潜江市夏玉米氮磷钾肥料施用量效应试验结果分析

吴家琼 刘克芝 付 勇 董华兵

（1.潜江市土壤肥料工作站 湖北潜江 433199； 2.潜江市竹根滩镇农技服务中心 湖北潜江 433100）

潜江市地处江汉平原腹地，素有鱼米之乡美誉，是全国稻虾种养发源地，誉为中国虾都，名扬海内外。为合理调整农业种植结构，配合稻虾种养，合理节约农业用水，在调减棉花种植面积的情况下，近些年大力发展了粮饲兼用的旱作物玉米的种植，种植面积近2667hm2。为摸清我市玉米作物三要素（氮、磷、钾）肥料养分与作物产量效应关系，在国家耕地质量保护与化肥减量增效补贴项目支持下，我们在有代表性的玉米种植区进行了夏玉米氮、磷、钾各因子不同施用量效应试验。初步弄清了我市夏玉米作物产量与三要素肥料养分的效应关系，得出了所试区域夏玉米作物的氮肥、磷肥和钾肥养分推荐施用量，为促进肥料养分的合理平衡施用和减肥增效提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验田块基本情况

试验地点选定在潜江市竹根滩镇尝香思汉江滩地种植基地小麦-玉米种植田块进行。田块总面积1hm2，代表区域面积33.3hm2。区域常年降雨量1510mm，无霜期252d，全年平均气温18.2℃。供试田块土壤为砂土型灰潮土，土种为灰油砂土，土壤质地为沙壤，地势平坦、土壤肥力均匀。试验前采集耕层土样并按常规法测试，土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别为23.40g· kg-1、89mg· kg-1、27.8mg· kg-1、172mg· kg-1，pH值为7.6，土壤氮养分较为缺乏，磷钾养分则较丰富，肥力中等偏上。前茬作物为冬小麦，施肥水平40%复混肥30kg/667m2，产量水平300kg/667m2左右。供试作物为玉米，品种为蠡玉16，常年667m2施用45%复合肥50kg，产量600kg左右。供试肥料采用普钙、尿素和氯化钾等普通肥料。

1.2 试验处理设计

参考“3414”、“2+X”肥效试验设计[1～2]，氮、磷、钾各因子试验各设6个处理。氮因子试验各处理分别为：①N0P0K0、②N6.8P0K0、③N13.6P0K0、④N20.4P0K0、⑤N27.2P0K0和⑥N13.6P4.8K4.8（下标“0”表示不施该养分肥料，数字为该养分施用量kg/667m2；按丰缺指标法[2-4]，依据所试各田块土壤有效养分测试值和初步制定的区域玉米作物施肥指标体系，确定所试田块氮（N）、磷(P2O5)、钾(K2O)肥料养分的推荐施肥量分别为13.6、4.8、4.8kg/667m2；下同）；磷因子试验各处理分别为：①N0P0K0、②N0P2.4K0、③N0P4.8K0、④N0P7.2K0、⑤N0P9.6K0和⑥N13.6P4.8K4.8；钾因子试验各处理分别为：①N0P0K0、②N0P0K2.4、③N0P0K4.8、④N0P0K7.2、⑤N0P0K9.6和⑥N13.6P4.8K4.8。另各因子各处理小区均667m2施用一水硫酸锌0.5kg。

选择田块内临近三块小田块分别进行各因子试验。试验小区面积50m2，设3次重复，小区随机区组排列。各小区间开沟隔离，四周设保护行。氮肥（46%的尿素）分三次施用，即基施（播种前）、苗期和大喇叭口期追施，比例按6:2:2；磷肥（12%的过磷酸钙）播种前一次基施；钾肥（60%的氯化钾）作基肥和大喇叭口期追肥两次施用，比例按6:4。各处理小区除施肥不同外，其它病虫防治等田间管理均按当地习惯一致进行。

1.3 试验实施与管理

各试验田块于2019年5月29日耕田整地，开沟划定小区，按试验各处理小区所施用肥料均匀条施覆土，5月31日定行定株人工点播，行距60cm，株距34cm，小区基本密度248穴/50㎡。6月6日齐苗，6月10日～6月18日移栽补苗，确保各小区总苗数一致。6月24日和7月19日各试验小区分别条沟追施所施肥料。试验期间6～8月降雨较上年同期偏少，7月底～8月底发生较重干旱，对玉米灌浆结实和百粒重有一定影响。各试验小区人工划锄和病虫害防治均一致进行。6月30日～7月25日各小区定株10株调查相关植株生育性状，9月6日取样考种，9月7～8日按小区实收玉米产量。

2 试验结果与分析

2.1 各因子试验不同施肥处理对玉米生育性状的影响

各处理小区各次定株调查10株，6月30日(苗期)和7月14日(拔节期)调查基本苗、株高、叶片数，孕穗期7月22日和7月25日调查抽雄率，成熟期8月2日调查与取样考种产量，结果见表1和表2。可见，氮因子试验所调查项目和测考产量因素中，仅施氮处理2～5和氮磷钾全施处理6均明显优于不施肥处理1，处理6氮磷钾全施基本表现最佳，处理1～5表现最佳（最高或最多或最重）的是处理3或处理4，再增加施氮量至27.2kg/667m2（处理5）则均相对下降或减少，基本表现较为理想的“抛物线”趋势[5～7]；磷因子试验所调查项目和测考产量因素中，仅施磷处理2～5和氮磷钾全施处理6，有的优于不施肥处理1，有的差于处理1，处理6氮磷钾全施同样表现最佳，处理1～5间仅穗总粒数、穗实粒数、结实率、百粒重和理论产量表现最佳的是处理3，再增加施磷量至9.6kg/667m2则均逐步下降或减少，虽表现较为理想的“抛物线”趋势，但彼此间差异基本上都不大；钾因子试验所调查项目和测考产量因素，表现结果与磷因子试验基本一致。

表2 各因子试验不同施肥处理临收获时调查与考种结果

2.2 不同施肥处理对玉米籽粒产量的影响

9月7～8日各因子试验按小区实收玉米籽粒风干重产量结果见表3。可见氮磷钾各因子试验处理2～6各处理相比处理1增产量和增产率，氮因子试验分别为190.1～363.7kg/667m2和93.2～178.2%，最高的是处理4；磷因子试验分别为-0.8～305.0kg/667m2和-0.4～151.0%，最高的是处理6；钾因子试验分别为6.6～255.8kg/667m2和3.0～116.1%，最高的是处理6。方差分析结果表明，各因子试验各处理间产量差异总体均达极显著水平（见表4）。进一步进行LSD显著性检验，氮因子试验处理4和处理5、处理6和处理3、处理2与处理1之间产量差异均达极显著水平，处理4与处理5，以及处理6与处理3之间差异不显著；磷、钾因子试验，处理6相对处理1～5间产量差异均达极显著水平，处理1～5彼此间产量差异均不显著（见表5）。各试验处理2～5相对处理1，仅施某肥料养分的养分效应（肥料养分农学效率或肥料养分偏生产力,即单位养分施用量的作物产量的增产量[7～8]），均以处理2的为最高，氮肥养分效应＞钾肥养分效应＞磷肥养分效应,且均表现为随施用量的增加而逐步下降的趋势[7～8]（见表3）。

表3 不同施肥处理玉米实收籽粒产量(折风干重)结果

表4 各试验处理间产量差异方差分析结果（F0.05=3.106，F0.01=5.064，“**”表示极显著）

表5 各试验不同处理间产量差异LSD检验结果

2.3 不同施氮量与玉米籽粒产量的函数效应关系与预测分析

分别用各因子试验处理1～处理5施肥量与玉米产量数据，按“Y=aX2+bX+c”一元二次回归模型[5～6]，进行回归分析，拟合玉米籽粒产量（Y）与所施肥料养分施用量（X）的一元二次效应方程和绘制曲线图结果见图1～3。可见，各因子试验所拟合的效应方程均为正常的效应方程，二次项系数小于零，所绘制曲线为正常的“抛物线”，表现为理想的趋势关系[5～6]，即作物产量在达到较高产量之前，产量随施肥量增加而增加，在达到较高产量之后，产量随施肥量增加而下降，与“报酬递减律”[3～4]相符。对所拟合效应方程产量与养分施用量的相关关系进行显著性分析，仅氮因子试验的达到极显著水平，决定系数仅为0.9994，磷、钾的则不显著。

依据所拟合一元二次效应方程，按最大边际效应求取偏导函数。按b+2aX=0方程计算，各因子试验分别预测最高氮养分施用量[2、6]为23.0kg/667m2和最高产量[2、6]为 570.8kg/667m2，最高磷养分施用量为4.7kg/667m2和最高产量为216.4kg/667m2，最高钾养分施用量为5.2kg/667m2和最高产量为242.4kg/667m2。按b+2aX=Px/Py（Px为肥料养分单价，Py为玉米籽粒单价）方程计算，各因子试验分别预测最佳氮养分施用量[2、6]为21.3kg/667m2，最佳产量[2、6]为 568.7kg/667m2，最佳磷养分施用量为2.2kg/667m2和最佳产量为212.3kg/667m2，最佳钾养分施用量为3.5kg/667m2和最高产量为240.0kg/667m2。

2.4 不同施肥处理经济效益分析

图1 氮、磷、钾肥效应试验一元二次回归曲线

仅考虑不同施肥处理不同肥料投入的情况下，测算各因子试验各处理的经济效益结果见表6。可见，氮因子试验处理2～6各处理新增产值为361.3～691.1元/667m2，新增肥料投入为31.5～125.9元/667m2，产投比（新增产值与新增投入比）为 5.4～11.5：1，新增纯收入为 329.8～596.7 元/667m2；磷因子试验处理2～6各处理新增产值为-5.6～575.5元/667m2，新增肥料投入为 15.0～118.6元/667m2，产投比为-0.1～4.9：1，新增纯收入为-65.6～456.9元/667m2；钾因子试验处理2～6各处理新增产值为43.3～516.8元/667m2，新增肥料投入为12.8～118.6元/667m2，产投比为0.9:1～4.5:1，新增纯收入为-7.9～398.2元/667m2。仅施氮效益最高，仅施磷效益最低。各试验处理2～5，产投比均以处理2的为最高，均表现随施用量的增加而下降的趋势，甚至产投比小于1，为负效益显；新增纯收入氮因子试验以处理4为最高，磷因子试验以处理2为最高，钾因子试验以处理3为最高。说明所试区域田块氮是影响玉米产量和效益的关键因素，磷影响最轻。

表6 各因子试验不同施肥处理经济效益分析结果

3 试验结论

综合以上分析，本试验结论如下：

3.1 所试区域田块，667m2仅施氮养分6.8kg～27.2kg、仅施磷养分 2.4kg～7.2kg、仅施钾养分2.4kg～9.6kg和氮磷钾养分（13.6kg-4.8kg-4.8kg）全施，玉米植株均能正常生长发育，且均具有一定的增产增收效果。相对氮磷钾养分均不施，氮因子试验玉米增产量为190.1kg～363.7kg/667m2，增产率为93.2%～178.2%，新增产值361.3元～691.1元/667m2，新增纯收入329.8元～596.7元/667m2，均以667m2仅施氮养分20.4kg的为最高，且有较高的产投比为7.3：1，仅施氮增产增效显著；磷因子试验玉米增产量8.4kg～305.0kg/667m2，增产率为4.2%～151.0%，新增产值12.0元～575.5元/667m2；钾因子试验玉米增产量为6.6kg～255.8kg/667m2，增产率为3.0%～116.1%，新增产值为43.3元～516.8元/667m2；磷、钾因子试验均以氮磷钾养分全施的为最高，产投比4.4：1～4.9：1，仅施磷、仅施钾增产增收不明显，再增施或过量施用，增效逐渐下降甚至为负效益。所试区域田块氮是影响玉米产量和效益的关键因素，磷影响最轻。

3.2 氮因子试验在磷、钾肥料养分均不施的情况下，仅施氮6.8、13.6、20.4、27.2kg/667m2各处理相对氮磷钾均不施处理，以667m2施氮量6.8kg的养分效应最高为28.0kg/kg；磷因子试验在氮、钾肥料养分均不施的情况下，仅施磷2.4、4.8、7.2、9.6kg/667m2各处理相对氮磷钾均不施处理，以667m2施磷量2.4kg的养分效应最高为4.5kg/kg；钾因子试验在氮、磷肥料养分均不施的情况下，仅施钾2.4、4.8、7.2、9.6kg/667m2各处理相对氮磷钾均不施处理，以667m2施钾量2.4kg的养分效应最高为5.7kg/kg。氮肥养分效应＞钾肥养分效应＞磷肥养分效应,且均表现为随施用量的增加而逐渐下降的趋势。

3.3 氮磷钾各因子试验，能正常拟合玉米籽粒产量（Y）分别与氮、磷、钾各因子养分（X）施用量的一元二次效应方程和绘制“抛物线”曲线[5～7]，与“报酬递减律”[3～4]相符。应用效应方程预测最佳氮养分施用量为21.3kg/667m2，最佳磷养分施用量为2.2kg/667m2，最佳钾养分施用量为3.5kg/667m2。

3.4 所试区域田块，氮磷钾三要素中，如仅施氮推荐养分施用量以13.8～21.3kg/667m2为宜，如仅施磷推荐养分施用量以2.2～2.4kg/667m2为宜，如仅施钾推荐养分施用量以2.4～3.5kg/667m2为宜。不过生产中多是氮磷钾三要素养分配合施用，氮因子试验在一定磷钾养分施用的情况下进行不同氮肥养分用量试验、磷因子试验在一定氮钾养分施用的情况下进行不同磷肥养分用量试验和钾因子试验在一定氮磷养分施用的情况下进行不同钾肥养分用量试验将更有生产指导意义。