鲜食玉米具有营养丰富，口感香甜鲜嫩、脆爽软糯，皮薄渣少，适口性好等优点，深受广大消费者青睐，近年来种植面积有逐步扩大的趋势。玉米采收后田间会剩余根茎叶等部分，约占全株生物量的50% 左右^[1]，即为玉米秸秆。秸秆数量巨大，如不能有效利用，将造成资源浪费，同时成为新的污染源。玉米秸秆含有丰富的作物生长必需元素，是农业生态系统中十分重要的生物质能源。因直接焚烧成本低廉且高效，曾是农民普遍采用的秸秆处理方式^[2]，但此方法不仅会造成空气污染，也是一种资源的浪费。自2006年1月1日起，我国开始实施《可再生能源法》，国家层面通过颁布相关法律法规禁止露天燃烧秸秆，同时利用财政补贴和税费减免优惠等措施促进秸秆综合利用^[3]。据统计，江苏省2020年可回收秸秆利用率高达95%，其中肥料化利用率77.2%，因直接还田可以减少收集运输成本，成为主要利用方式^[4]。

秸秆还田的好处较多，包括可以降低土壤容重、改善土壤物理性状、防止土壤板结^[5-6]，长期秸秆还田还能够缓解土壤收缩^[7]；可以增加土壤有机质含量，为土壤动物和微生物提供碳源，有助于维持土壤生态系统的平衡^[8-9]；可以增加有益微生物含量，优化土壤微生物区系^[10]；还可以将大气中的CO₂固定在土壤中，对减缓全球气候变化有重要作用。秸秆还田的优势明显，但也存在一些争议和潜在问题，因玉米秸秆中纤维素含量很高，可能导致土壤中的C/N陡增，引起微生物与植株的争氮现象，从而影响作物产量等^[11]。因此，为明确南京地区玉米秸秆还田后对下茬玉米的影响，本试验设计玉米秸秆不同还田量处理，探究其对下茬玉米生长、产量及品质的影响，以期对本地区玉米秸秆还田利用提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法 1.1 试验地点概况

试验于2023年3—6月在南京市蔬菜科学研究所蔬菜科技园(江宁区横溪镇)内进行，地理坐标为118.776997°E、31.719691°N。土壤类型为黄棕壤，其理化性状为：土壤有机质20.66 g/kg，全氮1.15 g/kg，全磷0.60 g/kg，碱解氮68.61 mg/kg，有效磷128.15 mg/kg，速效钾197.89 mg/kg，土壤pH 5.94。

1.2 试验材料

供试作物为玉米，品种为农科玉368，购自金盛达种子公司；供试有机肥为南通惠农生物有机肥有限公司生产的好汉鸡粪有机肥，总养分含量≥50 g/kg，有机质≥450 g/kg，售价为0.5元/kg；供试复合肥为安徽省司尔特肥业股份有限公司生产的复合肥(15-15-15)。还田秸秆为上茬玉米秸秆，采收后晾晒收集，粉碎至10 cm以内后再次晾晒至干燥。

1.3 试验设计

上茬玉米秸秆产生量约为24 000 kg/hm²，含水率为75%。试验按照秸秆还田量共设5个处理：秸秆不还田(CK)；半量还田(T1)，秸秆还田量为3 000 kg/hm² (干物质量，下同)；全量还田(T2)，秸秆还田量为6 000 kg/hm²；过量还田，秸秆还田量分别为9 000 kg/hm² (T3) 和12 000 kg/hm² (T4)。每个处理设置3个小区重复，每个小区长3 m，宽2 m，每小区定植32株玉米，即8株×4行。

2023年3月5日温室内进行穴盘育苗，4月5日露天大田定植。各小区施肥量相同，有机肥7 500 kg/hm²+ 复合肥(15-15-15)450 kg/hm²，作为基肥一次性施入。定植前将还田秸秆和基肥称重后均匀抛撒在对应小区，并对土壤进行翻耕，翻耕深度为25 cm。玉米栽培采用常规田间管理。试验采收日期为6月29日。

1.4 测定指标及方法

生长指标：在玉米拔节期，选定3株长势均匀的玉米植株，使用卷尺测定植株茎基部至顶端的长度为株高；用游标卡尺测定茎基第一节间直径为茎粗；用叶绿素仪(浙江托普云农科技股份有限公司生产的TYS-A型叶绿素仪)测定顶端第三片叶片SPAD值。

产量指标：待玉米成熟时，每个小区采集全部玉米称重为总产量，每小区选取10穗长势均匀的测定单果质量。

品质指标：选取果实样品测定淀粉含量、可溶性蛋白含量及维生素C含量。淀粉含量用酸水解法测定^[12]，可溶性蛋白含量用考马斯亮蓝法测定^[13]，维生素C含量用2, 6-二氯靛酚滴定法测定^[14]。

1.5 综合评价

采用隶属函数法，评估各处理下玉米的产量和品质情况，按照下列公式求得各指标隶属函数值，进而求得各处理的综合评价指数。

$ f (X) = (X– X_\text{min})/ (X_\text{max}– X_\text{min}) $

(1)

$ f (X) = 1–(X– X_\text{min})/ (X_\text{max}– X_\text{min}) $

(2)

式中：X为某一处理下某一指标的测定值，X_max、X_min分别为该指标测定的最大值和最小值。该指标与产量或品质表现正相关采用(1)式，反之用(2)式。

1.6 数据统计及处理

利用Excel 2010软件处理数据，数据结果采用SPSS 20.0进行统计分析，差异显著性采用单因素方差分析比较。

2 结果与分析 2.1 不同处理对玉米植株生长的影响

图 1为不同处理下玉米植株的生长情况。由图可见，秸秆还田各处理的株高和茎粗均低于不还田处理，且随着秸秆还田量的增加呈逐渐降低的趋势。对于玉米株高，T2、T3和T4处理与CK之间有显著差异(P < 0.05)，分别较CK降低了8.05%、9.93% 和11.80%；玉米茎粗表现为T3和T4处理与CK之间有显著差异(P < 0.05)，分别较CK降低10.65% 和15.08%，表明秸秆还田对玉米植株前期生长有抑制作用。但SPAD值与株高茎粗趋势相反，表现为秸秆还田处理较不还田处理高，且随秸秆还田量增加呈递增趋势，其中T2、T3和T4均与CK有显著差异(P < 0.05)，分别提高6.25%、8.72% 和8.49%，表明秸秆还田处理可有效提高植株叶片叶绿素含量。

2.2 不同处理对玉米品质的影响

表 1为不同处理对玉米品质的影响。淀粉含量是影响玉米品质的重要指标，直接影响玉米食用口感。由表 1可知，各秸秆还田处理玉米籽粒淀粉含量与CK相比均有显著提高(P < 0.05)，T1 ~ T4处理玉米淀粉含量较CK分别提高20.10%、25.69%、26.19% 和19.16%，淀粉含量随单位面积秸秆还田量增加呈先增加后降低趋势。维生素C含量是反映玉米营养品质的重要指标，试验结果表明，T2、T3和T4处理维生素C含量较CK相比均有显著提高，其中T4处理含量最高，与CK相比显著提高了12.40%(P < 0.05)；总体来看，玉米籽粒维生素C含量随单位面积秸秆还田量增加呈逐渐提高的趋势。玉米可溶性蛋白含量随单位面积秸秆还田量增加呈先增加后降低趋势，其中T1和T2处理可溶性蛋白质含量显著高于CK处理(P < 0.05)，T2含量最高，较CK显著提高13.23%。不同处理下玉米籽粒含水率呈波动变化，且各处理间差异不显著。

2.3 不同处理对玉米产量的影响

图 2为不同处理对玉米产量的影响。各处理玉米穗长介于19.19 ~ 20.95 cm，处理之间表现为T4 > T3 > T2 > T1 > CK，其中T3和T4处理与CK之间差异显著(P < 0.05)，穗长分别增加5.89% 和9.17%；各处理穗粗介于50.46 ~ 54.45 mm，处理间表现为T4 > T3 > T2 > T1 > CK，T1 ~ T4与CK之间差异均显著(P < 0.05)，分别增加5.09%、5.94%、7.90% 和6.89%；单果重处理间表现为T3 > T4 > T2 > T1 > CK，其中T2、T3和T4与CK相比分别显著增加14.18%、20.52% 和19.40% (P < 0.05)；小区产量各处理间为T2 > T1 > CK > T3 > T4，按照小区面积计算各处理的公顷产量，依次为26 083.33、26 166.67、26 791.67、25 777.78和24 388.89 kg/hm²，其中T2小区产量最高，较CK增产2.72%。

2.4 不同处理玉米产量和品质的综合评价

不同处理下，玉米的生长、产量和品质指标表现出不同的响应结果，其中产量指标是评估农业生产成果的重要指标，直接影响种植效益，是农民最关心的指标。另外，鲜食玉米具有特殊风味和品质，籽粒乳熟期产生很多糖分、淀粉、维生素及蛋白质等，因而其品质指标也是关键指标。隶属函数法可以在模糊控制系统中将普通清晰量转化为模糊量，在多指标测定基础上，对作物特性进行综合评价。因此，本研究利用隶属函数法结合玉米产量指标和品质指标综合分析评价各处理。由表 2结果可见，T2为最优处理，T3次之，CK评分最低，各秸秆还田处理较CK相比均表现更优，表明玉米秸秆还田可以促进下茬玉米增产提质。

3 讨论

株高和茎粗能够直观反映玉米苗期生长情况，前人研究大多表明玉米秸秆还田能够促进下茬作物生长^[15-16]，但也有研究表明秸秆还田对下茬作物幼苗生长有不利影响^[17]。本试验中，秸秆还田处理玉米株高和茎粗都降低，且均随着秸秆还田量的增加而降低，表明秸秆还田抑制了玉米苗期植株的生长。这可能是由于秸秆翻耕深度不适宜或秸秆尚未完全腐化等原因，导致前期玉米苗根部发育受限，进而影响了其养分和水分的吸收供给。SPAD值是叶绿素相对含量的单位，能够反映作物叶片叶绿素含量，而氮素是叶绿素的主要成分，因此SPAD值可以间接表征不同处理下植株氮素供应情况。有研究表明^[18-19]，秸秆还田能够提高氮素利用率，增加玉米叶片叶绿素含量，延缓玉米的叶片衰老，延长叶片功能期。本试验结果与前人研究结果一致，秸秆还田处理与CK相比，SPAD值均有提高，且全量和超量还田处理差异显著，表明秸秆还田有利于下茬玉米氮素积累，可以显著提高玉米叶绿素含量。

前人研究表明秸秆还田能够提高作物品质。张素瑜等^[20]研究发现适宜湿度下秸秆还田能够有效提高小麦的蛋白质产量；王学等^[21]研究发现秸秆还田能够显著提高玉米籽粒淀粉含量、粗蛋白质含量、可溶性糖含量；黄连喜等^[22]研究发现秸秆还田对玉米籽粒维生素C和可溶性糖含量具有显著的提升效果。本试验中玉米籽粒的淀粉含量和可溶性蛋白含量均随着秸秆还田量的增加呈现先增加后降低的趋势，维生素C含量随秸秆还田量增加呈逐渐提高的趋势。这些营养物质的生成与积累都受到遗传因素和环境因素的双重影响，不同秸秆还田量会直接影响玉米生长的土壤环境，包括土壤的理化性质、供肥能力和微生态环境等，进而影响作物的生长和品质。

有研究表明，秸秆还田后随着秸秆的逐步腐化分解，持续为植株提供养分，能够提高土壤有机质和碱解氮含量，有效培肥土壤^[20，22]，进而提高玉米产量。高永祥等人^[23]的研究表明，连续5年秸秆还田处理较秸秆不还田处理平均年产量提高8.92%。也有研究认为秸秆还田会导致微生物与植株争夺氮素资源，造成玉米空秆率上升，从而减产^[19]。本研究结果表明，随秸秆还田量增加，玉米穗长、穗粗和单果重均逐渐提高，而小区产量则表现为先增加后降低，其中全量还田处理小区产量最高，折合产量为26 791.67 kg/hm²，较对照增产2.72%，而超量还田的两个处理较对照分别减产1.17% 和6.50%。超量还田处理的穗长、穗粗与对照相比均有提高，但总体产量却低于对照。可能是秸秆还田量过高，一方面使土壤pH改变，进一步加剧了土壤酸化^[24]；另一方面秸秆腐解过程增强了微生物活性，与玉米竞争营养，导致玉米在营养需求较高的抽雄期、吐丝期因缺乏必要的养分而生长受阻，进而影响果穗的正常发育，导致空杆率增加^[19]。因此，综合以上结果表明秸秆部分还田和全量还田均可有效提高玉米产量，一次性过量还田会导致玉米减产。对不同处理玉米产量和品质综合评价结果表明全量还田处理表现最优，也说明秸秆还田有利于下茬玉米产量和品质提升，且单季秸秆还田数量为全量还田较适宜。另外，除了秸秆还田量这一因素，还田方式、还田茬数、还田后的田间管理及气候等多种因素均会影响下茬作物生长，因此秸秆还田对土壤及下茬作物的作用机理有待进一步研究。

4 结论

秸秆还田对玉米植株前期的株高和茎粗有不利影响，但对玉米叶片叶绿素含量和玉米品质有提高作用。适宜的秸秆还田量能提高玉米籽粒的淀粉含量、维生素C含量和可溶性蛋白含量。秸秆部分还田和全量还田均可有效提高玉米产量，一次性过量还田会导致玉米减产。秸秆还田有利于下茬玉米产量和品质提升，且单季秸秆还田数量为全量还田较适宜。因此，玉米秸秆还田仍是秸秆资源化利用的有效途径。