内蒙古鄂尔多斯市玉米施肥指标体系研究

李霞　曹福中　高志军

摘要：以郑单958为供试品种，应用“3414”试验，按照缺素区相对产量50%、65%、75%、85%和95%将碱解氮、有效磷、速效钾含量分别划分为4、4、5个等级，并采用一元二次和线性加平台模型对施肥量与相对产量关系进行模拟，计算最佳肥料用量。结果表明，当土壤碱解氮处于<45、45～60、60～75和>75 mg/kg时，推薦氮肥（N）用量分别为280～330、245～280、220～245和0～220 kg/hm2；当有效磷处于<10、10～20、20～30和>30 mg/kg时，推荐磷肥（P2O5）用量分别为190～210、165～190、145～165和0～145 kg/hm2；当速效钾处于 <65、65～100、100～120、120～150和>150 mg/kg时，推荐钾肥（K2O）用量分别为165～200、160～165、135～160、125～135和0～125 kg/hm2，从而确定了鄂尔多斯市玉米（Zea mays L.）施肥指标体系。

关键词：玉米（Zea mays L.）；推荐施肥；鄂尔多斯市

中图分类号：S513 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）19-3626-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.19.009

Abstract： Taking Zheng Dan 958 as the tested cultivar and based on the experiment of“3414”， alkaline hydrolysable nitrogen，available phosphorus and available potassium in the soil of deficiency area were divided into 4，5 and 5 levels according to relative yield of 50%，65%，75%，85% and 95% respectively. One element and two equations and linear plus platform model was used to simulator the relationship between the fertilizer application amount and yield，and the optimum application amount of fertilizer was calculated. The results showed that，when the soil alkaline hydrolysable nitrogen was the level of low（less than 45 mg/kg），middle（45 to 60 mg/kg），relatively high （60 to 75 mg/kg） and high （more than 75 mg/kg），the recommended nitrogen application amount was high （280 to 330 kg/hm2），relatively high （245 to 280 kg/hm2），middle（220 to 245 kg/hm2） and low（0 to 220 kg/hm2），respectively；When available phosphorus was the level of low（less than 10 mg/kg），middle（10 to 20 mg/kg），relatively high （20 to 30 mg/kg） and high（more than 30 mg/kg），the recommended phosphorus（P2O5） application amount was high （190 to 210 kg/hm2），relatively high（165 to 190 kg/hm2），middle（145 to 165 kg/hm2） and low（0 to 145 kg/hm2），respectively；when the available potassium was the level of low（less than 65 mg/kg），relatively low （65 to 100 mg/kg），middle （100 to 120 mg/kg），relatively high （120 to 150 mg/kg） and high（more than 150 mg/kg）， the recommended phosphorus（K2O） application amount was high （165 to 200 kg/hm2）， relatively high（160 to 165 kg/hm2），middle（135 to 160 kg/hm2），relatively low（125 to 135 kg/hm2） and low（0 to 125 kg/hm2），respectively. Fertilization index system of maize（Zea mays L.） in Ordos city was determined.

Key words： maize（Zea mays L.）； recommended fertilization； Ordos city

玉米（Zea mays L.）是世界重要的粮食和饲料作物之一。由于中国人多地少特殊国情和耕地肥力水平下降等原因，决定了过去和今后很长一段时间内施肥是玉米高产关键技术措施。平衡施用氮、磷、钾肥可提高玉米产量，促进养分吸收，改善营养品质，提高经济效益。氮、磷、钾缺乏和配比不平衡严重影响玉米高产稳产[1]。当前在玉米生产中普遍存在重氮轻磷钾不合理施肥现象[2]，且随着玉米肥料投入增加，利用率逐渐下降[3]，施肥技术和肥料品种与科学施肥的要求很不适应[4]。玉米是内蒙古自治区鄂尔多斯市第一大粮食作物，目前尚无玉米施肥指标体系相关报道，因此，迫切需要制定一套行之有效的施肥指标体系，促进玉米节本增效，减轻生态环境压力。本研究通过在鄂尔多斯市开展玉米“3414”肥效试验，旨在探索该地区玉米推荐肥料用量，因地制宜科学指导施肥，为提高本地区玉米的综合效益，促进农业节本增效提供科学依据。endprint

1 材料与方法

1.1 研究区域

鄂尔多斯市无霜期141～153 d，属北温带半干旱大陆性气候区，多年平均气温7.4 ℃，日最高气温40.2 ℃，日最低气温-32.3 ℃，全年≥10 ℃活动积温平均为3 219.9 ℃。多年平均降水量317.7 mm，降水多集中于7-9月，占全年降水量的63%左右，多年平均蒸发量2 259.0 mm，适宜玉米生长。试验地土壤属栗钙土类，平均土壤pH 8.5、有机质25.3 g/kg、全氮1.03 g/kg、全磷2.69 g/kg、全钾18.6 g/kg、碱解氮198.34 mg/kg、有效磷45.77 mg/kg、速效钾102.96 mg/kg，肥力中等偏下。

1.2 试验材料

供试玉米品种为郑单958，幼苗叶鞘紫色，叶色淡绿，叶片上冲，穗上叶叶尖下披，株型紧凑，耐密性好，株高250 cm左右，穗位111 cm左右，穗长17.3 cm，穗行数14～16行，穗粒数565.8粒，千粒重329.1 g，果穗筒形，穗轴白色，子粒黄色，偏马齿型，抗病性较好。供试肥料为尿素（N 46%）、重过磷酸钙（P2O5 46%）和氯化钾（K2O 60%）。40%尿素和全部的磷、钾肥作基肥，20%和40%尿素分别于拔节期和大喇叭口期追施。

1.3 试验设计

试验采用“3414”技术方案，即氮、磷、钾3个因素，4个水平，14个处理。4个水平分别为0水平（不施肥）、2水平（当地推荐施肥量）、1水平（指施肥不足）=2水平×0.5、3水平（过量施肥水平）=2水平×1.5。因各试验点肥力水平不同，在试验中各点具体氮、磷、钾肥推荐施用量不同。2水平N用量分别为150、240、300、360 kg/hm2；P2O5用量分别为135、150、180、240 kg/hm2；K2O用量分别为90、150、180 kg/hm2。2011-2016年共设置春玉米“3414”试验34个，其中达拉特旗5个，杭锦旗8个，准格尔旗6个，伊金霍洛旗8个，乌审旗2个，鄂托克旗5个。

1.4 数据分析

试验前测定耕作层（0～20 cm）土壤pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾含量。试验产量按小区单打单收，并分别测定处理1、2、4、6和8植株和子粒氮、磷、钾养分含量。分别用三元二次、一元二次和线性加平台模型模拟，根据散点趋势图以及肥料拟合方程决定系数选择最适模型，通过边际效应确定每组试验最佳肥料用量。

2 结果与分析

2.1 肥料效应分析

根据“3414”试验方案要求，对于三元二次回归方程拟合不成功的试验点分别采用一元二次方程和线性加平台方程进行拟合，根据散点图趋势和不同方程拟合的相关系数选择方程。将34个试验样点进行三元二次拟合，拟合成功的有11个样点，拟合成功率只有32.4%。分别对氮、磷、钾进行一元二次拟合，拟合成功率分别为97.1%、91.2%和94.1%。

对于拟合成功的三元二次方程，通常存在推荐施肥量偏高或某些试驗点不需要施肥或某一养分不需要施肥等问题，采用一元肥料效应函数分别对氮、磷、钾进行拟合，计算推荐施肥量信息更加全面真实[5]。因此采用一元二次方程和线性加平台模型进行拟合，对所有方程拟合不成功且增产效果不明显的点（在较低土壤速效养分含量时最大产量施肥量为零或极低以及土壤速效养分含量极高时依旧得出较高施肥量）进行剔除处理，得到土壤养分含量（x）与最佳施肥量（y）的拟合关系见表1，与玉米相对产量（Y，无肥区产量/全肥区产量×100%）关系见图1、图2、图3。

根据土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量分别与相对产量散点图得出相应对数方程，将公式Y=A+Blnx转化为x=exp（■），分别将相对产量50%、65%、75%、85%和95%代入对应方程，计算土壤碱解氮、有效磷和速效钾的含量，见表2。

2.2 肥料效应模型与施肥指标体系建立

2.2.1 氮肥施肥指标体系的建立 34个试验中氮肥拟合成功33个，成功率97.1%，缺氮相对产量平均值83.5%，最大值102.0%，最小值66.4%，由于相对产量没有低于65%的样点，故以75%作为最低值进行外推。当土壤碱解氮为低等级（<45 mg/kg）时试验点8个，氮肥推荐用量（305±18） kg/hm2；中等级范围（45～60 mg/kg）试验点10个，推荐用量（260±15） kg/hm2；较高等级范围（60～75 mg/kg）试验点 6个，推荐用量（234±13） kg/hm2；高等级范围（>75 mg/kg）试验点9个，推荐用量（197±21） kg/hm2。基于实际操作方便，对推荐施肥量进行适当调整，等级为低、中、较高和高时，推荐施肥量为280～330、245～280、220～245、0～220 kg/hm2，见表3。

2.2.2 磷肥施肥指标体系的建立 34个试验中磷肥拟合成功31个，成功率91.2%，缺磷相对产量平均值84.6%，最大值101.2%，最小值67.0%，由于没有低于65%样点，故以75%作为最低值外推。当土壤有效磷为低等级（<10 mg/kg）时试验点6个，磷肥推荐用量（200±8） kg/hm2；中等级范围（10～20 mg/kg）试验点10个，推荐用量（177±11） kg/hm2；较高等级范围（20～30 mg/kg）试验点8个，推荐用量（157±13） kg/hm2；高等级范围（>30 mg/kg）试验点7个，推荐用量（126±16） kg/hm2。基于实际操作方便，对推荐施肥量进行适当调整，等级为低、中、较高和高时，推荐施肥量分别为190～210、165～190、145～165、0～145 kg/hm2，见表4。

2.2.3 钾肥施肥指标体系的建立 34个试验中钾肥拟合成功32个，成功率94.1%，缺钾相对产量平均值83.3%，最大值97.2%，最小值66.6%，由于没有低于65%样点，故以75%作为最低值外推。当土壤速效钾为低等级（<65 mg/kg）时试验点4个，钾肥推荐用量（182±16） kg/hm2；较低等级范围（65～100 mg/kg）试验点6个，钾肥推荐用量（164±4） kg/hm2；中等级范围（100～120 mg/kg）试验点7个，推荐用量（145±12） kg/hm2；较高级范围（120～150 mg/kg）试验点10个，推荐用量（131±5） kg/hm2；高等级范围（>150 mg/kg）试验点5个，推荐用量（109±16） kg/hm2。基于实际操作方便，对推荐施肥量进行适当调整，等级为低、较低、中、较高和高时，推荐施肥量分别为165～200、160～165、135～160、125～135、0～125 kg/hm2，见表5。

3 小结与讨论

肥效试验是建立施肥指标体系的基本措施，当前国内外“3414”田间试验方案应用较为广泛，在具体试验中发现，试验拟合成功率低，这与试验田间处理及重复较多、种植制度、不同年份气候、田间管理水平等因素有关。故在实际生产过程中，合理确定施肥时期和施肥量是确保玉米各生育期养分供应，提高养分利用率，减少肥料过度投入的关键措施。

按相对产量50%、65%、75%、85%和95%计算土壤养分含量，划分土壤养分丰缺指标，将鄂尔多斯地区玉米氮、磷划分为4个等级，钾划分为5个等级，并计算最佳肥料用量，当土壤碱解氮处于<45、45～60、60～75和>75 mg/kg时，推荐氮肥（N）用量分别为280～330、245～280、220～245和0～220 kg/hm2；当有效磷处于<10、10～20、20～30和>30 mg/kg时，推荐磷肥（P2O5）用量分别为190～210、165～190、145～165和0～145 kg/hm2；当速效钾处于<65、65～100、100～120、120～150和>150 mg/kg时，推荐钾肥（K2O）用量分别为165～200、160～165、135～160、125～135和0～125 kg/hm2，从而确定了鄂尔多斯市不同地力水平下玉米全生育期的施肥量，构建了玉米施肥推荐指标体系，对北方地区玉米施肥具有指导意义。

参考文献：

[1] 姬景红，李玉影，刘双全，等.平衡施肥对玉米产量、效益及土壤-作物系统养分收支的影响[J].中国土壤与肥料，2010（4）：37-41.

[2] 王宜伦，苏瑞光，刘 举，等.养分专家系统推荐施肥对潮土夏玉米产量及肥料效率的影响[J].作物学报，2014，40（3）：563-569.

[3] 李红莉，张卫峰，张福锁，等.中国主要粮食作物化肥施用量与效率变化分析[J].植物营养与肥料学报，2010，16（5）：1136-1143.

[4] 安景文，解战军，王 成，等.不同元素配施对玉米营养吸收的影响[J].杂粮作物，2003，23（3）：171-173.

[5] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2005.endprint