1. 引言
甜玉米由于深受广大群众喜爱，种植效益好，目前我国种植面积逐步扩大，主要种植区域分布在广东、广西、云南、福建等省份，其中广东的种植面积占全国的1/3至1/2 [1] [2] 。甜玉米生长速度快，80天即可收获，其对养分的需求量较大，特别是氮素对甜玉米产量影响最大 [3] 。在生产中，由于农民习惯偏施氮肥、过量施肥等不合理的施肥方式导致养分的利用率低、肥料资源浪费，以及环境污染风险增加 [4] 。研发和施用新型增效氮肥是提高氮肥利用率的重要途径之一。目前对许多作物如水稻 [5] 、生姜 [6] 和小麦 [7] 等都有关于新型增效尿素应用的研究报道，玉米上的研究主要集中在饲料玉米 [8] [9] [10] ，关于甜玉米的报道较少。控释尿素是通过复合材料对尿素进行改性，利于农作物有效吸收，减少养分流失 [11] [12] 。含锌尿素能同时满足作物氮和锌营养的需求，提高作物产量和氮素利用率 [8] 。聚能网尿素含生物活性高分子物质，能降低肥料分解速度，延长肥效 [10] 。腐植酸与尿素结合可以抑制脲酶活性，减缓尿素分解，延长肥效，同时腐植酸的生物活性能促进植物根系发育，促进氮的吸收 [13] 。本研究选用控释尿素、聚能网尿素、腐植酸尿素、含锌尿素与普通尿素进行等量施用田间对比试验，研究其对甜玉米产量及氮肥利用率的影响，为以后新型增效尿素在研发及甜玉米生产上的应用提供参考借鉴。
2. 材料与方法
2.1. 试验地概况
试验地位于广东省翁源县官渡镇南门坪，地处广东北部，属于中亚热带季风气候区，年平均气温20.6℃，年平均降雨量1693.9毫米。土壤类型为砂壤，土壤基本农化性质为：有机质12.45 g/kg、铵态氮49.19 mg/kg、硝态氮0.85 mg/kg、有效磷96.79 mg/kg、速效钾56.02 mg/kg、pH 4.70。
2.2. 试验材料
供试甜玉米品种：广甜2号，父母本均来源为美国超甜玉米与国内普通玉米自交系杂交回交改良后代。该品种苞大均匀，粗穗多行，出苗快而壮，株型半紧凑，茎粗抗倒，耐热抗病，高产稳产。
供试肥料品种：普通尿素(含N 46.4%)、过磷酸钙(含P2O5 16%)、氯化钾(含K2O 60%)、控失尿素(含N 43.2%)、聚能网尿素(含N 46.4%)、腐植酸尿素(含N 46.0%，腐植酸3.0%)、含锌尿素(含N 43.2%、2% ZnSO4·H2O)、一水硫酸锌(含ZnSO4·H2O 97.5%)。其中所有尿素均为河南心连心公司生产并提供，过磷酸钙为湖北新洪磷化工公司出品，氯化钾为中化化肥公司出品。
2.3. 试验方法
试验设置8个处理，分别为：1) 无氮处理；2) 普通尿素(常规处理)；3) 控失尿素；4) 聚能网尿素；5) 腐植酸尿素；6) 含锌尿素；7) 控失尿素一次施肥；8) 常规尿素+等量锌(与处理6等量)。各个处理的过磷酸钙用量1500 kg/公顷，氯化钾用量450 kg/公顷，尿素用量除无氮处理不施外其他处理均施用750 kg/公顷。尿素分两次按照1:1施用，磷肥一次性施用，钾肥分两次按照3:2施用，具体用量见表1。试验小区随机排列，3次重复。
栽培方式为双行单株起垄直播种植，大行行距、小行行距、株距分别为90、40、35 cm，小区行长10米，共6行，面积39 m2，种植186株，折合约为47,700株/公顷。播种时间2016年8月21日，攻苗肥施用时间为9月12日，同时喷药4.5%高效氯氰菊酯杀虫300 ml/公顷。攻穗肥施用为时间10月11日，同时喷药4.5%高效氯氰菊酯杀虫300 ml/公顷。其他田间管理措施与生产一致。收获时间为2016年11月12日。
2.4. 田间取样与指标方法
调查项目包括：株高，单穗重，穗数，产量，品质，氮素利用率及经济效益等。每个小区随机取6个株生长正常的植株分成玉米穗、茎秆和叶片，在105℃杀青30 min，于70℃烘干至恒重后称干重，粉碎过0. 15 mm筛，样品经硫酸–双氧水消煮稀释后用于N养分含量测定 [14] 。玉米籽粒品质指标委托广东省农产品公共监测中心检测，氨基酸采用茚三酮比色法测定 [15] ，蛋白质含量采用开氏法测定 [16] ，脂肪采用气相色谱法测定 [17] 。
Table 1. The fertilizer application, proportion and dosage with different treatments
表1. 不同处理的施肥种类、比例及用量
2.5. 数据处理
数据采用Excel2010和SPSS19.0进行统计分析。氮素利用效率及经济效益相关指标计算公式如下：
3. 结果分析
3.1. 不同施肥处理对甜玉米产量及产量构成因子的影响
甜玉米鲜重产量结果如表2所示，无氮处理产量显著低于其他施氮肥处理，施氮处理中产量最高的是腐植酸尿素，显著高于普通尿素处理，相比普通尿素处理，提高幅度为7.78%。聚能网尿素、控失尿素、含锌尿素和普通尿素 + 等量锌处理的产量与普通尿素无显著差异，而控失尿素一次施肥处理则显著降低。从各个产量构成因子来看，各施氮处理的各个产量构成因子并无统计学上的显著性差异，因此造成产量的显著差异原因可能是综合因素而不是某一个因子。对于产量最高的处理腐殖酸尿素，其产量构成因子中单穗鲜重和穗行数是相对最高的。
3.2. 不同施肥处理对甜玉米品质的影响
不同处理对甜玉米的蛋白质、脂肪和氨基酸含量的影响结果如表3所示。不施氮处理蛋白质、脂肪和氨基酸含量显著低于其他处理。施氮处理中蛋白质含量最高的三个处理(控失尿素、聚能网尿素和腐植酸尿素)均显著高于普通尿素处理。脂肪含量最高的则是聚能网尿素处理，但各个施氮处理的脂肪含量差异不显著。氨基酸的含量差异与蛋白质含量一致，控失尿素、聚能网尿素和腐植酸尿素3个处理的氨基酸含量均显著高于普通尿素处理。
3.3. 不同施肥处理对甜玉米氮素利用率的影响
从表4可以看出，不同处理的氮素累积量存在显著差异，控释尿素、聚能网尿素、腐植酸尿素和含锌尿素处理的氮素累积量均显著大于普通尿素处理，最高的处理为腐植酸尿素，其次为聚能网尿素。氮素利用率则是除普通尿素 + 等量锌之外的处理全都显著高于普通尿素处理(17.19%)，提高到21.28%~ 24.56%之间。至于氮肥农学效率和氮肥偏生产力，两个指标的情况类似，腐植酸尿素显著高于除聚能网尿素之外的任何处理，而控失尿素两个处理显著低于其他处理。
3.4. 不同施肥处理对经济效益的影响
不同施肥处理对经济效益的影响如表5所示。不同处理的肥料投入在3690~4290元/公顷之间，最低的为普通尿素处理，最高的为控失尿素，总成本也是相对应的。产值最高的为腐殖酸尿素处理，其次为聚能网尿素处理，最低为控失尿素一次施肥处理。净收益最高的也是腐殖酸尿素，其次为聚能网尿素处理，分别比普通尿素处理提高14.5%和5.5%，其余处理则低于普通尿素处理。
Table 2. Effects of applying different fertilizer on yield and its corresponding contributors
表2. 不同施肥处理下甜玉米产量及其构成因子
注：每列数字后面的字母不同则表示存在显著差异，p < 0.05，下同。
Table 3. Effects of applying different fertilizer on quality analysis of sweet corn
表3. 不同施肥处理下甜玉米品质分析
Table 4. Effects of applying different fertilizer on N use efficiency of sweet corn
表4. 不同施肥处理下甜玉米的氮素利用率
Table 5. Effects of applying different fertilizer on economic benefits of sweet corn
表5. 不同施肥处理对经济效益的影响
注：不同肥料价格分别按如下计算：普通尿素1700元/吨，控失尿素2500元/吨，聚能网尿素2000元/吨，腐植酸尿素2250元/吨，含锌尿素1800元/吨，控失尿素一次施肥2500元/吨，普通尿素+等量锌2000元/吨，过磷酸钙800元/吨，氯化钾3700元/吨，其他成本按10,000元/公顷，甜玉米市场价按照2元/kg计算。
4. 讨论与结论
目前国内外对于不同类型增效尿素已有许多报道，主要种类有聚能网尿素 [10] ，腐植酸尿素 [13] ，包膜缓控释尿素 [18] ，氨基酸尿素和海藻尿素 [5] 等。本研究结果表明，试验所采用的聚能网尿素和腐植酸尿素与普通尿素相比，对甜玉米产量及氮肥利用率均有提高的作用。腐植酸尿素表现出的效果可能与其中添加的腐植酸有关，腐植酸作为一类具有生物活性的高分子有机物，在促进作物根系生长发育，提高作物产量和肥料利用率方面具有显著作用 [6] [7] [14] ，本试验地土壤有机质含量不高，施用腐植酸尿素的效果比较好。聚能网尿素是通过先进生产工艺可以实现对养分释放速度的有效控制，促进植株干物质积累，为作物更好地吸收利用养分提供保障 [10] 。本研究中除了普通尿素 + 等量锌处理外所有施肥处理氮素利用率均显著高于普通尿素处理。控释尿素和聚能网尿素通过包膜或改性等处理后一般具有缓控释功能，能显著提高氮素利用率 [19] 。腐植酸尿素和含锌尿素则是通过添加其他养分物质促进作物生长来增加作物对养分的吸收 [8] [13] 。
本研究主要结论如下：
1) 与普通尿素处理相比，腐植酸尿素处理的甜玉米产量得到显著提高，比普通尿素处理提高7.78%；2) 控释尿素、聚能网尿素和腐植酸尿素能显著提高甜玉米籽粒蛋白质和氨基酸含量。3) 甜玉米施用腐植酸尿素、控释尿素处理、聚能网尿素和含锌尿素的氮素利用率均显著高于普通尿素处理，从17.19%提高到21.28%~24.56%。4) 甜玉米产值和净收益最高的处理是腐殖酸尿素，其次为聚能网尿素处理，腐殖酸尿素处理的净收益比普通尿素处理提高14.5%。综上所述，施用腐植酸尿素有利于增加甜玉米产量和氮素积累，改善籽粒品质，提高氮素利用率和增加收益，值得进一步推广应用。
基金项目
农业部植物营养与肥料重点实验室开放基金(APF2015021)资助。