我國北方玉米施肥產量效應和經濟效益分析

何 萍， 徐新朋， 仇少君， 趙士誠

(1 國際植物營養研究所北京辦事處， 北京 100081； 2 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所， 中國農業科學院—國際植物營養研究所植物營養創新研究聯合實驗室，北京 100081)

玉米作為重要的糧飼兼用作物以及重要的工業原材料，在保障糧食安全方面具有重要戰略意義。2010年玉米的種植面積達到3250萬公頃，占糧食作物種植面積的29.5%，使玉米成為我國第一大糧食作物[1]。在我國東北地區種植的春玉米和在華北地區種植的夏玉米其種植面積已達到玉米總種植面積的61%。

化學肥料在保障我國糧食安全中發揮重要作用。然而近年來化肥過量和不合理施用問題嚴重，影響到生態環境安全[2]，迫切需要一種優化的推薦施肥方法以保障糧食安全和提高農民收益。最近，國際植物營養研究所和中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所研創了一種新的推薦施肥方法—基于產量反應和農學效率的推薦施肥方法(Nutrient Expert， 簡稱NE)并通過田間試驗證明該方法是一種能夠增產、 增收并提高肥料利用率的重要的推薦施肥方法[3-7]。以往有關施氮對玉米增產效應和施肥效益的影響較多集中在單一試驗點的研究[8-12]。我國北方玉米產區因不同試驗點的土壤類型、 基礎土壤養分供應以及肥料施用歷史不同，氮、 磷、 鉀施用對玉米的增產效應可能會有所不同。另外，近年來糧食和肥料價格的波動對施肥經濟效益影響也很大。因此，本研究主要研究以下三個方面：1)氮、 磷、 鉀施用對玉米的增產效應； 2) 氮、 磷、 鉀施用的經濟效益； 3) 基于給定施肥效應、 肥料和玉米價格情況下玉米的經濟效益變化。以期通過以上研究，為我國北方玉米科學施肥和經濟施肥提供一定的借鑒意義。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

1.2 數據分析

方差分析采用SAS(1999)統計軟件，圖形采用Sigmaplot 10.0統計軟件。相關性分析采用Microsoft Excel 10.0。

2 結果與分析

2.1 施肥的增產效應

與農民習慣施肥比較，NE專家系統顯著提高了河南、 黑龍江、 吉林和遼寧四個省份籽粒產量(P<0.05)，七省平均籽粒產量也顯著提高(P<0.05)[6]。為便于討論，文中產量效應中主要依據NE小區產量與各減素小區產量差來計算。

2.2 經濟效益分析

圖1 玉米七省施肥產量效應 Fig.1 Fertilizer responses to maize across seven provinces in North China

圖2 玉米施用肥產投比Fig.2 Value to cost ratio (VCR) of fertilizers in maize

2.3 給定產量效應、 肥料用量、 肥料和玉米價格下經濟效益分析

圖3 不同施肥產量效應下，基于給定肥料和玉米價格下玉米施肥的產投比Fig.3 Value to cost ratio (VCR) of fertilizer at different fertilizer response levels and given fertilizer cost and maize price

同樣，在低、 中、 高施磷產量效應下，即在P2O550 kg/hm2對應的455 kg/hm2產量效應, 60 kg/hm2對應的805 kg/hm2產量效應, 70 kg/hm2對應的1301 kg/hm2產量效應下，在最高磷肥價格(7.37 yuan/kg)和最低玉米價格(1.5 yuan/kg)下的VCR分別為1.8, 2.7和3.8；在低、 中、 高施鉀產量效應下，既在K2O 60 kg/hm2對應的403 kg/hm2產量效應, 70 kg/hm2對應的835 kg/hm2產量效應, 80 kg/hm2對應的1328 kg/hm2產量效應下，在最高鉀肥價格(10.00 yuan/kg)和最低玉米價格(1.5 yuan/kg)下的VCR分別為1.0, 1.8和2.5。表明施用磷鉀肥農民可以獲益，且VCR隨著玉米價格增加而增加(圖3D、 3E、 3F和3G、 3H、 3I)。

表1 當產投比為1時不同肥料用量和肥料價格下獲得收益的施肥產量效應臨界值(kg/hm2)

3 結論

北方七省份玉米施用氮、 磷、 鉀肥料的平均產量效應分別為1889、 954和973 kg/hm2。施肥經濟效益與產量效應略有不同，施磷肥玉米的產投比最大，施鉀肥次之，施氮肥最低。 不施用氮、 磷、 鉀肥料產量和經濟效益均降低。在給定產量效應、 施肥量以及肥料和玉米價格條件下，施肥效應隨產量效應增加而增加。即使肥料價格增長，施肥仍有一定的獲利空間，該收益隨施肥產量效應、 玉米價格增加而增加。與北方玉米產區農民習慣施肥比較，基于NE專家系統的N-P2O5-K2O推薦施肥量157-56-67 kg/hm2能夠增產增收，是一種方便使用的推薦施肥方法。

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