磷肥不同施用量對玉米經(jīng)濟(jì)系數(shù)·產(chǎn)量和磷肥指標(biāo)的影響

周小芹，楊志奇，趙尚文，溫宏昌，張喜平，呂莉莉，田志強(qiáng)

(天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，甘肅天水 741000)

磷是作物生長不可缺少的重要元素之一，以多種方式參與植物體內(nèi)各種生物化學(xué)過程，對促進(jìn)植物生長發(fā)育和新陳代謝起著非常重要的作用[1]。磷有施入不同土壤極易被固持等特征，研究表明，磷在當(dāng)季作物的利用率僅為10%～25%[2]。因磷肥利用率低，如不科學(xué)合理地施用磷肥，必然造成直接的經(jīng)濟(jì)損失；長此以往，還會嚴(yán)重破壞土壤結(jié)構(gòu)。同時(shí)，部分磷還會隨地表徑流，由陸地生態(tài)系統(tǒng)向水體生態(tài)系統(tǒng)遷移，加速了水體的富營養(yǎng)化，造成水域環(huán)境脅迫[3]。黃土高原地區(qū)是我國重要旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，區(qū)域內(nèi)土壤貧瘠，水資源嚴(yán)重缺乏，土壤養(yǎng)分和水分是限制農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素，長期生產(chǎn)實(shí)踐證明，通過增加肥料投入培肥土壤，是提高該區(qū)糧食單產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵措施，特別是施用磷肥[4]。近幾年，種植戶為了提高作物產(chǎn)量，盲目大量施用化肥，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)成本增加、磷素在土壤中積累過度，如何合理施肥，在保障作物產(chǎn)量的同時(shí)，又能降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)還能提高耕地土壤肥力是發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)的有效途徑。筆者通過田間試驗(yàn)，在同等有機(jī)肥、氮肥和鉀肥條件下，研究了磷肥不同施用量對玉米經(jīng)濟(jì)系數(shù)、產(chǎn)量和磷肥指標(biāo)的影響，以期為天水市干旱半干旱區(qū)玉米磷肥的合理施用和化肥零增長提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料供試作物為春玉米，指示品種為中單2號；氮肥為尿素(含N 46.4%)；磷肥為過磷酸鈣(含P2O512%)；鉀肥為硫酸鉀(含K2O 51%)；地膜采用0.01 mm白膜。

1.2 試驗(yàn)地概況試驗(yàn)設(shè)在天水市秦州區(qū)中梁鎮(zhèn)三灣村(天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)田)，該區(qū)屬半干旱山區(qū)，年平均氣溫為11 ℃左右，海拔1 650 m，降雨量500～850 mm。試驗(yàn)地土壤屬中壤黃綿土。前茬作物玉米，有機(jī)肥為雞糞，當(dāng)?shù)匦⌒宛B(yǎng)雞場購買，腐熟期超過90 d。試驗(yàn)前測定0～20 cm耕層土壤基本理化性狀為有機(jī)質(zhì)16.8 g/kg，全氮 0.98 g/kg，全磷0.86 g/kg，全鉀20.2 g/kg，堿解氮69.8 mg/kg，速效磷22 mg/kg，速效鉀102 mg/kg，pH 8.32。前茬作物玉米。有機(jī)肥(雞糞)有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量分別為44.07、3.12、1.52和13.60 g/kg；堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別為252.25、268.9和1 635 mg/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，小區(qū)面積30 m2,3次重復(fù)。施有機(jī)肥7 500 kg/hm2、N 69 kg/hm2、K2O 60 kg/hm2，施P2O5分別為0、43.5、87.0、130.5、174.0和217.5 kg/hm2，均按照P0、P43.5、P87.0、P130.5、P174.0和P271.5標(biāo)識各個(gè)處理。有機(jī)肥和肥料結(jié)合整地一次性施入。栽培方式，結(jié)合當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣，條膜覆蓋，先鋪膜后7 d人工點(diǎn)播，保苗6.0萬～6.6萬株/hm2，其他田間管理措施同當(dāng)?shù)卮筇?。成熟期每小區(qū)分別選取具有代表特征的玉米20株，從根部距地面5 cm切割，帶入室內(nèi)風(fēng)干后測定株高、穗長、穗粗、禿頂長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重。小區(qū)單打單收，籽粒脫粒后曬干稱取籽粒產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)采用軟件Excel作圖，DPS 8.00進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性分析，并用LSD法檢驗(yàn)差異顯著性。

磷肥貢獻(xiàn)率=(施磷區(qū)產(chǎn)量-不施磷區(qū)產(chǎn)量)/施磷區(qū)產(chǎn)量×100%

磷肥農(nóng)學(xué)利用率(kg/kg)=(施磷區(qū)籽粒產(chǎn)量-無磷區(qū)籽粒產(chǎn)量)/施磷量

磷肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=籽粒產(chǎn)量/磷肥(P2O5)用量

2 結(jié)果與分析

2.1 磷肥不同施用量對玉米生育時(shí)期的影響由表1可知，不同施磷(P)處理對玉米生育期的影響不同。施磷174.0、217.5 kg/hm2時(shí)拔節(jié)期較減磷處理延遲1～2 d，大喇叭口期較不施磷處理和減磷處理提前1～2 d。隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，不同施磷(P)處理，由于供磷量的不同，影響玉米的生長。不施磷和施磷較少的處理由于磷肥供應(yīng)不足，拔節(jié)期提前，影響有效完成干物質(zhì)累積。而不同施磷處理，玉米成熟期和生育期又不盡相同，玉米的生育期隨著磷肥施用量的不同相差1～3 d，呈現(xiàn)不規(guī)律的變化。

表1 不同種植模式及施肥量對玉米生育期的影響

2.2 磷肥不同施用量對玉米經(jīng)濟(jì)性狀的影響由表2可知，不同磷肥處理下，P217.5和P130.5株高、穗粗、禿頂長、千粒重均優(yōu)于P0、P43.5、P87.0處理，穗長、穗行數(shù)和行粒數(shù)處理間差異較小，相對比較穩(wěn)定，磷肥的施用量直接影響玉米的株高、穗粗、禿頂長和千粒重等，株高、穗長、穗粗處理間在0.01水平差異不顯著，而在0.05水平時(shí)不同磷肥處理差異顯著，株高、穗長、穗粗沒有隨著磷肥施用量的變化發(fā)生規(guī)律性的變化，而千粒重隨著磷肥施用量的增加不斷增加，說明磷肥的施用在一定程度可以提高玉米籽粒的千粒重。

表2 不同種植模式及施肥量對玉米經(jīng)濟(jì)性狀的影響

2.3 磷肥不同施用量對玉米籽粒產(chǎn)量的影響從圖1可以看出，玉米籽粒產(chǎn)量隨著磷肥施用量的增加而增加，P217.5最高，達(dá)11 112.15 kg/hm2，P0最低為7 750.50 kg/hm2，P43.5、P87.0、P130.5、P174.0和P217.5較P0分別提高14.33%、34.43%、39.08%、42.95%和43.37%，差異顯著。P217.5處理籽粒產(chǎn)量較P43.5、P87.0、P130.5、P174.0分別提高25.40%、6.65%、3.09%、0.30%，施磷處理之間差異不顯著，尤其P174.0其玉米籽粒產(chǎn)量僅提高0.30%，相對于施磷水平可以忽略不計(jì)。

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示不同處理間差異極顯著(P<0.01)

2.4 磷肥不同施用量對磷肥貢獻(xiàn)率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力的影響由表3可知，磷肥貢獻(xiàn)率隨著施磷量的增加呈遞增趨勢，磷肥貢獻(xiàn)率為12.53%～30.25%，P217.5磷肥貢獻(xiàn)率最高為30.25%，較P174.0的磷肥貢獻(xiàn)率30.05%高0.2百分點(diǎn)，玉米籽粒產(chǎn)量P217.5較P174.0高0.30%，從磷肥貢獻(xiàn)率和籽粒產(chǎn)量兩方面看，P174.0的磷肥貢獻(xiàn)率30.05%較為合理。從磷肥的農(nóng)學(xué)效率和磷肥偏生產(chǎn)力看，不同施磷量之間存在差異，隨著施磷量的增加均呈遞減趨勢。

表3 磷肥不同施用量對肥效指標(biāo)的影響

3 結(jié)論與討論

不同施磷處理對玉米生育期的影響不同，施磷174.0、217.5 kg/hm2時(shí)拔節(jié)期較減磷處理延遲1～2 d，大喇叭口期較不施磷處理和減磷處理提前1～2 d。而不同施磷處理，玉米成熟期和生育期又不盡相同；不同磷肥處理影響玉米的株高、穗粗、禿頂長、千粒重，而穗長、穗行數(shù)和行粒數(shù)處理間差異較小，P217.5和P130.5株高、穗粗、禿頂長、千粒重均優(yōu)于P0、P43.5、P87.0處理，磷肥的施用對玉米的生長發(fā)育有明顯的影響；陳書強(qiáng)等[5]研究表明，隨著施磷量的增加，玉米株高呈增加趨勢，而穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均呈拋物線變化，5項(xiàng)指標(biāo)均以75 kg/hm2最大；研究顯示，提高磷肥施用量可以增強(qiáng)玉米長勢，但并非施磷量越大時(shí)效果越好，穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均以施磷量75 kg/hm2處理最大，表明只有適量施用磷肥才可以改善玉米產(chǎn)量構(gòu)成因子，提高產(chǎn)量水平。

玉米籽粒產(chǎn)量隨著磷肥施用量的增加而增加，P217.5最高，達(dá)11 112.15 kg/hm2，P0最低為7 750.50 kg/hm2，P217.5處理籽粒產(chǎn)量較P43.5、P87.0、P130.5、P174.0分別提高25.40%、6.65%、3.09%、0.30%，施磷處理之間差異不顯著，尤其P174.0其玉米籽粒產(chǎn)量僅提高0.30%，相對于施磷水平可以忽略不計(jì)。宇萬太等[6]研究顯示，施磷玉米增產(chǎn)24.2%～27.8%，1 kg磷肥增產(chǎn)玉米19.21～69.54 kg。適量施用磷肥可以減少玉米產(chǎn)量年際間的波動，起到穩(wěn)產(chǎn)的作用。韓秉進(jìn)等[7]研究顯示，在大豆-玉米輪作區(qū)，施磷比無肥區(qū)增加45.2～47.0 kg/hm2。張愛君等[8]研究表明，在江蘇黃潮土上，在施用氮肥的基礎(chǔ)上施用磷肥使玉米產(chǎn)量從5 115.0 kg/hm2提高到6 130.5 kg/ hm2。孫恒等[9]研究表明，施用磷肥對玉米籽粒產(chǎn)量有一定的影響，施磷量在0～120 kg/hm2時(shí)，玉米籽粒產(chǎn)量隨施磷量的增加而增加，施磷量在120～480 kg/ hm2時(shí)，玉米籽粒產(chǎn)量隨施磷量的增加而降低，但玉米籽粒產(chǎn)量降低不顯著。張寶貴等[2]研究顯示，施肥對玉米籽粒中N、P、K養(yǎng)分的吸收量及含量均有一定的影響，其中磷肥的影響最大，施用磷肥的處理比不施磷肥處理玉米籽粒中磷素吸收量提高了9.8～10.5 kg/hm2。劉德江等[10]研究顯示，氮、磷、鉀肥對玉米產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率分別是6.18%、20.69%、12.42%，磷肥對玉米產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率相對最高。至于該地區(qū)施磷量多大，會降低玉米產(chǎn)量需要進(jìn)一步研究，但從資源節(jié)約和生態(tài)安全等方面考慮，該地區(qū)玉米的經(jīng)濟(jì)安全施磷量應(yīng)控制在174 kg/hm2以下。

磷肥貢獻(xiàn)率在一定范圍內(nèi)與磷肥施用量呈正相關(guān)，從P0～P217.5其變幅為12.53%～30.25%，P217.5磷肥貢獻(xiàn)率最高30.25%，較P174.0的磷肥貢獻(xiàn)率30.05%高0.2百分點(diǎn)，就玉米籽粒產(chǎn)量P217.5較P174.0高0.30%，從磷肥貢獻(xiàn)率和籽粒產(chǎn)量兩方面看，P174.0的磷肥貢獻(xiàn)率30.05%較為合理；從磷肥的農(nóng)學(xué)效率和磷肥偏生產(chǎn)力看，不同施磷量之間存在差異，隨著施磷量的增加均呈遞減趨勢；玉米磷肥農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力與磷肥施用量呈負(fù)相關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)，磷肥施用不足雖能提高磷肥的農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力，但明顯降低了產(chǎn)量收益，而高施磷量的農(nóng)學(xué)效益和偏生產(chǎn)力低下，不利于資源節(jié)約和環(huán)境友好，P174.0處理的農(nóng)學(xué)效率為19.13 kg/kg，偏生產(chǎn)力為63.68 kg/kg，貢獻(xiàn)率30.05%，在該區(qū)域可以保證玉米籽粒產(chǎn)量，同時(shí)利于資源節(jié)約、環(huán)境友好又可以培肥土壤。

磷肥施用量的不同可以影響玉米的生育期、產(chǎn)量、株高、穗粗、禿頂長、千粒重等，當(dāng)施磷量達(dá)87.0 kg/hm2時(shí)，繼續(xù)施磷對玉米籽粒的產(chǎn)量影響逐漸變??；當(dāng)達(dá)174.0 kg/hm2以上時(shí)，施磷對玉米籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)可以忽略不計(jì)。該試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為，在天水半干旱山區(qū)黃綿土土壤上玉米磷的施用量為施有機(jī)肥一般施87.0～174.0 kg/hm2，不施有機(jī)肥一般不超過217.5 kg/hm2。