多功能專用肥配方篩選及其對(duì)制種玉米經(jīng)濟(jì)性狀和效益影響的研究

王叁俊 ， 秦嘉海 ， 王愛勤 ， 肖占文 ， 趙蕓晨 ， 程紅玉

（1.肅南縣馬蹄林場(chǎng)，甘肅 肅南 734400；2.河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，甘肅 張掖 734000；3.中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所；4.甘肅高校河西走廊特色資源利用省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 ）

甘肅河西內(nèi)陸灌區(qū)近10年來建立了玉米制種生產(chǎn)基地150萬畝，產(chǎn)種量達(dá)6.5億kg[1]，玉米制種產(chǎn)業(yè)在增加農(nóng)民收入方面起到了積極作用。目前存在的主要問題是：制種玉米種植面積大，連作年限長(zhǎng)；化學(xué)肥料投入量較大，有機(jī)肥料投入量嚴(yán)重不足；市場(chǎng)上流通的復(fù)合肥有效成分和比例不符合本區(qū)風(fēng)沙土養(yǎng)分現(xiàn)狀和玉米對(duì)養(yǎng)分的吸收比例，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分比例失衡，制種玉米品質(zhì)和產(chǎn)量下降，影響了本區(qū)制種玉米產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2，3]。因此，研究和開發(fā)制種玉米多功能專用肥成為復(fù)合肥研發(fā)的關(guān)鍵所在。近年來，有關(guān)復(fù)合肥研究受到了廣泛關(guān)注，但有關(guān)制種玉米多功能專用肥還未見報(bào)道。針對(duì)上述存在的問題，應(yīng)用作物營(yíng)養(yǎng)平衡施肥理論，選擇聚乙烯醇[4，5]、5406 菌劑[6～8]、磷酸氫二銨 、硫酸鋅、尿素、糠醛渣[9，10]6種原料，采用正交試驗(yàn)方法確定原料最佳組合，合成制種玉米多功能專用肥，在甘肅河西內(nèi)陸灌區(qū)的耕種風(fēng)沙土上進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，現(xiàn)將研究結(jié)果分述如下。

1 材料與方法

1.1 盆栽試驗(yàn)

1.1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)：試驗(yàn)于2009年在河西學(xué)院內(nèi)進(jìn)行，土壤類型是耕種風(fēng)沙土[11]，采自連續(xù)種植制種玉米8年的甘肅省張掖市甘州區(qū)沙井鎮(zhèn)壩廟村一社，0～20 cm土 層 含 有 機(jī) 質(zhì) 13.45 g/kg， 堿 解 氮 （N）34.27 mg/kg，速效磷（P2O5）6.14 mg/kg，速效鉀（K2O）126.57 mg/kg，pH 值 8.43。

1.1.2 試驗(yàn)材料：糠醛渣，含有機(jī)質(zhì)76%，全N 0.61%，全 P2O50.36%，全 K2O 1.18%，pH 值為 2.1，粒徑 0.5～1.0 mm；聚乙稀醇，分子質(zhì)量5500～7500，pH值6.0～8.0，黏度12～16，粒徑0.05 mm,甘肅蘭維新材料有限公司產(chǎn)品；5406菌劑，有效活菌數(shù)≥2.0億個(gè)/g，北京頤生堂生物工程有限公司產(chǎn)品；尿素，含N 46%；磷酸氫二銨，含N 18%，P2O546%；硫酸鋅，含Zn 23%。

1.1.3 參試作物：玉米品種鄭單958（鄭58×昌7-2）。

1.1.4 盆缽：口徑30 cm，底徑28 cm，高35 cm。

1.1.5 試驗(yàn)處理：選擇聚乙烯醇、5406菌劑、磷酸氫二銨、硫酸鋅、尿素、糠醛渣為6個(gè)因素，每個(gè)因素素設(shè)計(jì)3個(gè)水平，按正交表L9（36）設(shè)計(jì)9個(gè)處理（表1）。 按表1因素與水平編碼括號(hào)中的數(shù)量稱取各種材料組成9個(gè)試驗(yàn)處理。

1.1.6 種植方法：稱取10 kg過10 mm篩的風(fēng)干土加入盆缽內(nèi)，1/3肥料做底肥，將盆缽置于室外，每盆澆水3 kg，使土壤自然含水量達(dá)到30%。2009年4月20日播種，深度5 cm，每盆播種5株，每隔5天定量澆水3 kg，使土壤自然含水量達(dá)到30%。出苗后間苗，每盆留3株，2/3肥料在玉米拔節(jié)期結(jié)合灌水追施。

1.1.7 測(cè)定項(xiàng)目與方法：玉米收獲時(shí)測(cè)定穗粒數(shù)、穗粒重，每個(gè)盆缽單獨(dú)收獲，將盆缽產(chǎn)量折合成畝產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.1.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法：采用正交試驗(yàn)直觀分析法，分別計(jì)算原料間的T值和R值，確定原料間最佳組合，組配成制種玉米多功能專用肥配方。

1.2 田間試驗(yàn)

1.2.1 試驗(yàn)地點(diǎn)：試驗(yàn)于2010～2011年在甘肅省張掖市甘州區(qū)沙井鎮(zhèn)壩廟村一社進(jìn)行，參試土壤類型與盆栽試驗(yàn)相同。

表 1 L9（36）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

1.2.2 多功能專用肥合成：根據(jù)盆栽試驗(yàn)篩選的配方，將聚乙烯醇、5406菌劑、磷酸氫二銨、硫酸鋅、尿素、糠醛 渣 重 量 比 0.0048∶0.0106：0.0892∶0.0071∶0.1750∶0.7133混合，經(jīng)室內(nèi)化驗(yàn)分析，含有機(jī)質(zhì)54.21%，N 9.65%，P2O54.10%，Zn 0.16%,有效活菌數(shù)≥500萬個(gè)/g。

1.2.3 參試作物：玉米品種鄭單958。

1.2.4 試驗(yàn)處理：多功能專用肥畝施肥量設(shè)計(jì)為0 kg、25 kg、50 kg、75 kg、100 kg、125 kg、150kg7 個(gè)處理，以處理1為對(duì)照（CK），每個(gè)試驗(yàn)處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.2.5 種植方法：試驗(yàn)小區(qū)面積為32 m2（8 m×4 m），每個(gè)小區(qū)四周筑埂，埂寬40 cm,埂高30 cm。多功能專用肥1/3在玉米播種前做底肥施入20 cm土層，2/3在玉米拔節(jié)期結(jié)合灌水追施。播種時(shí)間2010年4月22日和2011年4月18日。母本定植株距25 cm，行距50 cm，父本以滿天星配置，株距50 cm。分別在玉米拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、灌漿期、乳熟期各灌水一次，每個(gè)小區(qū)灌水量相等。

1.2.6 樣品采集方法：玉米收獲時(shí)分別在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)采集30株，測(cè)定植物學(xué)性狀和經(jīng)濟(jì)性狀，每個(gè)小區(qū)單獨(dú)收獲計(jì)產(chǎn)，再折合成畝產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.2.7 測(cè)定項(xiàng)目與方法：玉米植株莖粗采用游標(biāo)卡尺法，地上部分干重采用105℃烘箱殺青30 min后80℃烘干至恒重。

1.2.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法：玉米植物學(xué)性狀采用直線回歸統(tǒng)計(jì)法；處理間的差異顯著性采用多重比較，LSR檢驗(yàn)法。依據(jù)經(jīng)濟(jì)效益最佳施肥量計(jì)算公式x0=[（Px/Py）-b]/2c，求得多功能專用肥最佳施肥量（x0）[12]，再依據(jù)肥料效應(yīng)回歸方程式y(tǒng)=a+bx-cx2，求得多功能專用肥最佳施肥量時(shí)的玉米理論產(chǎn)量（y）[13]。

表 2 L9（36）正交試驗(yàn)分析

2 結(jié)果分析

2.1 不同因素對(duì)玉米經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量的影響

據(jù)2009年9月28日玉米收獲后測(cè)定結(jié)果 （見表2）可以看出，因素間的效應(yīng)（R）是 C＞E＞F＞AD＞B，說明影響玉米穗粒數(shù)、穗粒重、產(chǎn)量因素依次是磷酸氫二銨＞尿素 ＞糠醛渣＞聚乙烯醇、硫酸鋅 ＞5406菌劑。比較各因素不同水平的T值可以看出，TA2＞TA3＞TA1，說明玉米穗粒數(shù)、穗粒重、產(chǎn)量隨聚乙烯醇用量的增大而增加，但聚乙烯醇用量超過133.20 mg/10 kg土后，玉米穗粒數(shù)、穗粒重、產(chǎn)量又隨聚乙烯醇用量的增大而降低。 TB3＞TB1＞TB2，TC3＞TC1＞TC2，說明 5406 菌劑和磷酸氫二銨的適宜用量分別為300 mg/10 kg土和2499.99 mg/10 kg 土。TD2＞TD1，TD3＜TD1，說明玉米穗粒數(shù)、穗粒重、產(chǎn)量隨硫酸鋅用量的增大而增加，但硫酸鋅用量超過200 mg/10 kg土后，玉米穗粒數(shù)、穗粒重、產(chǎn)量又隨硫酸鋅用量的增大而降低。 TE3＞TE2＞TE1，TF3＞TF2＞TF1，說明玉米穗粒數(shù)、穗粒重、產(chǎn)量隨著尿素和糠醛渣用量的增大而增加。從各因素的T值可以看出，因素間最佳組合是：A2B3C3D2E3F3（聚乙烯醇 133.20 mg，5406菌劑300 mg，磷酸氫二銨 2499.99 mg，硫酸鋅 200 mg，尿素24 906.50 mg，糠醛渣19 999.88mg。即聚乙烯醇、5406菌劑、磷酸氫二銨、硫酸鋅、尿素、糠醛渣組合比例分別為 0.0048∶0.0106：0.0892∶0.0071∶0.1750∶0.7133）。

2.2 多功能專用肥對(duì)玉米植物學(xué)性狀的影響

2010～2011年玉米收獲后測(cè)定結(jié)果 （見表3）可以看出，多功能專用肥施用量與玉米株高、莖粗、生長(zhǎng)速度、地上部鮮重、地上部分干重呈正相關(guān)，其直線回歸方程分別為 y=1.5250+0.0001x、y=33.2446+0.1120x、y=8.9261 +0.00095x、y=694.0411 +0.0684x、y=226.2318+0.0216x， 相關(guān)系數(shù)（r）分別為0.9374、0.9881、0.7671、0.9520、0.9503。多功能專用肥畝施用量150 kg時(shí)，與對(duì)照比較，株高、莖粗、生長(zhǎng)速度、地上部鮮重、地上部分干重分別增加 26 cm、4.48 mm、2.61 mm/d、174.41 g/株、55.01 g/株。 處理間的差異顯著性，經(jīng)LSR檢驗(yàn)達(dá)到顯著和極顯著水平。

表3 多功能專用肥對(duì)玉米植物學(xué)性狀的影響

2.3 多功能專用肥對(duì)玉米經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量的影響

2010～2011年玉米收獲后測(cè)定結(jié)果 （見表4）可以看出，多功能專用肥施用量與玉米穗粒數(shù)、穗粒重、百粒重、產(chǎn)量呈正相關(guān)，其直線回歸方程分別為y=218.2193+0.0190x、y=47.5930+0.0094x、y=21.7582+0.0022x、y=3594.9539+1.1395x、 相關(guān)系數(shù) （r） 分別為0.8956、0.9002、0.8717、0.9293。多功能專用肥畝施用量150 kg時(shí)與對(duì)照比較，穗粒數(shù)、穗粒重、百粒重、畝產(chǎn)量分別增加 50.50 粒、24.64 g、5.67 g、180.06 kg。 但單位（1 kg）多功能專用肥的增產(chǎn)量則隨著多功能專用肥施用量的增加而遞減，出現(xiàn)報(bào)酬遞減律。處理間的差異顯著性，經(jīng)LSR檢驗(yàn)達(dá)到顯著和極顯著水平。

表4 多功能專用肥對(duì)玉米經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量的影響

2.4 多功能專用肥對(duì)玉米增產(chǎn)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益的影響

采用經(jīng)濟(jì)學(xué)原理進(jìn)行分析（見表5）可以看出[14]，隨著多功能專用肥施用量的增加，玉米邊際畝產(chǎn)量由最初的69.83 kg，遞減到4.74 kg，符合報(bào)酬遞減律。從經(jīng)濟(jì)效益變化來看，邊際畝利潤(rùn)由320.07元遞減到-4.81元。多功能專用肥畝施用量在125 kg的基礎(chǔ)上再增加25 kg時(shí)收益出現(xiàn)負(fù)值，由此可見，多功能專用肥畝施用125 kg時(shí)玉米增產(chǎn)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益較好。

2.5 多功能專用肥經(jīng)濟(jì)效益最佳施肥量與玉米的預(yù)測(cè)產(chǎn)量

將多功能專用肥不同施用量與玉米產(chǎn)量間的關(guān)系應(yīng)用肥料效應(yīng)回歸方程y=a+bx-cx2擬合，得到的回歸方程是y=3043.18+1.0109x-0.0002088x2。對(duì)回歸方程進(jìn)行顯著性測(cè)驗(yàn)，F(xiàn)=19.34**，＞F0.01=16.45，r=0.9865**，說明回歸方程擬合良好。多功能專用肥價(jià)格（Px） 為1.14元/kg，玉米價(jià)格 （Py） 為5.00元/kg，將（Px）、（Py）、回歸方程的 b和 c代入經(jīng)濟(jì)效益最佳施用量計(jì)算公式x0=[（Px/Py）-b]/2c，求得多功能專用肥經(jīng)濟(jì)效益最佳畝施用量（x0）為124.99 kg，將x0代入回歸方程y=3043.18+1.0109x-0.0002088x2，求得玉米的預(yù)測(cè)畝產(chǎn)量（y）為378.16 kg，計(jì)算結(jié)果與田間試驗(yàn)處理6相吻合（見表5）。

表5 多功能專用肥對(duì)玉米增產(chǎn)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益的影響

3 結(jié)論

（1）聚乙烯醇、5406菌劑、磷酸氫二銨、硫酸鋅、尿素、糠醛渣重量比按0.0048∶0.0106：0.0892∶0.0071∶0.1750∶0.7133組合而成的多功能專用肥，將糠醛渣的長(zhǎng)效、礦質(zhì)元素的速效、生物菌肥的增效、聚乙烯醇的改土作用融為一體，彌補(bǔ)了生產(chǎn)上施用的專用肥養(yǎng)分比例不符合本區(qū)土壤肥力特點(diǎn)且不具備保水、改土功效的缺點(diǎn)。

（2）多功能專用肥施肥量與玉米植物學(xué)性狀、經(jīng)濟(jì)性狀、產(chǎn)量呈正相關(guān)，與單位肥料增產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。

（3）隨著多功能專用肥施用量的增加，玉米邊際產(chǎn)量、邊際利潤(rùn)在遞減，多功能專用肥畝施用量在125.00 kg的基礎(chǔ)上再增加25.00 kg，收益出現(xiàn)負(fù)值。

（4）多功能專用肥與玉米產(chǎn)量間的肥料效應(yīng)回歸方程是：y=3043.18+1.0109x-0.0002088x2，多功能專用肥經(jīng)濟(jì)效益最佳畝施用量(x0)為124.99 kg，玉米預(yù)測(cè)畝產(chǎn)量（y）為 378.16 kg。

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