低肥力區(qū)域玉米氮、磷、鉀肥料效應(yīng)的研究

鄧彤彤

甘肅省武山縣城關(guān)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村綜合服務(wù)中心，甘肅 武山 741300

玉米是重要的糧食作物，同時也是重要的飼料和工業(yè)原料。有關(guān)施肥對玉米產(chǎn)量的影響，國內(nèi)外對此都進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究，在施肥與玉米品質(zhì)關(guān)系方面，也進(jìn)行了相當(dāng)多的研究[1-5]，合理配方施肥對玉米產(chǎn)量和品質(zhì)有重要作用。通過測土配方施肥“3414”田間試驗，可以掌握各種農(nóng)作物所需的最佳施肥量、施肥比例和施肥方法，同時也是建立施肥指標(biāo)體系的必要環(huán)節(jié)[6]?！?414”肥料試驗設(shè)計吸收了設(shè)計處理少、效率高的優(yōu)點。通過“3414”試驗可以建立包括養(yǎng)分平衡法和土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)法等在內(nèi)的測土配方體系[7]。甘肅省武山縣有豐富的水域資源，是重要的蔬菜和糧食產(chǎn)物地區(qū)，然而在有些肥力比較低的淺山區(qū)，玉米產(chǎn)量偏低，增加了農(nóng)民的生產(chǎn)成本。本試驗選在武山縣城關(guān)鎮(zhèn)鄧堡村，通過“3414”試驗，研究了干旱土地玉米氮、磷、鉀肥料的最佳施肥用量、施肥比例，目的在于提高化肥的利用率，降低生產(chǎn)成本，增加生產(chǎn)效益，提高玉米的產(chǎn)量品質(zhì)，為指導(dǎo)玉米生產(chǎn)推廣提供合理的施肥依據(jù)。

一、材料與方法

（一）試驗材料

供試玉米品種：金張掖種業(yè)提供的VS-8號組合。

供試肥料：氮肥為尿素，張掖“祁連山”牌（含N46%），磷肥為重過磷酸鈣，云南“三環(huán)”牌（含P43%），鉀肥為硫酸鉀，青海“國安”牌（含K20%）。

（二）試驗方法

1.試驗設(shè)計。試驗前整地，設(shè)計保護(hù)行，田間區(qū)劃，按照“3414”試驗方案設(shè)3因素4水平14個處理，即氮、磷、鉀3個因素、每個因素4個水平、共14個處理（見表1）。其中4個水平的含義為：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[8]。

2.試驗地概況。試驗設(shè)在武山縣城關(guān)鎮(zhèn)鄧堡村，試驗田面積為0.08hm2，土壤為沙壤土，肥力較低，前茬作物為制種玉米，試驗地未施有機(jī)肥。試驗之前進(jìn)行了混合土樣的采集，采取0～20cm耕作層土壤[9]，檢測得到有機(jī)質(zhì)11.2g/kg，全氮0.67g/kg，堿解氮39mg/kg，全磷0.69g/kg，有效磷12.9mg/kg，全鉀39g/kg，速效鉀102mg/kg，pH值8.56。

表2 不同處理化肥用量標(biāo)準(zhǔn)

3.試驗實施。試驗共設(shè)14個處理，小區(qū)的形狀為長方形，小區(qū)面積為30m2（3m×10m），每個小區(qū)鋪4幅膜，種植8行，膜行距為50cm，株距22cm。隨機(jī)區(qū)組排列，不設(shè)重復(fù)。小區(qū)四周打埂，埂寬50cm，保證肥水不相互滲透，區(qū)組間挖溝，溝寬50cm，對小區(qū)進(jìn)行單排單灌，避免串灌串排，試驗地周圍要設(shè)置保護(hù)行[10]。磷、鉀肥全部作基肥，氮肥1/3做基肥、1/3在拔節(jié)期追施、1/3在大喇叭口期追施，小區(qū)單收計產(chǎn)考種。試驗地不同處理化肥用量標(biāo)準(zhǔn)見表2。

4.田間管理。本試驗于2019年4月1日翻地平整，4月5日打埂、施基肥、鋪膜。4月10日播種母本，用葫蘆頭穴播，株距22cm，每穴2～3粒，行比7：1，4月18日母本出苗，4月19～21日放苗，4月26～29日間苗、定苗。4月18日點種父本滿天星，4月22日點種父本行比，錯期5天，株距22cm，4月28日父本滿天星出苗，5月2日父本行比出苗，5月6～10日間苗、定苗。5月22日進(jìn)行拔節(jié)期追肥的施加、灌水，6月20日進(jìn)行大喇叭口期追肥的施加、灌水，7月3～5日去雄，7月28日砍除父本，整個生育期灌水7次。玉米生長期間觀察記載生長情況，9月26日收獲，各小區(qū)單收計產(chǎn)，并分小區(qū)進(jìn)行考種。

二、結(jié)果與分析

（一）生育期調(diào)查結(jié)果

通過對玉米生長期間農(nóng)藝性狀的觀察，可發(fā)現(xiàn)處理1（N0P0K0）的植株在初期生長緩慢，植株細(xì)弱矮小，葉片薄而小，并呈現(xiàn)出黃綠色，到生長盛期下部葉片開始干枯，葉尖開始變黃，成熟時穗小，頂部籽粒不飽滿，禿尖明顯。處理2（N0P2K2）的植株在苗期葉色淺黃，到生長盛期葉尖開始干枯，莖稈細(xì)小，成熟時穗小，穗尖缺粒，尖部籽粒干癟。處理4（N2P0K2）、5（N2P1K2）的植株在初期葉片略帶些紫紅色條斑，成熟時果穗比較小。處理8（N2P2K0）、13（N2P2K1）、14（N2P1K1）的植株在生長盛期葉片有褐色斑點。其他處理間生長情況良好，其中處理6（N2P2K2）、11（N3P2K2）的植株葉色濃綠，生長情況最好。

（二）不同處理對玉米植株性狀的影響

由表3可以看出，不同施肥處理對玉米株高、穗位高、果穗長、穗粗、穗粒數(shù)、百粒重影響較大。處理3（N1P2K2）株高最高，為177.8cm；處理1（N0P0K0）最低，為153.0cm。處理3（N1P2K2）穗位高最高，為89.9cm；處理1（N0P0K0）最低，為74.7cm。處理5（N2P1K2）處理6（N2P2K2）等其他幾個處理莖粗最粗，為6.9cm；處理1（N0P0K0）最細(xì)，為6.3cm。處理7（N2P3K2）果穗長最長，為13.6cm；處理1（N0P0K0）最短，為10.6cm。處理12（N1P1K2）穗粗最粗，為13.7cm；處理1（N0P0K0）最細(xì)，為12.7cm。處理10（N2P2K3）穗粒數(shù)最多，為277.3粒；處理1（N0P0K0）最少，為191.8粒。處理11（N3P2K2）百粒重最重，為36.0g；處理1（（N0P0K0）最輕，為3 1.4 g。處理1（N0P0K0）和處理2（N0P2K2）葉色表現(xiàn)為黃綠色、處理6（N2P2K2）和處理11（N3P2K2）葉色表現(xiàn)為濃綠，其他處理表現(xiàn)為綠色。

表3 不同施肥處理對玉米植株性狀的影響

表4 不同處理對玉米產(chǎn)量的影響

（三）不同處理對玉米產(chǎn)量的影響

由表4可知，不同的施肥處理對玉米產(chǎn)量的影響較大，平均每公頃產(chǎn)量最高的是處理11（N3P2K2），為7 369.5kg；處理10（N2P2K3）位居第二，為7 302kg；處理6（N2P2K2）位居第三，為7 269kg?？瞻讌^(qū)處理1（N0P0K0）的產(chǎn)量最低，為5 103kg，處理2（N0P2K2）的產(chǎn)量也低，為5 368.5kg。與處理1產(chǎn)量相比，其余13個處理每公頃增產(chǎn)265.5～2 266.5kg。增產(chǎn)最高的為處理11（N3P2K2），增產(chǎn)2 266.5kg，增產(chǎn)率達(dá)44.42%，第二為處理10（N2P2K3），增產(chǎn)2 199kg，增產(chǎn)率達(dá)43.09%，第三為處理6（N2P2K2），增產(chǎn)2 166kg，增產(chǎn)率達(dá)42.45%。

（四）土壤養(yǎng)分缺素及貢獻(xiàn)率分析

缺素區(qū)相對產(chǎn)量（%）=缺素區(qū)產(chǎn)量/處理6的產(chǎn)量×100%，相對產(chǎn)量豐缺狀況：＜50%為極低，50%～75%為低，75%～95%為中，＞95%為高[11]。

缺氮相對產(chǎn)量=處理2 產(chǎn)量/處理6 產(chǎn)量×100%=16.1/21.8×100%=73.85%

缺磷相對產(chǎn)量=處理4 產(chǎn)量/處理6 產(chǎn)量×100%=17.9/21.8×100%=82.11%

缺鉀相對產(chǎn)量=處理8 產(chǎn)量/處理6 產(chǎn)量×100%=18.9/21.8×100%=86.70%

土壤氮73.85%屬于偏低水平，土壤磷82.11%屬于中等偏低水平，土壤鉀86.70%屬于中等水平。氮肥的貢獻(xiàn)率為26.15%，磷肥的貢獻(xiàn)率為17.89%，鉀肥的貢獻(xiàn)率為13.30%。說明三種肥料對玉米產(chǎn)量的影響大小為N＞P＞K，氮素對玉米產(chǎn)量的影響最大。土壤整體養(yǎng)分貢獻(xiàn)率=處理1產(chǎn)量/處理6產(chǎn)量×100%=15.3/21.8×100%=70.18%。

（五）回歸分析

供試肥料價格為：尿素1.8元/kg，重過磷酸鈣3.8元/kg，硫酸鉀3.8元/kg；玉米價格為：1.8元/kg。結(jié)合測土配方施肥“3414”試驗數(shù)據(jù)，采用一元二次肥料效應(yīng)模型進(jìn)行回歸分析。

1.氮單因素分析。選取試驗中磷、鉀均為相同的優(yōu)化供應(yīng)而氮量不同的處理2（N0P2K2）、處理3（N1P2K2）、處理6（N2P2K2）和處理11（N3P2K2）共四個處理，對氮肥效應(yīng)進(jìn)行研究。采用一元二次模型對四個處理的作物產(chǎn)量與施氮量的關(guān)系進(jìn)行回歸，得到方程為：Y=-0.02X2+12.75X+5 361。

根據(jù)dY/dX=PX/PY，邊際收益等于邊際成本計算經(jīng)濟(jì)最佳施肥量[12]，得出經(jīng)濟(jì)最佳施純氮為293.75kg/hm2，此時最佳產(chǎn)量為7 380.53kg/hm2。根據(jù)dY/dX=0時計算最高產(chǎn)的施肥量，得出施純氮318.75kg/hm2時最高產(chǎn)量為7 393.03kg/hm2。

2.磷單因素分析。選取試驗中氮、鉀均為相同的優(yōu)化供應(yīng)而磷量不同的處理4（N2P0K2）、處理5（N2P1K2）、處理6（N2P2K2）和處理7（N2P3K2）共四個處理，對磷肥效應(yīng)進(jìn)行研究。得到方程為：Y=-0.214X2+36.29X+5 736.3。

根據(jù)dY/dX=PX/PY，得出經(jīng)濟(jì)最佳施磷純量為79.86kg/hm2，此時最佳產(chǎn)量為7 269.61kg/hm2。根據(jù)dY/dX=0時為最高產(chǎn)的施肥量，得出施純磷84.79kg/hm2時最高產(chǎn)量為7 274.81kg/hm2。

3.鉀單因素分析。選取試驗中氮、磷均為相同的優(yōu)化供應(yīng)而鉀量不同的處理8（N2P2K0）、處理9（N2P2K1）、處理6（N2P2K2）和處理10（N2P2K3）共四個處理，對鉀肥效應(yīng)進(jìn)行研究。得到方程為：Y=-0.463X2+69.02X+4 704.6。

根據(jù)dY/dX=PX/PY，得出經(jīng)濟(jì)最佳施鉀純量為72.26kg/hm2，此時最佳產(chǎn)量為7 274.43kg/hm2。根據(jù)dY/dX=0時為最高產(chǎn)的施肥量，得出施純鉀74.54kg/hm2時最高產(chǎn)量為7 276.82kg/hm2。

三、結(jié)論與討論

不同施肥處理對玉米株高、穗位高、果穗長、莖粗、穗粗、穗粒數(shù)、百粒重、葉色等植株性狀的影響較大，對產(chǎn)量的影響也較大，處理11（N3P2K2）的產(chǎn)量最高。

通過土壤養(yǎng)分缺素及貢獻(xiàn)率分析，缺氮時的相對產(chǎn)量為73.85%，缺磷時的相對產(chǎn)量為82.11%，缺鉀時的相對產(chǎn)量為86.70%。試驗地整體養(yǎng)分貢獻(xiàn)率為70.18%，氮肥的貢獻(xiàn)率為26.15%，磷肥的貢獻(xiàn)率為17.89%，鉀肥的貢獻(xiàn)率為13.30%。三種肥料對玉米產(chǎn)量的影響大小為N＞P＞K，氮素對玉米產(chǎn)量的影響作用最大。

回歸分析得出，低肥力區(qū)域玉米經(jīng)濟(jì)最佳施氮純量為293.75kg/hm2，最佳施磷純量為79.86kg/hm2，最佳施鉀純量為72.26kg/hm2，其最佳施肥比例為N：P：K=1：0.27：0.25。通過采用一元二次肥效模型，對氮、磷、鉀進(jìn)行單因素分析表明，對N來說，最佳施肥量為293.75kg/hm2，最佳產(chǎn)量為7 380.53kg/hm2，施純氮318.75kg/hm2時最高產(chǎn)量為7 393.03kg/hm2。對P2O5最佳施肥量為79.86kg/hm2，最佳產(chǎn)量為7 269.61kg/hm2。施P2O584.79kg/hm2時最高產(chǎn)量為7 274.81kg/hm2。對K2O最佳施肥量為72.26kg/hm2，最佳產(chǎn)量為7 274.43kg/hm2。施K2O74.54kg/hm2時最高產(chǎn)量為7 276.82kg/hm2。