潛江市夏玉米氮磷鉀肥料施用量效應試驗結果分析

吳家瓊 劉克芝 付 勇 董華兵

（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 433100）

潛江市地處江漢平原腹地，素有魚米之鄉美譽，是全國稻蝦種養發源地，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，種植面積近2667hm2。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，我們在有代表性的玉米種植區進行了夏玉米氮、磷、鉀各因子不同施用量效應試驗。初步弄清了我市夏玉米作物產量與三要素肥料養分的效應關系，得出了所試區域夏玉米作物的氮肥、磷肥和鉀肥養分推薦施用量，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嘗香思漢江灘地種植基地小麥-玉米種植田塊進行。田塊總面積1hm2，代表區域面積33.3hm2。區域常年降雨量1510mm，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，土種為灰油砂土，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23.40g· kg-1、89mg· kg-1、27.8mg· kg-1、172mg· kg-1，pH值為7.6，土壤氮養分較為缺乏，磷鉀養分則較豐富，肥力中等偏上。前茬作物為冬小麥，施肥水平40%復混肥30kg/667m2，產量水平300kg/667m2左右。供試作物為玉米，品種為蠡玉16，常年667m2施用45%復合肥50kg，產量600kg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”、“2+X”肥效試驗設計[1～2]，氮、磷、鉀各因子試驗各設6個處理。氮因子試驗各處理分別為：①N0P0K0、②N6.8P0K0、③N13.6P0K0、④N20.4P0K0、⑤N27.2P0K0和⑥N13.6P4.8K4.8（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[2-4]，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13.6、4.8、4.8kg/667m2；下同）；磷因子試驗各處理分別為：①N0P0K0、②N0P2.4K0、③N0P4.8K0、④N0P7.2K0、⑤N0P9.6K0和⑥N13.6P4.8K4.8；鉀因子試驗各處理分別為：①N0P0K0、②N0P0K2.4、③N0P0K4.8、④N0P0K7.2、⑤N0P0K9.6和⑥N13.6P4.8K4.8。另各因子各處理小區均667m2施用一水硫酸鋅0.5kg。

選擇田塊內臨近三塊小田塊分別進行各因子試驗。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

各試驗田塊于2019年5月29日耕田整地，開溝劃定小區，按試驗各處理小區所施用肥料均勻條施覆土，5月31日定行定株人工點播，行距60cm，株距34cm，小區基本密度248穴/50㎡。6月6日齊苗，6月10日～6月18日移栽補苗，確保各小區總苗數一致。6月24日和7月19日各試驗小區分別條溝追施所施肥料。試驗期間6～8月降雨較上年同期偏少，7月底～8月底發生較重干旱，對玉米灌漿結實和百粒重有一定影響。各試驗小區人工劃鋤和病蟲害防治均一致進行。6月30日～7月25日各小區定株10株調查相關植株生育性狀，9月6日取樣考種，9月7～8日按小區實收玉米產量。

2 試驗結果與分析

2.1 各因子試驗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，6月30日(苗期)和7月14日(拔節期)調查基本苗、株高、葉片數，孕穗期7月22日和7月25日調查抽雄率，成熟期8月2日調查與取樣考種產量，結果見表1和表2。可見，氮因子試驗所調查項目和測考產量因素中，僅施氮處理2～5和氮磷鉀全施處理6均明顯優于不施肥處理1，處理6氮磷鉀全施基本表現最佳，處理1～5表現最佳（最高或最多或最重）的是處理3或處理4，再增加施氮量至27.2kg/667m2（處理5）則均相對下降或減少，基本表現較為理想的“拋物線”趨勢[5～7]；磷因子試驗所調查項目和測考產量因素中，僅施磷處理2～5和氮磷鉀全施處理6，有的優于不施肥處理1，有的差于處理1，處理6氮磷鉀全施同樣表現最佳，處理1～5間僅穗總粒數、穗實粒數、結實率、百粒重和理論產量表現最佳的是處理3，再增加施磷量至9.6kg/667m2則均逐步下降或減少，雖表現較為理想的“拋物線”趨勢，但彼此間差異基本上都不大；鉀因子試驗所調查項目和測考產量因素，表現結果與磷因子試驗基本一致。

表2 各因子試驗不同施肥處理臨收獲時調查與考種結果

2.2 不同施肥處理對玉米籽粒產量的影響

9月7～8日各因子試驗按小區實收玉米籽粒風干重產量結果見表3。可見氮磷鉀各因子試驗處理2～6各處理相比處理1增產量和增產率，氮因子試驗分別為190.1～363.7kg/667m2和93.2～178.2%，最高的是處理4；磷因子試驗分別為-0.8～305.0kg/667m2和-0.4～151.0%，最高的是處理6；鉀因子試驗分別為6.6～255.8kg/667m2和3.0～116.1%，最高的是處理6。方差分析結果表明，各因子試驗各處理間產量差異總體均達極顯著水平（見表4）。進一步進行LSD顯著性檢驗，氮因子試驗處理4和處理5、處理6和處理3、處理2與處理1之間產量差異均達極顯著水平，處理4與處理5，以及處理6與處理3之間差異不顯著；磷、鉀因子試驗，處理6相對處理1～5間產量差異均達極顯著水平，處理1～5彼此間產量差異均不顯著（見表5）。各試驗處理2～5相對處理1，僅施某肥料養分的養分效應（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[7～8]），均以處理2的為最高，氮肥養分效應＞鉀肥養分效應＞磷肥養分效應,且均表現為隨施用量的增加而逐步下降的趨勢[7～8]（見表3）。

表3 不同施肥處理玉米實收籽粒產量(折風干重)結果

表4 各試驗處理間產量差異方差分析結果（F0.05=3.106，F0.01=5.064，“**”表示極顯著）

表5 各試驗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

分別用各因子試驗處理1～處理5施肥量與玉米產量數據，按“Y=aX2+bX+c”一元二次回歸模型[5～6]，進行回歸分析，擬合玉米籽粒產量（Y）與所施肥料養分施用量（X）的一元二次效應方程和繪制曲線圖結果見圖1～3。可見，各因子試驗所擬合的效應方程均為正常的效應方程，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[5～6]，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”[3～4]相符。對所擬合效應方程產量與養分施用量的相關關系進行顯著性分析，僅氮因子試驗的達到極顯著水平，決定系數僅為0.9994，磷、鉀的則不顯著。

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，各因子試驗分別預測最高氮養分施用量[2、6]為23.0kg/667m2和最高產量[2、6]為 570.8kg/667m2，最高磷養分施用量為4.7kg/667m2和最高產量為216.4kg/667m2，最高鉀養分施用量為5.2kg/667m2和最高產量為242.4kg/667m2。按b+2aX=Px/Py（Px為肥料養分單價，Py為玉米籽粒單價）方程計算，各因子試驗分別預測最佳氮養分施用量[2、6]為21.3kg/667m2，最佳產量[2、6]為 568.7kg/667m2，最佳磷養分施用量為2.2kg/667m2和最佳產量為212.3kg/667m2，最佳鉀養分施用量為3.5kg/667m2和最高產量為240.0kg/667m2。

2.4 不同施肥處理經濟效益分析

圖1 氮、磷、鉀肥效應試驗一元二次回歸曲線

僅考慮不同施肥處理不同肥料投入的情況下，測算各因子試驗各處理的經濟效益結果見表6。可見，氮因子試驗處理2～6各處理新增產值為361.3～691.1元/667m2，新增肥料投入為31.5～125.9元/667m2，產投比（新增產值與新增投入比）為 5.4～11.5：1，新增純收入為 329.8～596.7 元/667m2；磷因子試驗處理2～6各處理新增產值為-5.6～575.5元/667m2，新增肥料投入為 15.0～118.6元/667m2，產投比為-0.1～4.9：1，新增純收入為-65.6～456.9元/667m2；鉀因子試驗處理2～6各處理新增產值為43.3～516.8元/667m2，新增肥料投入為12.8～118.6元/667m2，產投比為0.9:1～4.5:1，新增純收入為-7.9～398.2元/667m2。僅施氮效益最高，僅施磷效益最低。各試驗處理2～5，產投比均以處理2的為最高，均表現隨施用量的增加而下降的趨勢，甚至產投比小于1，為負效益顯；新增純收入氮因子試驗以處理4為最高，磷因子試驗以處理2為最高，鉀因子試驗以處理3為最高。說明所試區域田塊氮是影響玉米產量和效益的關鍵因素，磷影響最輕。

表6 各因子試驗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，667m2僅施氮養分6.8kg～27.2kg、僅施磷養分 2.4kg～7.2kg、僅施鉀養分2.4kg～9.6kg和氮磷鉀養分（13.6kg-4.8kg-4.8kg）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，氮因子試驗玉米增產量為190.1kg～363.7kg/667m2，增產率為93.2%～178.2%，新增產值361.3元～691.1元/667m2，新增純收入329.8元～596.7元/667m2，均以667m2僅施氮養分20.4kg的為最高，且有較高的產投比為7.3：1，僅施氮增產增效顯著；磷因子試驗玉米增產量8.4kg～305.0kg/667m2，增產率為4.2%～151.0%，新增產值12.0元～575.5元/667m2；鉀因子試驗玉米增產量為6.6kg～255.8kg/667m2，增產率為3.0%～116.1%，新增產值為43.3元～516.8元/667m2；磷、鉀因子試驗均以氮磷鉀養分全施的為最高，產投比4.4：1～4.9：1，僅施磷、僅施鉀增產增收不明顯，再增施或過量施用，增效逐漸下降甚至為負效益。所試區域田塊氮是影響玉米產量和效益的關鍵因素，磷影響最輕。

3.2 氮因子試驗在磷、鉀肥料養分均不施的情況下，僅施氮6.8、13.6、20.4、27.2kg/667m2各處理相對氮磷鉀均不施處理，以667m2施氮量6.8kg的養分效應最高為28.0kg/kg；磷因子試驗在氮、鉀肥料養分均不施的情況下，僅施磷2.4、4.8、7.2、9.6kg/667m2各處理相對氮磷鉀均不施處理，以667m2施磷量2.4kg的養分效應最高為4.5kg/kg；鉀因子試驗在氮、磷肥料養分均不施的情況下，僅施鉀2.4、4.8、7.2、9.6kg/667m2各處理相對氮磷鉀均不施處理，以667m2施鉀量2.4kg的養分效應最高為5.7kg/kg。氮肥養分效應＞鉀肥養分效應＞磷肥養分效應,且均表現為隨施用量的增加而逐漸下降的趨勢。

3.3 氮磷鉀各因子試驗，能正常擬合玉米籽粒產量（Y）分別與氮、磷、鉀各因子養分（X）施用量的一元二次效應方程和繪制“拋物線”曲線[5～7]，與“報酬遞減律”[3～4]相符。應用效應方程預測最佳氮養分施用量為21.3kg/667m2，最佳磷養分施用量為2.2kg/667m2，最佳鉀養分施用量為3.5kg/667m2。

3.4 所試區域田塊，氮磷鉀三要素中，如僅施氮推薦養分施用量以13.8～21.3kg/667m2為宜，如僅施磷推薦養分施用量以2.2～2.4kg/667m2為宜，如僅施鉀推薦養分施用量以2.4～3.5kg/667m2為宜。不過生產中多是氮磷鉀三要素養分配合施用，氮因子試驗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、磷因子試驗在一定氮鉀養分施用的情況下進行不同磷肥養分用量試驗和鉀因子試驗在一定氮磷養分施用的情況下進行不同鉀肥養分用量試驗將更有生產指導意義。