潛江市春玉米不同氮肥施用量效應試驗結果分析

吳家瓊 劉克芝 董華兵 付 勇

（1.潛江市土壤肥料工作站 湖北潛江 433199； 2.潛江市竹根灘鎮農技服務中心 湖北潛江 433199）

潛江市地處江漢平原腹地，是湖北省主要的魚米之鄉，是全國稻蝦種養發起基地，譽為中國蝦都，名揚海內外。為合理調整農業種植結構，配合稻蝦種養，合理節約農業用水，在調減棉花種植面積的情況下，近些年大力發展了糧飼兼用的旱作物玉米的種植，近年種植面積近2 700hm2。為摸清我市玉米作物三要素（氮、磷、鉀）肥料養分與作物產量效應關系，在國家耕地質量保護與化肥減量增效補貼項目支持下，我站在有代表性的玉米種植區進行了春玉米不同氮肥施用量效應試驗[1-4]。初步弄清了我市春玉米作物產量與氮要素肥料養分的效應關系，得出了所試區域春玉米作物的氮肥推薦施用量，為促進肥料養分的合理平衡施用和減肥增效提供了理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗田塊基本情況

試驗地點選定在潛江市竹根灘鎮朱湖村方云種養殖專業合作社大白菜-玉米種植田塊進行。田塊總面積13 334m2，代表區域面積30hm2。區域常年降雨量1 510mm，無霜期252d，全年平均氣溫18.2℃。供試田塊土壤為砂土型灰潮土，土壤質地為沙壤，地勢平坦、土壤肥力均勻。試驗前采集耕層土樣并按常規法測試，土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為20.45g·kg-1、68mg·kg-1、21.2mg·kg-1、58mg·kg-1，pH 值為 7.7，肥力中等偏低。前作為大白菜，常年每hm2施用51%復合肥1 125kg，產量90t左右。供試作物為玉米，品種為蠡玉16，常年每hm2施用45%復合肥750kg，產量9t左右。供試肥料采用普鈣、尿素和氯化鉀等普通肥料。

1.2 試驗處理設計

參考“3414”肥效試驗設計[5-6]，試驗設6個處理。各處理分別為：①N0P0K0、②N6P0K0、③N12P0K0、④N18P0K0、⑤N24P0K0和⑥N12P5.4K4.8（下標“0”表示不施該養分肥料，數字為該養分施用量kg/667m2）。按豐缺指標法[7-8]依據所試各田塊土壤有效養分測試值和初步制定的區域玉米作物施肥指標體系，確定所試田塊氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）肥料養分的推薦施肥量分別為12、5.4、4.8kg/667m2。另各處理小區每667m2施用一水硫酸鋅0.5kg。

試驗小區面積50m2，設3次重復，小區隨機區組排列。各小區間開溝隔離，四周設保護行。氮肥（46%的尿素）分三次施用，即基施（播種前）、苗期和大喇叭口期追施，比例按 6：2：2；磷肥（12%的過磷酸鈣）播種前一次基施；鉀肥（60%的氯化鉀）作基肥和大喇叭口期追肥兩次施用，比例按6：4。各處理小區除施肥不同外，其它病蟲防治等田間管理均按當地習慣一致進行。

1.3 試驗實施與管理

試驗田塊于2019年3月24日耕田整地，開溝劃定小區，3月28日按各小區所施用肥料均勻條施覆土，3月30日定行定株人工點播，行距55.7cm，株距33cm，小區基本密度272穴/50m2，4月8日齊苗，4月26日～5月6日移栽補苗，確保各小區總苗數一致。4月24日和5月23日各小區分別條溝追施所施肥料。試驗期間降雨基本正常，無災害性氣候發生。各小區人工劃鋤和病蟲害防治均一致進行。5月8日～6月15日各小區定株10株調查相關植株生育性狀，8月2日取樣考種，8月6日按小區實收玉米產量。

2 試驗結果與分析

2.1 不同施肥處理對玉米生育性狀的影響

各處理小區各次定株調查10株，5月8日（苗期）和6月2日（拔節期）調查基本苗、株高、葉片數，孕穗期6月12日和6月15日調查抽雄率，成熟期8月2日調查與取樣考種產量因素等結果見下表1和表2。可見，在磷、鉀養分均不施的情況下，處理1～5，平均成株數基本一致，各處理間株高、葉片數、抽雄率則存在一定的差異，但沒有表現一致的增減趨勢；平均有效穗數最高的是處理4，每穗總粒數和每穗實粒數最高的是處理2，結實率彼此相差不大，百粒重最高的是處理3，再增加施氮量至24kg/667m2則均相對下降或減少；施氮量與理論產量則表現較為理想的“拋物線”趨勢。各處理間玉米生育性狀均以處理1氮磷鉀均不施表現最差，處理6氮磷鉀全施相對表現最佳。

表1 不同施肥處理玉米生育性狀調查結果

2.2 不同施肥處理對玉米籽粒產量的影響

8月6日按小區實收玉米籽粒產量結果見表3。可見處理1氮磷鉀均不施產量最低，處理6氮磷鉀全施產量最高。處理2～處理6各處理相比處理 1 增產量分別為 47.7、61.8、68.4、27.4 和87.3kg/667m2，增產率分別為 7.1、9.2、10.1、4.1 和13.0%。方差分析結果表明，各處理間產量差異總體達極顯著水平（見表4）。進一步進行LSD顯著性檢驗，處理6和處理4相比處理1和處理5間產量差異達極顯著水平，處理6相比處理2間產量差異達顯著水平，處理2、3、4相比處理1產量差異達顯著水平，其它差異不顯著（見表5）。處理6相對處理3，在等量施用氮養分并配施磷鉀養分的情況下，每667m2增產25.6kg，增產率較低,僅3.5%，且產量差異不顯著。在磷、鉀肥料養分均不施的情況下，僅施氮處理2～處理5相對處理1，氮肥養分效應（肥料養分農學效率或肥料養分偏生產力,即單位養分施用量的作物產量的增產量）分別為17.7、11.4、8.4和2.5kg/kg,表現為隨施氮量的增加而逐步下降的趨勢（見表3）。

表4 不同處理間產量差異方差分析結果

表5 不同處理間產量差異LSD檢驗結果

2.3 不同施氮量與玉米籽粒產量的函數效應關系與預測分析

用處理1～5各處理施氮量與玉米產量數據，按“Y=aX2+bX+c”一元二次回歸模型，進行回歸分析，擬合玉米籽粒產量（Y）與氮因子養分（X）施用量的一元二次效應方程和繪制曲線圖結果見圖1。可見，在磷、鉀養分均不施的情況下，所擬合的效應方程為正常的效應方程，二次項系數小于零，所繪制曲線為正常的“拋物線”，表現為理想的趨勢關系，即作物產量在達到較高產量之前，產量隨施肥量增加而增加，在達到較高產量之后，產量隨施肥量增加而下降，與“報酬遞減律”相符。對所擬合效應方程產量與氮養分施用量的相關關系進行顯著性分析，未達到顯著水平，決定系數僅為0.9735。

依據所擬合一元二次效應方程，按最大邊際效應求取偏導函數。按b+2aX=0方程計算，預測最高氮養分施用量為13.7kg/667m2，最高產量為742.4kg/667m2；按 b+2aX=Px/Py（Px 為氮養分單價=4.63元/kg，Py為玉米籽粒單價=1.9元/kg）方程計算，預測最佳氮養分施用量為10.4kg/667m2，最佳產量為738.3kg/667m2。

圖1 氮肥效應試驗一元二次回歸曲線

2.4 不同施肥處理經濟效益分析

僅考慮不同施肥處理不同肥料投入的情況下，測算各處理的經濟效益結果見下表6。可見，處理2～處理6各處理新增產值分別為90.6、117.4、129.9、52.1 和 165.9 元/667m2，新增肥料投入 分 別 為 27.8、55.6、83.3、111.1 和 114.9 元/667m2，產投比（新增產值與新增投入比）分別為3.26、2.11、1.56、0.47 和 1.44，新增純收入分別為62.8、61.8、46.5、-59.0 和 51 元/667m2。處理 2 和處理3產投比大于2，投肥增效明顯。在磷、鉀肥料養分均不施的情況下，產投比處理2＞處理3＞處理4，新增純收入則處理4＞處理3＞處理2，處理5則表現為負效益，虧損59元/667m2。處理6相對處理3，在等量施用氮養分并配施磷鉀養分的情況下，產投比小于1，為負效益，說明所試田塊氮是影響玉米產量和效益的關鍵因素。

表6 不同施肥處理經濟效益分析結果

3 試驗結論

綜合以上分析，本試驗結論如下：

3.1 所試區域田塊，僅施氮肥養分6kg～24kg/667m2和氮磷鉀養分（12-5.4-4.8）全施，玉米植株均能正常生長發育，且均具有一定的增產增收效果。相對氮磷鉀養分均不施，玉米籽粒增產量27.4kg～87.3kg/667m2，增產率 4.1%～13.0%，新增產值52.1元～165.9元/667m2，以氮磷鉀養分全施的增產量、增產率和增產值為最高，但產投比和純收入則相對較低。在磷鉀均不施情況下，以僅施氮養分6.0kg/667m2的產投比和純收入相對最高。

3.2 在磷、鉀肥料養分均不施的情況下，每667m2分別僅施氮 6kg、12kg、18kg、24kg 各處理相對氮磷鉀均不施處理，氮肥養分效應分別為17.7kg、11.4kg、8.4kg 和 2.5kg/kg，表現為隨施氮量的增加而逐步下降的趨勢。過量施氮18kg～24kg/667m2，養分效應降低或為負效益。

3.3 在磷、鉀肥料養分均不施僅施氮養分的情況下，能正常擬合玉米籽粒產量（Y）與磷因子養分（X）施用量的一元二次效應方程和繪制“拋物線”曲線，與“報酬遞減律”相符。應用效應方程預測最佳氮養分施用量為10.4kg/667m2，最佳產量為738.3kg/667m2。

3.4 在磷、鉀肥料養分均不施僅施氮養分的情況下，氮養分施用量以6kg～10.4kg/667m2為宜。盡管土壤氮養分較為缺乏，但也不宜過量施用。不過生產中多是氮磷鉀三要素養分配合施用，在一定磷鉀養分施用的情況下，進行不同氮肥養分用量試驗將更有生產指導意義。