鲜食玉米是指在乳熟期采摘果穗直接食用或采用真空保鲜、速冻保鲜等手段加工成罐藏食品的玉米^[1]，因富含蛋白质、可溶性总糖、氨基酸等许多对人体有益的营养成分，成为深受消费者喜爱的农业鲜特优产品；同时，与其它农作物相比，鲜食玉米以其生产周期短、经济价值高等特点，深受生产者青睐，已发展为种植面积最大的非设施蔬菜产业^[2]。山西省光热资源丰富、昼夜温差大，是优质鲜食玉米生产区，目前山西省鲜食玉米种植面积达 3.3 万 hm²，依托鲜食玉米种植业已有 60 多家保鲜穗加工企业，成为山西省农民快速致富的重要经济作物之一，也将成为当前农业供给侧结构性改革中调结构、保增长、实现农民增收的重要途径。大量研究表明，除品种因素外，栽培措施如种植密度^[3]、肥料用量^[4-6]、基肥配施^[7]、追氮^[8]、采收期^[9] 等是影响鲜食玉米产量及品质的重要因素，但相关研究多见于南方鲜食玉米种植区。近年来，山西省关于鲜食玉米的研究主要集中于品种选育^[10-11]、播期^[12]、种植密度^[13]、叶面喷施微量元素^[14-15]等对鲜食玉米生理特性、产量及营养成分的影响，但植物所需大量元素之一的氮素对鲜食玉米生长、产量、氮素利用及土壤硝态氮含量的影响鲜有报道。除产量性状外，营养品质也是衡量鲜食玉米品质性状的重要指标。研究表明，品种^[16]、采收期^[9]、种植密度^[17]、施肥^[18-19]均对鲜食玉米品质产生影响。为此，于 2018～2020 年在山西省旱作节水农业试验示范基地阳曲县河村，以鲜食糯玉米品种“晋鲜糯 41 号”为试验材料，设置不同氮肥用量，探讨减量施氮对鲜食玉米生长、产量、籽粒营养成分、氮素利用及土壤硝态氮含量的影响，为山西省鲜食玉米合理施用氮肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区情况

试验于 2018～2020 年在山西省旱作节水农业试验示范基地阳曲县河村进行。该区位于北纬 38°02′、东经 112°54′，海拔 1270 m，属典型的半干旱区，无霜期 120 d 左右，年平均降水量 450 mm，年均蒸发量 1995 mm，年平均气温 6～7℃，昼夜温差大，大于 10℃活动积温约 2600℃。土壤为黄土质淡褐土性土，2018 年播前 0～20 cm 土层土样基本理化性质如下：pH 8.25，有机质 12.5 g/kg，全氮 0.97 g/kg，全磷 0.66 g/kg，全钾 19.24 g/kg，碱解氮 69.88 mg/kg，有效磷 7.0 mg/kg，速效钾 91.0 mg/kg。试验前茬作物为红芸豆，施肥量为尿素 600 kg/hm²、磷肥 375 kg/hm²、钾肥 150 kg/hm²，以底肥一次性施入。2018～2020 年，鲜食玉米氮肥试验为定位试验。试验期间，鲜食玉米生育期降水量及多年平均降水量见表1。

1.2 试验设计

以“晋鲜糯 41 号”为供试品种，设置 4 个施氮水平，分别为施氮 0 kg/hm² （N₀，不施氮）、120 kg/hm² （N₁，减氮 50%）、180 kg/hm² （N₂，减氮 25%）、240 kg/hm² （N₃，当地农户习惯施氮），3 次重复。小区面积 24 m²，行距 60 cm，等行距种植，种植密度为 5.25×10⁴ 株 /hm²。施用氮肥为普通尿素（N 46%），所有处理均在整地前基施过磷酸钙（P₂O₅ 16%）750 kg/hm²，整地后覆膜，人工点播。播种与采收时间见表2。

1.3 测定项目及参数计算

植株性状：在鲜食玉米吐丝散粉后，测量株高、穗位高、茎粗（地上部第 3 节扁平面的直径）和棒三叶的长和宽，用长宽系数法计算叶面积。

鲜穗产量：采收期取小区中间两行计产，称青苞重，统计穗数，从中选取 10 穗带回实验室考种，调查青苞长、青苞粗、秃尖长。

籽粒营养成分测定：采用铜还原-碘量法测定可溶性总糖含量，采用凯氏定氮法测定蛋白质含量，采用双波长比色法测定支链淀粉含量。

植株样品测定：采收期每个小区选取有代表性的 3 株玉米，分为茎秆、叶片、苞叶、穗轴、籽粒，装入纸袋中烘干粉碎，用 H₂SO₄-H₂O₂ 消煮，全自动半微量凯氏定氮仪测定植株全氮含量。

土壤硝态氮：于鲜食玉米采收期用土钻采集 0～200 cm 土层土壤，每 20 cm 为一个土层，放入自封袋中带回实验室，风干后，研磨并过 0.85 mm 筛后，用 1 mol/L 氯化钾溶液（土液比为 1∶10）、振荡 1 h 浸提，过滤后用连续流动分析仪测定硝态氮含量。

1.4 计算方法

地上部各器官吸氮量（kg/hm²）=（地上部各器官含氮量 × 地上部各器官生物量）/1000，文中吸氮量为各器官吸氮量之和；

氮肥利用率（%）=（施氮区吸氮量-不施氮区吸氮量）/ 施氮量 ×100；

氮肥农学效率（kg/kg）=（施氮区产量-不施氮区产量）/ 施氮量；

氮肥偏生产力（kg/kg）= 施氮区产量 / 施氮量；

硝态氮累积量（kg/hm²）= 土壤硝态氮含量 × 土层厚度 × 土壤容重 /10。

1.5 数据处理

试验数据采用 Excel 2007 计算，采用 SPSS 13.0 进行统计分析，采用 OriginPro 8.0 作图。处理间单因素显著性检验采用 LSD 法，比较处理间 0.05 水平上的差异显著性。

本研究中年际间各指标变化规律一致，因此数据采用 3 年数据的平均值进行分析。

2 结果与分析

2.1 施氮对鲜食玉米青苞产量的影响

表3 为不同施氮处理下鲜食玉米青苞产量及其穗部性状。从表3 可以看出，施氮显著影响鲜食玉米的产量。适量施氮可以显著提高鲜食玉米青苞产量，随着施氮量的增加，不同年份鲜食玉米青苞产量均表现为先增加后降低的趋势。经过 3 年的连续田间定位试验，与不施氮处理（N₀）相比，鲜食玉米 N₁、N₂、N₃ 处理的青苞产量分别平均增产 21.6%、 26.0%、15.0%。与施氮 240 kg/hm² （N₃）处理相比，减施氮肥 25%（N₂）和减施氮肥 50%（N₁）处理鲜食玉米青苞产量并未降低；与各施氮处理相比，不施氮肥（N₀）降低了鲜食玉米产量，尤以 2020 年减产最为严重，平均减产 30.8%，说明不施氮肥土壤中氮素消耗过多，不能满足植物氮素需求，导致产量的降低。施氮可以提高鲜食玉米单穗青苞重、青苞长、青苞粗，降低秃尖长。N₁、N₂、N₃ 处理单穗青苞重分别较 N₀ 平均增加了 26.6%、29.6%、25.7%，青苞长分别较 N₀ 平均增加了 7.5、6.7、7.3 cm，青苞粗分别较 N₀ 平均增加了 0.71、0.62、0.77 cm，鲜食玉米秃尖长分别较 N₀ 平均降低了 0.97、1.34、1.55 cm。与施氮 240 kg/hm² （N₃）处理相比，减施氮肥 25% （N₂）和减施氮肥 50%（N₁）处理鲜食玉米青苞长、青苞粗并未明显降低，且秃尖长增加；与各施氮处理相比，不施氮（N₀）显著降低了鲜食玉米青苞长、青苞粗，但增加了秃尖长。

注：同列数据后不同小写字母表示差异达 5% 显著水平。下同。

2.2 施氮对鲜食玉米主要农艺性状的影响

不同施氮条件下鲜食玉米株高、茎粗、穗位高的年际间变化趋势基本一致。由表4 可知，不施氮显著降低了鲜食玉米株高、茎粗、穗位高，随着施氮量的增加，鲜食玉米株高、茎粗、穗位高呈上升趋势，但各施氮处理差异不显著。N₁、N₂、 N₃ 处理下，鲜食玉米株高分别较 N₀ 平均提高了 13.4%、11.8%、14.7%，茎粗分别较 N₀ 平均提高了 17.4%、19.8%、17.4%，穗位高分别较 N₀ 平均提高了 21.2%、17.3%、21.8%。N₁、N₂、N₃ 处理下，鲜食玉米棒三叶叶面积分别较 N₀ 平均提高了 22.9%、 27.4%、28.3%。施氮有利于鲜食玉米的生长，增加了鲜食玉米株高、茎粗、穗位高及棒三叶叶面积，不施氮肥显著降低了鲜食玉米生长形态指标。

2.3 施氮对鲜食玉米籽粒营养成分的影响

鲜食玉米籽粒中各种营养成分的含量是品质评价的重要方面，也是食用品质的主要影响因素。由表5 可知，随着施氮量的增加，鲜食玉米籽粒中支链淀粉含量呈上升的趋势，但各处理之间差异不显著，可溶性总糖含量呈下降的趋势，蛋白质含量呈上升的趋势，N₃ 与 N₀ 处理之间差异显著，各施氮处理之间差异不显著。与 N₀ 相比，施氮处理下鲜食玉米籽粒可溶性总糖含量降低 10.5%，蛋白质含量增加 26.7%。

2.4 施氮对鲜食玉米氮素吸收利用的影响

由表6 可知，增施氮肥显著提高了鲜食玉米地上部的吸氮量。随着施氮量的增加，鲜食玉米吸氮量呈上升的趋势。N₁、N₂、N₃ 处理鲜食玉米地上部吸氮量分别较 N₀ 平均提高了 54.2%、54.7%、69.0%，但各施氮处理之间差异不显著。说明增加施氮，并不能显著增加鲜食玉米对氮素的吸收，不施氮会显著降低鲜食玉米的氮素累积量。随着施氮量的减少，氮肥农学效率、氮肥利用率、氮肥偏生产力均呈上升趋势，与 N₃ 处理相比，N₁、N₂ 处理的氮肥农学效率分别提高了 154.3%、96.0%，氮肥利用率分别提高了 57.3%、5.7%，氮肥偏生产力分别提高了 74.8%、39.4%。

2.5 施氮对鲜食玉米田土壤硝态氮含量的影响

2019、2020 年收获期 0～200 cm 土层土壤硝态氮含量如图1 所示。随着试验年份的推进，增施氮肥处理的土壤硝态氮累积量呈逐年增大且下层土壤累积量增加的趋势。随着施氮量的增加，0～200 cm 土层土壤硝态氮累积量呈增加的趋势，2020 年鲜食玉米采收后 0～200 cm 土层土壤硝态氮累积量分别为 19.2、53.0、68.9、165.2 kg/hm²，与 N₃ 处理相比，N₂、N₁、N₀ 处理土壤硝态氮累积量分别降低了 58.3%、67.9%、88.4%。经过 3 季鲜食玉米种植消耗，N₀ 处理各土层土壤硝态氮含量均低于 20 mg/ kg，N₁ 处理在 20～40 cm 处出现累积高峰，为 63 mg/kg，0～20、60～200 cm 土层土壤硝态氮累积量均在 11.0 mg/kg 以下。N₂ 处理在 20～40 cm 土层处出现累积高峰，为 70 mg/kg，0～20、40～200 cm 土层土壤硝态氮累积量均在 9～40 mg/kg 之间。N₃ 处理在 40～60 cm 土层处出现累积高峰，为 114 mg/kg， 60～200 cm 土层土壤硝态氮累积量均在 40～58 mg/kg 之间。可以看出，在高氮（240 kg/hm²）处理，土壤硝态氮累积量显著增加，因此氮素淋溶风险增加。

3 讨论

3.1 施氮对鲜食玉米青苞产量的影响

肥料运筹是调控玉米生长的关键栽培措施之一，氮肥的充足供应是实现玉米高产的重要技术措施，但施氮过低或过高均不利于玉米产量的增加，且不同地区玉米获得高产适宜的施氮量也不尽相同^[20-21]。李雯等^[22]研究表明，“万糯 3 号”在冀西北坝上地区，施氮量为 452.25 kg/hm² 时，干草产量表现最高、鲜穗产量也表现较好。高磊等^[23] 研究表明，甜玉米鲜穗产量在低于施氮量 250 kg/hm² 时，随着施氮量的增加而增加，达到或超过施氮量 250 kg/hm² 时均不再显著增加。肖国滨等^[24]研究表明，施氮量为 225 kg /hm² 时的鲜食玉米产量较高，但与高施氮量（275 kg/hm²）的产量差异不显著。本研究结果表明，鲜食玉米青苞产量在施氮量 180 kg/hm² 时达到最大值，施氮量继续增加，鲜食玉米产量无明显增加。说明适量施氮可以显著提高鲜食玉米青苞产量，过量施氮对鲜食玉米产量增加贡献不大，与前人的研究报道一致。鲜食玉米青苞产量主要取决于单穗青苞重与亩穗数，在密度相同的条件下，施氮量主要通过影响鲜食玉米单穗青苞重影响产量。本研究结果表明，施氮与不施氮之间鲜食玉米单穗青苞重差异显著，但各施氮处理之间差异不显著。张磊等^[25]研究表明，氮肥供应不足，导致营养器官中干物质分配比例过低，使产量形成的物质基础下降；而氮肥供应过量，使营养器官生长过旺，导致分配至生殖器官中的干物质比例下降。本研究结果表明，随着施氮量的增加，鲜食玉米的株高、茎粗、穗位高、棒三叶叶面积等形态指标呈上升趋势，也证实了施氮量的增加促进了鲜食玉米营养器官的生长，但分配到生殖器官的干物质却并未增加。

3.2 施氮对鲜食玉米籽粒营养成分的影响

鲜食玉米以销售鲜穗为主要目的，在追求高产的同时，营养、品尝品质同样重要。鲜食玉米籽粒的营养成分含量不仅决定其营养价值，同时支链淀粉、可溶性总糖、蛋白质等营养成分含量对其品尝品质也具有重要影响。前人研究表明，支链淀粉含量决定鲜食糯玉米口感糯性，可溶性总糖决定鲜食玉米品尝甜度^[26]，且其含量与鲜食玉米品种^[16]、采收期^[9]、栽培措施^[12，17-19]显著相关。本研究结果表明，随着施氮量的增加，鲜食玉米籽粒中支链淀粉呈上升趋势，可溶性总糖含量呈下降趋势。郭强等^[9]研究表明，鲜食玉米中可溶性总糖含量呈先上升后下降的趋势，在乳熟期达到最高，随着成熟度的提高，可溶性总糖转化为淀粉贮存于籽粒中。不同处理鲜食玉米采收时间相同，施氮条件下可溶性总糖含量降低，可能是由于施氮促进了鲜食玉米生育进程，施氮条件下鲜食玉米可溶性总糖含量达到最高值后，转化为淀粉。因此，鲜食玉米适宜采收期不可一概而论，依栽培条件确定鲜食玉米适宜采收期，对保证鲜食玉米营养品质及品尝品质极为重要。氮是组成蛋白质的重要元素，本研究结果表明，增施氮可增加鲜食玉米籽粒中蛋白质的含量，这与王思阳等^[18]、臧贺藏等^[27]研究结果一致。

3.3 施氮对鲜食玉米氮素利用效率及土壤硝态氮累积的影响

李明悦等^[28]研究表明，随施氮量的增加，鲜食玉米氮肥利用率逐渐降低，施氮量为 195 kg/hm² 时，鲜食玉米氮肥利用率为 20.55%。大量研究均表明，提高作物氮肥效率的有效手段之一是降低施氮量^{[20-21，29-30]}。本研究结果表明，随着施氮量的增加，鲜食玉米氮肥农学效率、氮肥利用率、氮肥偏生产力均呈下降趋势，与高氮处理相比，减氮 25%、减氮 50% 的鲜食玉米氮肥农学效率、氮肥利用率、氮肥偏生产力均有不同程度的提高。氮肥的利用效率均在减氮 50% 处理下达到最高值，但该处理下，由于作物对土壤中氮素的过度消耗，使土壤供氮能力不足，从而影响下季作物的生长；而在高氮处理下，玉米吸氮量并未随施氮量的增加而大幅增加，土壤中硝态氮累积量增多，其对环境污染的风险增加；与高氮处理相比，减氮 25% 的氮肥农学利用效率、氮肥利用率、氮素偏生产力分别提高了 96.0%、5.7%、39.4%，0～200 cm 土层硝态氮累积量降低了 58.3%。可见，适度减施氮肥是提高鲜食玉米生产效率、降低土壤硝态氮累积的有效途径。

4 结论

随着施氮量的增加，鲜食玉米青苞产量均表现为先增加后降低的趋势。减氮 25% 处理下 3 年平均产量达最高，为 20515 kg/hm²，与习惯施氮相比，籽粒支链淀粉、可溶性总糖、蛋白质含量并未显著降低，0～200 cm 土层硝态氮累积量为 68.9 kg/hm²，且氮肥利用效率均保持在较高水平。习惯施氮条件下，鲜食玉米青苞产量并未显著增加，但 0～200 cm 土层硝态氮累积量高达 165.2 kg/hm²，氮肥利用效率显著降低，而施氮不足会导致土壤氮素的过度消耗，从而影响作物产量。综合鲜食玉米产量、籽粒主要营养品质、氮肥利用效率、土壤硝态氮累积状况分析，施氮量 180 kg/hm² 可以作为山西旱地鲜食玉米高产高效、环境友好的施氮量。

参考文献