低肥力区域玉米氮、磷、钾肥料效应的研究

邓彤彤

甘肃省武山县城关镇农业农村综合服务中心，甘肃 武山 741300

玉米是重要的粮食作物，同时也是重要的饲料和工业原料。有关施肥对玉米产量的影响，国内外对此都进行了全面系统的研究，在施肥与玉米品质关系方面，也进行了相当多的研究[1-5]，合理配方施肥对玉米产量和品质有重要作用。通过测土配方施肥“3414”田间试验，可以掌握各种农作物所需的最佳施肥量、施肥比例和施肥方法，同时也是建立施肥指标体系的必要环节[6]。“3414”肥料试验设计吸收了设计处理少、效率高的优点。通过“3414”试验可以建立包括养分平衡法和土壤养分丰缺指标法等在内的测土配方体系[7]。甘肃省武山县有丰富的水域资源，是重要的蔬菜和粮食产物地区，然而在有些肥力比较低的浅山区，玉米产量偏低，增加了农民的生产成本。本试验选在武山县城关镇邓堡村，通过“3414”试验，研究了干旱土地玉米氮、磷、钾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，降低生产成本，增加生产效益，提高玉米的产量品质，为指导玉米生产推广提供合理的施肥依据。

一、材料与方法

（一）试验材料

供试玉米品种：金张掖种业提供的VS-8号组合。

供试肥料：氮肥为尿素，张掖“祁连山”牌（含N46%），磷肥为重过磷酸钙，云南“三环”牌（含P43%），钾肥为硫酸钾，青海“国安”牌（含K20%）。

（二）试验方法

1.试验设计。试验前整地，设计保护行，田间区划，按照“3414”试验方案设3因素4水平14个处理，即氮、磷、钾3个因素、每个因素4个水平、共14个处理（见表1）。其中4个水平的含义为：0水平指不施肥，2水平指当地推荐施肥量，1水平（指施肥不足）=2水平×0.5，3水平（指过量施肥）=2水平×1.5[8]。

2.试验地概况。试验设在武山县城关镇邓堡村，试验田面积为0.08hm2，土壤为沙壤土，肥力较低，前茬作物为制种玉米，试验地未施有机肥。试验之前进行了混合土样的采集，采取0～20cm耕作层土壤[9]，检测得到有机质11.2g/kg，全氮0.67g/kg，碱解氮39mg/kg，全磷0.69g/kg，有效磷12.9mg/kg，全钾39g/kg，速效钾102mg/kg，pH值8.56。

表2 不同处理化肥用量标准

3.试验实施。试验共设14个处理，小区的形状为长方形，小区面积为30m2（3m×10m），每个小区铺4幅膜，种植8行，膜行距为50cm，株距22cm。随机区组排列，不设重复。小区四周打埂，埂宽50cm，保证肥水不相互渗透，区组间挖沟，沟宽50cm，对小区进行单排单灌，避免串灌串排，试验地周围要设置保护行[10]。磷、钾肥全部作基肥，氮肥1/3做基肥、1/3在拔节期追施、1/3在大喇叭口期追施，小区单收计产考种。试验地不同处理化肥用量标准见表2。

4.田间管理。本试验于2019年4月1日翻地平整，4月5日打埂、施基肥、铺膜。4月10日播种母本，用葫芦头穴播，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日间苗、定苗。4月18日点种父本满天星，4月22日点种父本行比，错期5天，株距22cm，4月28日父本满天星出苗，5月2日父本行比出苗，5月6～10日间苗、定苗。5月22日进行拔节期追肥的施加、灌水，6月20日进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，整个生育期灌水7次。玉米生长期间观察记载生长情况，9月26日收获，各小区单收计产，并分小区进行考种。

二、结果与分析

（一）生育期调查结果

通过对玉米生长期间农艺性状的观察，可发现处理1（N0P0K0）的植株在初期生长缓慢，植株细弱矮小，叶片薄而小，并呈现出黄绿色，到生长盛期下部叶片开始干枯，叶尖开始变黄，成熟时穗小，顶部籽粒不饱满，秃尖明显。处理2（N0P2K2）的植株在苗期叶色浅黄，到生长盛期叶尖开始干枯，茎秆细小，成熟时穗小，穗尖缺粒，尖部籽粒干瘪。处理4（N2P0K2）、5（N2P1K2）的植株在初期叶片略带些紫红色条斑，成熟时果穗比较小。处理8（N2P2K0）、13（N2P2K1）、14（N2P1K1）的植株在生长盛期叶片有褐色斑点。其他处理间生长情况良好，其中处理6（N2P2K2）、11（N3P2K2）的植株叶色浓绿，生长情况最好。

（二）不同处理对玉米植株性状的影响

由表3可以看出，不同施肥处理对玉米株高、穗位高、果穗长、穗粗、穗粒数、百粒重影响较大。处理3（N1P2K2）株高最高，为177.8cm；处理1（N0P0K0）最低，为153.0cm。处理3（N1P2K2）穗位高最高，为89.9cm；处理1（N0P0K0）最低，为74.7cm。处理5（N2P1K2）处理6（N2P2K2）等其他几个处理茎粗最粗，为6.9cm；处理1（N0P0K0）最细，为6.3cm。处理7（N2P3K2）果穗长最长，为13.6cm；处理1（N0P0K0）最短，为10.6cm。处理12（N1P1K2）穗粗最粗，为13.7cm；处理1（N0P0K0）最细，为12.7cm。处理10（N2P2K3）穗粒数最多，为277.3粒；处理1（N0P0K0）最少，为191.8粒。处理11（N3P2K2）百粒重最重，为36.0g；处理1（（N0P0K0）最轻，为3 1.4 g。处理1（N0P0K0）和处理2（N0P2K2）叶色表现为黄绿色、处理6（N2P2K2）和处理11（N3P2K2）叶色表现为浓绿，其他处理表现为绿色。

表3 不同施肥处理对玉米植株性状的影响

表4 不同处理对玉米产量的影响

（三）不同处理对玉米产量的影响

由表4可知，不同的施肥处理对玉米产量的影响较大，平均每公顷产量最高的是处理11（N3P2K2），为7 369.5kg；处理10（N2P2K3）位居第二，为7 302kg；处理6（N2P2K2）位居第三，为7 269kg。空白区处理1（N0P0K0）的产量最低，为5 103kg，处理2（N0P2K2）的产量也低，为5 368.5kg。与处理1产量相比，其余13个处理每公顷增产265.5～2 266.5kg。增产最高的为处理11（N3P2K2），增产2 266.5kg，增产率达44.42%，第二为处理10（N2P2K3），增产2 199kg，增产率达43.09%，第三为处理6（N2P2K2），增产2 166kg，增产率达42.45%。

（四）土壤养分缺素及贡献率分析

缺素区相对产量（%）=缺素区产量/处理6的产量×100%，相对产量丰缺状况：＜50%为极低，50%～75%为低，75%～95%为中，＞95%为高[11]。

缺氮相对产量=处理2 产量/处理6 产量×100%=16.1/21.8×100%=73.85%

缺磷相对产量=处理4 产量/处理6 产量×100%=17.9/21.8×100%=82.11%

缺钾相对产量=处理8 产量/处理6 产量×100%=18.9/21.8×100%=86.70%

土壤氮73.85%属于偏低水平，土壤磷82.11%属于中等偏低水平，土壤钾86.70%属于中等水平。氮肥的贡献率为26.15%，磷肥的贡献率为17.89%，钾肥的贡献率为13.30%。说明三种肥料对玉米产量的影响大小为N＞P＞K，氮素对玉米产量的影响最大。土壤整体养分贡献率=处理1产量/处理6产量×100%=15.3/21.8×100%=70.18%。

（五）回归分析

供试肥料价格为：尿素1.8元/kg，重过磷酸钙3.8元/kg，硫酸钾3.8元/kg；玉米价格为：1.8元/kg。结合测土配方施肥“3414”试验数据，采用一元二次肥料效应模型进行回归分析。

1.氮单因素分析。选取试验中磷、钾均为相同的优化供应而氮量不同的处理2（N0P2K2）、处理3（N1P2K2）、处理6（N2P2K2）和处理11（N3P2K2）共四个处理，对氮肥效应进行研究。采用一元二次模型对四个处理的作物产量与施氮量的关系进行回归，得到方程为：Y=-0.02X2+12.75X+5 361。

根据dY/dX=PX/PY，边际收益等于边际成本计算经济最佳施肥量[12]，得出经济最佳施纯氮为293.75kg/hm2，此时最佳产量为7 380.53kg/hm2。根据dY/dX=0时计算最高产的施肥量，得出施纯氮318.75kg/hm2时最高产量为7 393.03kg/hm2。

2.磷单因素分析。选取试验中氮、钾均为相同的优化供应而磷量不同的处理4（N2P0K2）、处理5（N2P1K2）、处理6（N2P2K2）和处理7（N2P3K2）共四个处理，对磷肥效应进行研究。得到方程为：Y=-0.214X2+36.29X+5 736.3。

根据dY/dX=PX/PY，得出经济最佳施磷纯量为79.86kg/hm2，此时最佳产量为7 269.61kg/hm2。根据dY/dX=0时为最高产的施肥量，得出施纯磷84.79kg/hm2时最高产量为7 274.81kg/hm2。

3.钾单因素分析。选取试验中氮、磷均为相同的优化供应而钾量不同的处理8（N2P2K0）、处理9（N2P2K1）、处理6（N2P2K2）和处理10（N2P2K3）共四个处理，对钾肥效应进行研究。得到方程为：Y=-0.463X2+69.02X+4 704.6。

根据dY/dX=PX/PY，得出经济最佳施钾纯量为72.26kg/hm2，此时最佳产量为7 274.43kg/hm2。根据dY/dX=0时为最高产的施肥量，得出施纯钾74.54kg/hm2时最高产量为7 276.82kg/hm2。

三、结论与讨论

不同施肥处理对玉米株高、穗位高、果穗长、茎粗、穗粗、穗粒数、百粒重、叶色等植株性状的影响较大，对产量的影响也较大，处理11（N3P2K2）的产量最高。

通过土壤养分缺素及贡献率分析，缺氮时的相对产量为73.85%，缺磷时的相对产量为82.11%，缺钾时的相对产量为86.70%。试验地整体养分贡献率为70.18%，氮肥的贡献率为26.15%，磷肥的贡献率为17.89%，钾肥的贡献率为13.30%。三种肥料对玉米产量的影响大小为N＞P＞K，氮素对玉米产量的影响作用最大。

回归分析得出，低肥力区域玉米经济最佳施氮纯量为293.75kg/hm2，最佳施磷纯量为79.86kg/hm2，最佳施钾纯量为72.26kg/hm2，其最佳施肥比例为N：P：K=1：0.27：0.25。通过采用一元二次肥效模型，对氮、磷、钾进行单因素分析表明，对N来说，最佳施肥量为293.75kg/hm2，最佳产量为7 380.53kg/hm2，施纯氮318.75kg/hm2时最高产量为7 393.03kg/hm2。对P2O5最佳施肥量为79.86kg/hm2，最佳产量为7 269.61kg/hm2。施P2O584.79kg/hm2时最高产量为7 274.81kg/hm2。对K2O最佳施肥量为72.26kg/hm2，最佳产量为7 274.43kg/hm2。施K2O74.54kg/hm2时最高产量为7 276.82kg/hm2。