劉 建 平

(河北省蔚縣農(nóng)牧局，河北 蔚縣 075700)

蔚縣紀(jì)元1號(hào)春玉米“3414”肥效試驗(yàn)研究

劉 建 平

(河北省蔚縣農(nóng)牧局，河北 蔚縣 075700)

為確定蔚縣春玉米合理施肥量，采用田間試驗(yàn)法，在蔚縣代王城鎮(zhèn)大水門(mén)頭村等選擇不同肥力水平的10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行春玉米“3414+1”肥料效應(yīng)試驗(yàn)。結(jié)果表明氮、磷、鉀肥均影響春玉米產(chǎn)量，高肥力土壤氮肥對(duì)產(chǎn)量的影響較鉀、磷肥大，中肥力土壤鉀肥對(duì)產(chǎn)量的影響較氮、磷肥大，低肥力土壤磷肥對(duì)產(chǎn)量的影響較氮、鉀肥影響大；通過(guò)建立回歸方程并進(jìn)行分析，春玉米產(chǎn)量與氮、磷、鉀施肥量之間存在顯著的一元二次回歸關(guān)系。根據(jù)回歸模型的擬合結(jié)果，提出蔚縣不同肥力地塊春玉米最高產(chǎn)量施肥量和經(jīng)濟(jì)最佳產(chǎn)量施肥量的推薦范圍。

春玉米；3414+1試驗(yàn)；肥效

蔚縣地處河北省西北部，位于北緯39°33″～40°12″、東經(jīng)114°11″～115°04″之間，海拔高度835～2 882 m，屬于冀西北山間盆地。該區(qū)為大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫7 ℃，年平均降水量400 mm，年日照時(shí)數(shù)2 917 h，年大于10 ℃積溫2 946.6 ℃，無(wú)霜期130 d左右。春玉米是蔚縣主要種植作物之一，常年種植面積2.6萬(wàn)hm2左右，約占糧播總面積的1/3。80年代初蔚縣構(gòu)建了春玉米施肥模型，對(duì)指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)施肥起了一定作用。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，蔚縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平不斷提高，過(guò)去的施肥模式已不再適應(yīng)目前春玉米生產(chǎn)發(fā)展的需要，導(dǎo)致一些區(qū)域存在盲目施肥問(wèn)題。為充分發(fā)揮肥料的增產(chǎn)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)。從2009年起在蔚縣開(kāi)展了測(cè)土配方施肥工作。根據(jù)農(nóng)業(yè)部《測(cè)土配方施肥項(xiàng)目的技術(shù)規(guī)范》和河北省“3414”肥效試驗(yàn)總體方案要求，2010年在蔚縣選擇不同產(chǎn)量水平的10個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行春玉米“3414”肥效試驗(yàn)，通過(guò)春玉米的產(chǎn)量與施肥量間的關(guān)系分析構(gòu)建春玉米施肥模型，旨在為蔚縣春玉米分區(qū)指導(dǎo)施肥提供科學(xué)依據(jù)，也可為冀西北春玉米種植區(qū)科學(xué)施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

根據(jù)第2次全國(guó)土壤普查結(jié)果，蔚縣地貌類型大致可分為北部淺山區(qū)、南部深山區(qū)、中部河川區(qū)和南北坡丘陵區(qū)。2010年在春玉米主要種植的河川區(qū)和丘陵區(qū)，選擇具有代表性的不同土壤肥力水平的代王城鎮(zhèn)大水門(mén)頭村、白樂(lè)鎮(zhèn)北堡村、宋家莊鎮(zhèn)小固城村、吉家莊鎮(zhèn)西太平村、蔚縣原種場(chǎng)、下宮村鄉(xiāng)北綾羅村、南留莊鎮(zhèn)水西堡村、涌泉莊鄉(xiāng)苑家莊村、西合營(yíng)鎮(zhèn)司家洼村和陳家洼鄉(xiāng)王家嘴村10個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行了田間肥效試驗(yàn)。將這10個(gè)點(diǎn)分別按前3年種植作物的平均產(chǎn)量劃分為高肥力點(diǎn)3個(gè)、中肥力點(diǎn)4個(gè)、低肥力點(diǎn)3個(gè)，土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量見(jiàn)表1.

表1 不同土壤肥力水平土壤的基礎(chǔ)養(yǎng)分

1.2 供試材料

供試春玉米品種：“紀(jì)元1號(hào)”。

供試化肥：尿素(純N含量46%，河北陽(yáng)煤正元化工集團(tuán)石家莊柏坡正元化肥有限公司)、過(guò)磷酸鈣(P2O5含量14%，河北省礬山磷礦有限公司)和硫酸鉀(K2O含量54%，中農(nóng)聯(lián)國(guó)際化肥進(jìn)出口集團(tuán)(煙臺(tái))有限公司)；有機(jī)肥(農(nóng)家肥)。

1.3 試驗(yàn)處理及方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用“3414+1”回歸試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)[1-3]，即3因素(N、P2O5、K2O)4水平(0、1、2、3水平)14個(gè)處理，1個(gè)有機(jī)肥處理(表2)。4個(gè)施肥水平中，0水平為不施肥，2水平為當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿浚?水平為最佳施肥量的0.5倍，3水平為最佳施肥量的1.5倍；有機(jī)肥處理施有機(jī)肥45 000 kg·hm-2，不施任何化肥。小區(qū)面積8 m×5 m=40 m2，采用隨機(jī)排列，不設(shè)重復(fù)，高肥區(qū)與無(wú)肥區(qū)不相鄰。根據(jù)地塊形狀，各試驗(yàn)小區(qū)的田間排列采用1行或多行式，小區(qū)之間用小畦分開(kāi)。各小區(qū)自立進(jìn)出水口，留觀察走道，試驗(yàn)區(qū)四周設(shè)1 m的保護(hù)帶。

表2 蔚縣春玉米肥效試驗(yàn)的施肥水平及其用量

1.3.2 玉米栽培管理 各試驗(yàn)點(diǎn)的玉米根據(jù)當(dāng)?shù)亓?xí)慣進(jìn)行栽培管理。所有磷肥和鉀肥作底肥一次性施入；氮肥底追比例為1∶2，追肥在大喇叭口期，即抽雄前10 d 1次施入。

1.3.3 產(chǎn)量測(cè)定 玉米成熟后，每小區(qū)均單獨(dú)收獲、脫粒、晾曬和測(cè)產(chǎn)，然后折算產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥力水平各施肥處理玉米的平均產(chǎn)量

從表3可以看出：無(wú)論高、中、低肥力的地塊，各施肥處理玉米的平均產(chǎn)量與空白區(qū)平均產(chǎn)量相比，均有不同程度的增加。說(shuō)明施肥能增加春玉米的產(chǎn)量。高肥力地塊增產(chǎn)率為2.3%～23.1%，其中處理N2P2K2平均產(chǎn)量最高；中肥力地塊增產(chǎn)率為1.2%～20.5%,其中處理N2P2K3平均產(chǎn)量最高；低肥力地塊增產(chǎn)率為3.4%～39.4%，處理N2P2K3平均產(chǎn)量最高。

2.2 不同土壤肥力條件下肥料施用量與玉米產(chǎn)量的回歸分析[5-7]

不同肥力土壤上各處理春玉米平均產(chǎn)量與施肥量之間用三元二次肥料效應(yīng)模型進(jìn)行擬合，結(jié)果表明，高、中、低肥力水平條件下，蔚縣春玉米產(chǎn)量與氮、磷、鉀肥施用量之間三元二次回歸關(guān)系均不顯著。當(dāng)三元二次回歸模型擬合不成功時(shí)，可以再用一元二次回歸模型進(jìn)行擬合，結(jié)果表明，氮、磷、鉀施肥量與玉米產(chǎn)量之間可以用一元二次肥料效應(yīng)函數(shù)模型進(jìn)行擬合且回歸關(guān)系顯著。各肥力水平下的肥料施用量與玉米產(chǎn)量之間的回歸關(guān)系具體如下所述。

表3 不同肥力水平的玉米平均產(chǎn)量及增產(chǎn)率

2.2.1 高肥力土壤條件下肥料施用量與春玉米平均產(chǎn)量的回歸分析 磷和鉀肥均處在2水平時(shí)，氮肥用量與春玉米產(chǎn)量之間的一元二次回歸方程為y=-0.035 9N2+16.347 8N+10 287.00(r2=0.984 0)，說(shuō)明在高肥力水平下，春玉米產(chǎn)量與氮肥施用量之間具有顯著的回歸關(guān)系。氮和鉀肥均處在2水平時(shí)，磷肥用量與春玉米產(chǎn)量之間的一元二次回歸方程為y=-0.045 6P2+13.921 9P+10 823.10(r2=0.912 4)，說(shuō)明在高肥力水平下，春玉米產(chǎn)量與磷肥施用量之間具有顯著的回歸關(guān)系。氮和磷肥均處在2水平時(shí)，鉀肥用量與春玉米產(chǎn)量之間的一元二次回歸方程為y=-0.105 5K2+26.619 4K+10 317.68(r2=0.961 6)，說(shuō)明在高肥力水平下，春玉米產(chǎn)量與鉀肥施用量之間具有顯著的回歸關(guān)系。其中y、N、P、K分別為玉米產(chǎn)量、純N、P2O5、K2O施用量(以下同)。

2.2.2 中肥力土壤條件下肥料施用量與春玉米平均產(chǎn)量的回歸分析 磷和鉀肥均處在2水平時(shí)，氮肥用量與春玉米產(chǎn)量之間的一元二次回歸方程為y=-0.014 5N2+7.353 6N+9 534.15(r2=0.701 7)，說(shuō)明在中肥力水平下，春玉米產(chǎn)量與氮肥施用量之間具有顯著的回歸關(guān)系。氮和鉀肥均處在2水平時(shí)，磷肥用量與春玉米產(chǎn)量之間的一元二次回歸方程為y=-0.050 9P2+12.942 9P+9 817.50(r2=0.896 6)，說(shuō)明在中肥力水平下，春玉米產(chǎn)量與磷肥施用量之間具有顯著的回歸關(guān)系。中肥力水平下，雖然施鉀量與玉米產(chǎn)量之間有顯著的一元二次相關(guān)關(guān)系y=-0.006 2K2+8.044 4K+9 264.60(r2=0.849 3)，但是2、3鉀水平的產(chǎn)量分別為10 741.5和10 743.0 kg·hm-2，產(chǎn)量幾乎為相同值，施肥量卻增加了81.0 kg·hm-2，一元二次回歸線外推后得出的施肥量與生產(chǎn)實(shí)際極為不符，所以直接用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。當(dāng)施鉀量為162.0 kg·hm-2時(shí)，玉米產(chǎn)量為10 741.5 kg·hm-2，較0和1水平下的產(chǎn)量分別提高了14.6%和12.6%，所以中肥力水平下，施鉀量為162.0 kg·hm-2時(shí)，玉米產(chǎn)量最高為10 741.5 kg·hm-2，既經(jīng)濟(jì)又高產(chǎn)。

2.2.3 低肥力土壤條件下肥料施用量與春玉米平均產(chǎn)量的回歸分析 磷和鉀肥均處在2水平時(shí)，氮肥用量與春玉米產(chǎn)量之間的一元二次回歸方程為y=-0.013 3N2+7.251 2N+7 790.25(r2=0.933 1)，說(shuō)明在低肥力水平下，春玉米產(chǎn)量與氮肥施用量之間具有顯著的回歸關(guān)系。氮和鉀肥均處在2水平時(shí)，磷肥量與春玉米產(chǎn)量之間的一元二次回歸方程為y=-0.048 1P2+17.516 2P+7 365.15(r2=0.998 1)，說(shuō)明在低肥力水平下，春玉米產(chǎn)量與磷肥施用量之間具有顯著的回歸關(guān)系。氮和磷肥均處在2水平時(shí)，鉀肥用量與春玉米產(chǎn)量之間的一元二次回歸方程為y=0.036 8K2-4.007 4K+8 664.90(r2=0.983 5)，說(shuō)明在低肥力水平下，春玉米產(chǎn)量與鉀肥施用量之間具有顯著的回歸關(guān)系。

2.2.4 根據(jù)一元二次回歸模型推薦的化肥施肥量 根據(jù)不同土壤肥力，N、P、K任兩種養(yǎng)分以中等用量配合，建立玉米產(chǎn)量與另一種養(yǎng)分施肥量的回歸方程，求得擬合結(jié)果(表4)。

表4 不同土壤肥力下一元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程擬合結(jié)果

注：肥料和玉米的價(jià)格均為市場(chǎng)價(jià)格，其中，N 4.1元·kg-1、P2O56.9元·kg-1、K2O 6.5元·kg-1，春玉米1.85元·kg-1。

根據(jù)擬合結(jié)果(表4)和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以看出，相應(yīng)土壤肥力的N、P2O5、K2O施用量分別為：高肥力227.7、152.7、126.2 kg·hm-2，中肥力253.6、127.1、162.0 kg·hm-2，低肥力272.6、182.1、54.4 kg·hm-2。而相應(yīng)的玉米經(jīng)濟(jì)最佳產(chǎn)量N、P2O5、K2O施用量分別為：高肥力196.8、111.8、109.5 kg·hm-2，中肥力177.2、90.5、162.0 kg·hm-2，低肥力189.3、143.3、102.2 kg·hm-2。

2.3 有機(jī)肥處理的玉米產(chǎn)量分析

從有機(jī)肥試驗(yàn)結(jié)果可以看出，高肥力土壤施用有機(jī)肥春玉米平均產(chǎn)量為11 647.5 kg·hm-2、空白區(qū)平均產(chǎn)量為9 790.5 kg·hm-2，增產(chǎn)1 857.0 kg·hm-2，增產(chǎn)率19.0%；中肥力土壤施用有機(jī)肥春玉米平均產(chǎn)量為9 555.0 kg·hm-2、空白區(qū)平均產(chǎn)量為8 916.0 kg·hm-2，增產(chǎn)639.0 kg·hm-2增產(chǎn)率7.2%；低肥力土壤施用有機(jī)肥春玉米平均產(chǎn)量為9 384.0 kg·hm-2、空白區(qū)7 099.5 kg·hm-2，增產(chǎn)2 284.5 kg·hm-2，增產(chǎn)率32.2%。表明在蔚縣春玉米生產(chǎn)中，無(wú)論土壤肥力高低施用有機(jī)肥均能提高春玉米產(chǎn)量。

2.4 缺素區(qū)相對(duì)產(chǎn)量分析

缺氮區(qū)、缺磷區(qū)、缺鉀區(qū)產(chǎn)量分別占最佳施肥區(qū)產(chǎn)量的百分比即為該區(qū)相對(duì)產(chǎn)量。高肥力土壤缺氮區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量是86.0%，缺磷區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量是90.4%，缺鉀區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量是86.6%，表明在蔚縣，高肥力土壤對(duì)于春玉米的生產(chǎn)氮肥的增產(chǎn)作用最大，其次是鉀肥，最后是磷肥；中肥力土壤缺氮區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量是90.1%，缺磷區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量是91.9%，缺鉀區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量是87.5%,表明中肥力土壤對(duì)于春玉米的生產(chǎn)鉀肥的增產(chǎn)作用最大，其次是氮肥，最后是磷肥；低肥力土壤缺氮區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量是84.8%，缺磷區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量是78.3%，缺鉀區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量是91.5%，表明低肥力土壤對(duì)于春玉米的生產(chǎn)，磷肥的增產(chǎn)作用最大，其次是氮肥，最后是鉀肥。因此，針對(duì)不同肥力的土壤要做到氮、磷、鉀肥合理配施才能取得節(jié)本、增產(chǎn)、增收的效果。

3 討論與結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，磷肥和鉀肥作底肥一次施用，氮肥底追比例為1∶2，追肥在玉米大喇叭口期，即抽雄前10 d、1次施入土壤后，土壤肥力無(wú)論高低，施用氮、磷、鉀化肥均有增產(chǎn)效果，說(shuō)明氮、磷、鉀肥合理配施才能在蔚縣春玉米生產(chǎn)中取得高產(chǎn)、高效。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)化肥用量增加84%，而糧食只增產(chǎn)12%[8]，過(guò)量施肥增產(chǎn)作用下降甚至引起減產(chǎn)[9]、利用率降低[10]、生態(tài)環(huán)境惡化[11]。因此，科學(xué)合理施肥對(duì)提高作物產(chǎn)量、保護(hù)環(huán)境有重要意義。王圣瑞等研究表明，一元肥料效應(yīng)模型的擬合是對(duì)三元二次肥料模型擬合的補(bǔ)充和優(yōu)化[1]。本試驗(yàn)研究結(jié)果：不同肥力水平條件下，蔚縣春玉米產(chǎn)量與氮、磷、鉀肥施用量之間三元二次回歸關(guān)系均不顯著。用一元二次回歸模型擬合初步建立蔚縣不同土壤肥力下春玉米產(chǎn)量與氮、磷、鉀肥的效應(yīng)方程，以描述各肥料的增產(chǎn)效應(yīng)。根據(jù)擬合結(jié)果推斷出蔚縣不同土壤肥力條件下各種養(yǎng)分的最高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)最佳產(chǎn)量施肥量，提出不同土壤肥力條件下的合理施肥對(duì)策,指導(dǎo)蔚縣玉米生產(chǎn)合理施肥，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益雙贏，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。春玉米最高產(chǎn)量時(shí)N、P2O5、K2O施用量分別為:高肥力(產(chǎn)量>11 250 kg·hm-2)227.7、152.7、126.2 kg·hm-2，中肥力(產(chǎn)量8 520～11 250 kg·hm-2)253.6、127.1、162.0 kg·hm-2，低肥力(產(chǎn)量<8 250 kg·hm-2)272.6、182.1、54.4 kg·hm-2。而相應(yīng)的玉米經(jīng)濟(jì)最佳產(chǎn)量N、P2O5、K2O施用量分別為：高肥力(產(chǎn)量>11 250 kg·hm-2)196.8、111.8、109.5 kg·hm-2，中肥力(產(chǎn)量8 520～11 250 kg·hm-2)177.2、90.5、162.0 kg·hm-2，低肥力(產(chǎn)量<8 250 kg·hm-2)189.3、143.3、102.2 kg·hm-2。

對(duì)有機(jī)肥試驗(yàn)結(jié)果分析認(rèn)為：無(wú)論是高肥力土壤還是中低肥力土壤施用有機(jī)肥均有明顯的增產(chǎn)效果，而且低肥力土壤施用有機(jī)肥的增產(chǎn)率較高、中產(chǎn)田提高13.2和25.0個(gè)百分點(diǎn)。由此，建議農(nóng)戶在種植春玉米前增施有機(jī)肥，同時(shí)在低產(chǎn)田上可以多投入一些有機(jī)肥，培肥地力，改善土壤結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)春玉米產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)定提高。

缺素區(qū)試驗(yàn)結(jié)果表明：不同土壤肥力水平下，施用化肥對(duì)春玉米產(chǎn)量的影響效果不同。其中，高肥力土壤氮肥對(duì)春玉米產(chǎn)量的影響最顯著，因此，適當(dāng)增加氮肥的施用量，但不宜超過(guò)196.8 kg·hm-2，以獲得較高的作物產(chǎn)量和肥料利用率；中肥力土壤鉀肥表現(xiàn)出了增產(chǎn)效應(yīng)，因此，建議中肥力土壤適當(dāng)增施鉀肥；低肥力土壤磷肥對(duì)春玉米產(chǎn)量的影響最大，因此建議增施磷肥，但不宜超過(guò)143.3 kg·hm-2?？傊?，要針對(duì)不同肥力的土壤做到氮、磷、鉀肥合理配施才能取得節(jié)本、增產(chǎn)、增收的效果。

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[責(zé)任編輯：劉守義 英文編輯：劉彥哲]

國(guó)家測(cè)土配方施肥資金補(bǔ)貼項(xiàng)目(2010-163)

劉建平(1965-)，女，河北蔚縣人,高級(jí)農(nóng)藝師,主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作與研究。

S 513.06

A

10.3969/j.issn.1673-1492.2015.02.009

來(lái)稿日期：2013-12-13