杭錦旗玉米推薦施肥指標(biāo)體系的建立

趙麗+劉惠青+張賀英+王偉妮+賀俊玲+張雪梅+李瑞

摘 要：應(yīng)用“3414”試驗(yàn)建立杭錦旗玉米氮、磷、鉀施肥指標(biāo)體系，以指導(dǎo)杭錦旗玉米生產(chǎn)科學(xué)施肥。通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析表明，氮、磷、鉀肥配施的增產(chǎn)率為44.9%，農(nóng)學(xué)效率為6.7%，化肥貢獻(xiàn)率為44.9% ，土壤貢獻(xiàn)率為70%；杭錦旗玉米的土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)為：全氮，極低（≤0.25 g·kg-1）、低（0.25～0.58 g·kg-1）、中（0.58～1.15 g·kg-1）、高（≥1.15 g·kg-1）；有效磷，極低（≤1.87 mg·kg-1）、低（1.87～6.58 mg·kg-1）、中（6.58～18.01 mg·kg-1）、高（≥18.01 mg·kg-1）；速效鉀，極低（≤44.52 mg·kg-1）、低（44.52～102.92 mg·kg-1）、中（102.92～201.23 mg·kg-1）、高（≥201.23 mg·kg-1）。杭錦旗玉米施肥模型為：y（N） = -126.6lnx + 167.04；y（P2O5） = -60.513lnx + 229.36；y（K2O） = -51.032lnx + 299.34。

關(guān)鍵詞：杭錦旗；玉米；3414試驗(yàn)；養(yǎng)分豐缺指標(biāo)；推薦施肥

中圖分類號(hào)：S158.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.03.005

Establishment of Corn Recommended Fertilization Index System in Hangjin Banner

ZHAO Li1，LIU Huiqing2，ZHANG Heying3，WANG Weini3， HE Junling1，ZHANG Xuemei1，LI Rui3

（1.Hangjin Banner Agricultural Technology Promotion Center，Hangjin Banner， Inner Mongolia 017400，China；2.Ordos Grassland Administration，Ordos， Inner Mongolia 017000，China；3.Ordos Soil and Fertilizer Station， Ordos， Inner Mongolia 017000，China）

Abstract：This study aimed to establish corn fertilization index systems of nitrogen，phosphorus and potassium in Hangjin Banner by applying “3414” test results.The results showed that production increased for 44.9% by applying nitrogen，phosphorus and potassium. Agronomic efficiency was 6.7%，fertilizer contribution rate was 44.9%，and soil contribution rate was 70%.The indices of abundance and deficiency of soil nutrients in Hangjin banner were showed as follow： total N with four levels of lower （≤0.25 g·kg-1）， low （0.25～0.58 g·kg-1）， moderate （0.58～1.15 g·kg-1）， and high （≥1.15 g·kg-1）；Olsen-P with four levels of lower （≤1.87 mg·kg-1），low （1.87～6.58 mg·kg-1）， moderate （6.58～18.01 mg·kg-1）， and high （≥18.01 mg·kg-1）； Solubale K with four levels of lower （≤44.52 mg·kg-1）， low （44.52～102.92 mg·kg-1）， moderate （102.92～201.23 mg·kg-1），and high （≥201.23 mg·kg-1）. The fertilization model of corn in Hangjin Banner was y（N） = -126.6lnx + 167.04；y（P2O5） = -60.513lnx + 229.36；y（K2O） = -51.032lnx + 299.34.

Key words： Hangjin Banner； corn； 3414test； index of abundance and deficiency of nutrients；optimal fertilizer treatment

化肥是糧食增產(chǎn)最有效的措施之一，在保障糧食安全方面發(fā)揮著重要的作用，Stewart等[1]研究指出，至少有30%～50%的糧食增產(chǎn)要?dú)w因于化肥的施用；國(guó)內(nèi)的研究也表明，施用化肥可提高糧食單產(chǎn)40%～50%以上，糧食總產(chǎn)中約1/3是施用化肥的貢獻(xiàn)[2]，但在玉米生產(chǎn)中，氮、磷、鉀肥的利用率分別僅為26.1%，11.0%和31.9%，遠(yuǎn)低于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家水平[3]。

玉米是杭錦旗主要的糧食作物之一，常年種植面積4萬hm2以上，總產(chǎn)量35萬t以上，平均產(chǎn)量為8 917 kg·hm-2。長(zhǎng)期以來，該地區(qū)大量且盲目施用化肥，大部分農(nóng)田過量施用氮肥，而不施用鉀肥，氮、磷、鉀施用比例嚴(yán)重失調(diào)，化肥利用率降低，造成了肥料資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，導(dǎo)致了耕地肥力的下降。20世紀(jì)80年代，隨著第二次全國(guó)土壤普查的開展，開始了大規(guī)模的測(cè)土施肥研究，建立了不同土壤類型、主要農(nóng)作物的施肥參數(shù)[4-5]，為我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。但是第二次土壤普查距今已近30年，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高、作物高產(chǎn)品種的廣泛應(yīng)用、肥料用量的持續(xù)增長(zhǎng)、種植制度及耕作措施的不斷變化，土壤養(yǎng)分狀況發(fā)生了很大變化，過去的施肥指標(biāo)已經(jīng)不能指導(dǎo)當(dāng)前的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。大量的研究也表明，作物的施肥量不但受作物生理特性的影響，也受地貌類型、土壤因素、氣候條件等多因素的影響，而這些因素都與地域密切相關(guān)。因此，確定研究區(qū)域合理肥料用量和施肥比例對(duì)提高玉米產(chǎn)量、增加施肥效益、減少面源污染具有重要作用[6]。

本研究結(jié)合農(nóng)業(yè)部測(cè)土配方施肥項(xiàng)目的實(shí)施，通過多年多點(diǎn)“3414”試驗(yàn)開展杭錦旗玉米推薦施肥指標(biāo)體系研究，旨在摸清杭錦旗玉米氮、磷、鉀配施的施肥效應(yīng)，建立杭錦旗玉米土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)和推薦施肥模型，確定最佳施肥量，更新第二次土壤普查的數(shù)據(jù)，并為杭錦旗玉米生產(chǎn)的合理施肥及土壤培肥提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為玉米科河8號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

全旗共完成玉米田間肥效試驗(yàn)32個(gè)，試驗(yàn)采用的是“3414”完全設(shè)計(jì)方案，即氮、磷、鉀3個(gè)因素、4個(gè)水平、14個(gè)處理。14個(gè)處理分別為N0P0K0，N0P2K2，N1P2K2，N2P0K2，N2P1K2，N2P2K2，N2P3K2， N2P2K0，N2P2K1，N2P2K3，N3P2K2，N1P1K2，N1P2K1，N2P1K1。其中，處理中的0，1，2，3分別指氮、磷、鉀肥的4個(gè)施肥水平：0水平，指不施肥；2水平，指當(dāng)?shù)赝扑]施肥量；1水平（指施肥不足）=2水平×0.5；3水平（指過量施肥）=2水平×1.5。試驗(yàn)不設(shè)重復(fù)，多年多點(diǎn)分散在杭錦旗玉米主要種植區(qū)域的高、中、低肥力水平的田塊上。各試驗(yàn)點(diǎn)施肥量一致，2水平肥料純用量為N 276 kg·hm-2，P2O5 138 kg·hm-2，K2O 75 kg·hm-2。

每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積30 m2，隨機(jī)排列，除施肥量外，其他管理措施完全一致。每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)在施肥播種前取0～20 cm耕層的混合土樣，分析化驗(yàn)土壤pH值及有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀含量[7]。收獲時(shí)去除邊行，按小區(qū)單收，折算單位面積產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)量水平下玉米肥料效應(yīng)分析

將不同年度玉米N0P0K0處理的產(chǎn)量按高、中、低分段，以N2P2K2處理作為全肥區(qū)計(jì)算得出氮、磷、鉀肥及氮、磷、鉀肥配施的增產(chǎn)率、農(nóng)學(xué)效率、肥料貢獻(xiàn)率和土壤貢獻(xiàn)率，結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，不施肥（N0P0K0）的平均產(chǎn)量為8 197.9 kg·hm-2，氮、磷、鉀肥配施（N2P2K2）的平均產(chǎn)量為11 467.3 kg·hm-2，缺氮區(qū)（N0P2K2）、缺磷區(qū)（N2P0K2）和缺鉀區(qū)（N2P2K0）的玉米產(chǎn)量均值分別為9 466.2，9 940.3，10 731.5 kg·hm-2 ，均高于不施肥處理，但均低于氮、磷、鉀肥配施處理。在高產(chǎn)量水平地塊上，氮、磷、鉀肥配施的增產(chǎn)率為26%，其中，氮肥增產(chǎn)率為15.9%，磷肥增產(chǎn)率為8.8%，鉀肥增產(chǎn)率為6.3%；氮、磷、鉀肥的農(nóng)學(xué)效率為5.8 kg·kg-1，其中，氮肥農(nóng)學(xué)效率為6.8 kg·kg-1，磷肥農(nóng)學(xué)效率為8.1 kg·kg-1，鉀肥農(nóng)學(xué)效率為10.9 kg·kg-1；氮、磷、鉀肥配施的肥料貢獻(xiàn)率為26%；土壤貢獻(xiàn)率為79.3%。在中等產(chǎn)量水平地塊上，氮、磷、鉀肥配施的增產(chǎn)率為39.9%，其中，氮肥增產(chǎn)率為16.1%，磷肥增產(chǎn)率為14.5%，鉀肥增產(chǎn)率為4.2%；氮、磷、鉀肥配施的農(nóng)學(xué)效率為6.9 kg·kg-1，其中，氮肥農(nóng)學(xué)效率為5.9 kg·kg-1，磷肥農(nóng)學(xué)效率為10.8 kg·kg-1，鉀肥農(nóng)學(xué)效率為6.3 kg·kg-1；氮、磷、鉀肥配施的肥料貢獻(xiàn)率為39.9%；土壤貢獻(xiàn)率為71.5%。在低產(chǎn)量水平地塊上，氮磷鉀肥配施的增產(chǎn)率為68.7%，其中，氮肥增產(chǎn)率為39%，磷肥增產(chǎn)率為28.7%，鉀肥增產(chǎn)率為11.6%；氮、磷、鉀肥配施的農(nóng)學(xué)效率為7.4 kg·kg-1，其中，氮肥農(nóng)學(xué)效率為9.0 kg·kg-1，磷肥農(nóng)學(xué)效率為14.3 kg·kg-1，鉀肥農(nóng)學(xué)效率為12.3 kg·kg-1；氮、磷、鉀肥配施的肥料貢獻(xiàn)率為68.7%；土壤貢獻(xiàn)率為59.3%。由此可見，高肥力水平地塊上增產(chǎn)作用最大的是鉀肥，中、低肥力水平地塊上增產(chǎn)作用最大的是磷肥。隨著產(chǎn)量水平的降低，氮、磷、鉀肥配施的增產(chǎn)率、農(nóng)學(xué)效率、肥料貢獻(xiàn)率呈上升趨勢(shì)，土壤貢獻(xiàn)率呈下降趨勢(shì)。

2.2 玉米推薦施肥指標(biāo)體系的建立

2.2.1 養(yǎng)分豐缺指標(biāo)的劃分 利用“3414”肥效試驗(yàn)獲得的相對(duì)產(chǎn)量（y）分別與土壤全氮、有效磷和速效鉀（xN，xP，xK）建立函數(shù)模型如圖1～3所示。根據(jù)函數(shù)模型按相對(duì)產(chǎn)量50%，75%，95%計(jì)算土壤養(yǎng)分含量，從而確立土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，其結(jié)果列于表2。

從表2可以看出，土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分的豐缺指標(biāo)各分為4個(gè)等級(jí)，分別是極低（相對(duì)產(chǎn)量≤50%）、低（相對(duì)產(chǎn)量50%～75%）、中（相對(duì)產(chǎn)量75%～95%）、高（相對(duì)產(chǎn)量≥95%）。相對(duì)產(chǎn)量與全氮含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系為y=29.289lnx+90.909（R2=0.701 7），土壤養(yǎng)分全氮的豐缺指標(biāo)為：極低（≤0.25 g·kg-1）、低（0.25～0.58 g·kg-1）、中（0.58～1.15 g·kg-1）、高（≥1.15 g·kg-1）；相對(duì)產(chǎn)量與有效磷含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系為y=19.875lnx+37.541（R2=0.930 7），土壤養(yǎng)分有效磷的豐缺指標(biāo)為：極低（≤1.87 mg·kg-1）、低（1.87～6.58 mg·kg-1）、中（6.58～18.01 mg·kg-1）、高（≥18.01 mg·kg-1）；相對(duì)產(chǎn)量與速效鉀含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系為y=29.830lnx-63.231（R2=0.421 8），土壤養(yǎng)分速效鉀的豐缺指標(biāo)為：極低（≤44.52 mg·kg-1）、低（44.52～102.92 mg·kg-1）、中（102.92～201.23 mg·kg-1）、高（≥201.23 mg·kg-1）。

2.2.2 玉米施肥指標(biāo)體系的建立 利用多年多點(diǎn)玉米的“3414”試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)產(chǎn)量與施肥量一元二次函數(shù)關(guān)系估算每個(gè)試驗(yàn)的氮、磷、鉀肥最佳施肥量，建立土壤全氮、有效磷、速效鉀測(cè)定值（xN，xP，xK）與氮、磷、鉀肥的最佳施肥量（y）的函數(shù)模型，如圖4～6所示。結(jié)合表2中的土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，確立玉米的施肥指標(biāo)體系，如表3所示。由表3可知，玉米的施肥指標(biāo)同樣分為4個(gè)等級(jí)，分別是：極低（相對(duì)產(chǎn)量≤50%）、低（相對(duì)產(chǎn)量50%～75%）、中（相對(duì)產(chǎn)量75%～95%）、高（相對(duì)產(chǎn)量≥95%）。不同豐缺指標(biāo)下氮磷鉀對(duì)應(yīng)的施肥分級(jí)為：全氮含量0.25～1.15 g·kg-1，對(duì)應(yīng)的最佳施肥量為343.86～149.36 kg·hm-2；有效磷土測(cè)值1.87～18.01 mg·kg-1，對(duì)應(yīng)的最佳施肥量為191.4～54.4 kg·hm-2；速效鉀測(cè)定值44.52～201.23 mg·kg-1，對(duì)應(yīng)的最佳施肥105.6～28.6 kg·hm-2。

3 討論與結(jié)論

對(duì)玉米不同產(chǎn)量水平下肥料效應(yīng)分析表明，玉米氮、磷、鉀肥配施的增產(chǎn)率、農(nóng)學(xué)效率、肥料貢獻(xiàn)率和土壤貢獻(xiàn)率平均分別為44.9%，6.7%，44.9%和70.0%，施肥量相同情況下，隨著產(chǎn)量水平的降低，氮、磷、鉀肥配施的增產(chǎn)率、農(nóng)學(xué)效率、肥料貢獻(xiàn)率呈升高趨勢(shì)，土壤貢獻(xiàn)率呈下降趨勢(shì)。按照土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，將杭錦旗氮、磷、鉀劃分為4個(gè)等級(jí)，并計(jì)算最佳肥料量，當(dāng)土壤全氮處于≤0.25，0.25～0.58，0.58～1.15和≥1.15 g·kg-1時(shí)，氮肥（N）推薦用量為≥343.86，235.8～343.86，149.36～235.8，≤149.36 kg·hm-2；當(dāng)有效磷處于≤1.87，1.87～6.58，6.58～18.01，≥18.01 mg·kg-1時(shí)，磷肥（P2O5）推薦用量為≥191.4，115.3～191.4，54.4～115.3，≤54.4 kg·hm-2；當(dāng)速效鉀（AN）處于≤44.52，44.52～102.92，102.92～201.23，≥201.23 mg·kg-1時(shí)，鉀肥（K2O）推薦用量為≥105.6，62.9～105.6，28.6～62.9，≤28.6 kg·hm-2，本研究確定了不同地力水平下玉米全生育期的施肥量，構(gòu)建了杭錦旗玉米施肥推薦指標(biāo)體系，為農(nóng)戶施肥提供了直接的參考依據(jù)。

劃分土壤養(yǎng)分分級(jí)指標(biāo)是建立施肥指標(biāo)體系的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于肥力指標(biāo)的分級(jí)不同學(xué)者采取的標(biāo)準(zhǔn)不同，基本上以相對(duì)產(chǎn)量50%，75%，90%和95%為標(biāo)準(zhǔn)，但也可根據(jù)不同情況進(jìn)行調(diào)整，如陳新平[8]以相對(duì)產(chǎn)量50%，75%，95%為標(biāo)準(zhǔn)獲取土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，李文彪[6]以相對(duì)產(chǎn)量65%，75%，85%和95%劃分5級(jí)玉米土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，孫義祥等[9]以相對(duì)產(chǎn)量50%，75%，90%和95%劃分冬小麥土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，本研究是基于杭錦旗土壤及地貌等特性，考慮實(shí)際生產(chǎn)實(shí)用性，結(jié)合農(nóng)業(yè)部種植管理司和全國(guó)農(nóng)技中心《測(cè)土配方施肥技術(shù)》，分別以相對(duì)產(chǎn)量50%，75%和95%計(jì)算土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)。

肥效試驗(yàn)是獲得各種作物最佳施肥量、比例、時(shí)期的根本途徑，也是建立施肥指標(biāo)體系的基本環(huán)節(jié)，“3414”方案吸收了回歸最優(yōu)設(shè)計(jì)處理少、效率高的優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的田間試驗(yàn)方案[10-12]。但在具體實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)擬合成功率較低，這與試驗(yàn)處理及重復(fù)較多、土壤肥力水平不一致以及上一季種植制度、農(nóng)技人員的管理水平等諸多因素有關(guān)，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，還應(yīng)注重施肥時(shí)期的確定，合理的施肥時(shí)期和施肥量可以保證玉米各生育期養(yǎng)分充足供應(yīng)，從而提高肥料利用率，減少肥料資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

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