杭錦旗玉米推薦施肥指標體系的建立

趙麗+劉惠青+張賀英+王偉妮+賀俊玲+張雪梅+李瑞

摘 要：應用“3414”試驗建立杭錦旗玉米氮、磷、鉀施肥指標體系，以指導杭錦旗玉米生產科學施肥。通過對數據進行整理分析表明，氮、磷、鉀肥配施的增產率為44.9%，農學效率為6.7%，化肥貢獻率為44.9% ，土壤貢獻率為70%；杭錦旗玉米的土壤養分豐缺指標為：全氮，極低（≤0.25 g·kg-1）、低（0.25～0.58 g·kg-1）、中（0.58～1.15 g·kg-1）、高（≥1.15 g·kg-1）；有效磷，極低（≤1.87 mg·kg-1）、低（1.87～6.58 mg·kg-1）、中（6.58～18.01 mg·kg-1）、高（≥18.01 mg·kg-1）；速效鉀，極低（≤44.52 mg·kg-1）、低（44.52～102.92 mg·kg-1）、中（102.92～201.23 mg·kg-1）、高（≥201.23 mg·kg-1）。杭錦旗玉米施肥模型為：y（N） = -126.6lnx + 167.04；y（P2O5） = -60.513lnx + 229.36；y（K2O） = -51.032lnx + 299.34。

關鍵詞：杭錦旗；玉米；3414試驗；養分豐缺指標；推薦施肥

中圖分類號：S158.3 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.03.005

Establishment of Corn Recommended Fertilization Index System in Hangjin Banner

ZHAO Li1，LIU Huiqing2，ZHANG Heying3，WANG Weini3， HE Junling1，ZHANG Xuemei1，LI Rui3

（1.Hangjin Banner Agricultural Technology Promotion Center，Hangjin Banner， Inner Mongolia 017400，China；2.Ordos Grassland Administration，Ordos， Inner Mongolia 017000，China；3.Ordos Soil and Fertilizer Station， Ordos， Inner Mongolia 017000，China）

Abstract：This study aimed to establish corn fertilization index systems of nitrogen，phosphorus and potassium in Hangjin Banner by applying “3414” test results.The results showed that production increased for 44.9% by applying nitrogen，phosphorus and potassium. Agronomic efficiency was 6.7%，fertilizer contribution rate was 44.9%，and soil contribution rate was 70%.The indices of abundance and deficiency of soil nutrients in Hangjin banner were showed as follow： total N with four levels of lower （≤0.25 g·kg-1）， low （0.25～0.58 g·kg-1）， moderate （0.58～1.15 g·kg-1）， and high （≥1.15 g·kg-1）；Olsen-P with four levels of lower （≤1.87 mg·kg-1），low （1.87～6.58 mg·kg-1）， moderate （6.58～18.01 mg·kg-1）， and high （≥18.01 mg·kg-1）； Solubale K with four levels of lower （≤44.52 mg·kg-1）， low （44.52～102.92 mg·kg-1）， moderate （102.92～201.23 mg·kg-1），and high （≥201.23 mg·kg-1）. The fertilization model of corn in Hangjin Banner was y（N） = -126.6lnx + 167.04；y（P2O5） = -60.513lnx + 229.36；y（K2O） = -51.032lnx + 299.34.

Key words： Hangjin Banner； corn； 3414test； index of abundance and deficiency of nutrients；optimal fertilizer treatment

化肥是糧食增產最有效的措施之一，在保障糧食安全方面發揮著重要的作用，Stewart等[1]研究指出，至少有30%～50%的糧食增產要歸因于化肥的施用；國內的研究也表明，施用化肥可提高糧食單產40%～50%以上，糧食總產中約1/3是施用化肥的貢獻[2]，但在玉米生產中，氮、磷、鉀肥的利用率分別僅為26.1%，11.0%和31.9%，遠低于歐美發達國家水平[3]。

玉米是杭錦旗主要的糧食作物之一，常年種植面積4萬hm2以上，總產量35萬t以上，平均產量為8 917 kg·hm-2。長期以來，該地區大量且盲目施用化肥，大部分農田過量施用氮肥，而不施用鉀肥，氮、磷、鉀施用比例嚴重失調，化肥利用率降低，造成了肥料資源浪費和環境污染，導致了耕地肥力的下降。20世紀80年代，隨著第二次全國土壤普查的開展，開始了大規模的測土施肥研究，建立了不同土壤類型、主要農作物的施肥參數[4-5]，為我國的農業生產發展作出了巨大的貢獻。但是第二次土壤普查距今已近30年，隨著農業生產水平的不斷提高、作物高產品種的廣泛應用、肥料用量的持續增長、種植制度及耕作措施的不斷變化，土壤養分狀況發生了很大變化，過去的施肥指標已經不能指導當前的現代化農業生產。大量的研究也表明，作物的施肥量不但受作物生理特性的影響，也受地貌類型、土壤因素、氣候條件等多因素的影響，而這些因素都與地域密切相關。因此，確定研究區域合理肥料用量和施肥比例對提高玉米產量、增加施肥效益、減少面源污染具有重要作用[6]。

本研究結合農業部測土配方施肥項目的實施，通過多年多點“3414”試驗開展杭錦旗玉米推薦施肥指標體系研究，旨在摸清杭錦旗玉米氮、磷、鉀配施的施肥效應，建立杭錦旗玉米土壤養分豐缺指標和推薦施肥模型，確定最佳施肥量，更新第二次土壤普查的數據，并為杭錦旗玉米生產的合理施肥及土壤培肥提供理論基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為玉米科河8號。

1.2 試驗設計

全旗共完成玉米田間肥效試驗32個，試驗采用的是“3414”完全設計方案，即氮、磷、鉀3個因素、4個水平、14個處理。14個處理分別為N0P0K0，N0P2K2，N1P2K2，N2P0K2，N2P1K2，N2P2K2，N2P3K2， N2P2K0，N2P2K1，N2P2K3，N3P2K2，N1P1K2，N1P2K1，N2P1K1。其中，處理中的0，1，2，3分別指氮、磷、鉀肥的4個施肥水平：0水平，指不施肥；2水平，指當地推薦施肥量；1水平（指施肥不足）=2水平×0.5；3水平（指過量施肥）=2水平×1.5。試驗不設重復，多年多點分散在杭錦旗玉米主要種植區域的高、中、低肥力水平的田塊上。各試驗點施肥量一致，2水平肥料純用量為N 276 kg·hm-2，P2O5 138 kg·hm-2，K2O 75 kg·hm-2。

每個試驗小區面積30 m2，隨機排列，除施肥量外，其他管理措施完全一致。每個試驗點在施肥播種前取0～20 cm耕層的混合土樣，分析化驗土壤pH值及有機質、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀含量[7]。收獲時去除邊行，按小區單收，折算單位面積產量。

2 結果與分析

2.1 不同產量水平下玉米肥料效應分析

將不同年度玉米N0P0K0處理的產量按高、中、低分段，以N2P2K2處理作為全肥區計算得出氮、磷、鉀肥及氮、磷、鉀肥配施的增產率、農學效率、肥料貢獻率和土壤貢獻率，結果如表1所示。

從表1可以看出，不施肥（N0P0K0）的平均產量為8 197.9 kg·hm-2，氮、磷、鉀肥配施（N2P2K2）的平均產量為11 467.3 kg·hm-2，缺氮區（N0P2K2）、缺磷區（N2P0K2）和缺鉀區（N2P2K0）的玉米產量均值分別為9 466.2，9 940.3，10 731.5 kg·hm-2 ，均高于不施肥處理，但均低于氮、磷、鉀肥配施處理。在高產量水平地塊上，氮、磷、鉀肥配施的增產率為26%，其中，氮肥增產率為15.9%，磷肥增產率為8.8%，鉀肥增產率為6.3%；氮、磷、鉀肥的農學效率為5.8 kg·kg-1，其中，氮肥農學效率為6.8 kg·kg-1，磷肥農學效率為8.1 kg·kg-1，鉀肥農學效率為10.9 kg·kg-1；氮、磷、鉀肥配施的肥料貢獻率為26%；土壤貢獻率為79.3%。在中等產量水平地塊上，氮、磷、鉀肥配施的增產率為39.9%，其中，氮肥增產率為16.1%，磷肥增產率為14.5%，鉀肥增產率為4.2%；氮、磷、鉀肥配施的農學效率為6.9 kg·kg-1，其中，氮肥農學效率為5.9 kg·kg-1，磷肥農學效率為10.8 kg·kg-1，鉀肥農學效率為6.3 kg·kg-1；氮、磷、鉀肥配施的肥料貢獻率為39.9%；土壤貢獻率為71.5%。在低產量水平地塊上，氮磷鉀肥配施的增產率為68.7%，其中，氮肥增產率為39%，磷肥增產率為28.7%，鉀肥增產率為11.6%；氮、磷、鉀肥配施的農學效率為7.4 kg·kg-1，其中，氮肥農學效率為9.0 kg·kg-1，磷肥農學效率為14.3 kg·kg-1，鉀肥農學效率為12.3 kg·kg-1；氮、磷、鉀肥配施的肥料貢獻率為68.7%；土壤貢獻率為59.3%。由此可見，高肥力水平地塊上增產作用最大的是鉀肥，中、低肥力水平地塊上增產作用最大的是磷肥。隨著產量水平的降低，氮、磷、鉀肥配施的增產率、農學效率、肥料貢獻率呈上升趨勢，土壤貢獻率呈下降趨勢。

2.2 玉米推薦施肥指標體系的建立

2.2.1 養分豐缺指標的劃分 利用“3414”肥效試驗獲得的相對產量（y）分別與土壤全氮、有效磷和速效鉀（xN，xP，xK）建立函數模型如圖1～3所示。根據函數模型按相對產量50%，75%，95%計算土壤養分含量，從而確立土壤氮、磷、鉀養分豐缺指標，其結果列于表2。

從表2可以看出，土壤氮、磷、鉀養分的豐缺指標各分為4個等級，分別是極低（相對產量≤50%）、低（相對產量50%～75%）、中（相對產量75%～95%）、高（相對產量≥95%）。相對產量與全氮含量的對應關系為y=29.289lnx+90.909（R2=0.701 7），土壤養分全氮的豐缺指標為：極低（≤0.25 g·kg-1）、低（0.25～0.58 g·kg-1）、中（0.58～1.15 g·kg-1）、高（≥1.15 g·kg-1）；相對產量與有效磷含量的對應關系為y=19.875lnx+37.541（R2=0.930 7），土壤養分有效磷的豐缺指標為：極低（≤1.87 mg·kg-1）、低（1.87～6.58 mg·kg-1）、中（6.58～18.01 mg·kg-1）、高（≥18.01 mg·kg-1）；相對產量與速效鉀含量的對應關系為y=29.830lnx-63.231（R2=0.421 8），土壤養分速效鉀的豐缺指標為：極低（≤44.52 mg·kg-1）、低（44.52～102.92 mg·kg-1）、中（102.92～201.23 mg·kg-1）、高（≥201.23 mg·kg-1）。

2.2.2 玉米施肥指標體系的建立 利用多年多點玉米的“3414”試驗結果，根據產量與施肥量一元二次函數關系估算每個試驗的氮、磷、鉀肥最佳施肥量，建立土壤全氮、有效磷、速效鉀測定值（xN，xP，xK）與氮、磷、鉀肥的最佳施肥量（y）的函數模型，如圖4～6所示。結合表2中的土壤養分豐缺指標，確立玉米的施肥指標體系，如表3所示。由表3可知，玉米的施肥指標同樣分為4個等級，分別是：極低（相對產量≤50%）、低（相對產量50%～75%）、中（相對產量75%～95%）、高（相對產量≥95%）。不同豐缺指標下氮磷鉀對應的施肥分級為：全氮含量0.25～1.15 g·kg-1，對應的最佳施肥量為343.86～149.36 kg·hm-2；有效磷土測值1.87～18.01 mg·kg-1，對應的最佳施肥量為191.4～54.4 kg·hm-2；速效鉀測定值44.52～201.23 mg·kg-1，對應的最佳施肥105.6～28.6 kg·hm-2。

3 討論與結論

對玉米不同產量水平下肥料效應分析表明，玉米氮、磷、鉀肥配施的增產率、農學效率、肥料貢獻率和土壤貢獻率平均分別為44.9%，6.7%，44.9%和70.0%，施肥量相同情況下，隨著產量水平的降低，氮、磷、鉀肥配施的增產率、農學效率、肥料貢獻率呈升高趨勢，土壤貢獻率呈下降趨勢。按照土壤養分豐缺指標，將杭錦旗氮、磷、鉀劃分為4個等級，并計算最佳肥料量，當土壤全氮處于≤0.25，0.25～0.58，0.58～1.15和≥1.15 g·kg-1時，氮肥（N）推薦用量為≥343.86，235.8～343.86，149.36～235.8，≤149.36 kg·hm-2；當有效磷處于≤1.87，1.87～6.58，6.58～18.01，≥18.01 mg·kg-1時，磷肥（P2O5）推薦用量為≥191.4，115.3～191.4，54.4～115.3，≤54.4 kg·hm-2；當速效鉀（AN）處于≤44.52，44.52～102.92，102.92～201.23，≥201.23 mg·kg-1時，鉀肥（K2O）推薦用量為≥105.6，62.9～105.6，28.6～62.9，≤28.6 kg·hm-2，本研究確定了不同地力水平下玉米全生育期的施肥量，構建了杭錦旗玉米施肥推薦指標體系，為農戶施肥提供了直接的參考依據。

劃分土壤養分分級指標是建立施肥指標體系的重要環節，對于肥力指標的分級不同學者采取的標準不同，基本上以相對產量50%，75%，90%和95%為標準，但也可根據不同情況進行調整，如陳新平[8]以相對產量50%，75%，95%為標準獲取土壤養分豐缺指標，李文彪[6]以相對產量65%，75%，85%和95%劃分5級玉米土壤養分豐缺指標，孫義祥等[9]以相對產量50%，75%，90%和95%劃分冬小麥土壤養分豐缺指標，本研究是基于杭錦旗土壤及地貌等特性，考慮實際生產實用性，結合農業部種植管理司和全國農技中心《測土配方施肥技術》，分別以相對產量50%，75%和95%計算土壤養分豐缺指標。

肥效試驗是獲得各種作物最佳施肥量、比例、時期的根本途徑，也是建立施肥指標體系的基本環節，“3414”方案吸收了回歸最優設計處理少、效率高的優點，是國內外應用較為廣泛的田間試驗方案[10-12]。但在具體實際操作中發現，試驗擬合成功率較低，這與試驗處理及重復較多、土壤肥力水平不一致以及上一季種植制度、農技人員的管理水平等諸多因素有關，在實際生產過程中，還應注重施肥時期的確定，合理的施肥時期和施肥量可以保證玉米各生育期養分充足供應，從而提高肥料利用率，減少肥料資源浪費和環境污染。

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