魯中地區(qū)玉米減量施肥試驗(yàn)效果研究

劉玉婷 任延山 宋淑玲 車(chē)呈瑾 江麗華

（1.淄博市數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展中心 山東 淄博 255000；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所 山東 濟(jì)南 250100）

玉米是我國(guó)三大糧食作物中種植面積最大、總產(chǎn)量最多的糧食作物[1]，山東省是玉米種植大省，同時(shí)也是黃淮海區(qū)域小麥—玉米輪作的典型代表。2021年，淄博市玉米播種面積為171.16萬(wàn)畝，總產(chǎn)量75.86萬(wàn)t，平均每公頃產(chǎn)量6 647.72 kg，種植區(qū)域主要分布在高青、桓臺(tái)、臨淄、淄川等地區(qū)。根據(jù)魯中地區(qū)317戶(hù)玉米種植戶(hù)施肥調(diào)查，北部平原區(qū)玉米施肥方式分為基施和追施，基肥品種主要有磷酸二銨、復(fù)合肥、緩控釋肥，追肥主要為尿素和碳酸氫銨；南部山區(qū)大多采取“一炮轟”的施肥方式；有機(jī)肥主要在淄川、博山和沂源山地丘陵區(qū)施用，且僅有14戶(hù)種植戶(hù)將有機(jī)肥全部作為基肥施用。

近年來(lái)，國(guó)家大力推廣應(yīng)用測(cè)土配方施肥技術(shù)，使化肥的氮磷鉀配比日趨合理，調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，目前魯中地區(qū)的玉米氮磷鉀施肥（N、P2O5、K2O）比例為1∶0.51∶0.39，與2010年相比，氮肥用量占比減少了33.6個(gè)百分點(diǎn)，磷鉀肥用量占比大幅提高，其中，磷肥用量提高了6.3個(gè)百分點(diǎn)，鉀肥用量提高了7.8個(gè)百分點(diǎn)。氮磷鉀施用比例日趨符合玉米的需肥規(guī)律，肥料利用率不斷提高。隨著化肥減量增效的大力提倡，魯中地區(qū)玉米全生育期化肥的施用量也一直呈下降趨勢(shì)，從2010年的平均每公頃施用367.95 kg下降到310.20 kg，降幅達(dá)15.7%，化肥減量增效作用顯著。

本試驗(yàn)研究目的在保證玉米產(chǎn)量穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)效益可持續(xù)性條件下，探索出最適合魯中地區(qū)玉米生產(chǎn)的減量施肥配比，提高玉米的科學(xué)施肥水平，實(shí)現(xiàn)減肥增效的目標(biāo)，從而提高魯中地區(qū)玉米種植化肥利用率，以期為化肥合理減施提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本次試驗(yàn)選取的2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分別為淄博市臨淄區(qū)鳳凰鎮(zhèn)路山病蟲(chóng)害防治專(zhuān)業(yè)合作社和桓臺(tái)縣果里鎮(zhèn)魯中農(nóng)作物研究所試驗(yàn)基地。其中臨淄區(qū)鳳凰鎮(zhèn)試驗(yàn)地塊壤質(zhì)褐土，桓臺(tái)縣果里鎮(zhèn)試驗(yàn)地塊壤質(zhì)砂姜黑土，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)地勢(shì)平坦，水澆條件好，肥力較高，種植模式為冬小麥—夏玉米輪作。冬小麥生育期為每年的10月上旬到次年6月中旬，夏玉米生育期為每年的6月中旬到9月下旬[2]。土壤養(yǎng)分含量見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)地塊土壤養(yǎng)分含量

1.2 供試材料

供試材料為玉米，品種為連勝2018，露地栽培。供試肥料：基肥為普通復(fù)合肥或玉米配方肥，其中普通復(fù)合肥（N、P2O5、K2O比例為15∶15∶15）、配方肥（N、P2O5、K2O比例為18∶12∶10）均為農(nóng)大肥業(yè)生產(chǎn)；追肥為尿素（N 46%），為明水大化生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2個(gè)試驗(yàn)基地分別設(shè)置5個(gè)處理，3次重復(fù)，小區(qū)面積104 m2。各基地施肥試驗(yàn)時(shí)間見(jiàn)表2，其他澆水、病蟲(chóng)害防治等管理措施按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)生產(chǎn)習(xí)慣方式管理。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，其中，對(duì)照處理CK為空白對(duì)照；CF為常規(guī)施肥，基肥施用普通復(fù)合肥533.92 kg/hm2，追肥施用尿素179.90 kg/hm2；T1為配方施肥，基肥施用配方肥600.30 kg/hm2，追肥施用尿素179.90 kg/hm2，總養(yǎng)分與CF常規(guī)施肥持平；T2為減量20%施肥，基肥施用配方肥481.01 kg/hm2，追肥施用尿素144.30 kg/hm2；T3為減量40%施肥，基肥施用配方肥359.80 kg/hm2，追肥施用尿素107.75 kg/hm2。各處理折純施肥量和小區(qū)肥料施用量見(jiàn)表3。

表2 2021年試驗(yàn)基地玉米減量施肥試驗(yàn)時(shí)間

表3 小區(qū)施肥量計(jì)算

1.4 樣品采集與測(cè)定

試驗(yàn)開(kāi)展前，在2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分別采集0~20 cm耕層土壤，按照實(shí)驗(yàn)室常規(guī)方法測(cè)定土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀和pH[3]。每個(gè)小區(qū)選取有代表性的玉米植株10株，在玉米出苗后及喇叭口期對(duì)其生物學(xué)性狀進(jìn)行觀察，在玉米收獲期進(jìn)行玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素田間測(cè)量，各小區(qū)收獲取樣，室內(nèi)考種計(jì)產(chǎn)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用WPS統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，DPS數(shù)據(jù)處理軟件和“3414”田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用最小顯著極差法（LSR-SSR）進(jìn)行差異性顯著分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)玉米生物學(xué)性狀的影響

玉米出苗后及喇叭口期觀察，根據(jù)田間觀察記載，2個(gè)試驗(yàn)基地T1（配方施肥）、T2（減量20%施肥）、CF（常規(guī)施肥）與CK（空白）相比均表現(xiàn)為植株前期生長(zhǎng)健壯，葉片顏色濃綠，根系生長(zhǎng)發(fā)達(dá)，中后期植株長(zhǎng)勢(shì)旺盛，葉片功能期延長(zhǎng)，無(wú)早衰現(xiàn)象，抗病蟲(chóng)害能力強(qiáng)，果實(shí)籽粒飽滿(mǎn)；T3（減量40%施肥）、CK（空白）與其他處理相比均表現(xiàn)為植株生長(zhǎng)矮小，葉片顏色發(fā)黃，根系生長(zhǎng)瘦弱，后期植株長(zhǎng)勢(shì)較弱，果實(shí)有禿尖和缺?，F(xiàn)象。

2.2 對(duì)玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的影響

2.2.1 對(duì)玉米穗粒數(shù)和千粒重的影響 通過(guò)圖1田間測(cè)產(chǎn)可以看出，試驗(yàn)點(diǎn)A施用配方肥的各處理（T1～T3）、常規(guī)施肥（CF）與空白對(duì)照（CK）穗粒數(shù)之間無(wú)顯著差異，并且以T1處理穗粒數(shù)最多，平均為534.33粒，最低CK處理平均為499.90粒，說(shuō)明減量施肥在臨淄區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)對(duì)玉米穗粒數(shù)沒(méi)有顯著影響；試驗(yàn)點(diǎn)B配方施肥（T1～T3）、常規(guī)施肥（CF）與空白對(duì)照（CK）穗粒數(shù)之間差異極顯著，并且以常規(guī)施肥（CF）數(shù)量最多，平均為584.33粒，最低CK處理平均為470.00粒，說(shuō)明減量施肥在桓臺(tái)縣試驗(yàn)基地對(duì)玉米的穗粒數(shù)有顯著的影響。

通過(guò)圖2室內(nèi)考種結(jié)果可以看出，A、B 2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的千粒重依次為T(mén)1>T2>CF>T3>CK，試驗(yàn)點(diǎn)A T1配方施肥、T2減量20%施肥與T3、CK處理差異極顯著，與CF處理相比存在差異，但不顯著；試驗(yàn)點(diǎn)B T1與CK處理之間差異顯著，與CF、T2、T3處理相比存在差異，但不顯著。因此，減量施肥在臨淄區(qū)試驗(yàn)基地對(duì)玉米的千粒重有較大的影響。

2.2.2 對(duì)玉米產(chǎn)量的影響 通過(guò)表4室內(nèi)考種結(jié)果可以看出，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)玉米的產(chǎn)量依次為T(mén)1>T2>CF>T3>CK。用最小顯著極差法（LSR-SSR）進(jìn)行多重比較可知，各處理組與CK不施肥處理差異均達(dá)極顯著水平。

表4 減量施肥對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

與常規(guī)施肥（CF）相比，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)100%配方施肥T1和減量20%施肥T2均表現(xiàn)為增產(chǎn)，試驗(yàn)點(diǎn)A平均每公頃分別增產(chǎn)782.85 kg和246.70 kg，增產(chǎn)率分別為7.31%和2.30%，且T1與CF處理差異極顯著；試驗(yàn)點(diǎn)B平均每公頃分別增產(chǎn)543.82 kg和97.26 kg，增產(chǎn)率分別為5.19%和0.93%。2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)減量40%施肥T3均表現(xiàn)為減產(chǎn)，試驗(yàn)點(diǎn)A平均每公頃減產(chǎn)333.30 kg，減產(chǎn)率3.11%；試驗(yàn)點(diǎn)B平均每公頃減產(chǎn)878.41 kg，減產(chǎn)率8.39%。

與100%配方施肥T1相比，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)減量20%施肥T2和減量40%施肥T3均表現(xiàn)為減產(chǎn)，試驗(yàn)點(diǎn)A平均每公頃分別減產(chǎn)536.15 kg和1 116.15 kg，減產(chǎn)率分別為4.66%和9.71%；試驗(yàn)點(diǎn)B平均每公頃分別減產(chǎn)446.55 kg和1 422.22 kg，減產(chǎn)率分別為4.05%和12.91%。且2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)T2、T3與T1處理均表現(xiàn)為差異極顯著。

綜上所述，在氮、磷、鉀總養(yǎng)分相同條件下，施用玉米配方肥比常規(guī)施肥具有更好的增產(chǎn)效果，說(shuō)明配方施肥能夠更合理的搭配營(yíng)養(yǎng)配比，促進(jìn)增產(chǎn)增收；在土壤養(yǎng)分充足的地塊，采用減量20%配方施肥可以有效保證產(chǎn)量的穩(wěn)定，從而避免過(guò)量施肥。

2.3 玉米減量施肥的經(jīng)濟(jì)效益分析

由表5不同處理投入產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益分析可知，玉米減量施肥對(duì)人工、種子、農(nóng)機(jī)田間作業(yè)等投入費(fèi)用幾乎無(wú)影響，因此，在設(shè)定其他投入相同的前提下，僅以化肥成本投入進(jìn)行計(jì)算分析比較。其中，玉米復(fù)合肥按照3.15元/kg，玉米配方肥按照2.80元/kg，尿素按照3.22元/kg計(jì)算，收益主要按照玉米平均價(jià)格2.6元/kg計(jì)算。與CK空白對(duì)照相比，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)施肥處理均能夠提高產(chǎn)值，并且產(chǎn)值低依次為T(mén)1>T2>CF>T3>CK。與CF常規(guī)施肥相比較，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)T1、T2玉米的產(chǎn)值和產(chǎn)投比均高于CF，試驗(yàn)點(diǎn)A處T1可以獲得最高的產(chǎn)值和產(chǎn)投比，分別為每公頃29 895.58元和2.43，試驗(yàn)點(diǎn)B處T1可以獲得最高的產(chǎn)值為每公頃28 651.27元，T2可以獲得最高的產(chǎn)投比為3.26；2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)減量20%施肥T2可以保證產(chǎn)量與產(chǎn)值的相對(duì)穩(wěn)定，同時(shí)可以獲得良好的產(chǎn)投比，產(chǎn)值較CF每公頃分別提高641.42元和252.88元，產(chǎn)投比分別提高0.73和0.76；減量40%施肥T3的產(chǎn)值均低于CF，但試驗(yàn)點(diǎn)A處T3的產(chǎn)投比高于CF。說(shuō)明采用測(cè)土配方施肥并且適度減量施肥可以有效減少化肥用量，提高肥料的利用率，從而達(dá)到增產(chǎn)、增收的效果，并且獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。

表5 減量施肥對(duì)玉米經(jīng)濟(jì)效益的影響

因此，綜合考慮減量施肥對(duì)玉米產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響，在魯中地區(qū)建議采用減量20%的配方肥施用量，可以有效保證產(chǎn)量的穩(wěn)定，并且獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)有效提高化肥利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效。

3 討論

3.1 測(cè)土配方施肥與優(yōu)化肥料配比有利于提高肥料的利用率

在傳統(tǒng)的玉米種植過(guò)程中，經(jīng)常施用富含某種元素的化肥，會(huì)導(dǎo)致土壤營(yíng)養(yǎng)單一化，不利于玉米的生長(zhǎng)和化肥減量增效。研究表明，與我國(guó)北方玉米產(chǎn)區(qū)農(nóng)民習(xí)慣施肥比較，基于NE專(zhuān)家系統(tǒng)的N、P2O5、K2O推薦施肥量157 kg/hm2、56 kg/hm2、67 kg/hm2能夠增產(chǎn)增收，是一種方便使用的推薦施肥方法[4]。近年來(lái)，通過(guò)對(duì)魯中地區(qū)玉米施肥調(diào)研數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，水澆田玉米全生育期平均施肥總量為315.45 kg/hm2，氮、磷、鉀肥分別為162.15 kg/hm2、87.60 kg/hm2和65.70 kg/hm2，N、P2O5、K2O配比為1∶0.54∶0.41；山旱田玉米全生育期平均施肥總量為256.65 kg/hm2，氮、磷、鉀肥分別為168.75 kg/hm2、42.45 kg/hm2和45.45 kg/hm2，N、P2O5、K2O比例為1∶0.25∶0.27。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)試驗(yàn)地塊土壤養(yǎng)分進(jìn)行化驗(yàn)，試驗(yàn)地塊較魯中地區(qū)玉米種植區(qū)域土壤養(yǎng)分平均值的含氮量低，磷鉀含量相對(duì)較高，因此，優(yōu)化調(diào)整玉米肥料中氮、磷、鉀配比比例，適當(dāng)提高氮的占比，降低磷和鉀的比例，可以更精準(zhǔn)的確定玉米配方肥使用量，充分發(fā)揮各種元素的作用，既能滿(mǎn)足玉米的正常生長(zhǎng)需求，提高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)避免施肥過(guò)多造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

3.2 減量施肥對(duì)玉米生產(chǎn)起到節(jié)本增效的作用

在本試驗(yàn)中，T1配方施肥雖然可以獲得最高玉米產(chǎn)量，但是肥料的投入成本過(guò)高，肥料的利用率未達(dá)到最適作用效果。與常規(guī)施肥相比，T2減量20%配方施肥在土壤養(yǎng)分充足的地塊，足以滿(mǎn)足當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)日常施肥產(chǎn)量的要求，并且具有更低的肥料投入成本和更高的純收益及產(chǎn)投比。因此，在魯中地區(qū)玉米日常種植生產(chǎn)中，可根據(jù)地力水平和土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行施肥配比調(diào)整，在保證玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)前提下，適當(dāng)減少化肥用量、提高肥料利用率，能夠促進(jìn)玉米生產(chǎn)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

3.3 采用多途徑技術(shù)方法可以有效避免玉米生產(chǎn)化肥過(guò)量使用

在本試驗(yàn)研究過(guò)程中，僅采用減少化肥使用量，優(yōu)化配比的方法，雖然起到了一定的作用效果，但是在生產(chǎn)實(shí)際中對(duì)于產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高仍然有相對(duì)局限性。基于此結(jié)果，可以在玉米的種植過(guò)程中，采用多途徑技術(shù)方法來(lái)達(dá)到減量施肥的作用效果，如施加肥料增效劑[5-6]、有機(jī)肥、緩釋肥料、生物炭[7-9]、聚谷氨酸[10]和腐植酸等，大力推廣水肥一體化、玉米—大豆輪作[11]、秸稈還田[12]等，也可以根據(jù)玉米不同時(shí)期對(duì)養(yǎng)分的不同需求，采用平衡施肥的方式，提高肥料利用率，促進(jìn)玉米增收[13]。

4 結(jié)論

綜上所述，在魯中地區(qū)玉米種植生產(chǎn)中，采用測(cè)土配方施肥并且減量20%施肥可以有效提高玉米的產(chǎn)量，同時(shí)起到節(jié)本增效的作用。在魯中地區(qū)土壤養(yǎng)分充足的地塊建議采用減量20%的配方肥施用量，該區(qū)域玉米種植建議施肥配比（折純）為全年施用氮肥152.70 kg/hm2、磷肥57.60 kg/hm2、鉀肥48.00 kg/hm2。在此施肥模式下可以更好地保證魯中地區(qū)玉米的產(chǎn)量并獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)達(dá)到減少化肥用量、提高肥料利用率的效果，有利于魯中地區(qū)玉米生產(chǎn)的健康、綠色可持續(xù)發(fā)展。