鋅錳肥對春玉米產量及品質的影響

車 麗，韓彥青，楊 麗

（1.山西省農業科學院作物科學研究所，山西太原030031；2.山西省農業科學院，山西太原030031）

鋅、錳是土壤中不可或缺的微量元素[1]，也是植物生長發育過程中所必需的礦質營養成分[2]，在促進植物生長發育、改善品質、增加產量等方面起著重要作用[3]。隨著作物品種、栽培模式、種植密度等農技措施的改良，作物生物量隨之增加，植物從土壤中攜帶出的鋅、錳微量元素越來越多。然而，在我國農業生產中主要依靠施用大量的氮、磷、鉀肥來提高作物產量，忽略了微肥施用。鋅、錳肥投入量的減少造成了土壤中鋅、錳元素供需不平衡，影響了農作物的生長和作物產量[4-6]。目前，關于微肥施用的研究主要集中在單個微量元素對作物產量和品質的影響方面[7-9]，而關于褐土類型區域鋅、錳微肥合理配施及施用量的多少對作物產量和品質的影響方面的研究較少。

本試驗通過在褐土類型區域多年多點田間肥效試驗，研究褐土類型區域土壤鋅、錳養分豐缺現狀和微肥適宜施用量對玉米產量及品質的影響，旨在為指導生產實踐提供理論指導。

1 材料和方法

1.1 試驗區概況

試驗在山西省壽陽縣宗艾鎮進行，該區域氣候特征四季分明、季節溫差較大，海拔1 130 m，多年平均氣溫7.6 ℃，≥10 ℃積溫3 400 ℃，無霜期135～140 d，年均降雨量501.1 mm（年際間變率較大），干燥度1.3，屬半濕潤偏旱區。試驗地塊基本平坦，褐土性土壤，成土母質為馬蘭黃土，土層深厚，地下水埋深在地表50 m 以下。

供試土壤剖面性狀：0～30 cm，耕層，灰褐色，輕壤土，疏松，少量灰渣侵入，根系多；30～45 cm，犁底層，淺灰黃色，中壤土，緊實，少量灰渣侵入，根系中量；45～65 cm，鈣積層，淺黃紅色，輕中壤土，有中量絲狀鈣積，較緊實，根系少量；65～200 cm，心土層，淺黃色，輕壤土，較疏松。

1.2 試驗材料

供試玉米品種為晉單81 號。供試ZnSO4·7H2O肥（含Zn 99%）為葫蘆島鋅業股份有限公司生產，MnSO4·H2O 肥（含Mn 99%）為鄒平縣潤梓化工有限公司生產，尿素（N 含量46%）為云天化集團有限公司生產，過磷酸鈣（P2O5含量14%）為濟南鴻橋化工有限公司生產。

1.3 試驗設計

1.3.1 褐土類型區域土壤鋅、錳豐缺指標試驗選擇褐土典型區域壽陽縣宗艾鎮進行土壤鋅、錳豐缺指標試驗，在2016 年選擇5 個村40 塊農田進行試驗布置。每個田塊設4 個處理（表1），每個處理的小區面積160 m2，無重復。試驗所用基肥為尿素和普通過磷酸鈣，施用量分別為N 225 kg/hm2、P2O5120 kg/hm2。在玉米播種前結合旋耕統一施入。

表1 土壤鋅、錳豐缺指標試驗設計 kg/hm2

1.3.2 玉米鋅、錳肥適宜施用量試驗 2016 年選擇不同肥力條件下2 塊農田進行布置，農田鋅、錳等級水平為低等（試驗一為梁地）和高等（試驗二為溝地），2017 年繼續選擇不同地力水平進行試驗布置，2018 年選擇在鋅、錳等級水平為低等的農田進行。試驗采用兩因素3 水平設計，共設8 個處理，每個小區面積30 m2，3 次重復，隨機排列。

試驗所用基肥為尿素和普通過磷酸鈣，施用量分別為N 225 kg/hm2、P2O5120 kg/hm2。在玉米播種前結合旋耕統一施入。

1.4 測定項目及方法

2016—2018 年每年春季施肥前，每個處理隨機取6～10 個點，用土鉆采集0～20，20～40 cm 土層土壤樣品，各點土壤混合制樣，所采土樣風干過0.149 mm 篩，進行土壤有效態鋅、錳測定。土壤有效鋅、有效錳采用DTPA 法浸提進行測定。

每年玉米成熟期收獲小區的1/3 用以估算單位面積籽實產量。采用近紅外反射光譜測定玉米籽粒的粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪含量。

1.5 數據分析

試驗數據采用Microsoft Excel 2010 進行計算，用SPSS 18.0 統計軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 褐土典型區域土壤鋅、錳養分豐缺指標

土壤養分豐缺指標是指土壤養分測定值與作物產量之間相關性的一種表達形式。確定土壤某種養分含量的豐缺指標，需要在不同肥力水平的土壤上進行全肥區（施該種養分）和缺素區（不施該種養分）的多點試驗，同時測定各土樣的速效養分含量，取得全肥區和缺素區的成對產量后，用相對產量的高低來表示養分豐缺的狀況。

利用指數方程對農田土壤鋅錳與作物產量進行相關性擬合，從圖1 可以看出，土壤有效鋅、有效錳與作物產量之間均呈現顯著正相關（P＜0.05），相關系數分別為0.72，0.60。

通過對指數方程解析（表2），可將類型區域土壤鋅、錳肥力等級劃分為5 個等級，當土壤中有效鋅含量≥1.6 mg/kg，有效錳含量≥14.3 mg/kg 時，作物相對產量達到最高，土壤自身供給能力完全滿足作物生長需求，土壤無需施用鋅錳肥；當土壤中有效鋅含量為1.0～1.6 mg/kg，有效錳含量9.0～14.3 mg/kg 時，土壤鋅錳供給能力基本滿足作物需求，為提高作物產量應適量施用鋅錳肥；當土壤中有效鋅含量≤0.7 mg/kg，有效錳含量≤6.6 mg/kg 時，作物所需養分攝入量不足，會對作物產量構成影響。因此，在土壤肥力水平中等時就應采取對應施肥措施。

表2 褐土類型區域土壤鋅、錳豐缺指標

通過對類型區域40 個農田土壤樣品進行測定，對照土壤鋅、錳豐缺指標進行分析，確定了當前宗艾鎮農田土壤鋅、錳養分分布狀況。不需要施用鋅肥的豐富等級農田只占總農田的4%，高等級農田約占農田總數的23%，應適當添加鋅肥，維持農田現有基本供給能力。中低等級農田占到總農田的73%，這部分農田急需補充鋅肥，以確保作物正常生長需求，緩解土壤供給壓力。不需要施用錳肥的豐富等級農田只占總農田的5%；高等級農田約占農田總數的50%，應適當添加錳肥，滿足作物需求的同時維持農田基本供給能力；中低等級農田占總農田的46%，這部分農田急需補充錳肥，以確保作物正常生長需求，緩解土壤供給壓力。

2.2 褐土類型區域鋅、 錳肥施用量對玉米產量與品質的影響

2.2.1 褐土類型區域鋅、錳肥施用量對產量的影響

2016 年通過在類型區域布置鋅、錳肥適宜施用量試驗，采用雙因素4 水平設計施肥用量（表3）。由表3可知，試驗1 中除Zn1Mn0處理外，其他處理均較對照增產；單施鋅肥處理中Zn2Mn0處理增產幅度最高，達4.8%，單施錳肥處理中Zn0Mn2處理增產率為3.8%。試驗2 中，所有施肥處理玉米產量均高于對照，單施鋅肥處理中Zn3Mn0處理增產幅度最高，達8.7%，單施錳肥處理中Zn0Mn2處理增產率最高，為10.8%。

表3 2016 年鋅、錳施用量對玉米的增產效果

2017 年對試驗設計進行優化，采用雙因素3水平交互設計。從圖2 可以看出，試驗1 中所有施肥處理的玉米產量均較對照增產。單施鋅肥處理中，Zn2Mn0處理增產幅度最高，達9.7%，單施錳肥處理中，Zn0Mn1處理增產率為12.6%，鋅、錳交互處理Zn2Mn2玉米增產率為11.2%。試驗2 中所有施肥處理玉米產量均高于對照，單施鋅肥處理中，Zn3Mn0處理增產幅度最高，達15.2%，單施錳肥處理中，Zn0Mn3處理增產率為23.1%，鋅、錳交互處理Zn2Mn2玉米增產率為15.4%。

從圖3 可以看出，2018 年所有施肥處理的產量均較對照有增產效果。單施鋅肥處理中Zn2Mn0處理增產幅度最高，達17.1%，單施錳肥處理中Zn0Mn2處理增產率為18.3%，鋅、錳交互處理Zn2Mn2玉米增產率為19.7%。

通過對3 a 共5 塊農田試驗結果分析，計算農田產投比，每公頃投入30 kg ZnSO4·7H2O 肥，15 kg MnSO4·H2O 肥，玉米增產效果最好，同時綜合效益最佳。

2.2.2 褐土類型區施用鋅、錳肥對玉米品質的影響

玉米對缺鋅敏感，在缺鋅土壤上施用鋅肥不僅能顯著提高籽粒產量，而且能明顯改善籽粒品質。鋅能大幅度提高籽粒中賴氨酸、色氮酸含量以及蛋白質與碳水化合物比值。缺錳土壤施用錳肥可以顯著增加玉米籽粒中粗淀粉、粗蛋白和總糖含量。

通過對2018 年玉米收獲籽粒進行分析（表4），發現施用鋅錳肥各處理玉米籽粒中蛋白質、脂肪含量均較對照有所增加，增幅分別在4.5%～12.0%和0.8%～5.6%，淀粉含量較對照有所降低。結果表明，施用鋅、錳肥對玉米品質有所影響，與前人研究結果一致。

表4 2018 年施用鋅、錳肥條件下玉米籽粒品質分析%

3 結論與討論

通過土壤養分豐缺指標試驗表明，褐土類型區域土壤有效鋅含量普遍偏低，中低等級農田占到總農田的73%。主要原因在于我國土壤鋅含量分布不均勻，特別是在北方石灰性土壤和南方酸性土壤上缺鋅現象更加嚴重[10-12]。褐土類型區域土壤有效錳含量相對豐富，中低等級農田占到總農田的46%。對于缺素區域應當適量施用鋅、錳肥來補充土壤中的微量元素。

鋅、錳是作物生長所必須的微量元素，當作物生長期鋅元素供給不足，會抑制莖、芽中的生長素含量，直接表現在植株矮化，同時減少酶的合成。當作物缺少錳元素時，常引起失綠，光合作用受到抑制，碳水化合物的合成減少，從而影響作物產量和品質。通過鋅、錳肥適宜施用量研究發現，褐土類型區域施用鋅、錳肥可以有效提高作物的產量，每公頃投入30 kgZnSO4·7H2O 肥，15 kgMnSO4·H2O 肥后，玉米增產效果最好，同時綜合效益最佳，分別較對照增產11.2%～19.7%。施用鋅、錳肥后玉米籽中蛋白質、脂肪含量較對照有所增加，增幅分別在4.5%～12.0%和0.8%～5.6%，與前人研究結果一致[13-16]。