2021年辛集市玉米“3414”肥料試驗(yàn)簡(jiǎn)報(bào)

馮寶儉

（辛集市種子管理站 河北辛集 052360）

辛集市位于山前平原與黑龍港流域交界處，屬東部季風(fēng)區(qū)暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性氣候，四季分明，寒暑懸殊，種植制度多為小麥、玉米輪作制。為探求高肥力土壤的肥料效應(yīng)，為辛集市高產(chǎn)夏玉米的科學(xué)施肥提供依據(jù)，2021年本單位承擔(dān)了夏玉米“3414”肥料試驗(yàn)?！?414”肥料試驗(yàn)方案吸收了回歸最優(yōu)設(shè)計(jì)處理少、效率高、信息量大的優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)家測(cè)土配方施肥工作推薦的試驗(yàn)方案。筆者旨在通過(guò)試驗(yàn)獲得肥料效應(yīng)函數(shù)、土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)等，以較快的速度建立起測(cè)土配方施肥專家系統(tǒng)，指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)施肥[1-3]。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)地設(shè)在辛集市張古莊鎮(zhèn)小位村位運(yùn)川夏玉米田，黃河、滹沱河沖積平原，地勢(shì)平坦，土質(zhì)為壤質(zhì)潮土，土層深厚，肥力較高。土壤pH 8.1，有機(jī)質(zhì)19.3 g/kg，全氮1.158 g/kg，有效磷123.8 mg/kg，速效鉀325 mg/kg。石津渠、地下水機(jī)井灌溉，水澆條件較好。本地采用“小麥—玉米”一年兩熟耕作制度，前茬小麥播種前每畝施用優(yōu)質(zhì)雞糞6 m3左右、湖南農(nóng)大哥8 kg、三元素復(fù)合肥（15∶15∶15）50 kg，小麥拔節(jié)期追施尿素20 kg，小麥畝產(chǎn)610 kg。小麥?zhǔn)斋@后，秸稈機(jī)械粉碎全部還田。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)按照“3414”正交設(shè)計(jì)，N肥、P肥、K肥施量及其組合見(jiàn)表1。

表1 “3414”正交設(shè)計(jì)N、P、K施肥量及其組合

試驗(yàn)處理隨機(jī)排列，試驗(yàn)各小區(qū)長(zhǎng)5 m、寬10 m,小區(qū)面積50 m2，小區(qū)間觀察道1 m，各小區(qū)間用大土埝隔開(kāi)，確保單灌，杜絕串水現(xiàn)象。

1.2.2 田間管理及栽培條件供試玉米品種滑豐8號(hào)生育期100 d。2021年6月15日播種，畝播4 800粒。依據(jù)夏玉米栽培管理規(guī)程和需肥規(guī)律，磷、鉀肥全部作底肥，氮肥底肥、追肥各半，拔節(jié)期追施。不施農(nóng)家肥?；什ズ蟀磪^(qū)、按量順壟撒肥，然后澆水。6月25日噴殺封除草劑，7月20日按區(qū)按量追施肥料，然后澆水，7月26日用2.5%高效氟氯氰菊酯乳油30 m L+10%吡蟲(chóng)啉可濕性粉劑30 g除蟲(chóng)一次。10月4日收獲。6月15日至10月2日生長(zhǎng)期間降水15次，總量197.7 mm，最高溫度35℃，最低溫度13℃，總積溫2 595℃，日照時(shí)數(shù)651.5 h。共澆2次水，用水量90 m3/畝。

1.2.3 試驗(yàn)調(diào)查與觀察在玉米生育期內(nèi)，觀察記載玉米大喇叭口期、抽雄期、開(kāi)花期、籽粒成熟期的株高和葉片數(shù)。10月2日成熟收獲，收獲時(shí)按小區(qū)單收，分別裝入紗網(wǎng)袋中，風(fēng)干后脫粒計(jì)產(chǎn)，折算畝產(chǎn)量。

1.2.4 分析方法用Microsoft E xcel編制的自運(yùn)算工作簿和Matlab矩陣實(shí)驗(yàn)室分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理的產(chǎn)量結(jié)果

不同肥料處理下的小區(qū)玉米試驗(yàn)產(chǎn)量折算為畝產(chǎn)量的結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 夏玉米“3414”試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果

2.2 氮效應(yīng)模型及最大施肥量

求取推薦施肥量（P2K2）下氮元素的一元效應(yīng)方程。用2、3、6、11區(qū)的產(chǎn)量結(jié)果（表3）求取氮效應(yīng)模型（圖1）。回歸分析方程：

表3 氮效應(yīng)的產(chǎn)量

通過(guò)回歸分析可得線性回歸的系數(shù)為0.699 3，擬合系數(shù)為0.489 0，調(diào)整后的擬合系數(shù)為-0.533 0，標(biāo)準(zhǔn)差為78.933 2，F(xiàn)值為0.478 5。說(shuō)明回歸理論值與實(shí)際值不完全相符，回歸方程式與實(shí)際有一定的偏差，并不適合指導(dǎo)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際施肥。試驗(yàn)地的土壤含氮量較高，是造成回歸失敗的原因。但圖1開(kāi)口向下的拋物線符合肥料報(bào)酬遞減的規(guī)律。計(jì)算模型得到的氮肥最大施肥量為5.321 kg/畝，最大產(chǎn)量為698.242 kg/畝。

圖1 氮效應(yīng)圖示

2.3 磷效應(yīng)模型及最大施肥量

求取推薦施肥量（N2K2）下磷元素的一元效應(yīng)方程。用4、5、6、7區(qū)的產(chǎn)量結(jié)果（表4）求取磷效應(yīng)模型（圖2）。

由表4磷效應(yīng)的產(chǎn)量計(jì)算得到磷的一元二次回歸方程：

表4 磷效應(yīng)的產(chǎn)量

通過(guò)回歸分析可得線性回歸的系數(shù)為0.919 9、擬合系數(shù)為0.846 2，調(diào)整后的擬合系數(shù)為-0.538 6，標(biāo)準(zhǔn)差為33.093 8，F(xiàn)值為2.751 0。說(shuō)明回歸理論值與實(shí)際值相符，回歸方程式與實(shí)際吻合，建立的肥料效應(yīng)回歸模型具有真實(shí)性，可以指導(dǎo)實(shí)際施肥。圖2開(kāi)口向下的拋物線符合肥料報(bào)酬遞減的規(guī)律。計(jì)算模型得到的磷肥最大施肥量為6.673 kg/畝，最大產(chǎn)量為712.751 kg/畝。

圖2 磷效應(yīng)圖示

2.4 鉀效應(yīng)模型及最大施肥量

求取推薦施肥量（N2P2）下鉀元素的一元效應(yīng)方程。用8、9、6、10區(qū)的產(chǎn)量結(jié)果（表5）求取鉀效應(yīng)模型（圖3）。

表5 鉀效應(yīng)的產(chǎn)量

圖3 鉀效應(yīng)圖示

經(jīng)計(jì)算得到鉀的一元二次回歸方程：

通過(guò)回歸分析可得:線性回歸的系數(shù)為0.827 9，擬合系數(shù)為0.685 5，調(diào)整后的擬合系數(shù)為0.056 4，標(biāo)準(zhǔn)差為38.013 2，F(xiàn)值為1.089 6。說(shuō)明回歸理論值與實(shí)際值不相符，回歸方程式與實(shí)際有一定的偏差，不適合指導(dǎo)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際施肥。這可能與試驗(yàn)地土壤含鉀量較高及鉀在植物體內(nèi)的存在形式和生理作用有關(guān)。圖3仍是開(kāi)口向上的拋物線，不符合肥料報(bào)酬遞減的規(guī)律。計(jì)算模型得到的鉀肥最小施肥量為4.27 kg/畝，最小產(chǎn)量為696.240 kg/畝。

2.5 三元二次效應(yīng)方程的建立和應(yīng)用

用14個(gè)區(qū)14組合的夏玉米產(chǎn)量結(jié)果及施肥量矩陣（表6），求取氮磷鉀三元素肥料效應(yīng)模型。

表6 夏玉米“3414”產(chǎn)量結(jié)果及施肥量矩陣

通過(guò)表7試驗(yàn)結(jié)果得到三元二次回歸方程參數(shù)，方程：

表7 夏玉米“3414”肥料試驗(yàn)回歸分析

通過(guò)回歸分析可得三元二次方程的回歸的系數(shù)為0.944 4，擬合系數(shù)0.891 8，調(diào)整后的擬合系數(shù)為0.648 4，標(biāo)準(zhǔn)差為40.070 9，F(xiàn)值為3.664 2。說(shuō)明回歸理論值與實(shí)際值相符，回歸方程式與實(shí)際吻合，建立的肥料效應(yīng)回歸模型具有真實(shí)性，可以指導(dǎo)實(shí)際施肥。用matlab軟件解三元二次方程，氮、磷、鉀取值范圍在0≤N≤18.0 kg/畝、0≤P2O5≤13.8 kg/畝、0≤K2O≤7.5 kg/畝，得到最大的施肥量分別為0 kg/畝、13.8 kg/畝、0 kg/畝，最大產(chǎn)量為1 224.1 kg/畝?；卮?yàn)算無(wú)誤。這顯然與生產(chǎn)實(shí)際不符，不被接受。目前配方施肥推薦的NPK施肥量分別為18～22 kg/畝、0～4 kg/畝、7～9 kg/畝，代入方程（4），得到產(chǎn)量為870～1 039 kg/畝。

2.6 土壤豐缺狀況檢驗(yàn)

用1、2、4、6、8區(qū)5個(gè)組合（也稱常規(guī)5處理），求缺素區(qū)產(chǎn)量占全肥區(qū)產(chǎn)量百分率，即相對(duì)產(chǎn)量，用以衡量土壤的豐缺狀態(tài)。可以與土壤養(yǎng)分化驗(yàn)結(jié)果互為矯正（表8）。

由表8可知，缺氮區(qū)、缺磷區(qū)、缺鉀區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量分別為96.54%、88.52%、107.88%，表明該試驗(yàn)田為氮素極豐富、磷素豐富、鉀素極豐富。與土壤養(yǎng)分化驗(yàn)結(jié)果比較土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)的結(jié)果基本一致。從田間試驗(yàn)結(jié)果看，玉米畝產(chǎn)高于720 kg的處理有4個(gè)，從高到低依次是N1P2K1畝產(chǎn)795 kg、N2P2K0畝產(chǎn)780 kg、N2P2K3畝產(chǎn)724 kg、N2P2K2畝產(chǎn)723 kg，也詮釋了高肥力水平土壤的氮、磷、鉀單元素模型的優(yōu)劣和肥料報(bào)酬遞減的規(guī)律，過(guò)量施肥會(huì)造成成本的提高與肥料的浪費(fèi)，為高肥力土壤夏玉米測(cè)土配方施肥技術(shù)提供參考依據(jù)。

表8 土壤養(yǎng)分豐缺狀況分析

3 結(jié)論

（1）本試驗(yàn)結(jié)果求得氮、磷、鉀單因素肥料的效應(yīng)模型分別是：

氮、磷、鉀三元素回歸模型：

通過(guò)回歸分析建立氮、磷、鉀的一元效應(yīng)模型和三因素回歸模型得出氮、磷、鉀取值范圍在0≤N≤18 kg/畝、0≤P2O5≤13.8 kg/畝、0≤K2O≤7.5 kg/畝，用matlab軟件求得最大施肥量分別為0 kg/畝、13.8 kg/畝、0 kg/畝，理論最大產(chǎn)量為1 224.1kg/畝。用常規(guī)5處理計(jì)算出氮、磷、鉀的相對(duì)產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分豐缺狀態(tài)，與土壤養(yǎng)分化驗(yàn)得出的結(jié)果一致，可以為高肥力水平農(nóng)田的科學(xué)施肥提供參考依據(jù)。

（2）“小麥—玉米”一年兩季的秸稈還田栽培模式，秸稈中的養(yǎng)分隨即還田及農(nóng)戶大量施入有機(jī)糞肥，使得土壤有機(jī)質(zhì)豐富，土壤養(yǎng)分含量提高。另外有益微生物菌群減少了土壤中植物生長(zhǎng)必需元素之間的拮抗，提高了作物對(duì)所需養(yǎng)分的吸收利用率。但土壤中各種有效養(yǎng)分的數(shù)量和比例與所需種植作物的需求相差較大，影響作物各器官的正常生長(zhǎng)發(fā)育，造成營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)期變長(zhǎng)，生殖生長(zhǎng)時(shí)期推遲，植株瘋長(zhǎng)，結(jié)實(shí)率提高，抗逆性變?nèi)?，最終產(chǎn)量反而下降。測(cè)土配方施肥使作物生育期所需氮、磷、鉀比例趨于平衡，且能滿足需求，改善作物生長(zhǎng)發(fā)育，從而有利于產(chǎn)量的形成。試驗(yàn)采用“3414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，具有處理少、效率高、信息量大的優(yōu)點(diǎn)，符合肥料試驗(yàn)的專業(yè)要求和實(shí)際需求。綜合試驗(yàn)結(jié)果和當(dāng)?shù)靥镩g實(shí)際肥料現(xiàn)狀，建議以N0P3K0為基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合土壤養(yǎng)分測(cè)定、作物品種特性等因素綜合分析，確定最佳的施肥方案，最大限度地提高肥料利用率。

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