緩釋肥施用時(shí)期對(duì)春播鮮食糯玉米產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)的影響

王思陽 李廣浩 陸衛(wèi)平 陸大雷

(揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院/江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省作物栽培生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 揚(yáng)州 225009)

糯玉米起源于中國，其胚乳淀粉幾乎全為支鏈淀粉。隨著人民生活水平提高，人們膳食結(jié)構(gòu)由“吃的飽”向“吃的好”轉(zhuǎn)變，對(duì)玉米品質(zhì)要求逐步提高，鮮食糯玉米黏軟嫩香、營養(yǎng)豐富的特點(diǎn)廣受群眾喜愛，市場需求越來越大[1]。施肥是調(diào)節(jié)作物生長發(fā)育的重要栽培措施之一[2]。施肥不當(dāng)不僅制約玉米產(chǎn)量，影響玉米品質(zhì)，而且會(huì)降低肥料利用率和經(jīng)濟(jì)效益，并造成環(huán)境污染[3－5]。前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，江蘇省2017—2018年鮮食玉米生產(chǎn)中氮肥用量均值為256.5 kg·hm－2，50%的農(nóng)戶施肥量超過240 kg·hm－2且施肥次數(shù)在3 次以上[6]。過量過頻施肥不僅增加肥料和勞力成本，而且影響玉米品質(zhì)，不符合農(nóng)業(yè)綠色、優(yōu)質(zhì)、高效、輕簡的發(fā)展方向。玉米常規(guī)施肥方式為基施復(fù)合肥并分次追施速效氮肥[7－8]，追肥多為降雨前后人工撒施。與常規(guī)施肥方式相比，緩施肥一次性施用可有效控制養(yǎng)分釋放速率和時(shí)間，顯著增加產(chǎn)量和氮素利用率，節(jié)約勞動(dòng)成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)本豐產(chǎn)增效[9－14]。

施肥(施用量、施用時(shí)期等)顯著影響玉米籽粒品質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，增施氮肥可增加玉米籽粒蛋白質(zhì)含量[15]和可溶性糖含量[16]，籽粒淀粉含量在適量增氮時(shí)增加，過量施氮時(shí)降低[17－18]。石德楊等[19]發(fā)現(xiàn)施氮可增加玉米籽粒中的中型和大型淀粉粒數(shù)量和比例。適宜氮肥用量下施肥時(shí)期后移可改善玉米籽粒品質(zhì)[20]，且隨追氮時(shí)期后移，玉米籽粒蛋白質(zhì)含量逐漸增加[21]。

國內(nèi)外研究表明緩/控釋肥料一次性施用能較好協(xié)調(diào)作物整個(gè)生育期的養(yǎng)分供應(yīng)，提高玉米產(chǎn)量及肥料利用率[22－24]，增加普通玉米籽粒中的蛋白質(zhì)和可溶性糖含量[25]。但關(guān)于緩釋肥施用時(shí)期對(duì)鮮食糯玉米產(chǎn)量及品質(zhì)影響的報(bào)道較少。江蘇省春播鮮食糯玉米生育前期溫度較低，玉米生長緩慢，生育中后期高溫多雨，緩釋肥基施易造成玉米生育后期脫肥，尤其是籽粒灌漿階段對(duì)養(yǎng)分的需求。課題組前期發(fā)現(xiàn)，糯玉米淀粉的糊化特性受到基肥配比和拔節(jié)期追氮量影響，在基施氮磷鉀75－75－75 kg·hm－2并拔節(jié)期追氮150 kg·hm－2時(shí)淀粉糊化特征值較高[26]。本試驗(yàn)探究適宜施肥水平下緩釋肥不同施用時(shí)期對(duì)鮮食糯玉米產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)的影響，以期為鮮食糯玉米適期施肥，實(shí)現(xiàn)輕簡、節(jié)本、提質(zhì)、增效生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)地概況

供試品種為蘇玉糯11 號(hào)，由江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所以T354×FH2 配組選育而成，在江蘇和浙江省等地推廣面積較大。供試肥料包括綠聚能復(fù)合肥(N ∶P2O5∶K2O＝27 ∶9 ∶9，為緩釋型復(fù)合肥，該復(fù)合肥中添加了0.3%氨基酸高聚物生物制劑)、常規(guī)復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O＝15 ∶15 ∶15)和尿素(N 46%)，均購自江蘇中東化肥股份有限公司。

試驗(yàn)于2018—2019年在江蘇南通國營江心沙農(nóng)場進(jìn)行，試驗(yàn)地土壤為沙壤土，耕作層0～20 cm 土壤基礎(chǔ)地力狀況如表1 所示。

表1 2018 和2019年試驗(yàn)基地基礎(chǔ)地力狀況Table 1 Status of basic soil capacity of the test site in 2018 and 2019

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置5 個(gè)處理:不施肥(N0)、常規(guī)肥(播種時(shí)基施75 kg N·hm－2的常規(guī)復(fù)合肥、六葉期追施150 kg N·hm－2的尿素，N15CK)、緩釋型復(fù)合肥[N ∶P2O5∶K2O ＝225 ∶75 ∶75 kg·hm－2，分別在播種期(SN15－0)、三葉期(SN15－3)、六葉期(SN15－6)一次性施用]。田間種植密度為6 000 株·hm－2，小區(qū)面積64 m2，大、小行距分別為0.8、0.4 m。施肥方式為開溝覆土施用，施肥時(shí)將小行距中間開溝(溝深0.1 m)。參照高產(chǎn)田進(jìn)行管理。2年試驗(yàn)均于4月2日播種，7月12日鮮食期收獲，生育期共計(jì)102 d。

每個(gè)處理分別在鮮食期(吐絲后23 d)選取長勢(shì)均勻且具有代表性的果穗3 株，收獲后脫粒，籽粒于60℃烘干至恒重，粉碎后過100 目篩，用于理化特性分析。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 鮮果穗和鮮籽粒產(chǎn)量 鮮食期收獲中間兩行果穗，3 次重復(fù)，剝除苞葉后稱重，計(jì)算鮮果穗產(chǎn)量；選取代表性的果穗10 個(gè)，剝下籽粒后稱重，利用出籽率計(jì)算鮮籽粒產(chǎn)量。

1.3.2 籽粒中可溶性糖、淀粉和蛋白質(zhì)含量測(cè)定 蛋白質(zhì)含量采用凱氏定氮法[27]測(cè)定，蛋白質(zhì)含量＝氮含量×6.25；可溶性糖和淀粉含量采用蒽酮－硫酸比色法測(cè)定[28]。

1.3.3 淀粉粒度 淀粉分離參照Lu 等[29]的方法。然后采用Mastersizer 2000 激光衍射粒度分析儀(英國Malvern)測(cè)定淀粉粒徑大小和分布，以無水乙醇為分散介質(zhì)[30]。

1.3.4 淀粉最大吸收波長和碘結(jié)合力 參照Lu等[30]的方法，淀粉最大吸收波長為500～700 nm 間最大吸光度值處的波長，碘結(jié)合力為635 和520 nm 波長處的吸光度值之比。

1.3.5 糯玉米粉糊化特性 采用Model 3D 快速黏度分析儀(澳大利亞Newport Scientific)測(cè)定籽粒糊化特性[31]，并用TCW(Thermal Cycle for Windows)配套軟件分析。

1.3.6 糯玉米粉熱力學(xué)特性 采用200F3 Maia 差示掃描量熱儀DSC(德國NETZSCH)測(cè)定籽粒熱力學(xué)特性[31]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)釆用DPS 7.05 軟件進(jìn)行方差分析，采用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，并使用Excel 2007 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 緩釋肥施用時(shí)期對(duì)鮮食糯玉米產(chǎn)量的影響

由圖1 可知，施肥處理產(chǎn)量均顯著高于不施肥處理(N0)，緩釋肥處理(SN15－0、SN15－3 和SN15－6)的鮮果穗產(chǎn)量和鮮籽粒產(chǎn)量均顯著高于常規(guī)肥處理(N15CK)。與N15CK 相比，SN15－0、SN15－3 和SN15－6 的鮮果穗產(chǎn)量(兩年均值)分別提高11.0%、19.1%和27.8%，鮮籽粒產(chǎn)量分別提高10.6%、12.9%和26.8%。緩釋肥延后施用增加了鮮果穗和鮮籽粒產(chǎn)量，與SN15－0 相比，SN15－6 和SN15－3 的鮮果穗產(chǎn)量分別提高14.0% 和7.4%，鮮籽粒產(chǎn)量分別提高14.6%和2.0%。

2.2 緩釋肥施用時(shí)期對(duì)鮮食糯玉米籽粒淀粉、可溶性糖和蛋白質(zhì)含量的影響

施肥處理的籽粒淀粉、可溶性糖和蛋白質(zhì)含量均高于N0(圖2)。N15CK 與SN15－6 的淀粉含量差異不顯著，均高于SN15－0 和SN15－3(二者差異不顯著)；可溶性糖含量在不同施肥處理下無顯著差異；SN15－6 的籽粒蛋白質(zhì)含量最高，且SN15－0、SN15－3與N15CK 間無顯著差異。

2.3 緩釋肥施用時(shí)期對(duì)鮮食糯玉米籽粒淀粉粒體積分布的影響

由圖3 可知，2018年，N15CK、SN15－0 的淀粉平均粒徑顯著高于N0(P<0.05)，且N15CK 與SN15－0間差異不顯著(兩者均顯著高于SN15－6、SN15－3，P<0.05)，SN15－3 的淀粉平均粒徑與N0 差異不顯著。2019年，各施肥處理的淀粉平均粒徑以N0 和N15CK最高，且顯著高于緩釋肥一次性施用處理(P<0.05)，其中，SN15－3 與SN15－6 最低且差異不顯著。2019年的平均粒徑顯著低于2018年(P<0.05)。

2.4 緩釋肥施用時(shí)期對(duì)鮮食糯玉米籽粒淀粉最大吸收波長和碘結(jié)合力的影響

由圖4 可知，兩年各處理籽粒淀粉的最大吸收波長變幅分別為530.7～537.2 nm 和531.4～536.8 nm，為典型的糯性特征。施肥處理的淀粉最大吸收波長和碘結(jié)合力顯著高于不施肥處理。2018年SN15－6 和N15CK 的最大吸收波長無顯著差異，但SN15－6 顯著高于SN15－0 和SN15－3，2019年各施肥處理差異不顯著。兩年碘結(jié)合力均表現(xiàn)為SN15－6 和N15CK 間差異不顯著，SN15－3 最低。2018年各處理的碘結(jié)合力總體高于2019年，兩年均以SN15－6 的最大吸收波長和碘結(jié)合力最高。

2.5 緩釋肥施用時(shí)期對(duì)鮮食糯玉米粉糊化特性的影響

由表2 可知，2018年，SN15－6 的黏度特征值最低；N15CK、SN15－0 和SN15－3 的峰值黏度、谷值黏度和終值黏度均與N0 無顯著差異；N15CK 和SN15－0的崩解值顯著低于N0 和SN15－3；回復(fù)值以SN15－0的最高，N0、N15CK 和SN15－3 間無顯著差異；糊化溫度以N0 最低，施肥處理間無顯著差異。2019年度峰值黏度在SN15－3 處理下最高，其他處理間無顯著差異；崩解值以N0 最高，其他處理間無顯著差異；谷值黏度、終值黏度、回復(fù)值和糊化溫度均以SN15－3 最高，N0 最低?？傮w上，隨著施肥時(shí)期后移，糊化特征值呈先升后降趨勢(shì)。年度間相比，2018年糊化特征值除崩解值外，其他特征值總體顯著高于2019年。

表2 緩釋肥施用時(shí)期對(duì)鮮食糯玉米粉糊化特性的影響Table 2 Effect of slow-release fertilizer application stage on grain pasting characteristics of fresh waxy maize

2.6 緩釋肥施用時(shí)期對(duì)鮮食糯玉米粉熱力學(xué)特性的影響

由表3 可知，施肥處理的熱焓值均高于N0，回生熱焓值(除2018年SN15－3 與N0 無顯著差異)和回生值均顯著低于N0。緩釋肥處理下的熱焓值和回生值均與N15CK 間無顯著差異?；厣鸁犰手翟?019年緩釋肥處理下與N15CK 無顯著差異，2018年則表現(xiàn)為SN15－3 較高，N15CK、SN15－0 和SN15－6 間無顯著差異?？傮w上，SN15－6 的回生熱焓值和回生值最低。緩釋肥處理的峰值溫度與N15CK 無顯著差異；N15CK和SN15－6 間起始溫度和終值溫度均無顯著差異，但高于SN15－0 和SN15－3。

表3 緩釋肥施用時(shí)期對(duì)鮮食糯玉米粉熱力學(xué)特性的影響Table 3 Effect of slow-release fertilizer application stage on grain thermal characteristics of fresh waxy maize

2.7 相關(guān)分析

由表4 可知，淀粉含量、可溶性糖含量、蛋白質(zhì)含量、最大吸收波長、碘結(jié)合力均與熱焓值和峰值溫度顯著正相關(guān)，與崩解值和回生值顯著負(fù)相關(guān)；淀粉平均粒徑與回復(fù)值顯著正相關(guān)，與峰值黏度顯著負(fù)相關(guān)；熱焓值與峰值溫度顯著正相關(guān)，與回生值和崩解值顯著負(fù)相關(guān)；峰值溫度分別與崩解值和回生值顯著負(fù)相關(guān)；回生值與崩解值顯著負(fù)相關(guān)；峰值黏度分別與回復(fù)值和糊化溫度顯著正相關(guān)；回復(fù)值與糊化溫度顯著正相關(guān)。

表4 籽粒品質(zhì)各指標(biāo)之間的相關(guān)性Table 4 Correlation coefficients of grain quality parameters

3 討論

鮮食玉米的生長周期較短，施肥策略直接影響鮮食玉米植株生長、產(chǎn)量形成、品質(zhì)參數(shù)和加工指標(biāo)[32]。研究表明，等量施肥水平下，緩(控)釋肥能提高玉米氮素吸收量并增產(chǎn)10%左右[33－34]，這與本研究結(jié)果相似。施氮時(shí)期和追施比例顯著影響玉米產(chǎn)量[35－36]。玉米生長期施肥過早會(huì)導(dǎo)致后期養(yǎng)分供應(yīng)不足，從而

影響生長發(fā)育[37]。本研究結(jié)果表明，緩釋肥處理的鮮果穗產(chǎn)量和鮮籽粒產(chǎn)量顯著高于常規(guī)肥，緩釋肥后移施用有利于提高春播糯玉米鮮果穗和鮮籽粒產(chǎn)量，且以六葉期一次性施用產(chǎn)量最高，在等量投入時(shí)收益亦最高。

合理施肥可增加玉米籽粒蛋白質(zhì)、淀粉、可溶性糖和氨基酸等養(yǎng)分含量，且隨追氮時(shí)期后移，籽粒蛋白質(zhì)含量增加[38]。前人研究發(fā)現(xiàn)，影響糯玉米加工品質(zhì)最大的因素是支鏈淀粉和可溶性糖含量，可溶性糖含量決定了鮮食糯玉米口感甜度，支鏈淀粉含量決定了鮮食糯玉米口感糯性[39]。玉米中蛋白質(zhì)含量較高亦有利于改善籽粒品質(zhì)[40]。本研究發(fā)現(xiàn)，施肥方式對(duì)鮮食糯玉米可溶性糖含量影響較小，但緩釋肥后移至六葉期一次性施用時(shí)籽粒具有較高蛋白質(zhì)和淀粉含量，表明緩釋肥延后施用利于改善春播鮮食玉米籽粒品質(zhì)。

糯玉米淀粉最大吸收波長約530.1 ～ 539.6 nm[41]，本研究結(jié)果與之相似。六葉期一次性施用緩釋肥時(shí)淀粉碘結(jié)合力和最大吸收波長最高，表明該處理下支鏈淀粉中長鏈比例較高[42]。淀粉粒大小和分布受種植年度、生態(tài)區(qū)域和生長環(huán)境的影響[43－44]。本研究發(fā)現(xiàn)，2年淀粉粒徑分布規(guī)律不同，且2019年平均粒徑較低，可能是由當(dāng)年春季降雨量過多導(dǎo)致[29]。峰值黏度指樣品加熱膨脹時(shí)達(dá)到的最高黏度，崩解值反映了膨脹顆粒的破裂程度，二者是反映淀粉黏度品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)[26]。熱力學(xué)特性中熱焓值反映樣本的穩(wěn)定性以及有序化程度，回生值反映膠凝淀粉冷藏過程中的重結(jié)晶程度[45]。有研究表明，鮮食糯玉米的峰值黏度、谷值黏度和崩解值較高，其食味品質(zhì)較優(yōu)[46]。本研究表明，施肥使回生熱焓值和回生值降低；峰值黏度、谷值黏度、崩解值和終值黏度在三葉期一次性施用緩釋肥時(shí)較高，而回復(fù)值、回生熱焓值和回生值在六葉期一次性施用緩釋肥時(shí)較低，因此可根據(jù)商品用途選擇合理施肥時(shí)期。糊化特性和熱力學(xué)特性的變化與籽粒中淀粉、蛋白質(zhì)和可溶性糖含量以及淀粉粒徑有關(guān)[47]。本研究發(fā)現(xiàn)，淀粉峰值黏度與淀粉平均粒徑呈顯著負(fù)相關(guān)，表明較大的淀粉粒徑不利于淀粉膨脹；碘結(jié)合力和最大吸收波長均與熱焓值和峰值溫度呈顯著正相關(guān)，表明較長的支鏈淀粉鏈長有利于保持淀粉的穩(wěn)定性；籽粒中可溶性糖、蛋白質(zhì)和淀粉含量與籽?；厣岛捅澜庵党曙@著負(fù)相關(guān)，表明較高的養(yǎng)分含量有利于保持較好的顆粒完整度以及減少回生，進(jìn)而保持良好的適口性。

4 結(jié)論

施肥方式顯著影響鮮食糯玉米產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)，等量施肥條件下，與常規(guī)施肥方式(基肥＋追肥)相比，緩釋肥一次性施用能夠顯著提高春播糯玉米鮮果穗和鮮籽粒產(chǎn)量。適當(dāng)延后施用緩釋肥，鮮果穗和鮮籽粒產(chǎn)量明顯增加，三葉期一次性施用緩釋肥有利于提高籽粒黏度，六葉期一次性施用緩釋肥有更利于籽粒中淀粉和蛋白質(zhì)的積累，降低回復(fù)值、回生熱焓值和回生值。