蔚县纪元1号春玉米“3414”肥效试验研究

2015-06-24刘建平

河北北方学院学报（自然科学版） 2015年2期

关键词：蔚县肥力施用量

刘建平

(河北省蔚县农牧局，河北蔚县 075700)

蔚县纪元1号春玉米“3414”肥效试验研究

刘建平

(河北省蔚县农牧局，河北蔚县 075700)

为确定蔚县春玉米合理施肥量，采用田间试验法，在蔚县代王城镇大水门头村等选择不同肥力水平的10个点进行春玉米“3414+1”肥料效应试验。结果表明氮、磷、钾肥均影响春玉米产量，高肥力土壤氮肥对产量的影响较钾、磷肥大，中肥力土壤钾肥对产量的影响较氮、磷肥大，低肥力土壤磷肥对产量的影响较氮、钾肥影响大；通过建立回归方程并进行分析，春玉米产量与氮、磷、钾施肥量之间存在显著的一元二次回归关系。根据回归模型的拟合结果，提出蔚县不同肥力地块春玉米最高产量施肥量和经济最佳产量施肥量的推荐范围。

春玉米；3414+1试验；肥效

蔚县地处河北省西北部，位于北纬39°33″～40°12″、东经114°11″～115°04″之间，海拔高度835～2 882 m，属于冀西北山间盆地。该区为大陆性季风气候，年平均气温7 ℃，年平均降水量400 mm，年日照时数2 917 h，年大于10 ℃积温2 946.6 ℃，无霜期130 d左右。春玉米是蔚县主要种植作物之一，常年种植面积2.6万hm2左右，约占粮播总面积的1/3。80年代初蔚县构建了春玉米施肥模型，对指导农民科学施肥起了一定作用。近年来，随着经济的发展，蔚县农业生产水平不断提高，过去的施肥模式已不再适应目前春玉米生产发展的需要，导致一些区域存在盲目施肥问题。为充分发挥肥料的增产效应，实现农业高产、高效、安全生产。从2009年起在蔚县开展了测土配方施肥工作。根据农业部《测土配方施肥项目的技术规范》和河北省“3414”肥效试验总体方案要求，2010年在蔚县选择不同产量水平的10个地点进行春玉米“3414”肥效试验，通过春玉米的产量与施肥量间的关系分析构建春玉米施肥模型，旨在为蔚县春玉米分区指导施肥提供科学依据，也可为冀西北春玉米种植区科学施肥提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

根据第2次全国土壤普查结果，蔚县地貌类型大致可分为北部浅山区、南部深山区、中部河川区和南北坡丘陵区。2010年在春玉米主要种植的河川区和丘陵区，选择具有代表性的不同土壤肥力水平的代王城镇大水门头村、白乐镇北堡村、宋家庄镇小固城村、吉家庄镇西太平村、蔚县原种场、下宫村乡北绫罗村、南留庄镇水西堡村、涌泉庄乡苑家庄村、西合营镇司家洼村和陈家洼乡王家嘴村10个地点进行了田间肥效试验。将这10个点分别按前3年种植作物的平均产量划分为高肥力点3个、中肥力点4个、低肥力点3个，土壤基础养分含量见表1.

表1 不同土壤肥力水平土壤的基础养分

1.2 供试材料

供试春玉米品种：“纪元1号”。

供试化肥：尿素(纯N含量46%，河北阳煤正元化工集团石家庄柏坡正元化肥有限公司)、过磷酸钙(P2O5含量14%，河北省矾山磷矿有限公司)和硫酸钾(K2O含量54%，中农联国际化肥进出口集团(烟台)有限公司)；有机肥(农家肥)。

1.3 试验处理及方法

1.3.1 试验设计采用“3414+1”回归试验方案设计[1-3]，即3因素(N、P2O5、K2O)4水平(0、1、2、3水平)14个处理，1个有机肥处理(表2)。4个施肥水平中，0水平为不施肥，2水平为当地最佳施肥量，1水平为最佳施肥量的0.5倍，3水平为最佳施肥量的1.5倍；有机肥处理施有机肥45 000 kg·hm-2，不施任何化肥。小区面积8 m×5 m=40 m2，采用随机排列，不设重复，高肥区与无肥区不相邻。根据地块形状，各试验小区的田间排列采用1行或多行式，小区之间用小畦分开。各小区自立进出水口，留观察走道，试验区四周设1 m的保护带。

表2 蔚县春玉米肥效试验的施肥水平及其用量

1.3.2 玉米栽培管理各试验点的玉米根据当地习惯进行栽培管理。所有磷肥和钾肥作底肥一次性施入；氮肥底追比例为1∶2，追肥在大喇叭口期，即抽雄前10 d 1次施入。

1.3.3 产量测定玉米成熟后，每小区均单独收获、脱粒、晾晒和测产，然后折算产量。

2 结果与分析

2.1 不同肥力水平各施肥处理玉米的平均产量

从表3可以看出：无论高、中、低肥力的地块，各施肥处理玉米的平均产量与空白区平均产量相比，均有不同程度的增加。说明施肥能增加春玉米的产量。高肥力地块增产率为2.3%～23.1%，其中处理N2P2K2平均产量最高；中肥力地块增产率为1.2%～20.5%,其中处理N2P2K3平均产量最高；低肥力地块增产率为3.4%～39.4%，处理N2P2K3平均产量最高。

2.2 不同土壤肥力条件下肥料施用量与玉米产量的回归分析[5-7]

不同肥力土壤上各处理春玉米平均产量与施肥量之间用三元二次肥料效应模型进行拟合，结果表明，高、中、低肥力水平条件下，蔚县春玉米产量与氮、磷、钾肥施用量之间三元二次回归关系均不显著。当三元二次回归模型拟合不成功时，可以再用一元二次回归模型进行拟合，结果表明，氮、磷、钾施肥量与玉米产量之间可以用一元二次肥料效应函数模型进行拟合且回归关系显著。各肥力水平下的肥料施用量与玉米产量之间的回归关系具体如下所述。

表3 不同肥力水平的玉米平均产量及增产率

2.2.1 高肥力土壤条件下肥料施用量与春玉米平均产量的回归分析磷和钾肥均处在2水平时，氮肥用量与春玉米产量之间的一元二次回归方程为y=-0.035 9N2+16.347 8N+10 287.00(r2=0.984 0)，说明在高肥力水平下，春玉米产量与氮肥施用量之间具有显著的回归关系。氮和钾肥均处在2水平时，磷肥用量与春玉米产量之间的一元二次回归方程为y=-0.045 6P2+13.921 9P+10 823.10(r2=0.912 4)，说明在高肥力水平下，春玉米产量与磷肥施用量之间具有显著的回归关系。氮和磷肥均处在2水平时，钾肥用量与春玉米产量之间的一元二次回归方程为y=-0.105 5K2+26.619 4K+10 317.68(r2=0.961 6)，说明在高肥力水平下，春玉米产量与钾肥施用量之间具有显著的回归关系。其中y、N、P、K分别为玉米产量、纯N、P2O5、K2O施用量(以下同)。

2.2.2 中肥力土壤条件下肥料施用量与春玉米平均产量的回归分析磷和钾肥均处在2水平时，氮肥用量与春玉米产量之间的一元二次回归方程为y=-0.014 5N2+7.353 6N+9 534.15(r2=0.701 7)，说明在中肥力水平下，春玉米产量与氮肥施用量之间具有显著的回归关系。氮和钾肥均处在2水平时，磷肥用量与春玉米产量之间的一元二次回归方程为y=-0.050 9P2+12.942 9P+9 817.50(r2=0.896 6)，说明在中肥力水平下，春玉米产量与磷肥施用量之间具有显著的回归关系。中肥力水平下，虽然施钾量与玉米产量之间有显著的一元二次相关关系y=-0.006 2K2+8.044 4K+9 264.60(r2=0.849 3)，但是2、3钾水平的产量分别为10 741.5和10 743.0 kg·hm-2，产量几乎为相同值，施肥量却增加了81.0 kg·hm-2，一元二次回归线外推后得出的施肥量与生产实际极为不符，所以直接用实验数据进行分析。当施钾量为162.0 kg·hm-2时，玉米产量为10 741.5 kg·hm-2，较0和1水平下的产量分别提高了14.6%和12.6%，所以中肥力水平下，施钾量为162.0 kg·hm-2时，玉米产量最高为10 741.5 kg·hm-2，既经济又高产。

2.2.3 低肥力土壤条件下肥料施用量与春玉米平均产量的回归分析磷和钾肥均处在2水平时，氮肥用量与春玉米产量之间的一元二次回归方程为y=-0.013 3N2+7.251 2N+7 790.25(r2=0.933 1)，说明在低肥力水平下，春玉米产量与氮肥施用量之间具有显著的回归关系。氮和钾肥均处在2水平时，磷肥量与春玉米产量之间的一元二次回归方程为y=-0.048 1P2+17.516 2P+7 365.15(r2=0.998 1)，说明在低肥力水平下，春玉米产量与磷肥施用量之间具有显著的回归关系。氮和磷肥均处在2水平时，钾肥用量与春玉米产量之间的一元二次回归方程为y=0.036 8K2-4.007 4K+8 664.90(r2=0.983 5)，说明在低肥力水平下，春玉米产量与钾肥施用量之间具有显著的回归关系。

2.2.4 根据一元二次回归模型推荐的化肥施肥量根据不同土壤肥力，N、P、K任两种养分以中等用量配合，建立玉米产量与另一种养分施肥量的回归方程，求得拟合结果(表4)。

表4 不同土壤肥力下一元二次肥料效应函数方程拟合结果

注：肥料和玉米的价格均为市场价格，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。

根据拟合结果(表4)和数据进行分析，可以看出，相应土壤肥力的N、P2O5、K2O施用量分别为：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。而相应的玉米经济最佳产量N、P2O5、K2O施用量分别为：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 有机肥处理的玉米产量分析

从有机肥试验结果可以看出，高肥力土壤施用有机肥春玉米平均产量为11 647.5 kg·hm-2、空白区平均产量为9 790.5 kg·hm-2，增产1 857.0 kg·hm-2，增产率19.0%；中肥力土壤施用有机肥春玉米平均产量为9 555.0 kg·hm-2、空白区平均产量为8 916.0 kg·hm-2，增产639.0 kg·hm-2增产率7.2%；低肥力土壤施用有机肥春玉米平均产量为9 384.0 kg·hm-2、空白区7 099.5 kg·hm-2，增产2 284.5 kg·hm-2，增产率32.2%。表明在蔚县春玉米生产中，无论土壤肥力高低施用有机肥均能提高春玉米产量。

2.4 缺素区相对产量分析

缺氮区、缺磷区、缺钾区产量分别占最佳施肥区产量的百分比即为该区相对产量。高肥力土壤缺氮区的相对产量是86.0%，缺磷区的相对产量是90.4%，缺钾区的相对产量是86.6%，表明在蔚县，高肥力土壤对于春玉米的生产氮肥的增产作用最大，其次是钾肥，最后是磷肥；中肥力土壤缺氮区的相对产量是90.1%，缺磷区的相对产量是91.9%，缺钾区的相对产量是87.5%,表明中肥力土壤对于春玉米的生产钾肥的增产作用最大，其次是氮肥，最后是磷肥；低肥力土壤缺氮区的相对产量是84.8%，缺磷区的相对产量是78.3%，缺钾区的相对产量是91.5%，表明低肥力土壤对于春玉米的生产，磷肥的增产作用最大，其次是氮肥，最后是钾肥。因此，针对不同肥力的土壤要做到氮、磷、钾肥合理配施才能取得节本、增产、增收的效果。

3 讨论与结论

试验结果表明，磷肥和钾肥作底肥一次施用，氮肥底追比例为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，土壤肥力无论高低，施用氮、磷、钾化肥均有增产效果，说明氮、磷、钾肥合理配施才能在蔚县春玉米生产中取得高产、高效。据资料统计，国内化肥用量增加84%，而粮食只增产12%[8]，过量施肥增产作用下降甚至引起减产[9]、利用率降低[10]、生态环境恶化[11]。因此，科学合理施肥对提高作物产量、保护环境有重要意义。王圣瑞等研究表明，一元肥料效应模型的拟合是对三元二次肥料模型拟合的补充和优化[1]。本试验研究结果：不同肥力水平条件下，蔚县春玉米产量与氮、磷、钾肥施用量之间三元二次回归关系均不显著。用一元二次回归模型拟合初步建立蔚县不同土壤肥力下春玉米产量与氮、磷、钾肥的效应方程，以描述各肥料的增产效应。根据拟合结果推断出蔚县不同土壤肥力条件下各种养分的最高产量和经济最佳产量施肥量，提出不同土壤肥力条件下的合理施肥对策,指导蔚县玉米生产合理施肥，以达到经济效益与环境效益双赢，实现农业可持续发展。春玉米最高产量时N、P2O5、K2O施用量分别为:高肥力(产量>11 250 kg·hm-2)227.7、152.7、126.2 kg·hm-2，中肥力(产量8 520～11 250 kg·hm-2)253.6、127.1、162.0 kg·hm-2，低肥力(产量<8 250 kg·hm-2)272.6、182.1、54.4 kg·hm-2。而相应的玉米经济最佳产量N、P2O5、K2O施用量分别为：高肥力(产量>11 250 kg·hm-2)196.8、111.8、109.5 kg·hm-2，中肥力(产量8 520～11 250 kg·hm-2)177.2、90.5、162.0 kg·hm-2，低肥力(产量<8 250 kg·hm-2)189.3、143.3、102.2 kg·hm-2。

对有机肥试验结果分析认为：无论是高肥力土壤还是中低肥力土壤施用有机肥均有明显的增产效果，而且低肥力土壤施用有机肥的增产率较高、中产田提高13.2和25.0个百分点。由此，建议农户在种植春玉米前增施有机肥，同时在低产田上可以多投入一些有机肥，培肥地力，改善土壤结构，实现春玉米产量持续稳定提高。

缺素区试验结果表明：不同土壤肥力水平下，施用化肥对春玉米产量的影响效果不同。其中，高肥力土壤氮肥对春玉米产量的影响最显著，因此，适当增加氮肥的施用量，但不宜超过196.8 kg·hm-2，以获得较高的作物产量和肥料利用率；中肥力土壤钾肥表现出了增产效应，因此，建议中肥力土壤适当增施钾肥；低肥力土壤磷肥对春玉米产量的影响最大，因此建议增施磷肥，但不宜超过143.3 kg·hm-2。总之，要针对不同肥力的土壤做到氮、磷、钾肥合理配施才能取得节本、增产、增收的效果。

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[责任编辑：刘守义英文编辑：刘彦哲]

国家测土配方施肥资金补贴项目(2010-163)