向小 張清杰

摘 要 目的：研究不同氮、磷、鉀肥料施用配比對(duì)玉米產(chǎn)量的影響。方法：綜合采用多元回歸分析方法與模擬尋優(yōu)分析方法，在廣州市增城喜農(nóng)農(nóng)業(yè)種植專(zhuān)業(yè)合作社所屬的玉米種植區(qū)塊開(kāi)展大田小區(qū)試驗(yàn)。結(jié)果：氮磷鉀最優(yōu)的施用配比為N 42.85 kg·hm-2、KH2PO4 53.83 kg·hm-2、（NH4）3PO4·3H2O 181.33 kg·hm-2，產(chǎn)量將達(dá)到12 358.06 kg·hm-2。

鉀肥、磷肥、氮肥以及玉米產(chǎn)量的最優(yōu)配比區(qū)間分別為179.3～183.44 kg·hm-2、52.39～55.42 kg·hm-2、40.9～43.8 kg·hm-2、12 338.18～12 386.08 kg·hm-2。結(jié)論：施肥配比下的玉米增產(chǎn)最高。在單因子施肥效應(yīng)中，鉀肥施肥量與玉米產(chǎn)量間具有正向關(guān)聯(lián)關(guān)系。磷肥與氮肥施肥量在短期內(nèi)可促進(jìn)玉米產(chǎn)量增加，但在長(zhǎng)期則表現(xiàn)出邊際作用遞減。在兩因子間作效應(yīng)中，氮鉀、鉀磷間作能夠提升玉米產(chǎn)量，氮磷間作對(duì)玉米產(chǎn)量具有顯著的抑制作用。

關(guān)鍵詞 施肥配比;玉米產(chǎn)量;田間試驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.15.007

玉米作為僅次于小麥、水稻的第三大糧食作物，對(duì)于調(diào)節(jié)我國(guó)糧食總產(chǎn)量、促進(jìn)“糧、經(jīng)、飼”兼用協(xié)調(diào)種植發(fā)展的意義重大。雖然我國(guó)當(dāng)前玉米種植的保有量穩(wěn)步增長(zhǎng)，但單位生產(chǎn)力水平仍在低位徘徊，增產(chǎn)增量已成為玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要任務(wù)[1]。特別是在南方地區(qū)，玉米多種植在磚紅壤、赤紅壤等土壤肥力不足的區(qū)域，因此制定科學(xué)合理的施肥配比是穩(wěn)定玉米產(chǎn)量的重要前置條件。當(dāng)前關(guān)于玉米施肥的研究多側(cè)重于分析單種或兩種肥料混施條件下產(chǎn)量波動(dòng)情況，較少采用多元統(tǒng)計(jì)方法對(duì)多種肥料配方施肥效果進(jìn)行研究?；诖耍芯苛瞬煌租浭┓逝浔燃夹g(shù)在廣州市增城區(qū)玉米產(chǎn)區(qū)的應(yīng)用，結(jié)合理論優(yōu)化與計(jì)算機(jī)模擬尋優(yōu)方法探尋可引致玉米產(chǎn)量最高的氮磷鉀施肥配比，為優(yōu)化該區(qū)域玉米高產(chǎn)施肥技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣州市增城喜農(nóng)農(nóng)業(yè)種植專(zhuān)業(yè)合作社，地理位置為北緯23°15′48.97″、東經(jīng)113°48′20.76″，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。試驗(yàn)地土壤類(lèi)型為磚紅壤性紅壤，測(cè)試土壤的理化性狀與肥力狀況如表1所示。

1.2 試驗(yàn)材料

參試玉米樣品為廣甜3號(hào)，氮肥為尿素（廣州巨民化工有限公司生產(chǎn)，氮含量在成品各類(lèi)元素中占比大于等于46%），鉀肥為磷酸二氫鉀（青海鹽湖鉀肥股份有限公司生產(chǎn)，磷酸二氫鉀在成品各類(lèi)元素中占比大于等于16%），磷肥為磷酸銨（廣州潔瓏化工有限公司生產(chǎn)，磷酸銨在成品各類(lèi)元素中占比大于等于50%）

1.3 試驗(yàn)方法

依據(jù)“3414”測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范來(lái)設(shè)計(jì)試驗(yàn)實(shí)施方案[2]，如表2所示。本次試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)平行處理區(qū)，56個(gè)隨機(jī)區(qū)組方式排列的小區(qū)（每個(gè)小區(qū)面積≤

20 m2）。2018年7月20日播種，每個(gè)小區(qū)播種量規(guī)模為28～35 g。采用溝施方式分三次施肥，將1/4氮磷鉀肥作為種肥，待到第一次與第二次收割后分別施入3/8。分別于2018年8月10日、8月15日、8月30日進(jìn)行三次收割。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 土壤樣品采集

采用土鉆方法在0～40 cm、40～70 cm的土壤深度區(qū)間內(nèi)獲取土壤樣品，遵循S型取土軌跡在大田小區(qū)內(nèi)選取8個(gè)樣點(diǎn)取土以合成1個(gè)混合土樣（質(zhì)量為1 kg）。

1.4.2 指標(biāo)測(cè)定

1）土壤養(yǎng)分測(cè)定。采用半微量克氏法測(cè)定全氮、采用氫氧化鈉熔融法測(cè)定全鉀、采用ICP-AES光譜分析方法測(cè)定全磷、采用直接電位滴定法測(cè)定有機(jī)質(zhì)、采用塑料密封盒-滴定法測(cè)定堿解氮、采用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定速效鉀、采用比色法測(cè)定土壤速效磷[3]。

2）玉米產(chǎn)量測(cè)定。在每茬玉米的初花期首個(gè)大田小區(qū)內(nèi)全部參試樣本，留茬高度≤5 cm，玉米產(chǎn)量的計(jì)算公式為：實(shí)際產(chǎn)量=667 m2株數(shù)×空稈率×穗粒數(shù)×千粒質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥配比對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

從表3可知，P2K1N1施肥處理可獲得較高的玉米產(chǎn)量，其增產(chǎn)率高達(dá)27.96%。P0K2N2施肥處理對(duì)于玉米的增產(chǎn)效果最低，其增產(chǎn)率僅為7.3%。對(duì)玉米產(chǎn)量進(jìn)行全信息模型分析后發(fā)現(xiàn)，模型整體擬合度R2為0.94，P值為0.054。因此可對(duì)模型進(jìn)行三元二次方程擬合，如

式（1）所示：

Y=9253.3337+14.9106P-5.398K+41.9683N-0.0315P2-0.1345K2-0.4352N2+0.0743PK-0.0755PN+0.1541KN（1）

對(duì)式（1）進(jìn)行偏導(dǎo)數(shù)計(jì)算后，可得式（2）～（4）：

對(duì)式（2）～（4）進(jìn)行求解后可得到產(chǎn)量最大施肥量為：（NH4）3PO43H2O=285.93 kg·hm-2，KH2PO4=80.41 kg·hm-2，N=37.64 kg·hm-2。經(jīng)濟(jì)最佳施肥量為：（NH4）3PO43H2O=253.56kg·hm-2，KH2PO4=

69.46 kg·hm-2，N=37.36 kg·hm-2。在此施肥配比下的玉米產(chǎn)量為11 934.83 kg·hm-2[（NH4）3PO43H2O=1.6元/kg，KH2PO4=4 元/kg，N=2元/kg]。

2.2 產(chǎn)量模擬尋優(yōu)分析

玉米產(chǎn)量全信息模型的整體擬合度雖高于85%，但P值低于標(biāo)準(zhǔn)值（0.06），因此需對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行模擬尋優(yōu)分析。將對(duì)表3中的14個(gè)施肥處理玉米產(chǎn)量進(jìn)行期望分析所得到的數(shù)值作為最優(yōu)施肥處理組合臨界值，即產(chǎn)量≥

109 18 kg/hm2為最優(yōu)施肥處理組合。在以0.2個(gè)步長(zhǎng)區(qū)間進(jìn)行模擬尋優(yōu)后共得到4 096個(gè)施肥配比方案，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬尋優(yōu)后發(fā)現(xiàn)滿(mǎn)足臨界值條件的最優(yōu)方案有1 678個(gè)，如表4所示。其中磷、鉀、氮最優(yōu)編碼均值分別為1.43、2.19、1.41，與之對(duì)應(yīng)的施肥量為53.83 kg·hm-2、181.33 kg·hm-2、42.85 kg·hm-2，產(chǎn)量將達(dá)到12 358.06 kg·hm-2。

2.3 單因素肥料效應(yīng)分析

借鑒付柱平[4]的研究，將任意兩因素的編碼值固定在2水平，可求得另一因素的肥料效應(yīng)。以處理2、3、6、11的因素編碼值為基準(zhǔn)，可求得在“中鉀中氮”水平下磷肥的肥料效應(yīng)。以處理4～7的因素編碼值為基礎(chǔ)，可求得在“中磷中氮”水平下鉀肥的肥料效應(yīng)。以處理8、9、6、11的因素編碼值為基準(zhǔn)，可求得在“中磷中鉀”水平下氮肥的肥料效應(yīng)。三種肥料對(duì)玉米產(chǎn)量的肥料效應(yīng)如圖1所示。可見(jiàn)，鉀肥施肥量與玉米產(chǎn)量間具有正向關(guān)聯(lián)關(guān)系。磷肥與氮肥施肥量在短期內(nèi)可促進(jìn)玉米產(chǎn)量增加，但在長(zhǎng)期則表現(xiàn)出邊際作用遞減。

2.4 兩因素肥料交互效應(yīng)分析

仍將氮磷鉀三因素中任意因素固定在2水平下，求得其余因素間的交互效應(yīng)。

1）將鉀因素固定在2水平，建立以2水平鉀為基礎(chǔ)的氮磷二元二次肥料效應(yīng)回歸方程為：Y=11 080.919 7+4.658 1P+26.760 2N-0.156 9P2-0.470 0N2+0.255 7PN

（R2=97），如圖2所示?？芍讓?duì)玉米產(chǎn)量的交互效應(yīng)面呈現(xiàn)出馬鞍形，即氮磷間作對(duì)玉米產(chǎn)量具有顯著的抑制作用：隨著氮磷施肥量的增加，玉米產(chǎn)量呈現(xiàn)出先增后減的趨勢(shì)。

2）將磷因素固定在2水平，建立以2水平磷為基礎(chǔ)的氮鉀二元二次肥料效應(yīng)回歸方程為：Y=9 179.651 5

+12.285 4K+30.986 8N-0.022 2K2-0.363 7N2+0.024 9KN（R2=89），如圖3所示。可知，氮鉀因素對(duì)玉米產(chǎn)量具有一定的促進(jìn)作用：玉米產(chǎn)量隨著氮、鉀肥料施用量的增加呈現(xiàn)出先快速上漲而后輕度回落的發(fā)展態(tài)勢(shì)。但總體而言，氮鉀間作對(duì)玉米產(chǎn)量具有正向顯著的促進(jìn)作用。

3）將氮因素固定在2水平，建立以2水平氮為基礎(chǔ)的磷鉀二元二次肥料效應(yīng)回歸方程為：Y=11.809.3949-1.450 6P-

25.970 9K-0.017 7P2-0.020 3K2+0.186 6PK（R2=87）。

如圖4所示。可知，磷鉀因素對(duì)玉米增產(chǎn)的促進(jìn)作用較為顯著：隨著磷鉀施肥量的增加，玉米產(chǎn)量總體呈現(xiàn)出逐漸上漲的趨勢(shì)。且在“高鉀肥、高氮肥”施用配比情況下，玉米產(chǎn)量達(dá)到峰值。

3 討論

試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肥料配施對(duì)玉米產(chǎn)量的影響絕非是單個(gè)肥料因素效應(yīng)的簡(jiǎn)單疊加，而是不同肥料元素間交互作用結(jié)果。其中氮鉀、鉀磷間作能夠提升玉米產(chǎn)量，而氮磷間作的施肥效應(yīng)則相反。導(dǎo)致這一結(jié)果的原因可能在于玉米的種植性狀與供試土壤的肥力差異。玉米是喜鉀作物，鉀肥對(duì)玉米增產(chǎn)具有恒定積極的效用[5]。但在玉米抽穗初期且未形成根瘤菌時(shí)，少許的氮磷肥料間作施用不僅可顯著增強(qiáng)作物的固氮能力，亦可直接促進(jìn)根瘤菌生長(zhǎng)。加之供試土壤的全鉀、速效鉀含量均低于全國(guó)第三次土壤普查所統(tǒng)計(jì)的全鉀含量標(biāo)準(zhǔn)，故此時(shí)采用氮磷間作或氮肥、磷肥單配施手段在遠(yuǎn)期均無(wú)助于玉米增產(chǎn)。

1）在廣州市增城區(qū)施肥可有效增加玉米產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度為7.3%～27.96%。其中對(duì)玉米增產(chǎn)具有顯著促進(jìn)效用的施肥處理是P2K1N1，對(duì)玉米增產(chǎn)影響程度最弱的施肥處理為P0K2N2。

2）從在氮磷鉀肥混施條件下的兩因子間作效應(yīng)實(shí)證分析結(jié)果來(lái)看，氮鉀、鉀磷間作對(duì)玉米產(chǎn)量具有正向顯著的促進(jìn)作用，而氮磷間作的肥料效應(yīng)則為負(fù)。從在氮磷鉀肥混施條件下的單因子效應(yīng)實(shí)證分析結(jié)果來(lái)看，玉米產(chǎn)量隨著鉀肥施肥量的增加而增加，隨著氮、磷肥施用量的增加先增加而后回落。

3）在廣州市增城區(qū)玉米生產(chǎn)最優(yōu)的施肥配比為N 42.85 kg·hm-2、KH2PO4 53.83 kg·hm-2、（NH4）3PO4·3H2O 181.33kg·hm-2，鉀肥、磷肥、氮肥的最優(yōu)配比區(qū)間為179.3～183.44 kg·hm-2、52.39～55.42 kg·hm-2、40.9～

43.8 kg·hm-2，產(chǎn)量區(qū)間為12 338.18～12 386.08 kg·hm-2。

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（責(zé)任編輯：劉昀）