基于“3414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)的玉米氮、磷、鉀效應(yīng)研究

李旭，杜曉明，洛俊峰，謝忠凱

摘要：該研究在通化市二道江區(qū)鴨園鎮(zhèn)四道江村開(kāi)展玉米“3414”試驗(yàn)，結(jié)果表明：氮、磷、鉀肥合理配比施用能夠顯著增加玉米產(chǎn)量，增產(chǎn)率順序?yàn)榈?鉀>磷。三種肥料因子間都存在正向交互作用，但其交互作用程度和規(guī)律性并不清晰。通過(guò)分析氮、磷、鉀肥的三元二次肥效方程，確定此地區(qū)玉米最高產(chǎn)量為8513.80kg/hm2，其對(duì)應(yīng)氮、磷、鉀施肥量分別為N：320.94kg/hm2、P2O5：92.46kg/hm2、K2O：95.60kg/hm2。

關(guān)鍵詞：玉米;“3414”肥料試驗(yàn);產(chǎn)量

中圖分類號(hào)： S513 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI編號(hào)： ? 10.14025/j.cnki.jlny.2019.02.023

玉米作為吉林省的主要糧食作物之一，種植面積占50%以上。在中央和地方的惠農(nóng)政策力度不斷加大的情況下，玉米產(chǎn)量逐年攀升[1]。農(nóng)民長(zhǎng)期以來(lái)追求增產(chǎn)而大量施用氮、磷、鉀肥，改變土壤理化性質(zhì)，造成玉米減產(chǎn)和環(huán)境污染問(wèn)題[2-3]。因此，合理施用氮、磷、鉀肥，對(duì)玉米增產(chǎn)和耕地保護(hù)具有深遠(yuǎn)意義。按照“吉林省測(cè)土配方施肥工作實(shí)施方案”和“耕地保護(hù)與提升化肥減量增項(xiàng)項(xiàng)目”要求，開(kāi)展本次玉米“3414”試驗(yàn)，研究玉米在不同氮、磷、鉀施肥配比時(shí)的產(chǎn)量與生育性狀，增產(chǎn)效果和肥料效應(yīng)模型，以期為科學(xué)指導(dǎo)施肥提供依據(jù)[4-6]。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)地選在通化市二道江區(qū)鴨園鎮(zhèn)四道江村實(shí)驗(yàn)田里進(jìn)行，供試土壤為白漿土，理化性質(zhì)見(jiàn)表1。玉米品種為豐禾10，供試肥料為尿素（含N 46%）、磷酸二銨（含P 64%）、過(guò)磷酸鈣（含P2O5 46%）、硫酸鉀（含K2O 50%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用“3414”方案設(shè)計(jì)[7-8]，即氮、磷、鉀3個(gè)因素、4個(gè)水平、14個(gè)處理。0水平為不施用任何肥料;2水平為當(dāng)?shù)毓┰囎魑锓柿献罴延昧?，每公頃施N 260kg、P2O5 90.0kg、K2O 90.0kg;1水平為2水平的一半用量;3水平為2水平用量的1.5倍。小區(qū)面積20m2（7.7m×2.6m），采用4行區(qū)。4月末進(jìn)行播種，10月初收獲，玉米從出苗至成熟125d左右。施肥方法采用一次性施肥。

2 結(jié)果與分析

2.1不同處理對(duì)玉米生育性狀和產(chǎn)量的影響

由表2可知，株高由高到低排列前五位為處理6>處理11>處理7>處理10>處理5;莖粗由高到低排列前五位為處理11>處理7>處理6>處理14>處理9;穗長(zhǎng)由高到低排列前五位為處理7>處理11>處理6>處理14>處理5。由此可見(jiàn)在玉米生長(zhǎng)過(guò)程中，對(duì)其施加適量的肥料能夠增加玉米的長(zhǎng)勢(shì)，但株高、穗粗和穗長(zhǎng)并不是隨著肥料施用量的增加而增加。產(chǎn)量項(xiàng)中， 處理1最低為5548.6kg/hm2，處理6最高為8540.2kg/hm2，與處理1未添加任何肥料相比，添加適量的肥料能夠增加產(chǎn)量在526.3～2991.6kg/hm2。

2.2 氮、磷、鉀肥交互作用效果分析

適宜的氮、磷、鉀配比有利于玉米產(chǎn)量的提高，因此需要進(jìn)一步探討氮、磷、鉀三因素的交互作用[9-10]。由表2可知，在N2水平下，不同氮、磷施用量處理（4-10，14）中玉米產(chǎn)量大小依次為P2>P3>P1>P0，K2>K3>K0>K1。磷施用量為P1條件下，處理5產(chǎn)量高于處理14;鉀施用量為K1條件下，處理9產(chǎn)量高于14，說(shuō)明施用少量磷、鉀肥能夠提高玉米產(chǎn)量，其正交互作用明顯。磷、鉀施用量分別為P2和K2條件下，處理6 （N2P2K2）的玉米產(chǎn)量最高。

在P2水平下，不同氮鉀施用量處理（2，3，6，8-11，13）中玉米產(chǎn)量大小依次為N2>N3>N1>N0，K2>K3>K0>K1。氮施用量為N1條件下，處理13產(chǎn)量高于處理3;鉀施用量為K1條件下，處理9產(chǎn)量高于13，可見(jiàn)施氮水平低時(shí)，增加鉀肥施用量造成玉米減產(chǎn);施鉀水平低時(shí)，增加氮肥施用量可提高玉米產(chǎn)量。氮、鉀施用量分別為P2和K2條件下，處理6（N2P2K2）的玉米產(chǎn)量最高。

在K2水平下，不同氮鉀施用量處理（2-7，11，13）中玉米產(chǎn)量大小依次為N2>N3>N1>N0，P2>P3>P0>P1。氮施用量為N1條件下，處理12產(chǎn)量高于處理3;磷施用量為K1條件下，處理5產(chǎn)量高于12，可見(jiàn)施氮水平低時(shí)，增加磷肥施用量會(huì)造成玉米減產(chǎn);施磷水平低時(shí)，增加氮肥施用量可提高玉米產(chǎn)量。氮、磷施用量分別為P2和K2條件下，處理6（N2P2K2）的玉米產(chǎn)量最高。由此可見(jiàn)，處理6（N2P2K2）的氮磷鉀肥施用量配比效果最好，能夠顯著提高玉米產(chǎn)量。

2.3氮、磷、鉀肥對(duì)玉米的增產(chǎn)效果

施肥的增產(chǎn)效果可以用肥料增產(chǎn)率來(lái)表征[11]，肥料增產(chǎn)率計(jì)算公式如下：

通過(guò)肥料增產(chǎn)率計(jì)算公式，結(jié)合表2中各施肥處理得到的玉米產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，用處理6（全肥區(qū)）的產(chǎn)量分別與處理2（無(wú)氮區(qū)）、處理4（無(wú)磷區(qū)）和處理8（無(wú)鉀區(qū)）進(jìn)行比較，分別得出氮、磷、鉀肥對(duì)玉米的增產(chǎn)效率（表3）。由表3可知，施用純氮260kg/hm2可增產(chǎn)2465.3kg/hm2，增長(zhǎng)率為40.58%;施用純磷90kg/hm2可增產(chǎn)549.0kg/hm2，增產(chǎn)率為6.85%;施用純鉀90.0kg/hm2可增產(chǎn)181.7kg/hm2，增產(chǎn)率為2.17%。從增產(chǎn)率可以看出氮肥對(duì)玉米增產(chǎn)效率最高，鉀肥次之，磷肥增產(chǎn)效率最低。

2.4 肥料效應(yīng)函數(shù)模型的建立

運(yùn)用數(shù)據(jù)處理軟件分別采用三元二次方程和二元二次方程對(duì)各處理的玉米產(chǎn)量進(jìn)行回歸統(tǒng)計(jì)分析，并利用一元二次方程對(duì)玉米產(chǎn)量進(jìn)行擬合[11-12]，建立的肥料效應(yīng)函數(shù)模型及其結(jié)果，如表4所示。根據(jù)不同方程擬合的決定系數(shù)選擇最適模型，并通過(guò)分析模型確定玉米最高產(chǎn)量及其對(duì)應(yīng)的氮、磷、鉀肥施用量。

從表4分析結(jié)果可以看出，本試驗(yàn)三元二次回歸方程檢驗(yàn)中的F值>F0.05，相關(guān)系數(shù)R為0.985，說(shuō)明玉米產(chǎn)量與氮磷鉀施肥量之間具有顯著相關(guān)性。在二元二次回歸方程檢驗(yàn)中，氮磷、氮鉀函數(shù)方程中的F值>F0.1，相關(guān)系數(shù)R均在0.980以上，而磷鉀函數(shù)方程中的F值< F0.1，R值僅有0.896，說(shuō)明玉米產(chǎn)量與氮、磷、鉀肥存在部分相關(guān)性，不能準(zhǔn)確的反映三者之間的關(guān)系;同樣一元二次函數(shù)方程中僅有氮磷、氮鉀的函數(shù)方程R值較好，而磷鉀一元二次方程函數(shù)R值為0.902，不符合要求。因此選用三元二次方程作為肥料效應(yīng)函數(shù)模型最為適合。通過(guò)對(duì)氮、磷、鉀肥單元素分析，求導(dǎo)得出最大施肥量分別為N：320.94kg/hm2、P2O5：92.46kg/hm2、K2O：95.60 kg/hm2，對(duì)應(yīng)的最高產(chǎn)量為8513.80kg/hm2。

3 結(jié)論

通過(guò)“3414”肥效試驗(yàn)得出施用適量的氮、磷、鉀肥能夠顯著增加玉米產(chǎn)量，并且氮、磷、鉀肥對(duì)玉米的增產(chǎn)率順序?yàn)榈?鉀>磷。從肥料的交互作用分析來(lái)看，三種肥料因子間都存在正向交互作用，但其交互作用程度和規(guī)律性并不清晰。

運(yùn)用不同的數(shù)學(xué)模擬方法獲得玉米氮磷鉀肥三元二次肥效方程，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)達(dá)到顯著水平，并確定此區(qū)域玉米產(chǎn)量8513.80 kg/hm2的施肥量為最大施肥量，其對(duì)應(yīng)氮、磷、鉀施肥量分別為N：320.94kg/hm2、P2O5：92.46kg/hm2、K2O：95.60kg/hm2。

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作者簡(jiǎn)介：李旭，碩士，農(nóng)藝師，研究方向：土壤肥料。