夏玉米超高產(chǎn)栽培施肥效應(yīng)及推薦施肥量研究

王紅軍，張靜，皇甫自起，張慎舉，郭振升，詹玉

（商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南商丘476005）

夏玉米超高產(chǎn)栽培施肥效應(yīng)及推薦施肥量研究

王紅軍，張靜，皇甫自起，張慎舉，郭振升，詹玉

（商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南商丘476005）

利用“3414”肥料效應(yīng)試驗(yàn)，研究了玉米超高產(chǎn)栽培肥料效應(yīng)及推薦施肥量。結(jié)果表明：最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，一元二次方程略高于三元二次方程（0.48%），二元二次方程略低于三元二次方程（-0.05%）；最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施肥量，一元二次方程略高于三元二次方程（1.62%），二元二次方程略低于三元二次方程（-0.23%）；產(chǎn)投比一元二次方程略低于三元二次方程（0.7%），二元二次方程略高于三元二次方程（2.17%）。因此，可以采用3類(lèi)7種效應(yīng)函數(shù)求解得到的氮、磷、鉀最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施肥量的平均值作為推薦施肥量：即氮（N）300.80 kg/hm2、磷（P2O5）186.13 kg/hm2、鉀（K2O）218.97 kg/hm2?？色@得最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量14028.0 kg/hm2，產(chǎn)投比為8.27。NPK互作效應(yīng)最高，NP、NK、PK均為正互作，互作效應(yīng)NP＞NK＞PK。單元素的增產(chǎn)效果是氮＞磷＞鉀。

玉米；“3414”試驗(yàn)；肥料效應(yīng)；施肥量

0　引言

“3414”肥料效應(yīng)試驗(yàn)可以建立三元二次、二元二次和一元二次肥料效應(yīng)回歸方程，通過(guò)肥料效應(yīng)方程分析，可以得出適合本地區(qū)的最佳施肥量［1-3］。隨著農(nóng)業(yè)部測(cè)土配方施肥項(xiàng)目的持續(xù)實(shí)施，不同生態(tài)區(qū)類(lèi)型區(qū)在玉米上進(jìn)行了大量“3414”試驗(yàn)［4-6］，超高產(chǎn)栽培（13000 kg/hm2）條件下的“3414”肥料效應(yīng)試驗(yàn)，春玉米報(bào)道較多［7-9］，而夏玉米鮮見(jiàn)報(bào)道。為此，筆者采用“3414”肥料效應(yīng)試驗(yàn)方案，進(jìn)行了夏玉米超高產(chǎn)栽培施肥效應(yīng)及推薦施肥量研究。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試品種為‘登海605’（審定編號(hào)：國(guó)審玉2010009）。試驗(yàn)肥料為尿素（N 46%）、氯化鉀（K2O 60%）、過(guò)磷酸鈣（P2O512%）。

1.2試驗(yàn)地土壤肥力

試驗(yàn)于2015年在商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物工程系試驗(yàn)基點(diǎn)進(jìn)行。土壤類(lèi)型為潮土，土質(zhì)為壤土。耕層（0～20 cm）土壤主要養(yǎng)分含量分別為：有機(jī)質(zhì)17.2 g/kg，全氮（N）0.93 g/kg，堿解氮（N）81.5 mg/kg，有效磷（P2O5）19.7 mg/kg，速效鉀（K2O）139.2 mg/kg。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采取“3414”完全試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，共設(shè)14個(gè)處理，各處理用肥量見(jiàn)表1。試驗(yàn)小區(qū)面積為30 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，不設(shè)重復(fù)，四周設(shè)保護(hù)行。表1為玉米全生育期施肥量，除小麥秸稈還田外不施有機(jī)肥，全部磷肥、鉀肥及30%的氮肥于定苗后（6月24日）施入，50%的氮肥在玉米大喇叭口期（7月21日）施入，20%的氮肥在吐絲期（8月13日）施入。

1.4試驗(yàn)實(shí)施及統(tǒng)計(jì)分析

每小區(qū)穴播5行玉米，留苗密度為89190株/hm2。6月9日采用玉米免耕精量播種機(jī)播種。各處理除施肥不同外，其他管理同一般高產(chǎn)攻關(guān)田。采用Excel 2010和測(cè)土配方施肥軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Mathematica 9.0制圖。

表1　玉米“3414”完全試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案用肥量

2　結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理對(duì)玉米經(jīng)濟(jì)效益的影響

不同施肥處理對(duì)玉米生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的影響見(jiàn)表2。通過(guò)表2對(duì)各施肥處理增產(chǎn)效益分析，配方施肥與不施肥（對(duì)照）比較，配方施肥的肥料投入405.0～810.0 kg/hm2，增加投入2052.0～4144.5元/hm2，增產(chǎn)2033.7～4790.9kg/hm2，效益增加1849.8～6613.9元/hm2。其中，處理6經(jīng)濟(jì)效益增加量最大，為6613.9元/hm2；處理11次之，為5269.9元/hm2。結(jié)果表明，玉米配方施肥增產(chǎn)效果顯著，經(jīng)濟(jì)效益增加顯著。

2.2不同施肥處理對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

由表2可以看出，不同的配方施肥處理玉米產(chǎn)量均高于CK，其中處理6增加50.33%，而處理2（缺氮）、處理4（缺磷）、處理8（缺鉀）產(chǎn)量相對(duì)較低，平均比CK增加22.38%。上述結(jié)果表明，玉米對(duì)氮素較為敏感，缺氮時(shí)，磷、鉀肥肥效作用較小，處理2中雖磷、鉀肥充足，但由于缺氮，產(chǎn)量依然很低，與CK相比，僅增加21.36%。缺磷、缺鉀同樣影響到玉米的生長(zhǎng)發(fā)育，缺磷對(duì)產(chǎn)量影響相對(duì)較大。在氮、磷營(yíng)養(yǎng)較充足時(shí)，施鉀可優(yōu)化農(nóng)藝性狀的多數(shù)指標(biāo)，增強(qiáng)抗病蟲(chóng)和抗倒能力，促進(jìn)增產(chǎn)增收。

2.3肥料效應(yīng)方程建立與推薦施肥量分析

經(jīng)回歸分析，分別建立一元二次、二元二次和三元二次肥料效應(yīng)方程，由方程求解極值，得出N、P2O5、K2O的最佳經(jīng)濟(jì)施用量和最高產(chǎn)量施用量。

2.3.1三元二次肥料效應(yīng)方程氮磷鉀三元素效應(yīng)方程為：y=9551.8948+8.0326N-0.0217N2+15.3767P-0.0549P2+8.4662K-0.033K2+0.0127NP+0.0197NK+ 0.0181PK（R2=0.98，F(xiàn)=18.45）。方程符合肥料報(bào)酬遞減律（二次項(xiàng)前系數(shù)為負(fù)值，一次項(xiàng)前系數(shù)為正值），F(xiàn)檢驗(yàn)極顯著，表明方程擬合成功［10］，屬于典型肥料效應(yīng)函數(shù)［11］。二次項(xiàng)N2、P2、K2的系數(shù)均為負(fù)數(shù)，呈開(kāi)口向下的拋物線變化，表明在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)氮、磷、鉀三因素均存在一個(gè)最高值，過(guò)量投入不僅會(huì)引起產(chǎn)量的降低，同時(shí)造成肥料的浪費(fèi)。

用當(dāng)年的肥料和玉米價(jià)格，解方程得到的最高產(chǎn)量及其施肥量、最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及其施肥量見(jiàn)表3。

2.3.2二元二次肥料效應(yīng)方程通過(guò)處理1～7、11、12可以建立以K2水平為基礎(chǔ)的氮磷二元二次肥料效應(yīng)方程；通過(guò)處理1～3、6、8～11、13可以建立以P2水平為基礎(chǔ)的氮、鉀二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程；通過(guò)處理1、4～10、14可以建立以N2水平為基礎(chǔ)的磷鉀二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程［7］。

表2　不同施肥處理對(duì)玉米產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響

氮磷：y=9563.8+13.2944N+20.6904P-0.0223 N2-0.0562 P2+0.0104 NP（R2=0.9791，F(xiàn)=28.071，Sig= 0.0101）。

氮鉀：y=9590.9845+14.2925N+16.5076 K-0.0241 N2-0.0365 K2+0.007 NK（R2=0.9748，F(xiàn)=23.096，Sig=0.0134）。

磷鉀：y=9575.744+22.2799 P+16.5816 K-0.0583 P2-0.0352 K2+0.0079 PK（R2=0.9770，F(xiàn)=25.528，Sig= 0.0116）。

由二元二次方程計(jì)算出的最高產(chǎn)量及其施肥量與最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及其施肥量見(jiàn)表3。

2.3.3一元二次肥料效應(yīng)方程通過(guò)處理1～4、6可以建立氮肥一元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程；通過(guò)處理1、4～7可以建立磷肥一元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程；通過(guò)處理1、8～10、6可以建立鉀肥一元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程［7］。

表3　不同肥料效應(yīng)函數(shù)得出的最高產(chǎn)量施肥量

氮肥：y=-0.022x2+15.53x+11446，R2=0.950。

磷肥：y=-0.057x2+24.07x+11507，R2=0.944。

鉀肥：y=-0.034x2+18.18x+11678，R2=0.941。

由一元二次方程計(jì)算出的最高產(chǎn)量及其施肥量與最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及其施肥量［12］見(jiàn)表3。

由表3可以算出：最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，一元二次方程略高于三元二次方程（0.48%），二元二次方程略低于三元二次方程（-0.05%）；最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施肥量，一元二次方程略高于三元二次方程（1.62%），二元二次方程略低于三元二次方程（-0.23%）；產(chǎn)投比，一元二次方程略低于三元二次方程（0.7%），二元二次方程略高于三元二次方程（2.17%）。因此，上述3類(lèi)7種效應(yīng)函數(shù)求解得到的氮磷鉀最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施肥量的平均值可作為推薦施肥量：即氮（N）300.80 kg/hm2、磷（P2O5）186.13 kg/hm2、鉀（K2O）218.97 kg/hm2?？色@得最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量14028.0 kg/hm2，產(chǎn)投比為8.27。

2.4肥料互作效應(yīng)分析

根據(jù)表2可以算出，NPK的互作效應(yīng)最高，比不施肥處理增產(chǎn)50.33%，其次是NP、NK的互作效應(yīng)，比不施肥處理分別增產(chǎn)23.76%和22.01%。PK的互作效應(yīng)最低，增產(chǎn)率為21.36%。無(wú)肥區(qū)產(chǎn)量（處理1）為全肥區(qū)產(chǎn)量的66.52%（相對(duì)產(chǎn)量），說(shuō)明在本試驗(yàn)肥力水平下，肥料對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率只有33.48%；缺N區(qū)（處理2）產(chǎn)量為全肥區(qū)產(chǎn)量的80.73%，說(shuō)明在本試驗(yàn)肥力水平下，氮肥對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率達(dá)19.27%；缺磷區(qū)（處理4）產(chǎn)量為全肥區(qū)產(chǎn)量的81.16%，說(shuō)明在本試驗(yàn)肥力水平下，磷肥對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率為18.84%；缺鉀區(qū)（處理4）產(chǎn)量為全肥區(qū)產(chǎn)量的82.32%，說(shuō)明在本試驗(yàn)肥力水平下，鉀肥對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率為17.68%。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可知：缺鉀（處理8）的相對(duì)產(chǎn)量＞缺磷（處理4）的相對(duì)產(chǎn)量＞缺氮（處理2）的相對(duì)產(chǎn)量。說(shuō)明在該試驗(yàn)條件下，氮磷鉀三要素都有顯著的增產(chǎn)效果，氮肥增產(chǎn)效果最好，其次為磷肥，鉀肥最低，但氮磷鉀三要素對(duì)玉米產(chǎn)量的影響差異不顯著，說(shuō)明在該試驗(yàn)條件下氮磷鉀對(duì)玉米產(chǎn)量的影響處于同等重要地位。

利用Mathematica9.0軟件對(duì)上述二元二次肥料互作效應(yīng)方程繪圖，可得到NP、NK、PK雙因素互作效應(yīng)圖（圖1）。由圖1可見(jiàn)，3種互作效應(yīng)圖均為開(kāi)口向下的拋物面，說(shuō)明各種互作效應(yīng)，肥料施用量都存在一個(gè)適宜的幅度，玉米產(chǎn)量隨著氮磷、氮鉀、磷鉀施用量的增加而提高，表現(xiàn)出顯著的正交互效應(yīng)，交互促進(jìn)作用明顯，各交互作用在過(guò)量施肥時(shí)玉米產(chǎn)量均明顯降低。

3　結(jié)論與討論

最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，一元二次方程略高于三元二次方程（0.48%），二元二次方程略低于三元二次方程（-0.05%）；最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施肥量，一元二次方程略高于三元二次方程（1.62%），二元二次方程略低于三元二次方程（-0.23%）；產(chǎn)投比，一元二次方程略低于三元二次方程（0.7%），二元二次方程略高于三元二次方程（2.17%）。因此，上述3類(lèi)7種效應(yīng)函數(shù)求解得到的氮、磷、鉀最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施肥量的平均值可作為推薦施肥量。這與王國(guó)棟等［9］“采用3類(lèi)7種效應(yīng)函數(shù)最高產(chǎn)量施肥量平均值作為推薦施肥量”的研究結(jié)論相同或相似，而與戰(zhàn)秀梅等［7］“通過(guò)3類(lèi)7種效應(yīng)函數(shù)分析以三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)的最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施肥量作為推薦施肥量”的研究結(jié)論則不同。

圖1　NP、NK、PK互作效應(yīng)曲面圖

根據(jù)肥料效應(yīng)模型分析得出，NPK三元素互作效應(yīng)明顯大于NP、NK、PK任一兩元素互作；NP、NK、PK均為正互作［2］，互作效應(yīng)對(duì)產(chǎn)量的影響效果NP＞NK＞PK，這與胡勝勇等［3，9］的結(jié)論相同，與余佳［13］的結(jié)論（NK＞NP＞PK）不同。單元素的增產(chǎn)效果是N＞P2O5＞K2O，這與張杰等［2-3，6，13-14］諸多研究得出的結(jié)論一致，與梁改梅等［8-9］（N＞K2O＞P2O5）、畢生斌等［15］（P2O5＞N＞K2O）的結(jié)論不同。

通過(guò)一元二次、二元二次和三元二次回歸方程和化肥、玉米價(jià)格，得出最佳經(jīng)濟(jì)施氮量為300.80 kg/hm2；最佳經(jīng)濟(jì)施磷（P2O5）量為186.13 kg/hm2；最佳經(jīng)濟(jì)施鉀量為218.97 kg/hm2，最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為14028.02 kg/hm2，該經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，與國(guó)內(nèi)春玉米生態(tài)類(lèi)型區(qū)有關(guān)研究結(jié)果還是有一定差異的。例如張杰等［2］推薦春玉米最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量15724.67kg/hm2的施肥量為N 290.15 kg/hm2、P2O5149.62 kg/hm2、K2O 100.15 kg/hm2；戰(zhàn)秀梅等［7］推薦春玉米最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量13241 kg/hm2的施肥量為N 162.8 kg/hm2、P2O5112.7 kg/hm2、K2O 149.7 kg/hm2；梁改梅等［8］推薦春玉米最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量14573.85 kg/hm2的施肥量為N 271.65 kg/hm2、P2O592.7 kg/hm2、K2O 113.7 kg/hm2。說(shuō)明在不同的生產(chǎn)、生態(tài)及技術(shù)條件下，為實(shí)現(xiàn)玉米超高產(chǎn)栽培目標(biāo)，確定玉米推薦施肥量不能一概而論。

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Fertilizer Effect and Recommended Application Amount on Super-high-yield Summer Maize

Wang Hongjun，Zhang Jing，Huangfu Ziqi，Zhang Shenju，Guo Zhensheng，Zhan Yu
（Shangqiu Polytechnic，Shangqiu 476005，Henan，China）

The fertilizer effect and recommended application amount on super-high-yield summer maize were studied by“3414”fertilizer effect experiment.The results showed that the optimum economic output fitted by quadratic equation with one unknown was higher than that of ternary quadratic equation（0.48%），binary quadratic equation was slightly lower than that of ternary quadratic equation（-0.05%）；application amount of optimum economic yield fitted by quadratic equation with one unknown was higher than that of ternary quadratic equation（1.62%），binary quadratic equation was slightly lower than that of ternary quadratic equation（-0.23%）；output-input ratio fitted by quadratic equation with one unknown was slightly lower than that of ternary quadratic equation（0.7%），binary quadratic equation was slightly higher than that of ternary quadratic equation（2.17%）.Therefore，the NPK average application value with optimum economic yield could be obtained from 3 categories 7 kinds of effect functions，which were N 300.80 kg/hm2，P2O5186.13 kg/hm2and K2O 218.97 kg/hm2.Then，the best economic yield of 14028.0 kg/hm2and output-input ratio of 8.27 were obtained.The interaction effect of NPK was the highest，NP，NK and PK were all positive interactions，which followed the order of NP＞NK＞PK.Yield-increasing effect of single element followed the order of N＞P＞K.

Maize；“3414”Test；Fertilizer Effect；Fertilizer Application Amount

S513，S147

A論文編號(hào)：cjas16060002

河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目“豫東平原區(qū)小麥玉米兩熟農(nóng)藝農(nóng)機(jī)配套技術(shù)研究與應(yīng)用”（142102110024）；河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目“小麥玉米超高產(chǎn)栽培技術(shù)研究與應(yīng)用”（16A210038）；商丘市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“小麥玉米連作畝產(chǎn)1500公斤栽培技術(shù)研究與示范”（20125002）；

王紅軍，男，1969年出生，河南商丘人，副教授，主要從事作物栽培方面的教學(xué)與研究工作。通信地址：476005河南省商丘市神火大道南段566號(hào)商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物工程系，Tel：0370-3182085，E-mail：whj3261@163.com。

張慎舉，男，1955年出生，河南睢縣人，教授，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)及作物栽培技術(shù)方面的教學(xué)與科研工作。通信地址：476005河南省商丘市神火大道南段566號(hào)商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院，Tel：13837081256，E-mail：13837081256@163.com。

2016-06-01，

2016-08-03。