控失复合肥根层土壤养分释放特性及其对甜玉米养分吸收、产量与品质的影响

Nutrient Release Characteristics of Loss-Controlled Compound Fertilizer in the Root-Zone Soil and Its Effects on Nutrient Uptake, Yield, and Quality of Sweet Corn

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2026.03.004

常云 Yun CHANG , 艾新帅 Xinshuai AI , 袁乐斌 Lebin YUAN , 洪孜蓉 Zirong HONG , 沈宏 Hong SHEN

1 湖北鄂中生态工程股份有限公司湖北荆门 448001 Hubei Ezhong Ecological Engineering Co., Ltd., Jingmen, Hubei 448001, China 2 华南农业大学资源环境学院广东广州 510642 College of Natural Resources and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou, Guangdong 510642, China

Author notes:

Correspondence to: 沈宏(1970—)，男，博士，教授，研究方向为生物刺激素与新型肥料；hshen@scau.edu.cn

摘要：

为探究控失复合肥在根层土壤的养分释放特性及其对甜玉米养分吸收和产量、品质的影响，分别开展了以施用普通复合肥为对照处理的盆栽和田间试验。盆栽试验结果表明：随着浇水次数的增加，根层土壤中碱解氮、有效磷和速效钾的含量呈先上升后下降的变化趋势，控失复合肥处理的根层土壤养分含量的变化幅度小于普通复合肥处理的；浇水30次时，控失复合肥处理的0~10 cm根层土壤中碱解氮和速效钾的含量较普通复合肥处理的分别提高35.9%和29.7%，说明控失复合肥具有更长的养分释放特性。田间试验结果表明：控失复合肥处理的甜玉米根系鲜质量较普通复合肥处理的提高4.24%，鲜苞产量提高5.63%，植株中氮、磷、钾的吸收量分别增加6.72%、2.94%、5.47%；籽粒中可溶性总糖含量提高6.30%，淀粉含量下降7.29%。施用控失复合肥不仅可以促进甜玉米养分吸收、提高产量，还能改善其品质。

关键词：

控失复合肥; 养分释放特性; 甜玉米; 养分吸收; 产量; 品质;

Abstract：

To investigate the nutrient release characteristics of loss-controlled compound fertilizer in the root-zone soil and its effects on nutrient uptake, yield, and quality of sweet corn, pot and field experiments are conducted using ordinary compound fertilizer as the control treatment. The results of the pot experiment show that with increasing watering events, the contents of alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus, and available potassium in the root-zone soil increase first then decrease. The variation range of nutrient content in the root-zone soil under the loss-controlled compound fertilizer treatment is narrower compared with the ordinary compound fertilizer treatment. After 30 watering events, the contents of alkali-hydrolyzable nitrogen and available potassium in the 0-10 cm root-zone soil under the loss-controlled compound fertilizer treatment are 35.9% and 29.7% higher than those under the ordinary compound fertilizer treatment, indicating that the loss-controlled fertilizer exhibits a more prolonged nutrient release characteristics. The field experiment results demonstrate that compared with the ordinary compound fertilizer treatment, the loss-controlled compound fertilizer treatment increases the fresh root weight of sweet corn by 4.24%, fresh ear yield by 5.63%, and the uptake of nitrogen, phosphorus, and potassium in plants by 6.72%, 2.94%, and 5.47% respectively. Furthermore, the soluble total sugar content in the grains increases by 6.30%, while the starch content decreases by 7.29%. The application of loss-controlled compound fertilizer not only promotes nutrient uptake and increases yield of sweet corn, but also improves its quality.

Keyword：

loss-controlled compound fertilizer; nutrient release characteristics; sweet corn; nutrient uptake; yield; quality;

玉米是我国重要的粮食、食品加工原料和饲料来源作物，其产量高，需肥量也大，施肥量通常是水稻、小麦的1.5~2倍^[1]。因此，提高玉米肥料利用率、减少养分流失，已成为当前玉米种植的核心课题，这在华南高温多雨地区尤为迫切。农业生产中，提升玉米养分利用率主要依托两大途径^[2]：一是研发与玉米养分吸收规律相匹配的新型肥料；二是建立促进根系高效吸收的施肥方法。当前，肥料研发与应用的重点多集中于以新型肥料为核心的高效施用技术，其中控失肥因具有良好的养分缓释与固定特性，已成为研究和应用的热点之一。宋先懿等^[3]的研究发现，土壤改良剂配施控失肥可使水稻增产6.6%~9.3%；王传永等^[4]发现，控失肥与尿素优化配施较常规施肥增产11.88%；马一博等^[5]指出，与常规复合肥相比，控失肥能使玉米穗长显著提高0.1~1.8 cm，行粒数增加1~8粒，增产率达5.6%。这些研究均表明，控失肥配合相应农艺措施可有效提升作物产量，但其内在增产机制尚不明确。此外，现有研究多集中于普通玉米^[6]，控失肥对甜玉米养分吸收、产量及品质的影响尚未见报道。因此，本文以湖北鄂中生态工程股份有限公司生产的控失复合肥为供试材料，通过盆栽和田间试验，探究其在甜玉米根层土壤中的养分释放规律及其对甜玉米产量和品质的调控效应，以期为控失复合肥在农业生产中的推广与应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试肥料：尿素[w(总氮)≥46%]、磷酸二氢钾(≥98%)、海藻寡糖(≥90%)、控失复合肥(26-10-12)和普通复合肥(26-10-12)，均来源于湖北鄂中生态工程股份有限公司。

供试作物：甜玉米，品种为“佛甜10”，购于广东省农业科学院。

1.2 试验土壤的理化性状

盆栽试验在华南农业大学资源环境学院开展，土壤理化性状：pH为6.50，w(有机质)为11.5 g/kg，w(碱解氮)为86.8 mg/kg，w(有效磷)为55.4 mg/kg，w(速效钾)为112.3 mg/kg。田间试验在广州市从化区鳌头镇高禾村开展，土壤理化性状：pH为6.30，w(有机质)为14.7 g/kg，w(碱解氮)为103.4 mg/kg，w(有效磷)为34.2 mg/kg，w(速效钾)为105.6 mg/kg。

1.3 试验设计

盆栽试验于2024年3月—7月开展，设置普通复合肥(T1)和控失复合肥(T2)2个处理，采用种肥同播进行施肥。甜玉米种子播种于盆中央，在距种子2~3 cm的“C形”区域施入复合肥，甜玉米种子和肥料施入土壤的深度分别为2~2.5 cm和3~4 cm，肥料用量为5 g/株，每个处理设置5次重复。甜玉米种子播种、施肥覆土后，浇1次水使之充分湿润；甜玉米苗萌发后，每隔2 d在植株根层浇水400 mL。分别在浇水次数为1、5、10、20、30次后采集根层土壤，分析土壤中有效养分的含量。甜玉米除草、喷药采用常规管理措施。

田间试验于2024年9月—12月开展，设置普通复合肥(T3)和控失复合肥(T4)2个处理，每个处理的面积为1.0亩(1亩=667 m²)，不设重复。控失复合肥和普通复合肥的用量均为60 kg/亩，采用种肥同播方式施入；大喇叭口期追施尿素15 kg/亩，灌浆初期喷施磷酸二氢钾1 kg/亩和海藻寡糖0.1 kg/亩。甜玉米种植密度为3 400株/亩，其他农事管理同常规大田管理。甜玉米于2024年12月26日收获，收获时每个处理取5个点，每点实测面积10 m²内的果穗鲜质量，计算亩产量；同时每个处理取5株代表性植株，测量穗长、穗粗，记录行粒数等经济指标。

1.4 指标及测定方法

土壤碱解氮含量采用碱解扩散法测定，有效磷含量采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾含量采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定。甜玉米形态指标采用直尺测量。植株试样用硫酸-过氧化氢消煮后，采用凯氏定氮法测定氮含量，钒钼黄比色法测定磷含量，火焰光度法测定钾含量。可溶性总糖含量采用蒽酮比色法测定^[7]，淀粉含量采用分光光度法测定^[8]。甜玉米植株氮(磷、钾)吸收量按式(1)计算。

图 1

$ 甜玉米植株氮(磷、钾)吸收量=植株氮(磷、钾)含量×成熟期干物质总量 $

1.5 统计分析

试验数据采用Microsoft Excel 2019软件进行整理和计算，采用SPSS 26.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对盆栽甜玉米根层土壤养分释放动态的影响

为探究复合肥养分在根层土壤的释放、迁移、转化等情况，利用盆栽试验考察了普通复合肥和控失复合肥在甜玉米不同深度根层土壤的养分释放情况，测定了0~10 cm和10~20 cm土层的土壤中碱解氮、有效磷和速效钾含量，结果见表 1，表中同列数据后不同小写字母表示各处理间差异显著(P＜0.05)，下同。

表 1

不同施肥处理的盆栽甜玉米根层土壤养分含量

处理	浇水次数/次	养分测定值w/(mg·kg^-1)
		0~10 cm土层			10~20 cm土层
		碱解氮	有效磷	速效钾	碱解氮	有效磷	速效钾
T1	0	86.8 f	55.4 g	112.3 f	86.8 e	55.4 e	112.3 e
	1	354.8 d	151.2 e	258.6 de	170.4 cd	123.5 c	185.4 c
	5	635.4 b	372.5 c	553.3 ab	286.6 b	195.8 b	253.6 b
	10	986.6 a	572.5 a	604.2 a	476.6 a	295.4 a	383.7 a
	20	674.6 b	422.8 b	423.5 c	246.6 bc	188.5 b	224.2 bc
	30	115.4 f	272.6 d	151.4 ef	102.4 de	156.3 c	138.1 d
T2	0	86.8 f	55.4 g	112.3 f	86.8 e	55.4 e	112.3 e
	1	225.4 e	104.6 f	189.6 e	124.6 d	95.2 d	156.5 d
	5	466.5 c	346.2 c	328.5 d	168.3 cd	115.3 d	156.3 d
	10	716.4 b	458.7 b	512.2 b	268.4 b	232.6 ab	246.7 b
	20	527.6 c	354.8 c	322.6 d	207.3 c	189.4 b	201.6 c
	30	156.8 ef	278.4 d	196.3 e	133.6 d	165.6 bc	156.2 d

从表 1可看出，随着浇水次数增加，2个处理的甜玉米根层土壤养分含量均呈先快速增加后缓慢下降的趋势。与种植前的土壤养分含量相比，T1处理在浇水1次后，0~10 cm土层中碱解氮、有效磷、速效钾的含量分别显著增加了308.8%、172.9%、130.3%，T2处理的分别显著增加了159.7%、88.8%、68.8%。这表明控失复合肥能减缓养分的初期释放速率，有利于减少养分被固定或淋失的风险。在10~20 cm土层，T1处理的碱解氮、有效磷、速效钾含量分别显著增加了96.3%、122.9%、65.1%，T2处理的分别显著增加了43.5%、71.8%、39.4%。综合0~10 cm和10~20 cm土层中养分含量的变化可知，浇水1次后，T1处理在甜玉米根层土壤的养分释放速率大于T2处理的。

在甜玉米生长中后期，随着浇水次数的增加，2个处理的养分供应模式出现分化。至浇水10次时，2个处理的不同土层中碱解氮、有效磷和速效钾的含量均达到最大值，其中0~10 cm土层的全部养分指标、10~20 cm土层的碱解氮和速效钾含量均表现为T1处理显著高于T2处理的。当浇水次数继续增加时，2个处理的不同土层中碱解氮、有效磷和速效钾的含量均呈下降趋势。根层土壤中有效养分含量下降，可能与以下因素有关：甜玉米根系对有效养分进行大量吸收；根层有效养分转化为非有效养分；多次浇水可能造成有效养分的流失。

当浇水次数为30次时，T2处理的0~10 cm土层中碱解氮、有效磷、速效钾含量较T1处理的分别提高35.9%、2.1%、29.7%，而10~20 cm土层的分别增加30.5%、6.0%、13.1%。这说明T2处理的氮、钾释放量在甜玉米生长后期明显高于T1处理的，或者氮、钾损失量小于T1处理的，表明控失复合肥具有较好的氮、钾缓释或保肥效果。李磊等^[9]和尚峰^[10]的研究均表明，控失复合肥能降低氮、磷、钾养分的淋失量，对表层土壤的保肥效果明显优于普通复合肥的，与试验结果一致。

2.2 不同施肥处理对田间甜玉米地上部和根系的影响

为明确控失复合肥对甜玉米生长的促进作用，于收获期测定了2个处理的甜玉米地上部与根系指标，结果见表 2。

表 2

田间条件下不同施肥处理的甜玉米植株生长指标

处理	株高/cm	穗位高/cm	穗长/cm	穗粗/cm	根系鲜质量/(g·株^-1)	根系体积/(cm³·株^-1)
T3	204.5 a	68.3 a	18.6 a	5.1 a	474.5 b	25.6 b
T4	208.4 a	71.8 a	19.1 a	5.0 a	494.6 a	31.2 a

从表 2可看出：与T3处理相比，T4处理的甜玉米株高、穗位高与穗长均有所增加，穗粗则略有下降。统计分析表明，2个处理间地上部性状指标差异均未达显著水平。但T4处理对甜玉米根系生长表现出明确的促进效应，根系鲜质量与根系体积分别比T3处理的显著提高4.24%和21.88%。表明控失复合肥可能通过优化土壤养分供应动态，促进甜玉米根系的构建与扩展，这与控失复合肥具有较长的肥效期有关^[9]。

2.3 不同施肥处理对田间甜玉米养分吸收和肥料利用率的影响

为评价控失复合肥的养分供应效果，于收获期测定了甜玉米植株中氮、磷、钾养分的吸收量及肥料利用率，结果见表 3。

表 3

田间条件下不同施肥处理的甜玉米养分吸收量和肥料利用率

处理	氮吸收量/ (kg·亩^-1)	磷吸收量/ (kg·亩^-1)	钾吸收量/ (kg·亩^-1)	氮肥利用率/ %	磷肥利用率/ %	钾肥利用率/ %
T3	5.51 b	1.02 a	4.02 b	38.3 b	17.0 a	55.8 b
T4	5.88 a	1.05 a	4.24 a	40.8 a	17.5 a	58.9 a

从表 3可看出：T4处理的甜玉米植株中氮、磷、钾的吸收量及对应的肥料利用率均不同程度高于T3处理的，其中氮素提升最为明显；与T3处理相比，T4处理的氮吸收量、氮肥利用率分别显著提高了6.72%和6.53%，钾吸收量、钾肥利用率分别显著提高了5.47%和5.56%，磷吸收量和磷肥利用率增幅相对较小(均为2.94%)。上述结果可能与控失复合肥具有更持久的养分释放特性有关^[10]。

2.4 不同施肥处理对田间甜玉米产量及其构成因素的影响

不同施肥处理对田间甜玉米产量及其构成因素的影响见表 4。

表 4

田间条件下不同施肥处理的甜玉米产量及其构成因素

处理	有效苞数/(苞·亩^-1)	单苞鲜质量/kg	千粒质量/g	鲜苞产量/(kg·亩^-1)
T3	3 890 a	258.5 b	306.3 a	1 093.2 b
T4	3 965 a	276.4 a	313.5 a	1 154.8 a

从表 4可看出：与T3处理相比，T4处理的甜玉米有效苞数、单苞鲜质量与千粒质量分别提高了1.93%、6.92%和2.35%，最终实现鲜苞增产5.63%。表明甜玉米鲜苞产量的提升是由有效苞数、单穗质量及籽粒充实度的增加共同实现的。

2.5 不同施肥处理对田间甜玉米籽粒品质的影响

不同施肥处理对甜玉米籽粒品质指标的影响见表 5。

表 5

田间条件下不同施肥处理的甜玉米籽粒品质指标

处理	w(可溶性总糖)/%	w(淀粉)/%	w(水分)/%	籽粒饱满度/%
T3	12.86 b	6.45 a	73.4 a	98.4 a
T4	13.67 a	5.98 b	74.5 a	99.5 a

从表 5可看出：与T3处理相比，T4处理的甜玉米籽粒中可溶性总糖含量显著提高了6.30%，淀粉含量显著下降了7.29%，2个处理的籽粒水分含量和籽粒饱满度无显著差异。由此可知，T4处理有利于提升甜玉米籽粒的糖分积累，对淀粉合成则具有一定的抑制作用。

3 结语

控失复合肥是在普通复合肥中添加一定比例的控失剂制备而成。控失剂一般由多种复配改性的微纳米、多孔天然矿物材料及生物高分子材料构成，其核心作用：控失剂溶于水后，可凭借丰富的微小孔隙和巨大的比表面积，形成独特的网状结构，通过物理吸附和化学键合作用，有效吸附或捕捉肥料中的养分离子，促使养分离子团聚为大颗粒。这种团聚效应阻隔了土壤的直接吸附作用，显著减缓了肥料养分在土壤中的释放速率，可有效控制速效养分的迁移与流失^[10]。有研究表明，与普通尿素相比，加入腐殖酸基质的控失尿素降低了32.2%的氮淋溶损失和29.5%的氨挥发损失^[11]。

试验结果显示，施用控失复合肥后，甜玉米根层土壤中的养分含量波动范围小于施用普通复合肥的，且在甜玉米生育后期，根层土壤中的碱解氮和速效钾含量明显高于施用普通复合肥的，这表明控失复合肥处理的养分释放更为平衡、缓慢，养分流失少，更有利于甜玉米根系的高效吸收。高璐阳等^[12]认为，某些控失剂中含有的高活性生物材料能快速激活作物的抗逆信号通路，并诱导植物内源生长素的合成，从而促进根系发育并提高肥料养分的利用效率，与试验结果一致。

与普通复合肥处理相比，控失复合肥处理显著提高了甜玉米籽粒的可溶性总糖含量，同时降低了淀粉含量。试验中2个处理的可溶性总糖质量分数为12.86%和13.67%，均处于正常范围内^[13]，且糖分与淀粉含量的负相关关系与前人的研究结果一致^[14]。值得注意的是，控失复合肥处理并未显著影响籽粒水分含量与饱满度。这表明控失复合肥可能通过优化养分供应，促进糖分积累并抑制淀粉合成，从而改善甜玉米的食用品质。

综上，本试验表明，与普通复合肥相比，施用控失复合肥不仅能促进甜玉米吸收养分、提高产量，还能协同提升甜玉米籽粒食用品质，可为控失复合肥在甜玉米的生产应用上提供科学依据。

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