低肥力區域玉米氮、磷、鉀肥料效應的研究

鄧彤彤

甘肅省武山縣城關鎮農業農村綜合服務中心，甘肅 武山 741300

玉米是重要的糧食作物，同時也是重要的飼料和工業原料。有關施肥對玉米產量的影響，國內外對此都進行了全面系統的研究，在施肥與玉米品質關系方面，也進行了相當多的研究[1-5]，合理配方施肥對玉米產量和品質有重要作用。通過測土配方施肥“3414”田間試驗，可以掌握各種農作物所需的最佳施肥量、施肥比例和施肥方法，同時也是建立施肥指標體系的必要環節[6]。“3414”肥料試驗設計吸收了設計處理少、效率高的優點。通過“3414”試驗可以建立包括養分平衡法和土壤養分豐缺指標法等在內的測土配方體系[7]。甘肅省武山縣有豐富的水域資源，是重要的蔬菜和糧食產物地區，然而在有些肥力比較低的淺山區，玉米產量偏低，增加了農民的生產成本。本試驗選在武山縣城關鎮鄧堡村，通過“3414”試驗，研究了干旱土地玉米氮、磷、鉀肥料的最佳施肥用量、施肥比例，目的在于提高化肥的利用率，降低生產成本，增加生產效益，提高玉米的產量品質，為指導玉米生產推廣提供合理的施肥依據。

一、材料與方法

（一）試驗材料

供試玉米品種：金張掖種業提供的VS-8號組合。

供試肥料：氮肥為尿素，張掖“祁連山”牌（含N46%），磷肥為重過磷酸鈣，云南“三環”牌（含P43%），鉀肥為硫酸鉀，青海“國安”牌（含K20%）。

（二）試驗方法

1.試驗設計。試驗前整地，設計保護行，田間區劃，按照“3414”試驗方案設3因素4水平14個處理，即氮、磷、鉀3個因素、每個因素4個水平、共14個處理（見表1）。其中4個水平的含義為：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[8]。

2.試驗地概況。試驗設在武山縣城關鎮鄧堡村，試驗田面積為0.08hm2，土壤為沙壤土，肥力較低，前茬作物為制種玉米，試驗地未施有機肥。試驗之前進行了混合土樣的采集，采取0～20cm耕作層土壤[9]，檢測得到有機質11.2g/kg，全氮0.67g/kg，堿解氮39mg/kg，全磷0.69g/kg，有效磷12.9mg/kg，全鉀39g/kg，速效鉀102mg/kg，pH值8.56。

表2 不同處理化肥用量標準

3.試驗實施。試驗共設14個處理，小區的形狀為長方形，小區面積為30m2（3m×10m），每個小區鋪4幅膜，種植8行，膜行距為50cm，株距22cm。隨機區組排列，不設重復。小區四周打埂，埂寬50cm，保證肥水不相互滲透，區組間挖溝，溝寬50cm，對小區進行單排單灌，避免串灌串排，試驗地周圍要設置保護行[10]。磷、鉀肥全部作基肥，氮肥1/3做基肥、1/3在拔節期追施、1/3在大喇叭口期追施，小區單收計產考種。試驗地不同處理化肥用量標準見表2。

4.田間管理。本試驗于2019年4月1日翻地平整，4月5日打埂、施基肥、鋪膜。4月10日播種母本，用葫蘆頭穴播，株距22cm，每穴2～3粒，行比7：1，4月18日母本出苗，4月19～21日放苗，4月26～29日間苗、定苗。4月18日點種父本滿天星，4月22日點種父本行比，錯期5天，株距22cm，4月28日父本滿天星出苗，5月2日父本行比出苗，5月6～10日間苗、定苗。5月22日進行拔節期追肥的施加、灌水，6月20日進行大喇叭口期追肥的施加、灌水，7月3～5日去雄，7月28日砍除父本，整個生育期灌水7次。玉米生長期間觀察記載生長情況，9月26日收獲，各小區單收計產，并分小區進行考種。

二、結果與分析

（一）生育期調查結果

通過對玉米生長期間農藝性狀的觀察，可發現處理1（N0P0K0）的植株在初期生長緩慢，植株細弱矮小，葉片薄而小，并呈現出黃綠色，到生長盛期下部葉片開始干枯，葉尖開始變黃，成熟時穗小，頂部籽粒不飽滿，禿尖明顯。處理2（N0P2K2）的植株在苗期葉色淺黃，到生長盛期葉尖開始干枯，莖稈細小，成熟時穗小，穗尖缺粒，尖部籽粒干癟。處理4（N2P0K2）、5（N2P1K2）的植株在初期葉片略帶些紫紅色條斑，成熟時果穗比較小。處理8（N2P2K0）、13（N2P2K1）、14（N2P1K1）的植株在生長盛期葉片有褐色斑點。其他處理間生長情況良好，其中處理6（N2P2K2）、11（N3P2K2）的植株葉色濃綠，生長情況最好。

（二）不同處理對玉米植株性狀的影響

由表3可以看出，不同施肥處理對玉米株高、穗位高、果穗長、穗粗、穗粒數、百粒重影響較大。處理3（N1P2K2）株高最高，為177.8cm；處理1（N0P0K0）最低，為153.0cm。處理3（N1P2K2）穗位高最高，為89.9cm；處理1（N0P0K0）最低，為74.7cm。處理5（N2P1K2）處理6（N2P2K2）等其他幾個處理莖粗最粗，為6.9cm；處理1（N0P0K0）最細，為6.3cm。處理7（N2P3K2）果穗長最長，為13.6cm；處理1（N0P0K0）最短，為10.6cm。處理12（N1P1K2）穗粗最粗，為13.7cm；處理1（N0P0K0）最細，為12.7cm。處理10（N2P2K3）穗粒數最多，為277.3粒；處理1（N0P0K0）最少，為191.8粒。處理11（N3P2K2）百粒重最重，為36.0g；處理1（（N0P0K0）最輕，為3 1.4 g。處理1（N0P0K0）和處理2（N0P2K2）葉色表現為黃綠色、處理6（N2P2K2）和處理11（N3P2K2）葉色表現為濃綠，其他處理表現為綠色。

表3 不同施肥處理對玉米植株性狀的影響

表4 不同處理對玉米產量的影響

（三）不同處理對玉米產量的影響

由表4可知，不同的施肥處理對玉米產量的影響較大，平均每公頃產量最高的是處理11（N3P2K2），為7 369.5kg；處理10（N2P2K3）位居第二，為7 302kg；處理6（N2P2K2）位居第三，為7 269kg。空白區處理1（N0P0K0）的產量最低，為5 103kg，處理2（N0P2K2）的產量也低，為5 368.5kg。與處理1產量相比，其余13個處理每公頃增產265.5～2 266.5kg。增產最高的為處理11（N3P2K2），增產2 266.5kg，增產率達44.42%，第二為處理10（N2P2K3），增產2 199kg，增產率達43.09%，第三為處理6（N2P2K2），增產2 166kg，增產率達42.45%。

（四）土壤養分缺素及貢獻率分析

缺素區相對產量（%）=缺素區產量/處理6的產量×100%，相對產量豐缺狀況：＜50%為極低，50%～75%為低，75%～95%為中，＞95%為高[11]。

缺氮相對產量=處理2 產量/處理6 產量×100%=16.1/21.8×100%=73.85%

缺磷相對產量=處理4 產量/處理6 產量×100%=17.9/21.8×100%=82.11%

缺鉀相對產量=處理8 產量/處理6 產量×100%=18.9/21.8×100%=86.70%

土壤氮73.85%屬于偏低水平，土壤磷82.11%屬于中等偏低水平，土壤鉀86.70%屬于中等水平。氮肥的貢獻率為26.15%，磷肥的貢獻率為17.89%，鉀肥的貢獻率為13.30%。說明三種肥料對玉米產量的影響大小為N＞P＞K，氮素對玉米產量的影響最大。土壤整體養分貢獻率=處理1產量/處理6產量×100%=15.3/21.8×100%=70.18%。

（五）回歸分析

供試肥料價格為：尿素1.8元/kg，重過磷酸鈣3.8元/kg，硫酸鉀3.8元/kg；玉米價格為：1.8元/kg。結合測土配方施肥“3414”試驗數據，采用一元二次肥料效應模型進行回歸分析。

1.氮單因素分析。選取試驗中磷、鉀均為相同的優化供應而氮量不同的處理2（N0P2K2）、處理3（N1P2K2）、處理6（N2P2K2）和處理11（N3P2K2）共四個處理，對氮肥效應進行研究。采用一元二次模型對四個處理的作物產量與施氮量的關系進行回歸，得到方程為：Y=-0.02X2+12.75X+5 361。

根據dY/dX=PX/PY，邊際收益等于邊際成本計算經濟最佳施肥量[12]，得出經濟最佳施純氮為293.75kg/hm2，此時最佳產量為7 380.53kg/hm2。根據dY/dX=0時計算最高產的施肥量，得出施純氮318.75kg/hm2時最高產量為7 393.03kg/hm2。

2.磷單因素分析。選取試驗中氮、鉀均為相同的優化供應而磷量不同的處理4（N2P0K2）、處理5（N2P1K2）、處理6（N2P2K2）和處理7（N2P3K2）共四個處理，對磷肥效應進行研究。得到方程為：Y=-0.214X2+36.29X+5 736.3。

根據dY/dX=PX/PY，得出經濟最佳施磷純量為79.86kg/hm2，此時最佳產量為7 269.61kg/hm2。根據dY/dX=0時為最高產的施肥量，得出施純磷84.79kg/hm2時最高產量為7 274.81kg/hm2。

3.鉀單因素分析。選取試驗中氮、磷均為相同的優化供應而鉀量不同的處理8（N2P2K0）、處理9（N2P2K1）、處理6（N2P2K2）和處理10（N2P2K3）共四個處理，對鉀肥效應進行研究。得到方程為：Y=-0.463X2+69.02X+4 704.6。

根據dY/dX=PX/PY，得出經濟最佳施鉀純量為72.26kg/hm2，此時最佳產量為7 274.43kg/hm2。根據dY/dX=0時為最高產的施肥量，得出施純鉀74.54kg/hm2時最高產量為7 276.82kg/hm2。

三、結論與討論

不同施肥處理對玉米株高、穗位高、果穗長、莖粗、穗粗、穗粒數、百粒重、葉色等植株性狀的影響較大，對產量的影響也較大，處理11（N3P2K2）的產量最高。

通過土壤養分缺素及貢獻率分析，缺氮時的相對產量為73.85%，缺磷時的相對產量為82.11%，缺鉀時的相對產量為86.70%。試驗地整體養分貢獻率為70.18%，氮肥的貢獻率為26.15%，磷肥的貢獻率為17.89%，鉀肥的貢獻率為13.30%。三種肥料對玉米產量的影響大小為N＞P＞K，氮素對玉米產量的影響作用最大。

回歸分析得出，低肥力區域玉米經濟最佳施氮純量為293.75kg/hm2，最佳施磷純量為79.86kg/hm2，最佳施鉀純量為72.26kg/hm2，其最佳施肥比例為N：P：K=1：0.27：0.25。通過采用一元二次肥效模型，對氮、磷、鉀進行單因素分析表明，對N來說，最佳施肥量為293.75kg/hm2，最佳產量為7 380.53kg/hm2，施純氮318.75kg/hm2時最高產量為7 393.03kg/hm2。對P2O5最佳施肥量為79.86kg/hm2，最佳產量為7 269.61kg/hm2。施P2O584.79kg/hm2時最高產量為7 274.81kg/hm2。對K2O最佳施肥量為72.26kg/hm2，最佳產量為7 274.43kg/hm2。施K2O74.54kg/hm2時最高產量為7 276.82kg/hm2。