我国北方玉米施肥产量效应和经济效益分析

何 萍， 徐新朋， 仇少君， 赵士诚

(1 国际植物营养研究所北京办事处， 北京 100081； 2 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所， 中国农业科学院—国际植物营养研究所植物营养创新研究联合实验室，北京 100081)

玉米作为重要的粮饲兼用作物以及重要的工业原材料，在保障粮食安全方面具有重要战略意义。2010年玉米的种植面积达到3250万公顷，占粮食作物种植面积的29.5%，使玉米成为我国第一大粮食作物[1]。在我国东北地区种植的春玉米和在华北地区种植的夏玉米其种植面积已达到玉米总种植面积的61%。

化学肥料在保障我国粮食安全中发挥重要作用。然而近年来化肥过量和不合理施用问题严重，影响到生态环境安全[2]，迫切需要一种优化的推荐施肥方法以保障粮食安全和提高农民收益。最近，国际植物营养研究所和中国农业科学院农业资源与农业区划研究所研创了一种新的推荐施肥方法—基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法(Nutrient Expert， 简称NE)并通过田间试验证明该方法是一种能够增产、 增收并提高肥料利用率的重要的推荐施肥方法[3-7]。以往有关施氮对玉米增产效应和施肥效益的影响较多集中在单一试验点的研究[8-12]。我国北方玉米产区因不同试验点的土壤类型、 基础土壤养分供应以及肥料施用历史不同，氮、 磷、 钾施用对玉米的增产效应可能会有所不同。另外，近年来粮食和肥料价格的波动对施肥经济效益影响也很大。因此，本研究主要研究以下三个方面：1)氮、 磷、 钾施用对玉米的增产效应； 2) 氮、 磷、 钾施用的经济效益； 3) 基于给定施肥效应、 肥料和玉米价格情况下玉米的经济效益变化。以期通过以上研究，为我国北方玉米科学施肥和经济施肥提供一定的借鉴意义。

1 材料与方法

1.1 试验设计

1.2 数据分析

方差分析采用SAS(1999)统计软件，图形采用Sigmaplot 10.0统计软件。相关性分析采用Microsoft Excel 10.0。

2 结果与分析

2.1 施肥的增产效应

与农民习惯施肥比较，NE专家系统显著提高了河南、 黑龙江、 吉林和辽宁四个省份籽粒产量(P<0.05)，七省平均籽粒产量也显著提高(P<0.05)[6]。为便于讨论，文中产量效应中主要依据NE小区产量与各减素小区产量差来计算。

2.2 经济效益分析

图1 玉米七省施肥产量效应 Fig.1 Fertilizer responses to maize across seven provinces in North China

图2 玉米施用肥产投比Fig.2 Value to cost ratio (VCR) of fertilizers in maize

2.3 给定产量效应、 肥料用量、 肥料和玉米价格下经济效益分析

图3 不同施肥产量效应下，基于给定肥料和玉米价格下玉米施肥的产投比Fig.3 Value to cost ratio (VCR) of fertilizer at different fertilizer response levels and given fertilizer cost and maize price

同样，在低、 中、 高施磷产量效应下，即在P2O550 kg/hm2对应的455 kg/hm2产量效应, 60 kg/hm2对应的805 kg/hm2产量效应, 70 kg/hm2对应的1301 kg/hm2产量效应下，在最高磷肥价格(7.37 yuan/kg)和最低玉米价格(1.5 yuan/kg)下的VCR分别为1.8, 2.7和3.8；在低、 中、 高施钾产量效应下，既在K2O 60 kg/hm2对应的403 kg/hm2产量效应, 70 kg/hm2对应的835 kg/hm2产量效应, 80 kg/hm2对应的1328 kg/hm2产量效应下，在最高钾肥价格(10.00 yuan/kg)和最低玉米价格(1.5 yuan/kg)下的VCR分别为1.0, 1.8和2.5。表明施用磷钾肥农民可以获益，且VCR随着玉米价格增加而增加(图3D、 3E、 3F和3G、 3H、 3I)。

表1 当产投比为1时不同肥料用量和肥料价格下获得收益的施肥产量效应临界值(kg/hm2)

3 结论

北方七省份玉米施用氮、 磷、 钾肥料的平均产量效应分别为1889、 954和973 kg/hm2。施肥经济效益与产量效应略有不同，施磷肥玉米的产投比最大，施钾肥次之，施氮肥最低。 不施用氮、 磷、 钾肥料产量和经济效益均降低。在给定产量效应、 施肥量以及肥料和玉米价格条件下，施肥效应随产量效应增加而增加。即使肥料价格增长，施肥仍有一定的获利空间，该收益随施肥产量效应、 玉米价格增加而增加。与北方玉米产区农民习惯施肥比较，基于NE专家系统的N-P2O5-K2O推荐施肥量157-56-67 kg/hm2能够增产增收，是一种方便使用的推荐施肥方法。

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