新田縣大豆最佳施肥量及肥料效應(yīng)研究

周曉彬，何輝生

（1.新田縣農(nóng)業(yè)委員會(huì)，湖南 永州 425700；2.新田縣新圩鎮(zhèn)農(nóng)技推廣站，湖南 永州 425705）

新田縣大豆最佳施肥量及肥料效應(yīng)研究

周曉彬，何輝生

（1.新田縣農(nóng)業(yè)委員會(huì)，湖南 永州 425700；2.新田縣新圩鎮(zhèn)農(nóng)技推廣站，湖南 永州 425705）

通過(guò)“3414”肥料試驗(yàn)設(shè)計(jì)，開(kāi)展新田縣大豆田間最佳施肥量的研究。根據(jù)擬合出施肥量與產(chǎn)量的關(guān)系方程，計(jì)算出適合該地區(qū)大豆生產(chǎn)的N、P2O5和K2O最佳施肥量分別為4.06、3.79和2.39 kg/667m2，最佳產(chǎn)量為212.3 kg/667m2。借助模型得出肥料施用量與產(chǎn)量關(guān)系：N和P2O5施用量≤3 kg與K2O施用量≤2 kg時(shí)，增產(chǎn)效應(yīng)最為明顯。試驗(yàn)點(diǎn)鉀肥肥效最為明顯且需求量最少，在生產(chǎn)中應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎施用。

大豆；施肥量；肥效 ；新田縣

大豆是湖南省重要的旱糧作物之一，既是糧食作物，也是經(jīng)濟(jì)作物，在飼料、油料、工業(yè)等領(lǐng)域用途廣泛。積極發(fā)展大豆生產(chǎn)，對(duì)保障國(guó)家糧油安全有著十分重要的作用。但湖南省大豆生產(chǎn)普遍存在田間管理粗放、施肥不合理的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了大豆產(chǎn)量，同時(shí)也造成了巨大的浪費(fèi)和污染。

“3414”肥料試驗(yàn)在我國(guó)已經(jīng)推廣多年，已經(jīng)成為我國(guó)農(nóng)技中心推廣的主要試驗(yàn)方案，各個(gè)作物都有相關(guān)數(shù)據(jù)，為我國(guó)農(nóng)作物科學(xué)施肥提供了有力支撐[1-6]。在已知的大豆“3414”肥料試驗(yàn)中，前人研究主要集中在尋找最佳施肥量，而對(duì)某一種肥料以及兩肥料的增產(chǎn)效應(yīng)研究較少。單一肥料和兩肥料互作的增產(chǎn)效應(yīng)對(duì)于進(jìn)一步了解肥料與產(chǎn)量的關(guān)系，進(jìn)而指導(dǎo)合理施肥具有重要意義。

研究借助2015年湖南省新田縣開(kāi)展的大豆“3414”肥料試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試圖尋找適合當(dāng)?shù)氐拇蠖故┓誓Ｊ剑芯繂我环柿虾蛢煞柿鲜┯昧颗c產(chǎn)量的關(guān)系，探討肥料間產(chǎn)量效應(yīng)的差異，為當(dāng)?shù)卮蠖购侠硎┓侍峁┛茖W(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)地點(diǎn)位于湖南省新田縣驥村鎮(zhèn)烏下村，試驗(yàn)田坐標(biāo)為北緯25°94′96.5″，東經(jīng)112°16′24.3″，海拔254.3 m。地勢(shì)平坦，排灌方便；供試土壤為黃沙泥田，肥力高且均勻，前作為烤煙，耕作制度為輪作。供試化學(xué)肥料有尿素（含N 46%）、氯化鉀（含K2O 60%）、過(guò)磷酸鈣（含P2O512%）。供試大豆品種為湘春豆26。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)參考“3414”肥料試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行[7]，設(shè)計(jì)氮、磷、鉀3因素4水平共14個(gè)處理。其中，肥料的4個(gè)水平編號(hào)為0、1、2和3，分別代表不施肥、當(dāng)?shù)爻Ｓ檬┓柿康?.5倍、當(dāng)?shù)爻Ｓ檬┓柿亢彤?dāng)?shù)爻Ｓ檬┓柿康?.5倍。14個(gè)處理以及對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量結(jié)果如表1所示。每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積10 m2，播種密度為10 000株/667m2。

1.2.2 田間管理 2015年3月31日播種，7月15日收割大豆。除施肥量外，其余管理與大田管理一致。

1.2.3 性狀考察及數(shù)據(jù)收集 大豆收獲后，測(cè)量各小區(qū)產(chǎn)量，計(jì)算每個(gè)處理的平均值，最終將產(chǎn)量折合為kg/667m2。

表1 各處理肥料用量及產(chǎn)量 （kg/667m2）

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 （1）最佳施肥量計(jì)算。將各處理的施肥量與其對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量進(jìn)行三元二次方程擬合，分析肥料施用量與大豆產(chǎn)量的關(guān)系。根據(jù)擬合的方程，結(jié)合大豆市場(chǎng)價(jià)格、肥料價(jià)格分別計(jì)算出大豆產(chǎn)量最高時(shí)的施肥量以及最佳經(jīng)濟(jì)效益時(shí)的施肥量。（2）兩肥料互作與產(chǎn)量關(guān)系分析。用處理1、2、3、4、5、6、7、11、12，處理1、2、3、6、8、9、10、11、13和處理1、4、5、6、7、8、9、10、14的產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行兩肥料與產(chǎn)量關(guān)系的方程擬合，分別得出NP、NK、PK 2種肥料處理在另一種肥料處理為當(dāng)?shù)爻Ｓ檬┓柿繒r(shí)的產(chǎn)量效應(yīng)方程，根據(jù)方程構(gòu)建兩肥料施用量與產(chǎn)量關(guān)系的數(shù)字矩陣，再根據(jù)數(shù)字矩陣做出兩肥料用量與產(chǎn)量關(guān)系的曲面圖，分析兩肥料施用量與產(chǎn)量關(guān)系。（3）單肥料與產(chǎn)量效應(yīng)關(guān)系分析。選用處理1、2、3、6、11，處理1、4、5、6、7號(hào)以及處理1、6、8、9、10的產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行回歸和方差分析，得出N、P、K 3種肥料分別在另2種肥料處理為當(dāng)?shù)爻Ｓ檬┓柿繒r(shí)的效應(yīng)方程，根據(jù)方程做出施肥量與產(chǎn)量的關(guān)系圖，分析單一肥料施用量與產(chǎn)量的關(guān)系。以上數(shù)據(jù)處理與分析均利用Excel和DPS軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥量與產(chǎn)量回歸模擬分析

馬啟智：根據(jù)2011年國(guó)家的公告，我國(guó)全年用水總量為6 080億m3，農(nóng)業(yè)用水是3 790億m3，農(nóng)業(yè)用水占全國(guó)用水總量的62.4%。根據(jù)生產(chǎn)2.4斤（1.2 kg）糧食需要耗水1 m3，也就是1t的計(jì)算公式，農(nóng)業(yè)用水3 790億m3也就大體生產(chǎn)糧食9000多億到1萬(wàn)億斤（4500億～5000億kg）這樣的水平。我的問(wèn)題是，在我國(guó)，特別是北方干旱缺水地區(qū)，隨著城市的不斷擴(kuò)張和工業(yè)的發(fā)展，城市和工業(yè)用水與農(nóng)業(yè)用水的矛盾越來(lái)越尖銳。在這種情形下，為了鞏固農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)地位，保障我國(guó)的糧食安全，我想請(qǐng)問(wèn)水利部的領(lǐng)導(dǎo)，我們?nèi)绾螒?yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)用水資源越來(lái)越緊缺這一挑戰(zhàn)？謝謝。

試驗(yàn)得出施肥量與產(chǎn)量的三元二次方程為：

以上方程中 Y為產(chǎn)量，X1為N施用量，X2為P2O5施用量，X3為K2O施用量，單位為kg/667m2。

2.2 最大施肥量與最佳施肥量

解方程1可得最高產(chǎn)量為212.7 kg/667m2，對(duì)應(yīng)的N、P2O5、K2O施肥量分別為4.38、4.09、2.69 kg/667m2。2015年7月當(dāng)?shù)卮蠖蛊骄鶅r(jià)格為6元/kg，N、P2O5、K2O肥料價(jià)格分別為3.91、6.67、5.33元/kg，計(jì)算得最佳經(jīng)濟(jì)效益下N、P2O5、K2O的施肥量分別為4.06、3.79、2.39 kg/667m2，最佳產(chǎn)量是212.3 kg/667m2。

對(duì)比最大產(chǎn)量施肥量與最佳經(jīng)濟(jì)效益施肥量可知，當(dāng)?shù)爻Ｓ檬┓柿浚ㄌ幚?）全部過(guò)量。由肥料效應(yīng)的遞減規(guī)律可知，過(guò)量施入的肥料并未增加產(chǎn)量，反而導(dǎo)致了減產(chǎn)，造成了極大浪費(fèi)。因此，新田縣大豆生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)酌量減施肥料以增加產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 兩肥料互作效應(yīng)與大豆產(chǎn)量關(guān)系

為更直觀地了解兩肥料施用量與產(chǎn)量的關(guān)系，由方程2、3、4可分別做出NP、NK、PK在另外一種肥料為當(dāng)?shù)爻Ｓ檬┓柿克綍r(shí)，兩肥料的施肥量與產(chǎn)量關(guān)系的矩陣圖（由于矩陣圖太大，本文省略）和曲面圖模型（圖1～3）。由圖1～3可知，隨著兩肥料施用量的增加，產(chǎn)量快速增加，但隨著施肥量進(jìn)一步增加，產(chǎn)量增速減慢直至達(dá)到最高點(diǎn)，當(dāng)超過(guò)最高點(diǎn)后肥料繼續(xù)增加，產(chǎn)量開(kāi)始下降，這與肥料報(bào)酬遞減規(guī)律一致。

圖1 N、P2O5施用量與大豆產(chǎn)量的關(guān)系

圖2 N、K2O施用量與大豆產(chǎn)量的關(guān)系

圖3 P2O5、K2O施用量與大豆產(chǎn)量的關(guān)系

當(dāng)只施3種肥料中的1種時(shí)，產(chǎn)量都在147 kg/667m2左右，與最高產(chǎn)量相差約60 kg/667m2，說(shuō)明單一施肥造成的產(chǎn)量損失是巨大的。

根據(jù)矩陣圖，計(jì)算出雙肥料同時(shí)施1 kg，以及單一肥料每施1 kg時(shí)的產(chǎn)量效應(yīng)，如表2所示。由表2可知，雙肥料的產(chǎn)量效應(yīng)均表現(xiàn)為先增加后減少。當(dāng)施肥量在0～2 kg時(shí)，肥料的增產(chǎn)效應(yīng)最大，其中又以PK肥的增產(chǎn)效應(yīng)最為明顯，NK次之，NP稍差，當(dāng)施肥量達(dá)到3 kg時(shí)，NP的增產(chǎn)效應(yīng)開(kāi)始超過(guò)NK和PK。當(dāng)NP施用量增至6 kg時(shí)，產(chǎn)量下降，而NK和PK在施用4 kg時(shí)，產(chǎn)量就開(kāi)始下降，說(shuō)明PK效應(yīng)容易引起肥害，造成減產(chǎn)，NP效應(yīng)則相對(duì)比較穩(wěn)定。

表2 雙肥料和單一肥料施用量對(duì)大豆的增產(chǎn)效應(yīng)（kg/667m2）

由方程2、3、4可得NP、NK、PK增加的產(chǎn)量極值分別為65.8、62.7、66.7 kg/667m2，說(shuō)明PK效應(yīng)更能增產(chǎn)，NP增產(chǎn)效應(yīng)相對(duì)弱一些。

以上結(jié)果說(shuō)明不同肥料組合的產(chǎn)量效應(yīng)差異明顯。

2.4 單一肥料對(duì)大豆的產(chǎn)量效應(yīng)

根據(jù)方程5～7，研究了單一肥料在另外兩種肥料施用量為當(dāng)?shù)爻Ｓ盟綍r(shí)的產(chǎn)量效應(yīng)，如圖4～6所示。由圖4～6可知，當(dāng)只施加兩種肥料時(shí)，大豆產(chǎn)量均在160 kg/667m2左右，比只施加一種肥料時(shí)產(chǎn)量稍高，與最高產(chǎn)量差距依然較大，說(shuō)明任何一種肥料的缺失都會(huì)造成巨大的產(chǎn)量損失，同樣可知均衡施肥十分必要。

圖4 N施用量與大豆產(chǎn)量的關(guān)系

圖5 P2O5施用量與大豆產(chǎn)量的關(guān)系

圖6 K2O施用量與大豆產(chǎn)量的關(guān)系

隨著施肥量的增加，產(chǎn)量迅速增加，當(dāng)施肥量超過(guò)一定范圍時(shí)，產(chǎn)量增加速率減慢，直至停止甚至產(chǎn)量開(kāi)始下降，這與肥料報(bào)酬遞減規(guī)律一致。由圖4～6中拋物線斜率可知，3種肥料中鉀肥的肥效最為明顯，磷肥次之，氮肥稍慢。隨著施肥量的增加，鉀肥的增產(chǎn)效應(yīng)迅速達(dá)到頂點(diǎn)，當(dāng)超過(guò)最高點(diǎn)后，產(chǎn)量急劇下降。由此可以推測(cè)，鉀肥可能是3種肥料中制約產(chǎn)量的主要因素，說(shuō)明當(dāng)?shù)赝寥乐锈浄士赡鼙容^缺乏，同時(shí)說(shuō)明鉀肥的需求量在3種肥料中是最少的，稍微過(guò)量就會(huì)造成肥害，導(dǎo)致減產(chǎn)，因此需注意鉀肥的施用，不要過(guò)量。

由方程5～7可分別求得N、P、K 3種肥料施用量分別為4.72、4.09、2.93 kg/667m2時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到最高，分別為212.0、210.0、212.0 kg/667m2。3種肥料增加的產(chǎn)量分別為52.00、59.96、49.07 kg/667m2，對(duì)比兩肥料產(chǎn)量效應(yīng)可知，兩肥料的產(chǎn)量效應(yīng)大于單一肥料，這再次驗(yàn)證了均衡施肥的重要性。

當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到最高點(diǎn)后，隨著施肥量的增加，肥料過(guò)量，開(kāi)始出現(xiàn)減產(chǎn)效應(yīng)。由方程5～7同樣可以求得，當(dāng)肥料的減產(chǎn)效應(yīng)與增產(chǎn)效應(yīng)相抵消時(shí)N、P2O5、K2O的施用量分別為9.75、8.52、6.03 kg/667m2，分別過(guò)量5.03、4.43、3.10 kg/667m2，即超過(guò)最高產(chǎn)量時(shí)施肥量的106.6%、108.3%、105.8%。由此可知，當(dāng)施肥量超過(guò)最高產(chǎn)量施肥量的一倍左右時(shí)，產(chǎn)量的減產(chǎn)效應(yīng)與增產(chǎn)效應(yīng)抵消。

從表2中還可以看出，隨著施肥量的增加，N的增產(chǎn)效應(yīng)逐漸降低，增產(chǎn)效應(yīng)主要集中在前3 kg；P的增產(chǎn)效應(yīng)遞減速率大于N，同樣主要集中在前3 kg；K的增產(chǎn)效應(yīng)遞減速率最快，增產(chǎn)效應(yīng)主要集中在前2 kg。在大豆田施肥時(shí)，不僅要注重產(chǎn)量，更應(yīng)注重施肥效率與投入和產(chǎn)出比例。當(dāng)土壤中N、P2O5施用量達(dá)到3 kg/667m2，K2O施用量達(dá)到2 kg/667m2時(shí)，應(yīng)根據(jù)土壤實(shí)際肥力狀況謹(jǐn)慎增加施肥量，盡量利用土壤肥力，以減少肥料投入，增加收益。

3 結(jié)論與討論

通過(guò)“3414”肥料試驗(yàn)，對(duì)新田縣驥村鎮(zhèn)烏下村試驗(yàn)田的大豆施肥結(jié)果進(jìn)行分析，得出N、P2O5、K2O的最佳經(jīng)濟(jì)施肥量分別為 4.06、3.79、2.39 kg/667m2，最佳產(chǎn)量為212.3 kg/667m2。這個(gè)施肥水平低于試驗(yàn)點(diǎn)常用施肥量，表明當(dāng)?shù)卮蠖股a(chǎn)普遍存在施肥過(guò)量的現(xiàn)象。由肥料報(bào)酬遞減規(guī)律可知，當(dāng)?shù)氐倪^(guò)量施肥并沒(méi)有增加產(chǎn)量反而導(dǎo)致產(chǎn)量下降，不僅降低了經(jīng)濟(jì)效益，而且還造成了不必要的環(huán)境污染。因此，新田縣大豆生產(chǎn)時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)土地肥力狀況適當(dāng)減少肥料施用量，以充分發(fā)揮土壤肥料供應(yīng)能力，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。

該研究獲得的最佳施肥量和最佳產(chǎn)量與前人的研究結(jié)果相比有較大差異。究其原因，筆者認(rèn)為與各試驗(yàn)點(diǎn)的氣候、土壤狀況、田間管理等有關(guān)系，各地均基于自身獨(dú)有環(huán)境條件開(kāi)展試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果有較大差異是符合實(shí)際情況的。因此，各地的試驗(yàn)結(jié)果只能在與其生產(chǎn)條件相似的地區(qū)作為參考。

研究肥料產(chǎn)量效應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)：在兩肥料的產(chǎn)量效應(yīng)中PK和NK兩肥料的產(chǎn)量效應(yīng)最為迅速，且只在施用量≤2 kg時(shí)最為有效，施用量超過(guò)2 kg后減產(chǎn)效應(yīng)明顯；單肥料產(chǎn)量效應(yīng)表現(xiàn)為鉀肥增產(chǎn)效應(yīng)最快，但過(guò)量后減產(chǎn)效應(yīng)最為明顯。由此可知，鉀肥可能是制約新田縣大豆生產(chǎn)最關(guān)鍵的肥料因子，該地區(qū)土壤可能存在鉀肥不足的現(xiàn)象。同時(shí)，鉀肥的需求量是3種肥料中最少的，稍微過(guò)量即可造成明顯減產(chǎn)，因此該地區(qū)施用鉀肥要謹(jǐn)慎，既要保證土壤有足夠的鉀肥，又不能讓鉀肥過(guò)量。根據(jù)計(jì)算出的每1 kg肥料的增產(chǎn)效應(yīng)可知，N和P2O5的增產(chǎn)效應(yīng)主要集中在前3 kg，鉀肥則集中在前2 kg。

大田生產(chǎn)中，合理施肥是關(guān)鍵的增產(chǎn)措施之一。但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到施肥量只是一方面，充足的施肥量的確可以保證作物正常生長(zhǎng)，但是在保證施肥量的情況下，合理的施肥方法也是田間管理中的重要一環(huán)。如果施肥不當(dāng)不僅不能增加產(chǎn)量，反而會(huì)造成極大浪費(fèi)[8-10]。我國(guó)地形地貌多樣，土壤類型十分復(fù)雜，同一施肥方法在不同的氣候條件下、不同土壤中可能產(chǎn)生不同的效果[11-12]，在施肥過(guò)程中一定要因地制宜，采用合理的施肥方法以減少肥料的浪費(fèi)。

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（責(zé)任編輯：成 平）

Optimal Fertilizer Rate and Effect on Soybean in Xintian

ZHOU Xiao-bin，HE Hui-sheng
（1. Agriculture Committee of Xintian County, Yongzhou 425700, PRC; 2.Xinwei Agricultural Technique Extension Station of Xintian County, Yongzhou 425705, PRC）

In this study, “3414” fertilizer test was used to analyze optimal fertilizer application amounts for soybean field growth in Xintian County. The reasonable fertilizer rate by equation of relation between soybean yield and fertilizing amount was N at 4.06 kg/667m2or 60.90 kg/hm2, P2O5at 3.79 kg/667m2or 56.85 kg/hm2and K2O at 2.39 kg/667m2or 35.85 kg/hm2, and the optimal economic yield was 212.3 kg/66m2or 3 184.5 kg/hm2. The N and P2O5each at 3 kg/667m2or 45 kg/hm2, and K2O at 2 kg/667m2or 30 kg/hm2used in the fi eld performed the best yield-increasing effect. The fertilizer effect of K2O was outstanding and its amount demanded was least in the test site, so it should be used carefully in soybean production.

soybean; fertilizing amount; fertilizer effect; Xintian County

S147.22

：A

：1006-060X（2017）07-0040-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.007.012

2017-05-10

周曉彬（1968-），男，湖南藍(lán)山縣人，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。

何輝生