提高6.41%,同时也显著高于T1和T2处理,T3处理下甜玉米气味、果皮柔软度、甜度等较其它处理均有大幅改善。与T4处理相比,T1、T2和T3处理提高了甜玉米营养品质,其中T3处理下甜玉米可溶性糖、维生素C和维生素E含量最高。相关分析表明,籽粒N和P含量与其他指标无显著相关,籽粒K含量与籽粒可溶性糖、维生素C、维生素E、品尝得分均呈显著正相关关系;籽粒可溶性糖与维生素C、维生素E和品尝得分呈显著正相关。  【结论】  聚天门冬氨酸缓释复合肥对甜玉米鲜果穗产量的增产效果最好,氮肥利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率均最高。甜玉米品尝品质和营养品质最高,品质评定达到1等级。因此,施用聚天门冬氨酸缓释复合肥可以提高甜玉米鲜果穗产量和品质。
  • 表 1  不同试验点0—20 cm土层基础地力情况

    Table 1.  Basal soil fertility at 0-20 cm soil layer in different ecological zones

    试验地点
    Experimental site
    有机质 (g/kg)
    Organic matter
    全氮 (g/kg)
    Total N
    碱解氮 (mg/kg)
    Alkali hydrolyzed N
    速效磷 (mg/kg)
    Available P
    速效钾 (mg/kg)
    Available K
    秦皇岛 Qinhuangdao19.081.68102.3523.5974.10
    保定 Baoding18.471.0691.5544.1952.65
    石家庄 Shijiazhuang14.201.2164.9023.80120.6
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    表 2  施用不同缓控释肥甜玉米鲜果穗产量及穗部性状

    Table 2.  Yield and ear traits of sweet corn as affected by controlled-release fertilizers

    项目
    Item
    穗长
    Ear length
    (cm)
    穗粗
    Ear diameter
    (mm)
    穗行数
    Row number
    per ear
    行粒数
    Grain number
    per row
    秃尖长
    Bald tip length
    (cm)
    有效穗数
    Effective panicle number
    (ear/hm2)
    单穗重
    Weight per spike
    (g/ear)
    产量
    Yield
    (t/hm2)
    地点 Site
    秦皇岛 Qinhuangdao17.22b48.47ab17.04a29.98b1.57b4.74a250.01a11.87b
    石家庄 Shijiazhuang17.71b47.33b17.20a33.07a1.85a4.86a225.45b10.97c
    保定 Baoding20.42a50.6a16.75a33.35a1.73a4.75a257.71a12.26a
    肥料 Fertilizer
    T118.58b49.90a17.71a32.17a1.80b4.81a265.23b12.75b
    T219.15a49.76a17.78a34.07a1.77b4.83a258.08b12.81b
    T319.73a50.69a18.04a34.87a1.06c4.79a281.07a13.54a
    T418.32b47.99b16.82b30.91b1.68b4.72b237.63c11.20c
    CK16.47c45.66b14.62c28.65bc2.27a4.74b179.93d8.52d
    方差分析 ANOVA
    地点 Site (S)*NSNS**NS***
    肥料 Fertilizer (F)*********
    地点×肥料S×FNSNSNSNS*NSNS*
    注(Note):同列数据后不同字母表示在 5% 水平上差异显著; NS、*和 **分别表示无显著差异及在 0.05 和 0.01 水平上差异显著 Values followed by different letters in the same column are significantly different at 0.05 level; NS, *, ** indicate non-significant or significant at 0.05 or 0.01 level.
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    表 3  不同种类缓控释肥对甜玉米植株干物质积累动态变化的影响

    Table 3.  Dry matter accumulation of sweet corn at different growing stages as affected by slow and controlled fertilizers

    项目 Item拔节期 Jointing stage大喇叭口期 Great trumpet stage开花期 Flowering stage鲜穗采收期 Harvest stage
    地点 Site
    秦皇岛 Qinhuangdao9.44a35.41a126.82a201.80a
    石家庄 Shijiazhuang9.44a35.41a126.82a201.80a
    保定 Baoding9.24a39.60a101.33b200.34a
    肥料 Fertilizer
    T19.13a40.09a118.85b206.20b
    T29.81a37.37b122.03a200.08b
    T310.02a36.55b129.82a210.11a
    T49.22a34.15b113.54b192.29c
    CK8.71ab35.88b107.39c197.88c
    方差分析 ANOVA
    地点 Site (S)NSNS*NS
    肥料 Fertilizer (F)******
    地点×肥料 S×FNSNS*NS
    注(Note):同列数据后不同字母表示在 5% 水平上差异显著; NS、*和 **分别表示无显著差异及在 0.05 和 0.01 水平上差异显著 Values followed by different letters in the same column are significantly different at 0.05 level; NS, *, ** indicate non-significant or significant at 0.05 or 0.01 level.
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    表 4  施用不同缓控释肥甜玉米氮素积累量及氮效率

    Table 4.  Nitrogen uptake and efficiency of sweet corn as affected by slow and controlled fertilizers

    处理
    Treatment
    植株氮积累量 (g/plant)
    Plant N uptake
    穗氮积累量 (g/plant)
    Panicle N uptake
    氮肥利用率 (kg/kg)
    N use efficiency
    氮肥偏生产力 (kg/kg)
    Partial productivity
    of N fertilizer
    氮肥农学效率 (kg/kg)
    Agronomic efficiency
    of N fertilizer
    地点 Site
    秦皇岛 Qinhuangdao127.14a51.36b20.57a52.70a16.13b
    石家庄 Shijiazhuang119.22b51.30b11.13b48.05b11.70b
    保定 Baoding116.16b69.54a16.30b55.45a21.75a
    肥料 Fertilizer
    T1128.80b58.97b15.01b53.17a17.60b
    T2127.23b60.30b15.75b52.03a16.47b
    T3141.63 a71.90 a21.74 a56.40 a20.90 a
    T4117.07c56.47b11.50c46.67 b11.13c
    CK89.47d39.37c
    方差分析 ANOVA
    地点 Site (S)*******
    肥料 Fertilizer (F)*******
    地点×肥料 S×FNSNSNSNSNS
    注(Note):同列数据后不同字母表示在 5% 水平上差异显著; NS、*和 **分别表示无显著差异及在 0.05 和 0.01 水平上差异显著 Values followed by different letters in the same column are significantly different at 0.05 level; NS, *, ** indicate non-significant or significant at 0.05 or 0.01 level.
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    表 5  施不同缓控释肥甜玉米品尝品质

    Table 5.  Taste of sweet corn as affected by slow and controlled fertilizers

    处理
    Treatment
    外观
    Appearance
    气味
    Taste
    色泽
    Color
    甜度
    Sweet
    风味
    Flavor
    柔嫩性
    Tenderness
    果皮厚薄
    Peel thickness
    总分
    Score
    地点 Site
    秦皇岛 Qinhuangdao24.22b6.50a6.40a16.70a8.50a8.04b16.70a89.36a
    石家庄 Shijiazhuang25.92b6.12a6.03a16.28a8.40a8.60a16.25a87.60a
    保定 Baoding26.38a6.12a6.12a16.99a8.16ab8.59a16.37a88.75a
    肥料 Fertilizer
    T125.56b12.52b5.94bc16.49b8.15b8.33b17.16a85.66b
    T225.48b12.95b6.44b16.26b8.47b8.54a16.94b86.84b
    T327.59a13.46a6.69a17.49a8.67a8.63a16.24b91.30a
    T424.61c12.84b6.00b16.81b8.17b8.26b15.50c84.19b
    CK24.30c12.83b6.02b16.24b8.31b8.31b16.36b82.20c
    方差分析 ANOVA
    地点 Site (S)**NSNS**NSNS
    肥料 Fertilizer (F)***********
    地点×肥料 S×FNSNSNSNSNSNSNSNS
    注(Note):同列数据后不同字母表示在 5% 水平上差异显著; NS、*和 **分别表示无显著差异及在 0.05 和 0.01 水平上差异显著 Values followed by different letters in the same column are significantly different at 0.05 level; NS, *, ** indicate non-significant or significant at 0.05 or 0.01 level.
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    表 6  施用不同缓控释肥甜玉米籽粒营养品质

    Table 6.  Nutritional quality of sweet corn as affected by slow and controlled fertilizers

    处理
    Treatment
    氮浓度
    N content
    (g/kg)
    磷浓度
    P content
    (g/kg)
    钾浓度
    K content
    (g/kg)
    蛋白质
    Protein
    (%)
    可溶性糖
    Soluble sugar
    (g/100g)
    维生素C
    VC
    (mg/100g)
    维生素E
    VE
    (mg/100g)
    地点 Site
    秦皇岛 Qinhuangdao23.44a5.36b11.44b28.16a17.83b1.10b0.79a
    石家庄 Shijiazhuang24.34a5.64b14.90a28.54a16.08b1.13b0.74ab
    保定 Baoding22.36a6.28a13.82a27.41a21.00a1.66a0.87a
    肥料 Fertilizer
    T123.23b6.33a14.17a29.23a18.64a1.25b0.83a
    T223.00b5.90b13.60ab27.85a18.28a1.37a0.74b
    T324.07a6.67a14.13a27.12a19.67a1.42a0.88a
    T424.83a5.27b12.97b28.22a18.10a1.21b0.81a
    CK21.77c4.63c12.07b27.76a16.81b1.24b0.74b
    方差分析 ANOVA
    地点 Site (S)NS*NSNS**NS
    肥料 Fertilizer (F)*********
    地点×肥料 S×FNSNSNSNSNSNSNS
    注(Note):同列数据后不同字母表示在 5% 水平上差异显著; NS、*和 **分别表示无显著差异及在 0.05 和 0.01 水平上差异显著 Values followed by different letters in the same column are significantly different at 0.05 level; NS, *, ** indicate non-significant or significant at 0.05 or 0.01 level.
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    表 7  鲜果穗产量、氮效率和品质的相关性

    Table 7.  Correlation among yield, nutrient efficiency and quality in sweet corn

    产量 YieldDMANUEPFPNAENNKPSPSSVCVETC
    Yield10.75**0.66*0.972**0.95**0.160.84**0.33−0.050.567*0.350.490.85**
    DMA10.81**0.711**0.6i1*00.48−0.15−0.040.31−0.080.310.79**
    NUE10.69*0.61*−0.270.47−0.51−0.50.450.160.520.86**
    PFPN10.98**−0.71**0.85**−0.06−0.320.71**0.63*0.520.84**
    AEN1−0.76**0.85**0.01−0.380.83**0.76**0.59*0.74**
    N10.060.280.16−0.29−0.410.050.08
    K10.49−0.210.69**0.56*0.64*0.81**
    P10.120.070.290.10.14
    SP1−0.45−0.34−0.38−0.16
    SS10.84**0.83**0.49*
    VC10.56*0.26
    VE10.57**
    TC1
    注(Note):DMA—干物质积累量 Dry matter accumulation; NUE—氮肥利用效率 Nitrogen use efficiency; PFPN—氮肥偏生产力 Partial productivity of nitrogen fertilizer; AEN—氮素农学效率 Agronomy efficiency of nitrogen; N—氮含量 N concentration; P—磷含量 P concentration; K—钾含量 K concentration;SP—可溶性蛋白质 Soluble protein; SS—可溶性糖 Soluble sugar; VC—维生素 C Vitamin C; VE—维生素 E Vitamin E; TC—品尝品质得分 Taste core. *和**分别表示在 0.05 和 0.01 水平上差异显著 * and ** indicate significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-16

聚天门冬氨酸缓释复合肥显著提高甜玉米的鲜果穗产量与品质

    作者简介:李向岭E-mail:ncqyfz2008@126.com
    通讯作者: 段会军, yinbaozhong@hebau.edu.cn
  • 1. 河北科技师范学院农学与生物科技学院/河北省作物逆境生物学重点实验室,河北秦皇岛 066004
  • 2. 河北农业大学农学院/华北作物改良与调控国家重点实验室,河北保定 071001
  • 3. 河北农业大学植物保护学院,河北保定071001
  • 基金项目: 河北省现代农业产业技术体系玉米产业创新团队建设项目(HBCT2018020207);河北省重点研发计划资助(20326407D)。
  • 摘要:   【目的】  持续稳定的养分供应是提高作物产量和品质的重要措施。研究不同种类缓控释肥对甜玉米鲜果穗产量与品质的调控效应,为选择性质适宜的缓控释肥提供依据。  【方法】  于2020年在河北省秦皇岛、石家庄和保定3地进行田间试验。供试品种为万甜2000。共设置 5个处理,即控释掺混肥料 (T1)、控失聚能网复合肥 (T2)、聚天门冬氨酸缓释复合肥 (T3)、常规尿素 (T4) 和不施氮 (CK)。在关键生育时期测定植株干物重和全氮含量,在鲜穗采收期测定鲜果穗产量和籽粒营养品质,并进行品质评价。  【结果】  与T4处理相比,3个缓控释肥处理均能提高甜玉米穗长和穗粗,降低秃尖长度,增加单穗鲜重和单位面积有效穗数,提高鲜果穗产量。各类缓控释肥料可显著提高玉米鲜果穗产量、氮肥利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率,3地平均增幅分别为15.4%、57.2%、15.4%和67.0%;3个缓控释肥处理相比,T3处理下鲜果穗产量、氮肥利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率表现最优,比其它2个缓控释肥处理平均增加8.33%、55.6%、7.21%和22.6%。T3处理下甜玉米的食味品尝评分也有显著提高,比T4处理平均提高6.41%,同时也显著高于T1和T2处理,T3处理下甜玉米气味、果皮柔软度、甜度等较其它处理均有大幅改善。与T4处理相比,T1、T2和T3处理提高了甜玉米营养品质,其中T3处理下甜玉米可溶性糖、维生素C和维生素E含量最高。相关分析表明,籽粒N和P含量与其他指标无显著相关,籽粒K含量与籽粒可溶性糖、维生素C、维生素E、品尝得分均呈显著正相关关系;籽粒可溶性糖与维生素C、维生素E和品尝得分呈显著正相关。  【结论】  聚天门冬氨酸缓释复合肥对甜玉米鲜果穗产量的增产效果最好,氮肥利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率均最高。甜玉米品尝品质和营养品质最高,品质评定达到1等级。因此,施用聚天门冬氨酸缓释复合肥可以提高甜玉米鲜果穗产量和品质。

    English Abstract

    • 甜玉米是我国重要的特色经济作物,称为水果玉米[1-2]。甜玉米具有甜、爽、脆、嫩等多种风味,在全国各地广受青睐,市场需求量大[3]。目前我国甜玉米年种植面积约40万hm2(600万亩),超过美国33.33多万hm2 (500多万亩) 成为第一生产国,甜玉米种植品种也越来越多。甜玉米是河北省特色经济作物之一,全省甜玉米种植面积在6700 hm2 (10万亩) 左右。在河北省鲜食玉米不同生态区,研究不同缓控释肥对甜玉米鲜果穗产量、氮素利用及品质的调控效应,确定甜玉米生产中产量和品质协同提高的适宜缓控释肥料,对促进河北省甜玉米高产优质高效具有重要意义。

      甜玉米具有品尝品质优良和营养价值丰富的显著特点。甜玉米优良的口感及其丰富的营养有利于改善居民的膳食结构。甜玉米评价指标包括品尝品质和营养品质。氮素对甜玉米鲜果穗产量和品质有显著影响[4-6],氮肥管理是甜玉米高产优质栽培的关键措施。高磊等[1]研究表明,在施氮量为250 kg/hm2下,粤甜16 的鲜穗产量、植株氮素总积累量达到或接近最高值,可以调控开花前氮素转运及花后吸收同化,增加鲜穗氮素积累,实现甜玉米高产高效。赵福成等[7]研究表明,合理施氮可提高甜玉米品种扬甜2号和超甜135鲜穗籽粒中蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性,增加蔗糖糖分,改善品质。冯剑等[8]研究表明,有机肥氮替代化肥氮可以提高超甜金银粟2号品种鲜果穗产量、可溶性糖和淀粉含量,改善玉米品质。

      目前,我国市场上新型肥料种类和品牌繁多,如缓释肥、控释肥、控失肥、稳定性肥料和长效肥料等[8]。养分控释原理也不同。缓控释肥主要是指通过包膜技术控制或减缓肥料的释放速率,尽量接近作物的营养需求,实现氮素持续长效供应[9-11]。控失肥也属于缓控释肥,但对养分释放的控制不是通过包膜,而是在肥料中添加生物发酵制品环脂肽及复合氨基酸、高端有机材料、控失因子等助剂,助剂溶解后形成的网状结构[11]

      缓控释肥和控失肥在水稻、玉米等作物上表现出良好的增产效果,是作物生产中推广应用的主要方向[12-14]。赵贵哲等[15]研究表明,与传统施肥相比,一次性施用高分子缓释肥可以显著提高玉米产量,降低氮素损失,提高氮肥利用率。Liu等[16]研究表明,深层放置控释尿素可以有效提高潮土甜玉米的氮素利用效率和鲜果穗产量。孙晓等[17]研究表明,在黄土台塬区春玉米生产中,控失尿素和硫包衣尿素等缓/控释尿素减量 (20%) 可以维持玉米产量不降低,提高氮肥利用率和经济收益,节约劳动力成本。安文博等[18]研究表明,减施25%缓释肥可以增加籽粒维生素C、可溶性糖和蛋白质含量,其中增效尿素对维生素C和可溶性蛋白的提高作用较大,树脂包膜肥对可溶性糖和可溶性蛋白质的提高作用较大。

      随着缓控释肥和控失肥生产成本降低和产能增加,缓控释肥和控失肥在鲜食玉米等高附加值作物中的应用是肥料发展的新趋势。缓控释肥料和控失肥在普通玉米上的研究较多,缓控释肥料和控失肥对提高鲜食玉米产量和品质有一定的作用,而在鲜食玉米中应用较少。在大田条件试验下,比较研究不同种类缓控释肥对甜玉米鲜果穗产量形成、氮素利用和品质的调控效应,确定甜玉米鲜果穗产量和品质提升的缓控释肥料,为河北省甜玉米高产优质高效生产和农业绿色可持续发展提供理论依据和技术支持。

      • 试验于2020年在河北省3个生态区进行,包括冀东平原(秦皇岛昌黎,39º07′N,119º17′E)、太行山山前平原(保定徐水,39º02′N,115º65′E)和黑龙港低平原(石家庄辛集,37º54′N,115º12′E))。3个试验点的土壤均为壤土,0—20 cm土层的基础地力情况见表1

        表 1  不同试验点0—20 cm土层基础地力情况

        Table 1.  Basal soil fertility at 0-20 cm soil layer in different ecological zones

        试验地点
        Experimental site
        有机质 (g/kg)
        Organic matter
        全氮 (g/kg)
        Total N
        碱解氮 (mg/kg)
        Alkali hydrolyzed N
        速效磷 (mg/kg)
        Available P
        速效钾 (mg/kg)
        Available K
        秦皇岛 Qinhuangdao19.081.68102.3523.5974.10
        保定 Baoding18.471.0691.5544.1952.65
        石家庄 Shijiazhuang14.201.2164.9023.80120.6
      • 供试品种1个,甜玉米万甜2000。施肥处理5个:控释掺混肥料 (T1);控失聚能网复合肥 (T2);聚天门冬氨酸缓释复合肥 (T3);常规尿素 (T4);不施氮 (CK)。T1处理供试肥料由秦皇岛领先生物农业股份有限公司生产,N–P2O5–K2O养分比例为25∶8∶12,控释氮≥8%,控释氮释放期60天。T2处理供试肥料由河南心连心化学工业集团股份有限公司生产,N–P2O5–K2O养分比例为25∶6∶9。T3处理供试肥料由湖北三宁化工股份有限公司生产,在肥料中添加了聚天门冬氨酸等多功能生物助剂,N–P2O5–K2O养分比例为22∶9∶9。T4处理常规尿素含N 46%。所有处理N、P2O5、K2O用量均为240、90和120 kg/hm2,磷钾养分量由过磷酸钙(含P2O5 46%)和硫酸钾(含K2O 60%)补齐。种植密度为52500株/hm2。试验采用随机区组设计,不设重复,每个处理按大区设计,每个大区666.67 m2。所有肥料在播前一次性施入土壤中。秦皇岛昌黎、石家庄辛集和保定徐水3个试验点的玉米播种日期分别为5月31日、6月17日和6月19日,于开花后18~20天采收鲜果穗。其他田间管理均与当地农户习惯保持一致。

      • 于玉米拔节期、大喇叭口期、开花期和鲜穗采收期,每个处理取3株生长均一有代表性的植株,将其分成叶片、茎秆(含叶鞘)、苞叶、穗轴和籽粒5部分后,105℃杀青30 min,于70℃烘干至恒重,称量其干重,计算植株干物质积累情况。将烘干样品粉碎并充分混匀,用凯氏定氮法测定植株全氮含量。

      • 在鲜穗采收期,每小区选取中间双行5 m,收获鲜果穗 (含苞叶、穗轴、籽粒),对全部鲜果穗称重,根据面积计算鲜果穗产量。根据平均鲜果穗重及大小穗比例从中选取30穗,室内考种。

      • 每个处理套袋授粉15株,套袋隔离直至采收,其中5穗用于品尝。鲜果穗品尝品质评价按照农业部颁布的甜玉米标准(《NY/T 523—2002》)和甜玉米国家区域试验标准,根据感官品质和蒸煮品质指标进行综合打分。品尝评分基准分为85分。依据农业农村部颁布的甜玉米标准(《NY/T 523—2002》)—甜玉米品质定等指标,≥75分为2等级,≥90分为1等级。

      • 每个处理套袋授粉15株,套袋隔离直至采收,其中10穗用于测定籽粒营养品质。可溶性糖含量按照蒽酮比色法测定。蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定。维生素C按照GB 5009.86—2016荧光法测定。维生素E按照GB 5009.82—2016反相高效液相色谱法测定。

      • 植株氮素积累量 (g/plant)=单株干重×单株含氮量

        氮肥利用率 (kg/kg)=(施氮区氮素积累量-不施氮区氮素积累量)/施氮量

        氮肥偏生产力 (kg/kg)=施氮区鲜果穗产量/施氮量

        氮肥农学效率 (kg/kg)=(施氮区鲜果穗产量-不施氮区鲜果穗产量)/施氮量

      • 采用Microsoft Excel 2007软件处理数据,以SPSS 19.0软件统计分析,其中处理间差异显著性采用 LSD 法检验 (P < 0.05为差异显著)。

      • 表2可知,甜玉米鲜果穗产量表现为T3>T1>T2>T4>CK。与T4处理相比,T1、T2、T3处理下鲜果穗产量分别增加14.1%、11.5%和19.4%,其中T3处理对甜玉米鲜果穗的增产效果最好。各处理间甜玉米单位面积有效穗数差异未达到显著水平,T3处理甜玉米单果穗鲜重增加,其原因是该处理下穗长和穗粗最大。T1、T2、T3处理下甜玉米穗行数和行粒数无显著差异,但均显著大于T4和CK处理。可见,T3处理有利于增加甜玉米穗长和穗粗,降低秃尖长度,提高单果穗鲜重,从而提高鲜果穗产量。

        表 2  施用不同缓控释肥甜玉米鲜果穗产量及穗部性状

        Table 2.  Yield and ear traits of sweet corn as affected by controlled-release fertilizers

        项目
        Item
        穗长
        Ear length
        (cm)
        穗粗
        Ear diameter
        (mm)
        穗行数
        Row number
        per ear
        行粒数
        Grain number
        per row
        秃尖长
        Bald tip length
        (cm)
        有效穗数
        Effective panicle number
        (ear/hm2)
        单穗重
        Weight per spike
        (g/ear)
        产量
        Yield
        (t/hm2)
        地点 Site
        秦皇岛 Qinhuangdao17.22b48.47ab17.04a29.98b1.57b4.74a250.01a11.87b
        石家庄 Shijiazhuang17.71b47.33b17.20a33.07a1.85a4.86a225.45b10.97c
        保定 Baoding20.42a50.6a16.75a33.35a1.73a4.75a257.71a12.26a
        肥料 Fertilizer
        T118.58b49.90a17.71a32.17a1.80b4.81a265.23b12.75b
        T219.15a49.76a17.78a34.07a1.77b4.83a258.08b12.81b
        T319.73a50.69a18.04a34.87a1.06c4.79a281.07a13.54a
        T418.32b47.99b16.82b30.91b1.68b4.72b237.63c11.20c
        CK16.47c45.66b14.62c28.65bc2.27a4.74b179.93d8.52d
        方差分析 ANOVA
        地点 Site (S)*NSNS**NS***
        肥料 Fertilizer (F)*********
        地点×肥料S×FNSNSNSNS*NSNS*
        注(Note):同列数据后不同字母表示在 5% 水平上差异显著; NS、*和 **分别表示无显著差异及在 0.05 和 0.01 水平上差异显著 Values followed by different letters in the same column are significantly different at 0.05 level; NS, *, ** indicate non-significant or significant at 0.05 or 0.01 level.
      • 表3可知,在甜玉米大喇叭口期,T1处理下单株干物质积累量最高,显著高于其他处理;当甜玉米植株进入开花期,T2和T3处理下单株干物质积累量快速增加,该处理下单株干物质积累量显著高于其他处理。当甜玉米植株进入鲜穗采收期,T3处理下单株干物质积累量最高,显著高于T1和T2处理;T1、T2和T3缓释肥处理的单株干物质积累量显著高于T4和CK处理。可见,T3处理可以保证甜玉米在开花期和鲜果穗采收期均能积累较高的生物量。

        表 3  不同种类缓控释肥对甜玉米植株干物质积累动态变化的影响

        Table 3.  Dry matter accumulation of sweet corn at different growing stages as affected by slow and controlled fertilizers

        项目 Item拔节期 Jointing stage大喇叭口期 Great trumpet stage开花期 Flowering stage鲜穗采收期 Harvest stage
        地点 Site
        秦皇岛 Qinhuangdao9.44a35.41a126.82a201.80a
        石家庄 Shijiazhuang9.44a35.41a126.82a201.80a
        保定 Baoding9.24a39.60a101.33b200.34a
        肥料 Fertilizer
        T19.13a40.09a118.85b206.20b
        T29.81a37.37b122.03a200.08b
        T310.02a36.55b129.82a210.11a
        T49.22a34.15b113.54b192.29c
        CK8.71ab35.88b107.39c197.88c
        方差分析 ANOVA
        地点 Site (S)NSNS*NS
        肥料 Fertilizer (F)******
        地点×肥料 S×FNSNS*NS
        注(Note):同列数据后不同字母表示在 5% 水平上差异显著; NS、*和 **分别表示无显著差异及在 0.05 和 0.01 水平上差异显著 Values followed by different letters in the same column are significantly different at 0.05 level; NS, *, ** indicate non-significant or significant at 0.05 or 0.01 level.
      • 表4可知,甜玉米地上部植株及穗氮积累量在缓控释肥处理(T1、T2、T3)下显著高于常规尿素处理(T4)。比较3个试验点地上部植株氮素积累量平均值可知,T3比T1、T2和T4处理分别增加9.98%、9.06%和21.34%,T3处理增加甜玉米地上部植株氮素积累量。甜玉米的氮肥利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率也表现为缓控释肥处理(T1、T2、T3)显著高于常规尿素(T4)处理,其中T3处理最高。可见,T3处理增加了甜玉米地上部植株氮素积累量,提高甜玉米氮肥利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率。

        表 4  施用不同缓控释肥甜玉米氮素积累量及氮效率

        Table 4.  Nitrogen uptake and efficiency of sweet corn as affected by slow and controlled fertilizers

        处理
        Treatment
        植株氮积累量 (g/plant)
        Plant N uptake
        穗氮积累量 (g/plant)
        Panicle N uptake
        氮肥利用率 (kg/kg)
        N use efficiency
        氮肥偏生产力 (kg/kg)
        Partial productivity
        of N fertilizer
        氮肥农学效率 (kg/kg)
        Agronomic efficiency
        of N fertilizer
        地点 Site
        秦皇岛 Qinhuangdao127.14a51.36b20.57a52.70a16.13b
        石家庄 Shijiazhuang119.22b51.30b11.13b48.05b11.70b
        保定 Baoding116.16b69.54a16.30b55.45a21.75a
        肥料 Fertilizer
        T1128.80b58.97b15.01b53.17a17.60b
        T2127.23b60.30b15.75b52.03a16.47b
        T3141.63 a71.90 a21.74 a56.40 a20.90 a
        T4117.07c56.47b11.50c46.67 b11.13c
        CK89.47d39.37c
        方差分析 ANOVA
        地点 Site (S)*******
        肥料 Fertilizer (F)*******
        地点×肥料 S×FNSNSNSNSNS
        注(Note):同列数据后不同字母表示在 5% 水平上差异显著; NS、*和 **分别表示无显著差异及在 0.05 和 0.01 水平上差异显著 Values followed by different letters in the same column are significantly different at 0.05 level; NS, *, ** indicate non-significant or significant at 0.05 or 0.01 level.
      • 表5可知,T3处理下甜玉米品尝品质总分最高,显著高于T1、T2和T4处理。在T3处理下,蒸煮的甜玉米气味香甜、果皮柔嫩、甜度适中,具有最佳口感。在T1、T2和T4处理下,蒸煮的甜玉米气味香甜、甜度适中,但是果皮变厚,口感降低。在CK处理下,蒸煮的甜玉米口感粗糙,皮厚有渣。可见,T3处理可以显著提高甜玉米蒸煮品质,其气味、果皮柔软度、甜度等指标较其它处理均有大幅改善。依据农业农村部颁布的甜玉米标准(《NY/T 523—2002》)甜玉米品质定等指标,≥90分为1等级,本研究中T3处理下,甜玉米品尝评分为91.30分,品质评定等级达到1等级。

        表 5  施不同缓控释肥甜玉米品尝品质

        Table 5.  Taste of sweet corn as affected by slow and controlled fertilizers

        处理
        Treatment
        外观
        Appearance
        气味
        Taste
        色泽
        Color
        甜度
        Sweet
        风味
        Flavor
        柔嫩性
        Tenderness
        果皮厚薄
        Peel thickness
        总分
        Score
        地点 Site
        秦皇岛 Qinhuangdao24.22b6.50a6.40a16.70a8.50a8.04b16.70a89.36a
        石家庄 Shijiazhuang25.92b6.12a6.03a16.28a8.40a8.60a16.25a87.60a
        保定 Baoding26.38a6.12a6.12a16.99a8.16ab8.59a16.37a88.75a
        肥料 Fertilizer
        T125.56b12.52b5.94bc16.49b8.15b8.33b17.16a85.66b
        T225.48b12.95b6.44b16.26b8.47b8.54a16.94b86.84b
        T327.59a13.46a6.69a17.49a8.67a8.63a16.24b91.30a
        T424.61c12.84b6.00b16.81b8.17b8.26b15.50c84.19b
        CK24.30c12.83b6.02b16.24b8.31b8.31b16.36b82.20c
        方差分析 ANOVA
        地点 Site (S)**NSNS**NSNS
        肥料 Fertilizer (F)***********
        地点×肥料 S×FNSNSNSNSNSNSNSNS
        注(Note):同列数据后不同字母表示在 5% 水平上差异显著; NS、*和 **分别表示无显著差异及在 0.05 和 0.01 水平上差异显著 Values followed by different letters in the same column are significantly different at 0.05 level; NS, *, ** indicate non-significant or significant at 0.05 or 0.01 level.
      • 表6可知,与T4处理相比,缓释肥处理降低了甜玉米籽粒N含量,其中T1和T2处理下甜玉米籽粒N含量降幅最大;缓释肥处理下甜玉米籽粒P和K含量增加,其中T3处理下籽粒P和K含量提高最大。与T4处理相比,缓释肥处理提高了甜玉米可溶性糖含量,其中T3处理下甜玉米可溶性糖含量最高;与T4处理相比,T3处理的籽粒可溶性糖含量提高7.19%~8.92%。与常规尿素(T4)处理相比,缓释肥处理均提高了甜玉米籽粒维生素C和E含量,其中T3处理下籽粒维生素C和E含量提高最大;与T4处理相比,T3处理的维生素C和维生素E含量分别提高16.76%和8.53%。可见,T3处理降低了籽粒中N含量,增加了籽粒中P和K含量,提高了籽粒中可溶性糖、维生素C和维生素E含量。

        表 6  施用不同缓控释肥甜玉米籽粒营养品质

        Table 6.  Nutritional quality of sweet corn as affected by slow and controlled fertilizers

        处理
        Treatment
        氮浓度
        N content
        (g/kg)
        磷浓度
        P content
        (g/kg)
        钾浓度
        K content
        (g/kg)
        蛋白质
        Protein
        (%)
        可溶性糖
        Soluble sugar
        (g/100g)
        维生素C
        VC
        (mg/100g)
        维生素E
        VE
        (mg/100g)
        地点 Site
        秦皇岛 Qinhuangdao23.44a5.36b11.44b28.16a17.83b1.10b0.79a
        石家庄 Shijiazhuang24.34a5.64b14.90a28.54a16.08b1.13b0.74ab
        保定 Baoding22.36a6.28a13.82a27.41a21.00a1.66a0.87a
        肥料 Fertilizer
        T123.23b6.33a14.17a29.23a18.64a1.25b0.83a
        T223.00b5.90b13.60ab27.85a18.28a1.37a0.74b
        T324.07a6.67a14.13a27.12a19.67a1.42a0.88a
        T424.83a5.27b12.97b28.22a18.10a1.21b0.81a
        CK21.77c4.63c12.07b27.76a16.81b1.24b0.74b
        方差分析 ANOVA
        地点 Site (S)NS*NSNS**NS
        肥料 Fertilizer (F)*********
        地点×肥料 S×FNSNSNSNSNSNSNS
        注(Note):同列数据后不同字母表示在 5% 水平上差异显著; NS、*和 **分别表示无显著差异及在 0.05 和 0.01 水平上差异显著 Values followed by different letters in the same column are significantly different at 0.05 level; NS, *, ** indicate non-significant or significant at 0.05 or 0.01 level.
      • 表7可以看出,鲜果穗产量与干物重积累量、氮肥利用效率、氮肥偏生产力、氮素农学效率、籽粒P含量、籽粒可溶性糖含量、品尝品质得分呈显著正相关关系;干物重积累量与氮肥利用效率、氮肥偏生产力、氮素农学效率、品尝品质得分均呈显著正相关关系;氮肥利用效率、氮肥偏生产力、氮素农学效率与籽粒氮含量呈负相关。籽粒N和P含量与其他指标无显著相关性,籽粒N含量与籽粒可溶性糖含量和维生素C含量呈负相关,籽粒K含量与籽粒可溶性糖、维生素C、维生素E、品尝得分均呈显著正相关关系;籽粒可溶性糖与维生素C、维生素E和品尝得分均呈显著正相关关系。籽粒氮含量与维生素E含量呈正相关,但是未达到显著水平。因而甜玉米生产中要注意协调氮肥利用效率与籽粒氮含量,籽粒氮含量与可溶性糖含量、维生素C含量的关系。这说明施用缓控释肥料促进了甜玉米对氮磷钾的吸收积累,尤其是增加了籽粒钾元素吸收积累,增加了植株干物重积累量,进而提高了鲜果穗产量。施用缓控释肥料提高了籽粒可溶性糖含量、维生素C含量和维生素E含量,甜玉米品尝品质得分和营养品质得到改善和提高。

        表 7  鲜果穗产量、氮效率和品质的相关性

        Table 7.  Correlation among yield, nutrient efficiency and quality in sweet corn

        产量 YieldDMANUEPFPNAENNKPSPSSVCVETC
        Yield10.75**0.66*0.972**0.95**0.160.84**0.33−0.050.567*0.350.490.85**
        DMA10.81**0.711**0.6i1*00.48−0.15−0.040.31−0.080.310.79**
        NUE10.69*0.61*−0.270.47−0.51−0.50.450.160.520.86**
        PFPN10.98**−0.71**0.85**−0.06−0.320.71**0.63*0.520.84**
        AEN1−0.76**0.85**0.01−0.380.83**0.76**0.59*0.74**
        N10.060.280.16−0.29−0.410.050.08
        K10.49−0.210.69**0.56*0.64*0.81**
        P10.120.070.290.10.14
        SP1−0.45−0.34−0.38−0.16
        SS10.84**0.83**0.49*
        VC10.56*0.26
        VE10.57**
        TC1
        注(Note):DMA—干物质积累量 Dry matter accumulation; NUE—氮肥利用效率 Nitrogen use efficiency; PFPN—氮肥偏生产力 Partial productivity of nitrogen fertilizer; AEN—氮素农学效率 Agronomy efficiency of nitrogen; N—氮含量 N concentration; P—磷含量 P concentration; K—钾含量 K concentration;SP—可溶性蛋白质 Soluble protein; SS—可溶性糖 Soluble sugar; VC—维生素 C Vitamin C; VE—维生素 E Vitamin E; TC—品尝品质得分 Taste core. *和**分别表示在 0.05 和 0.01 水平上差异显著 * and ** indicate significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.
      • 氮素是影响玉米产量和品质的重要元素,甜玉米对氮素营养非常敏感[19]。大量研究表明,适量氮肥能够提高甜玉米产量[20-21]。肥料养分供应与作物养分需求在数量上匹配、时间上同步、空间上一致是获得作物高产、肥料高效利用[22]、较高经济效益的关键。胡迎春等[12]研究表明,与施氮量225 kg/hm2相比,氮肥减量下缓释肥和尿素配施处理均显著提高了春玉米产量、氮肥利用率和氮肥偏生产力。程前等[23]研究发现,缓释肥N 225 kg/hm2一次性基施可以提高江苏省夏玉米产量和氮素利用率。在本研究中,3个生态区土壤和气候条件不同,秦皇岛和保定试验点具有较高土壤有机质含量,但秦皇岛试验点玉米生育期降雨量较少,保定试验点玉米生育期降雨量较多;较高土壤有机质含量有利于对氮肥缓冲释放作用,而秦皇岛试验点生育期较少的降水量又减少了速效氮素的损失,所以秦皇岛试验点获得了较高的鲜果穗产量和氮素利用效率。而保定试验点生育期较多的降水量又增加了速效氮素的损失,导致保定试验点氮素利用效率低于秦皇岛试验点。

        正确选择合适的缓控释肥料是提高甜玉米鲜果穗产量的途径之一。在本研究中,甜玉米鲜果穗产量表现为聚天门冬氨酸缓释复合肥处理(T3)>控释掺混肥料处理(T1)>控失聚能网复合肥处理(T2)> 常规尿素处理(T4)>不施氮处理 (CK)。3个缓控释肥处理中,甜玉米氮肥利用率和氮肥偏生产力也表现为聚天门冬氨酸缓释复合肥处理(T3)最高,但是低于常规尿素处理(T4)。这是因为,3个缓控释肥处理中缓控释肥料因为养分释放的速度缓慢,造成甜玉米前期生长养分水平低于常规尿素处理,但甜玉米开花—乳熟期植株中积累的养分含量高于常规尿素处理。这说明施用缓控释肥可以实现养分供应与玉米养分吸收在时间上更同步,在肥量上更匹配。本研究中,控失聚能网复合肥中添加了聚能网和控失剂,形成的网状结构能“网捕”养分分子在甜玉米根系周围,供应甜玉米吸收,达到控制养分迁移、流失的目的。控释掺混肥料中添加了聚氨酯,添加聚氨酯在肥料颗粒外形成包膜,养分经包膜溶解或通过包膜空隙释放,达到减缓养分释放速率的目的。上述两种肥料处理下,鲜果穗产量和氮素利用效率得到提高。聚天门冬氨酸缓释复合肥对甜玉米鲜果穗产量和氮肥利用效率的提升作用最大,这是因为缓释复合肥中添加了聚天门冬氨酸等多功能生物助剂,聚天门冬氨酸对金属离子具有螯合作用,该物质可以将土壤中氮、磷、钾及微量元素在作物根部区域富集,增强甜玉米对上述养分的吸收,减少肥料中养分损失,从而促进甜玉米生长发育,提高甜玉米鲜果穗产量,提高作物对养分的利用效率[24-28]。聚天门冬氨酸缓释复合肥中添加了聚天门冬氨酸等多功能生物助剂,聚天门冬氨酸可以控制养分释放,确保供应甜玉米前期生长,也能保证甜玉米后期对养分的吸收。

      • 甜玉米口感和营养价值是衡量品质的标准,品质优劣决定甜玉米的经济价值高低。品尝品质是消费者对玉米品质评价的重要指标[1]。甜玉米籽粒中碳水化合物组成和含量是决定其品质好坏的重要因素之一[29]。碳水化合物包括可溶性糖、淀粉和蛋白质等,甜玉米中碳水化合物具有吸收速度快、效率高的特点。可溶性糖含量的高低直接决定甜玉米的食用品质。甜度和果皮厚薄是影响甜玉米品尝评分的主要因子[30],籽粒可溶性糖含量高、皮渣率低与品种品尝评分呈显著正相关,其它品质成分对品质评价的作用不明显。经扬州大学检测,万甜2000在东南地区种植条件下,籽粒可溶性糖含量为24.1%。本研究中万甜2000在不同处理下籽粒可溶性糖含量为15.6%~22.3%。这说明,缓控释肥料对万甜2000籽粒可溶性糖含量具有显著的调控效应。

        维生素C和维生素E都是人体必需的维生素,维生素C属于水溶性维生素,维生素E是脂溶性维生素,成年人每日维生素E摄入量应在15 mg左右[31]。甜玉米中含有多种维生素和Ca、Mg、Fe、Zn微量元素等营养成分[32]。江均平等[33]研究表明,北京鲜食甜玉米的可溶性糖平均含量为68%,维生素C平均含量为732 mg/kg。本研究中,甜玉米品种万甜2000的维生素C含量为8.97~17.90 mg/kg,远远低于江均平等[33]研究报道中的732 mg/kg。本研究中,甜玉米品种万甜2000的维生素E含量为6.14~9.90 mg/kg,成年人每日需要食用1500 g甜玉米可满足其对维生素E的需要。

        氮素是影响玉米品质的重要元素之一,甜玉米对氮素营养敏感。王庆祥等[34]研究发现,随着施氮量的增加,玉米籽粒可溶性糖含量先升高再降低,合理施氮能够提高籽粒可溶性糖含量。赵福成[7]研究表明,合理施氮可增加甜玉米籽粒中蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性,提高蔗糖糖分,进而改善品质。安文博等[18]研究表明,施用缓控释肥提高了鲜食玉米籽粒维生素、可溶性糖和蛋白质含量,其中籽粒维生素C含量提高18.2%~30.4%,可溶性糖和蛋白质含量分别提高27.8%~61.2%和10.9%~29.0%。本研究中,不同处理下甜玉米籽粒可溶性糖含量范围为1.49~2.36 g/100g,与CK处理相比,缓释复合肥处理(T3)增加了甜玉米籽粒可溶性糖含量,增幅为11.86%~14.85%。本研究中,缓控释肥处理提高了甜玉米籽粒维生素E和维生素C含量,其中缓释复合肥处理(T3)对甜玉米籽粒维生素E和维生素C的提升效果最大。可见,在甜玉米生产中施用聚天门冬氨酸缓释复合肥可有效提高甜玉米籽粒营养品质,该处理肥料中添加了聚天门冬氨酸等多功能生物助剂,聚天门冬氨酸可以将土壤中氮、磷、钾及微量元素在作物根部区域富集,增强作物对上述养分的吸收,减少肥料中养分损失,促进作物生长发育,提高甜玉米籽粒可溶性糖含量、维生素E和维生素C含量。

        本研究表明,鲜果穗产量与氮肥利用效率、氮肥偏生产力、氮素农学效率、籽粒P含量、籽粒可溶性糖含量、品尝得分均呈显著正相关;干物重积累量与氮肥利用效率、氮肥偏生产力、氮素农学效率、品尝得分均呈显著正相关;氮肥利用效率、氮肥偏生产力、氮素农学效率与籽粒氮含量呈负相关;籽粒氮含量与籽粒可溶性糖含量和维生素C含量呈负相关,而与维生素E含量呈正相关,但籽粒氮与维生素E含量差异未达到显著水平。这和陆大雷等[5]对甜玉米的研究相似,因而甜玉米生产中要注意协调氮肥利用效率与籽粒氮含量,籽粒氮含量与可溶性糖含量、维生素C含量的关系。

      • 在河北省甜玉米生产中,施用聚天门冬氨酸缓释复合肥可以提高甜玉米鲜果穗产量,秦皇岛、石家庄和保定3个试验点鲜果穗产量达到12.08~14.68 t/hm2,氮肥利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率也表现为最高;甜玉米的品质评分最高,品质评定达到1等级。施用聚天门冬氨酸缓释复合肥有利于促进甜玉米植株中对氮磷钾元素的吸收积累,尤其是能增加了籽粒中钾元素含量,提高甜玉米籽粒可溶性糖含量、维生素C和维生素E含量。因此,施用聚天门冬氨酸缓释复合肥可以实现甜玉米鲜果穗产量和品质的协同提高。

    参考文献 (34)
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