多功能专用肥配方筛选及其对制种玉米经济性状和效益影响的研究

2012-11-29王叁俊秦嘉海王爱勤肖占文赵芸晨程红玉

种子科技 2012年4期

王叁俊，秦嘉海，王爱勤，肖占文，赵芸晨，程红玉

（1.肃南县马蹄林场，甘肃肃南 734400；2.河西学院农业与生物技术学院，甘肃张掖 734000；3.中国科学院兰州化学物理研究所；4.甘肃高校河西走廊特色资源利用省级重点实验室）

甘肃河西内陆灌区近10年来建立了玉米制种生产基地150万亩，产种量达6.5亿kg[1]，玉米制种产业在增加农民收入方面起到了积极作用。目前存在的主要问题是：制种玉米种植面积大，连作年限长；化学肥料投入量较大，有机肥料投入量严重不足；市场上流通的复合肥有效成分和比例不符合本区风沙土养分现状和玉米对养分的吸收比例，导致土壤养分比例失衡，制种玉米品质和产量下降，影响了本区制种玉米产业的可持续发展[2，3]。因此，研究和开发制种玉米多功能专用肥成为复合肥研发的关键所在。近年来，有关复合肥研究受到了广泛关注，但有关制种玉米多功能专用肥还未见报道。针对上述存在的问题，应用作物营养平衡施肥理论，选择聚乙烯醇[4，5]、5406 菌剂[6～8]、磷酸氢二铵、硫酸锌、尿素、糠醛渣[9，10]6种原料，采用正交试验方法确定原料最佳组合，合成制种玉米多功能专用肥，在甘肃河西内陆灌区的耕种风沙土上进行验证试验，现将研究结果分述如下。

1 材料与方法

1.1 盆栽试验

1.1.1 试验地点：试验于2009年在河西学院内进行，土壤类型是耕种风沙土[11]，采自连续种植制种玉米8年的甘肃省张掖市甘州区沙井镇坝庙村一社，0～20 cm土层含有机质 13.45 g/kg，碱解氮（N）34.27 mg/kg，速效磷（P2O5）6.14 mg/kg，速效钾（K2O）126.57 mg/kg，pH 值 8.43。

1.1.2 试验材料：糠醛渣，含有机质76%，全N 0.61%，全 P2O50.36%，全 K2O 1.18%，pH 值为 2.1，粒径 0.5～1.0 mm；聚乙稀醇，分子质量5500～7500，pH值6.0～8.0，黏度12～16，粒径0.05 mm,甘肃兰维新材料有限公司产品；5406菌剂，有效活菌数≥2.0亿个/g，北京颐生堂生物工程有限公司产品；尿素，含N 46%；磷酸氢二铵，含N 18%，P2O546%；硫酸锌，含Zn 23%。

1.1.3 参试作物：玉米品种郑单958（郑58×昌7-2）。

1.1.4 盆钵：口径30 cm，底径28 cm，高35 cm。

1.1.5 试验处理：选择聚乙烯醇、5406菌剂、磷酸氢二铵、硫酸锌、尿素、糠醛渣为6个因素，每个因素素设计3个水平，按正交表L9（36）设计9个处理（表1）。按表1因素与水平编码括号中的数量称取各种材料组成9个试验处理。

1.1.6 种植方法：称取10 kg过10 mm筛的风干土加入盆钵内，1/3肥料做底肥，将盆钵置于室外，每盆浇水3 kg，使土壤自然含水量达到30%。2009年4月20日播种，深度5 cm，每盆播种5株，每隔5天定量浇水3 kg，使土壤自然含水量达到30%。出苗后间苗，每盆留3株，2/3肥料在玉米拔节期结合灌水追施。

1.1.7 测定项目与方法：玉米收获时测定穗粒数、穗粒重，每个盆钵单独收获，将盆钵产量折合成亩产量进行统计分析。

1.1.8 数据统计方法：采用正交试验直观分析法，分别计算原料间的T值和R值，确定原料间最佳组合，组配成制种玉米多功能专用肥配方。

1.2 田间试验

1.2.1 试验地点：试验于2010～2011年在甘肃省张掖市甘州区沙井镇坝庙村一社进行，参试土壤类型与盆栽试验相同。

表 1 L9（36）正交试验设计表

1.2.2 多功能专用肥合成：根据盆栽试验筛选的配方，将聚乙烯醇、5406菌剂、磷酸氢二铵、硫酸锌、尿素、糠醛渣重量比 0.0048∶0.0106：0.0892∶0.0071∶0.1750∶0.7133混合，经室内化验分析，含有机质54.21%，N 9.65%，P2O54.10%，Zn 0.16%,有效活菌数≥500万个/g。

1.2.3 参试作物：玉米品种郑单958。

1.2.4 试验处理：多功能专用肥亩施肥量设计为0 kg、25 kg、50 kg、75 kg、100 kg、125 kg、150kg7 个处理，以处理1为对照（CK），每个试验处理重复3次，随机区组排列。

1.2.5 种植方法：试验小区面积为32 m2（8 m×4 m），每个小区四周筑埂，埂宽40 cm,埂高30 cm。多功能专用肥1/3在玉米播种前做底肥施入20 cm土层，2/3在玉米拔节期结合灌水追施。播种时间2010年4月22日和2011年4月18日。母本定植株距25 cm，行距50 cm，父本以满天星配置，株距50 cm。分别在玉米拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期、乳熟期各灌水一次，每个小区灌水量相等。

1.2.6 样品采集方法：玉米收获时分别在试验小区内随机采集30株，测定植物学性状和经济性状，每个小区单独收获计产，再折合成亩产量进行统计分析。

1.2.7 测定项目与方法：玉米植株茎粗采用游标卡尺法，地上部分干重采用105℃烘箱杀青30 min后80℃烘干至恒重。

1.2.8 数据统计方法：玉米植物学性状采用直线回归统计法；处理间的差异显著性采用多重比较，LSR检验法。依据经济效益最佳施肥量计算公式x0=[（Px/Py）-b]/2c，求得多功能专用肥最佳施肥量（x0）[12]，再依据肥料效应回归方程式y=a+bx-cx2，求得多功能专用肥最佳施肥量时的玉米理论产量（y）[13]。

表 2 L9（36）正交试验分析

2 结果分析

2.1 不同因素对玉米经济性状和产量的影响

据2009年9月28日玉米收获后测定结果（见表2）可以看出，因素间的效应（R）是 C＞E＞F＞AD＞B，说明影响玉米穗粒数、穗粒重、产量因素依次是磷酸氢二铵＞尿素＞糠醛渣＞聚乙烯醇、硫酸锌＞5406菌剂。比较各因素不同水平的T值可以看出，TA2＞TA3＞TA1，说明玉米穗粒数、穗粒重、产量随聚乙烯醇用量的增大而增加，但聚乙烯醇用量超过133.20 mg/10 kg土后，玉米穗粒数、穗粒重、产量又随聚乙烯醇用量的增大而降低。 TB3＞TB1＞TB2，TC3＞TC1＞TC2，说明 5406 菌剂和磷酸氢二铵的适宜用量分别为300 mg/10 kg土和2499.99 mg/10 kg 土。TD2＞TD1，TD3＜TD1，说明玉米穗粒数、穗粒重、产量随硫酸锌用量的增大而增加，但硫酸锌用量超过200 mg/10 kg土后，玉米穗粒数、穗粒重、产量又随硫酸锌用量的增大而降低。 TE3＞TE2＞TE1，TF3＞TF2＞TF1，说明玉米穗粒数、穗粒重、产量随着尿素和糠醛渣用量的增大而增加。从各因素的T值可以看出，因素间最佳组合是：A2B3C3D2E3F3（聚乙烯醇 133.20 mg，5406菌剂300 mg，磷酸氢二铵 2499.99 mg，硫酸锌 200 mg，尿素24 906.50 mg，糠醛渣19 999.88mg。即聚乙烯醇、5406菌剂、磷酸氢二铵、硫酸锌、尿素、糠醛渣组合比例分别为 0.0048∶0.0106：0.0892∶0.0071∶0.1750∶0.7133）。

2.2 多功能专用肥对玉米植物学性状的影响

2010～2011年玉米收获后测定结果（见表3）可以看出，多功能专用肥施用量与玉米株高、茎粗、生长速度、地上部鲜重、地上部分干重呈正相关，其直线回归方程分别为 y=1.5250+0.0001x、y=33.2446+0.1120x、y=8.9261 +0.00095x、y=694.0411 +0.0684x、y=226.2318+0.0216x，相关系数（r）分别为0.9374、0.9881、0.7671、0.9520、0.9503。多功能专用肥亩施用量150 kg时，与对照比较，株高、茎粗、生长速度、地上部鲜重、地上部分干重分别增加 26 cm、4.48 mm、2.61 mm/d、174.41 g/株、55.01 g/株。处理间的差异显著性，经LSR检验达到显著和极显著水平。

表3 多功能专用肥对玉米植物学性状的影响

2.3 多功能专用肥对玉米经济性状和产量的影响

2010～2011年玉米收获后测定结果（见表4）可以看出，多功能专用肥施用量与玉米穗粒数、穗粒重、百粒重、产量呈正相关，其直线回归方程分别为y=218.2193+0.0190x、y=47.5930+0.0094x、y=21.7582+0.0022x、y=3594.9539+1.1395x、相关系数（r）分别为0.8956、0.9002、0.8717、0.9293。多功能专用肥亩施用量150 kg时与对照比较，穗粒数、穗粒重、百粒重、亩产量分别增加 50.50 粒、24.64 g、5.67 g、180.06 kg。但单位（1 kg）多功能专用肥的增产量则随着多功能专用肥施用量的增加而递减，出现报酬递减律。处理间的差异显著性，经LSR检验达到显著和极显著水平。

表4 多功能专用肥对玉米经济性状和产量的影响

2.4 多功能专用肥对玉米增产效应和经济效益的影响

采用经济学原理进行分析（见表5）可以看出[14]，随着多功能专用肥施用量的增加，玉米边际亩产量由最初的69.83 kg，递减到4.74 kg，符合报酬递减律。从经济效益变化来看，边际亩利润由320.07元递减到-4.81元。多功能专用肥亩施用量在125 kg的基础上再增加25 kg时收益出现负值，由此可见，多功能专用肥亩施用125 kg时玉米增产效应和经济效益较好。

2.5 多功能专用肥经济效益最佳施肥量与玉米的预测产量

将多功能专用肥不同施用量与玉米产量间的关系应用肥料效应回归方程y=a+bx-cx2拟合，得到的回归方程是y=3043.18+1.0109x-0.0002088x2。对回归方程进行显著性测验，F=19.34**，＞F0.01=16.45，r=0.9865**，说明回归方程拟合良好。多功能专用肥价格（Px）为1.14元/kg，玉米价格（Py）为5.00元/kg，将（Px）、（Py）、回归方程的 b和 c代入经济效益最佳施用量计算公式x0=[（Px/Py）-b]/2c，求得多功能专用肥经济效益最佳亩施用量（x0）为124.99 kg，将x0代入回归方程y=3043.18+1.0109x-0.0002088x2，求得玉米的预测亩产量（y）为378.16 kg，计算结果与田间试验处理6相吻合（见表5）。

表5 多功能专用肥对玉米增产效应和经济效益的影响

3 结论

（1）聚乙烯醇、5406菌剂、磷酸氢二铵、硫酸锌、尿素、糠醛渣重量比按0.0048∶0.0106：0.0892∶0.0071∶0.1750∶0.7133组合而成的多功能专用肥，将糠醛渣的长效、矿质元素的速效、生物菌肥的增效、聚乙烯醇的改土作用融为一体，弥补了生产上施用的专用肥养分比例不符合本区土壤肥力特点且不具备保水、改土功效的缺点。

（2）多功能专用肥施肥量与玉米植物学性状、经济性状、产量呈正相关，与单位肥料增产量呈负相关。

（3）随着多功能专用肥施用量的增加，玉米边际产量、边际利润在递减，多功能专用肥亩施用量在125.00 kg的基础上再增加25.00 kg，收益出现负值。

（4）多功能专用肥与玉米产量间的肥料效应回归方程是：y=3043.18+1.0109x-0.0002088x2，多功能专用肥经济效益最佳亩施用量(x0)为124.99 kg，玉米预测亩产量（y）为 378.16 kg。

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