中國西南地區(qū)玉米產(chǎn)量對基礎(chǔ)地力和施肥的響應(yīng)

徐春麗，謝軍，王珂，李丹萍，陳軒敬，張躍強(qiáng),2，陳新平,2，石孝均,2

（1西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)部西南耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400716；2西南大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，重慶400716）

0 引言

【研究意義】玉米是中國第一大糧食作物。2015年中國玉米種植面積達(dá)3 810萬公頃，總產(chǎn)量達(dá)2.24億噸，較 20年前增產(chǎn) 103.6%[1]，播種面積的增加、玉米品種的改良、施肥及栽培管理的進(jìn)步以及土壤肥力的提升是玉米產(chǎn)量提升的重要因素。西南是中國玉米的主要產(chǎn)區(qū)之一，玉米主要種植在丘陵山地，水土流失嚴(yán)重，與北方相比該地區(qū)土壤肥力較低而且空間變異大，玉米普遍存在施肥量過高、肥料利用率低等問題。因此，探究西南地區(qū)不同施肥措施和基礎(chǔ)地力對玉米產(chǎn)量的影響，對于指導(dǎo)西南地區(qū)玉米科學(xué)施肥和保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義[2-3]。【前人研究進(jìn)展】氮磷鉀是作物生長發(fā)育必不可少的養(yǎng)分資源[4]，大量田間試驗(yàn)表明，施氮磷鉀肥能顯著提高玉米產(chǎn)量[5-7]。氮素是影響玉米產(chǎn)量的最重要的限制因子[8-9]，但是玉米對養(yǎng)分的利用效率不高，張福鎖等研究[10]表明中國玉米氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)效率平均為9.8、7.5、5.7 kg·kg-1，利用率為26.1%、11.0%、31.9%，其中氮肥利用率低于30%的占總樣本數(shù)的60%，其主要是由于施肥過量和忽視土壤養(yǎng)分利用。李忠芳等[11]研究表明，長期耕作下中國土壤基礎(chǔ)地力變化趨勢是旱地為下降，水田基本穩(wěn)定。在土壤基礎(chǔ)地力條件低的情況下，作物產(chǎn)量呈下降趨勢[12]，而在基礎(chǔ)地力高的條件下，50年后作物產(chǎn)量仍在增加[13-14]，表明土壤基礎(chǔ)地力對產(chǎn)量有極其重要的影響?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】玉米作為西南地區(qū)的第二大糧食作物，種植面積常年在550萬公頃，占全國玉米種植總面積的 16%，但是產(chǎn)量僅占全國的13%左右[15]，分布區(qū)域廣，環(huán)境差異大，以往的研究結(jié)果主要集中在不同的施肥措施對玉米產(chǎn)量及土壤肥力的變化，但對西南地區(qū)玉米基礎(chǔ)地力、施肥與產(chǎn)量之間關(guān)系鮮有報(bào)道，因而探究基礎(chǔ)地力和施肥與玉米產(chǎn)量的關(guān)系對于指導(dǎo)不同土壤肥力下玉米的科學(xué)施肥顯得尤為重要?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究選取2006年以來貴州、重慶、四川3個(gè)區(qū)域的508個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，探明西南不同玉米種植區(qū)域的基礎(chǔ)地力狀況、基礎(chǔ)地力對玉米產(chǎn)量及施肥增產(chǎn)的影響，揭示基礎(chǔ)地力對西南地區(qū)玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和可持續(xù)生產(chǎn)的影響，為西南不同區(qū)域玉米合理施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究利用 2006年以來國家測土配方施肥項(xiàng)目在西南地區(qū)開展的508個(gè)玉米試驗(yàn)，試驗(yàn)分別在貴州、重慶、四川3個(gè)區(qū)域進(jìn)行。貴州省年平均氣溫在14—16℃，全省平均年降水量在1 100—1 300 mm；重慶市年平均氣溫17.5℃，平均年降水量為1 125.3 mm；四川省年平均溫度16—18℃，年降雨量1 000—1 300 mm。各區(qū)域玉米試驗(yàn)樣本數(shù)分別為貴州 258個(gè)，重慶118個(gè)，四川132個(gè)。試驗(yàn)小區(qū)面積多為20—30 m2，試驗(yàn)地選擇有代表性的農(nóng)戶地塊進(jìn)行，每個(gè)試驗(yàn)在同一地塊只開展一季試驗(yàn)，種植方式均為一季春玉米，3月底至4月初播種，7月底至8月初收獲（玉米品種見表1），試驗(yàn)開始前均為農(nóng)民正常管理，不同區(qū)域供試土壤的基本性質(zhì)見表2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每個(gè)試驗(yàn)選擇5個(gè)施肥處理：不施肥（CK）、氮磷（NP）、氮鉀（NK）、磷鉀（PK）、氮磷鉀（NPK）進(jìn)行研究。氮磷鉀肥料施用量按當(dāng)?shù)販y土配方施肥結(jié)果推薦施用，3個(gè)區(qū)域的氮磷鉀肥施用量見表1。施用的氮肥為尿素（N 46.4%），磷肥用過磷酸鈣（P2O512%），鉀肥用氯化鉀（K2O 60%），其中磷肥和鉀肥全部基施，氮肥按基肥∶拔節(jié)期追肥∶大喇叭口期追肥為4∶4∶2方式施用。

表1 西南不同區(qū)域玉米田間試驗(yàn)樣本數(shù)和施肥量Table 1 Fertilization rate and major maize cultivars of different regions in the Southwest of China

表2 西南不同區(qū)域玉米試驗(yàn)點(diǎn)供試土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)Table 2 Physical-chemical properties of maize growing regions soils in Southwest of China

1.3 樣品采集和測定

玉米種植前，各試驗(yàn)點(diǎn)均用“S”形取樣法采集耕層（0—20 cm）土壤樣品，室內(nèi)風(fēng)干后，土樣分別過1 mm和0.25 mm篩，測定土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、pH。采用重鉻酸鉀容量法測定土壤有機(jī)質(zhì)、半微量凱氏法測定土壤全氮、堿解擴(kuò)散法測定土壤堿解氮、Olsen法測定土壤有效磷、醋酸銨浸提—火焰光度法測定土壤速效鉀，pH計(jì)測定土壤pH（土水比1∶2.5）。

玉米成熟后，分小區(qū)進(jìn)行收獲測產(chǎn)，分別采集籽粒和秸稈樣品進(jìn)行氮磷鉀養(yǎng)分含量測定，植株樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后，用凱氏定氮法測定全氮含量；鉬銻抗比色法測定全磷含量；火焰光度計(jì)法測定全鉀含量[16]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

土壤基礎(chǔ)地力用不施任何肥料時(shí)的作物產(chǎn)量來表征[17]，本研究用不施肥區(qū)（CK）玉米產(chǎn)量表示；氮、磷和鉀肥產(chǎn)量反應(yīng)（yield response，t·hm-2，YR）為全量氮磷鉀施肥小區(qū)產(chǎn)量與不施某種養(yǎng)分的產(chǎn)量差來表示。計(jì)算公式如下：

氮產(chǎn)量反應(yīng)（YRN，t·hm-2）：YRN=YNPK-YPK

磷產(chǎn)量反應(yīng)（YRP，t·hm-2）：YRP=YNPK-YNK

鉀產(chǎn)量反應(yīng)（YRK，t·hm-2）：YRK=YNPK-YNP

為了評價(jià)作物產(chǎn)量對土壤和肥料的依賴性，計(jì)算土壤貢獻(xiàn)率（RCSoil）和肥料貢獻(xiàn)率（RCFertilizer）。計(jì)算公式如下：

RCSoil（%）=YCK/YNPK×100%

RCFertilizer（%）=（YNPK-YCK）/YNPK×100%

土壤養(yǎng)分對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)用土壤養(yǎng)分貢獻(xiàn)率Ci（contribution of nutrient supply to yield）表示，計(jì)算方法為土壤某養(yǎng)分的貢獻(xiàn)率為缺乏該養(yǎng)分時(shí)的作物產(chǎn)量與平衡施肥時(shí)作物產(chǎn)量的百分比[18]。不同肥料的增產(chǎn)效果用肥料增產(chǎn)率Ii（increment rate by fertilizer）表示，計(jì)算方法為不施某種養(yǎng)分處理產(chǎn)量與平衡施肥產(chǎn)量差值占其百分比。計(jì)算公式如下：

土壤氮貢獻(xiàn)率：CSN（%）=YPK/YNPK×100%

氮肥增產(chǎn)率：IFN（%）=（YNPK-YPK）/YPK×100%

農(nóng)學(xué)效率（agronomic efficiency，kg·kg-1，AE）為單位施用養(yǎng)分的作物籽粒產(chǎn)量增量。計(jì)算公式如下：

氮農(nóng)學(xué)效率（AEN，kg·kg-1）：AEN=（YNPK-YPK）/Fertilizer（N）

磷農(nóng)學(xué)效率（AEP2O5，kg·kg-1）：AEP2O5=（YNPK-YNK）/Fertilizer（P2O5）

鉀農(nóng)學(xué)效率（AEK2O，kg·kg-1）：AEK2O=（YNPK-YNP）/Fertilizer（K2O）

采用線性回歸[19]和邊界線分析方法[20]量化基礎(chǔ)地力對施肥產(chǎn)量和產(chǎn)量差的影響。邊界線擬合方程如下：

式中，Y是邊界線預(yù)測產(chǎn)量，Yatt是施氮磷鉀肥處理可獲得的最高預(yù)測產(chǎn)量，K、R為方程常數(shù)，YCK為不施肥處理玉米產(chǎn)量。根據(jù)邊界線擬合得到的最高產(chǎn)量（Yatt）計(jì)算產(chǎn)量差（yield gap）。

作物產(chǎn)量的可持續(xù)性指數(shù)SYI（sustainable yield index）是衡量作物是否能持續(xù)生產(chǎn)的一個(gè)參數(shù)，SYI值越大，產(chǎn)量的可持續(xù)性越好。作物產(chǎn)量的穩(wěn)定性用產(chǎn)量穩(wěn)定性指數(shù)SI（stability index）衡量，SI值越低表明產(chǎn)量越穩(wěn)定[21]。計(jì)算方法如下：

式中，STD(YNPK)、AVE(YNPK)和 MAX(YNPK)分別為氮磷鉀肥處理產(chǎn)量的標(biāo)準(zhǔn)差、平均值和最大值。

數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析在 Microsoft Excel 2016 軟件和Sigma Plot 12.5 軟件中進(jìn)行。

2 結(jié)果

2.1 西南地區(qū)玉米基礎(chǔ)地力產(chǎn)量及其貢獻(xiàn)率

田間試驗(yàn)結(jié)果表明（表 3），西南地區(qū)玉米土壤基礎(chǔ)地力產(chǎn)量在 3.9—4.7 t·hm-2，平均為 4.4 t·hm-2，其中以貴州基礎(chǔ)地力產(chǎn)量最高，為4.7 t·hm-2，相比重慶和四川地區(qū)，玉米產(chǎn)量分別增加 0.8 t·hm-2和0.4 t·hm-2。施肥可以顯著提高玉米產(chǎn)量，在現(xiàn)有基礎(chǔ)地力條件下，推薦施肥（NPK）產(chǎn)量在7.2—8.2 t·hm-2，施肥平均增產(chǎn)量為3.3 t·hm-2，增產(chǎn)率達(dá)75%。西南地區(qū)玉米地力貢獻(xiàn)率和肥料貢獻(xiàn)率平均分別為 57.1%和 42.9%，不同地區(qū)的地力貢獻(xiàn)率和肥料貢獻(xiàn)率也表現(xiàn)出差異，四川、重慶、貴州 3個(gè)地區(qū)基礎(chǔ)地力對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率分別為 57.7%、55.1%、57.7%，肥料對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率分別為 42.3%、44.9%、42.3%，貴州的基礎(chǔ)地力明顯高于重慶和四川，基礎(chǔ)地力對玉米產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率也明顯高于其他地區(qū)，而肥料對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率則小于其他地區(qū)。

玉米地力貢獻(xiàn)率隨著基礎(chǔ)地力產(chǎn)量的提升而增加（圖 1）。當(dāng)基礎(chǔ)地力產(chǎn)量由≤2 t·hm-2上升到＞6 t·hm-2時(shí)，重慶地力貢獻(xiàn)率從 26.6%上升至 75.1%；四川地力貢獻(xiàn)率從 34.5%上升至 75.5%；貴州地力貢獻(xiàn)率從29.2%上升至75.2%。

圖1 基礎(chǔ)地力產(chǎn)量對地力貢獻(xiàn)率的影響Fig. 1 Effect of inherent soil productivity on contribution rate of soil productivity

表3 西南地區(qū)玉米基礎(chǔ)地力產(chǎn)量及其貢獻(xiàn)率Table 3 Inherent soil productivity and contribution rate of soil productivity and fertilizer to maize yield in Southwest of China

2.2 西南地區(qū)玉米對施肥的產(chǎn)量反應(yīng)及肥料效率

西南地區(qū)玉米對氮、磷、鉀肥的平均產(chǎn)量反應(yīng)分別為2.2、1.4、1.3 t·hm-2（表4），施肥可以顯著提高玉米產(chǎn)量，西南地區(qū)不同肥料增產(chǎn)效果表現(xiàn)為氮肥＞磷肥＞鉀肥，其中重慶地區(qū)的氮肥和磷肥增產(chǎn)效果最好，分別為 57.5%和 28.6%；鉀肥的增產(chǎn)效果表現(xiàn)為貴州＞重慶＞四川。

表4 西南地區(qū)玉米產(chǎn)量反應(yīng)、肥料增產(chǎn)率、農(nóng)學(xué)效率、肥料利用率Table 4 Yield responses, fertilizer production rate, agronomical efficiency and fertilizer utilization rate in Southwest of China

2.3 西南地區(qū)玉米基礎(chǔ)地力與施肥增產(chǎn)的關(guān)系

西南地區(qū)施肥對不同基礎(chǔ)地力的增產(chǎn)效果顯示（表 5），當(dāng)基礎(chǔ)地力越低，施肥增產(chǎn)效果越好，當(dāng)基礎(chǔ)地力≤2 t·hm-2，施肥增產(chǎn)達(dá)279.4%，當(dāng)基礎(chǔ)地力＞6 t·hm-2時(shí)，施肥增產(chǎn)為35.0%。施肥處理與基礎(chǔ)地力產(chǎn)量的擬合直線顯示（圖 2，表 6），重慶、四川、貴州及整個(gè)西南地區(qū)玉米施肥產(chǎn)量與基礎(chǔ)地力產(chǎn)量擬合直線決定系數(shù)分別達(dá) 0.356、0.393、0.448 和0.434（P＜0.0001），直線斜率均為正，表明隨著地力的提升，施肥產(chǎn)量也隨之提高，較高的基礎(chǔ)地力有利于作物的高產(chǎn)。

邊界線分析結(jié)果表明（圖 2，表 6），重慶、四川、貴州及整個(gè)西南地區(qū)玉米符合邊界線擬合（P＜0.001），據(jù)此計(jì)算出重慶、四川、貴州的施肥高產(chǎn)潛力分別為 11.5、12.7、12.6 t·hm-2，整個(gè)西南地區(qū)的施肥高產(chǎn)潛力為 11.7 t·hm-2。

西南地區(qū)不同基礎(chǔ)地力分級下玉米的產(chǎn)量差隨著基礎(chǔ)地力的提升均呈降低趨勢（圖3）。當(dāng)基礎(chǔ)地力由≤2 t·hm-2上升到＞6 t·hm-2時(shí)，重慶、四川、貴州的產(chǎn)量差的范圍分別為 0.7—8.0、1.3—8.4、0.6—8.2 t·hm-2。

表5 施肥對不同基礎(chǔ)地力的增產(chǎn)效果Table 5 Effects of increase production on fertilization to different inherent soil productivity

圖2 基礎(chǔ)地力與玉米施肥產(chǎn)量的關(guān)系Fig. 2 Effect of inherent soil productivity on fertilization yield of maize

圖3 基礎(chǔ)地力對玉米施肥產(chǎn)量差的影響Fig. 3 Effect of inherent soil productivity on fertilization yield gap of maize

表6 基礎(chǔ)地力與施肥產(chǎn)量的直線擬合和邊界線分析Table 6 Linear fitting and boundary line analysis of inherent soil productivity and fertilization yield

2.4 西南地區(qū)玉米基礎(chǔ)地力對作物施肥產(chǎn)量穩(wěn)定性和可持續(xù)性的影響

從圖4可見，隨著土壤基礎(chǔ)地力產(chǎn)量的提高，穩(wěn)定性指數(shù)均降低，可持續(xù)性指數(shù)均上升，當(dāng)基礎(chǔ)地力由≤2 t·hm-2上升到＞6 t·hm-2時(shí)，產(chǎn)量穩(wěn)定性指數(shù)從0.247降低至 0.123，可持續(xù)性指數(shù)從 0.493上升至0.672。因此，基礎(chǔ)地力越高，會獲得更高的玉米產(chǎn)量，且施肥可獲得產(chǎn)量的穩(wěn)定性和可持續(xù)性越高。

圖 4 土壤基礎(chǔ)地力對玉米產(chǎn)量穩(wěn)定性（SI）和可持續(xù)性（SYI）的影響Fig. 4 Effect of inherent soil productivity on stability indexes(SI) and sustainable yield indexes (SYI) of fertilization yield for maize

3 討論

3.1 西南地區(qū)基礎(chǔ)地力產(chǎn)量的特征

大量試驗(yàn)結(jié)果表明土壤肥力與作物產(chǎn)量密切相關(guān)，基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率和基礎(chǔ)產(chǎn)量是衡量基礎(chǔ)地力的綜合指標(biāo)，我們可以根據(jù)地力水平確定適宜的施肥量，因此探究西南地區(qū)基礎(chǔ)地力水平尤為重要。本研究對西南地區(qū)重慶、四川、貴州3個(gè)?。ㄊ校┑挠衩谆A(chǔ)地力進(jìn)行了評價(jià)。結(jié)果顯示，西南地區(qū)的平均基礎(chǔ)地力產(chǎn)量為 4.4 t·hm-2，其中四川為 4.3 t·hm-2、重慶 3.9 t·hm-2、貴州 4.7 t·hm-2。查燕等[22]研究表明，基礎(chǔ)地力與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)，貴州土壤有機(jī)質(zhì)含量為33.2 g·kg-1，是3個(gè)地區(qū)中最高的。沈?qū)W善等研究表明川東丘陵區(qū)玉米基礎(chǔ)地力產(chǎn)量為3.2 t·hm-2[23]；而有研究表明吉林玉米的平均基礎(chǔ)地力產(chǎn)量為 6.6 t·hm-2[24]；新疆阜康玉米基礎(chǔ)產(chǎn)量可達(dá) 8.68 t·hm-2[25]；張掖玉米基礎(chǔ)地力產(chǎn)量為6.0 t·hm-2，進(jìn)賢玉米基礎(chǔ)地力產(chǎn)量為7.5 t·hm-2[11]。與其他玉米主產(chǎn)區(qū)相比，西南地區(qū)玉米基礎(chǔ)地力產(chǎn)量均相對較低。本文的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來自多點(diǎn)、不同年度試驗(yàn)，不施肥處理產(chǎn)量（即基礎(chǔ)地力）將受上季作物施肥殘留影響，其地力基礎(chǔ)產(chǎn)量并非為真正地力基礎(chǔ)產(chǎn)量，是土壤及環(huán)境綜合作用的結(jié)果，基礎(chǔ)地力受到土壤上季施肥殘留、氣溫、降雨、栽培措施的影響，西南紫色土地區(qū)在玉米種植季降雨量大，導(dǎo)致養(yǎng)分和土壤流失較大，進(jìn)而引起土壤退化，土壤基礎(chǔ)地力低下[26]。國際長期定位試驗(yàn)研究也表明，基礎(chǔ)地力對作物產(chǎn)量的重要性，在基礎(chǔ)地力低且不施肥條件下，作物產(chǎn)量逐年下降，而在基礎(chǔ)地力高不施肥的情況下，50年后作物產(chǎn)量仍然增加[12-14]。在高肥力土壤上施肥可以獲得玉米的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，這一結(jié)果也得到國內(nèi)已有研究結(jié)果的支持，高肥力土壤基礎(chǔ)下的玉米產(chǎn)量顯著高于中、低地力水平的玉米產(chǎn)量[27-28]，所以提高基礎(chǔ)地力是提高玉米產(chǎn)量的重要措施，提升土壤的基礎(chǔ)地力可以通過合理耕作、培肥施肥、施用調(diào)理劑，從而改良導(dǎo)致土壤養(yǎng)分流失快的障礙因子。大量的研究表明進(jìn)行保護(hù)性耕作方式能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，減少作物耗水量，進(jìn)而提高土壤基礎(chǔ)地力，增加玉米產(chǎn)量和水分利用效率[29-30]。查燕等研究表明有機(jī)肥和秸稈與化肥配施比單施化肥更能有效提高黑土區(qū)土壤有機(jī)碳含量，土壤有機(jī)碳含量每增加 1 g·kg-1，春玉米農(nóng)田基礎(chǔ)地力產(chǎn)量大約提高 220 kg·hm-2[22]，同時(shí)土壤有機(jī)碳含量與春玉米基礎(chǔ)地力產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)（P＜0.01）。王紅蘭等研究發(fā)現(xiàn)使用生物質(zhì)炭能夠增加紫色土表層和亞表層總孔隙，其中半徑＞500 μm 的大孔隙平均增幅高達(dá) 110%和355%，提高土壤持水性[31]，利于減少土壤侵蝕的發(fā)生。

3.2 基礎(chǔ)地力對施肥增產(chǎn)的影響

土壤肥力和施肥措施是影響作物產(chǎn)量的重要因素。參照黃興成等[32]的分級標(biāo)準(zhǔn)，本研究把基礎(chǔ)地力分為≤2 t·hm-2，2—4 t·hm-2，4—6 t·hm-2，＞6 t·hm-24個(gè)等級，研究表明，西南地區(qū)基礎(chǔ)地力≤2 t·hm-2占3%，2—4 t·hm-2為 42.2%，4—6 t·hm-2為 40.6%，＞6 t·hm-2為 14.2%。根據(jù)基礎(chǔ)地力水平不同，通過合理施肥，可以達(dá)到玉米優(yōu)產(chǎn)。西南地區(qū)玉米平均基礎(chǔ)地力產(chǎn)量為 4.4 t·hm-2，增施氮磷鉀肥后，施肥產(chǎn)量可達(dá) 7.7 t·hm-2，推薦施肥（NPK）的氮肥、磷肥和鉀肥分別增產(chǎn)47.4%、24.3%、23.7%，表明施肥可以顯著提高玉米產(chǎn)量，何萍等[33]研究表明，氮肥、磷肥和鉀肥均能提高玉米產(chǎn)量，其分別增產(chǎn)1 889、954和973 kg·hm-2，其中氮肥對玉米有明顯的增產(chǎn)作用，這與本研究結(jié)果一致；趙萍萍等[34]也發(fā)現(xiàn)在合理的施氮下玉米產(chǎn)量和收益都有顯著提高。本研究中基礎(chǔ)地力越低，施肥增產(chǎn)效果越高，基礎(chǔ)地力越高，施肥增產(chǎn)效果越低，因此提高玉米土壤基礎(chǔ)地力，可以減少對外援肥料的依賴，減少肥料的投入，從而降低肥料所帶來的環(huán)境影響。

產(chǎn)量差（Ygap）常用來表示區(qū)域氮磷鉀肥處理可獲得的最高預(yù)測產(chǎn)量與試驗(yàn)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力之差[20]，本文通過邊界線分析表明，西南地區(qū)玉米施肥高產(chǎn)潛力可達(dá)到 11.7 t·hm-2，產(chǎn)量差高達(dá) 4.0 t·hm-2。研究表明，通過育種改良和縮減產(chǎn)量差可以提升糧食單產(chǎn)[35]，本研究發(fā)現(xiàn)隨著基礎(chǔ)地力提升，產(chǎn)量差隨之降低（圖3），表明提升土壤基礎(chǔ)地力，可以縮減產(chǎn)量差，實(shí)現(xiàn)玉米的高產(chǎn)，這與黃興成等的研究一致[32]。隨著基礎(chǔ)地力的提升，玉米施肥產(chǎn)量的穩(wěn)定性和可持續(xù)性均提高（圖4），這與梁濤等[19]的研究結(jié)果基本一致。綜上，提升土壤肥力對玉米的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和可持續(xù)生產(chǎn)至關(guān)重要，因而根據(jù)基礎(chǔ)地力的高低確定合理的施肥量對于提高玉米產(chǎn)量具有重要作用。

4 結(jié)論

4.1 西南地區(qū)的四川、重慶和貴州的基礎(chǔ)地力產(chǎn)量分別為 4.3、3.9、4.7 t·hm-2（平均 4.4 t·hm-2）；施肥產(chǎn)量分別為 7.4、7.2、8.2 t·hm-2（平均 7.7 t·hm-2）。邊界線分析算出四川、重慶、貴州的施肥高產(chǎn)潛力分別為 12.7、11.5、12.6 t·hm-2（平均 11.7 t·hm-2）；地力貢獻(xiàn)率分別為57.7%、55.1%、57.7%，地力貢獻(xiàn)率隨著基礎(chǔ)地力產(chǎn)量的提升而增高；肥料增產(chǎn)效果為氮肥＞磷肥＞鉀肥。

4.2 隨著玉米基礎(chǔ)地力的提升，玉米施肥產(chǎn)量提高，產(chǎn)量差降低，產(chǎn)量的穩(wěn)定性和可持續(xù)性均提升。提高土壤肥力有助于西南地區(qū)玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和可持續(xù)性生產(chǎn)。

致謝：本研究原始數(shù)據(jù)資料來自重慶、四川和貴州等省市開展的全國測土配方施肥項(xiàng)目，試驗(yàn)的具體實(shí)施由各省市土壤肥料工作總站牽頭實(shí)施。在此，對長期在基層一線開展試驗(yàn)工作的農(nóng)業(yè)工作者們表示感謝！

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