鲁中地区玉米减量施肥试验效果研究

刘玉婷 任延山 宋淑玲 车呈瑾 江丽华

（1.淄博市数字农业农村发展中心 山东 淄博 255000；2.山东省农业科学院农业资源与环境研究所 山东 济南 250100）

玉米是我国三大粮食作物中种植面积最大、总产量最多的粮食作物[1]，山东省是玉米种植大省，同时也是黄淮海区域小麦—玉米轮作的典型代表。2021年，淄博市玉米播种面积为171.16万亩，总产量75.86万t，平均每公顷产量6 647.72 kg，种植区域主要分布在高青、桓台、临淄、淄川等地区。根据鲁中地区317户玉米种植户施肥调查，北部平原区玉米施肥方式分为基施和追施，基肥品种主要有磷酸二铵、复合肥、缓控释肥，追肥主要为尿素和碳酸氢铵；南部山区大多采取“一炮轰”的施肥方式；有机肥主要在淄川、博山和沂源山地丘陵区施用，且仅有14户种植户将有机肥全部作为基肥施用。

近年来，国家大力推广应用测土配方施肥技术，使化肥的氮磷钾配比日趋合理，调研数据显示，目前鲁中地区的玉米氮磷钾施肥（N、P2O5、K2O）比例为1∶0.51∶0.39，与2010年相比，氮肥用量占比减少了33.6个百分点，磷钾肥用量占比大幅提高，其中，磷肥用量提高了6.3个百分点，钾肥用量提高了7.8个百分点。氮磷钾施用比例日趋符合玉米的需肥规律，肥料利用率不断提高。随着化肥减量增效的大力提倡，鲁中地区玉米全生育期化肥的施用量也一直呈下降趋势，从2010年的平均每公顷施用367.95 kg下降到310.20 kg，降幅达15.7%，化肥减量增效作用显著。

本试验研究目的在保证玉米产量稳定、经济效益可持续性条件下，探索出最适合鲁中地区玉米生产的减量施肥配比，提高玉米的科学施肥水平，实现减肥增效的目标，从而提高鲁中地区玉米种植化肥利用率，以期为化肥合理减施提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本次试验选取的2个试验点分别为淄博市临淄区凤凰镇路山病虫害防治专业合作社和桓台县果里镇鲁中农作物研究所试验基地。其中临淄区凤凰镇试验地块壤质褐土，桓台县果里镇试验地块壤质砂姜黑土，2个试验点地势平坦，水浇条件好，肥力较高，种植模式为冬小麦—夏玉米轮作。冬小麦生育期为每年的10月上旬到次年6月中旬，夏玉米生育期为每年的6月中旬到9月下旬[2]。土壤养分含量见表1。

表1 试验地块土壤养分含量

1.2 供试材料

供试材料为玉米，品种为连胜2018，露地栽培。供试肥料：基肥为普通复合肥或玉米配方肥，其中普通复合肥（N、P2O5、K2O比例为15∶15∶15）、配方肥（N、P2O5、K2O比例为18∶12∶10）均为农大肥业生产；追肥为尿素（N 46%），为明水大化生产。

1.3 试验设计

2个试验基地分别设置5个处理，3次重复，小区面积104 m2。各基地施肥试验时间见表2，其他浇水、病虫害防治等管理措施按照当地农户生产习惯方式管理。试验采用随机区组设计，其中，对照处理CK为空白对照；CF为常规施肥，基肥施用普通复合肥533.92 kg/hm2，追肥施用尿素179.90 kg/hm2；T1为配方施肥，基肥施用配方肥600.30 kg/hm2，追肥施用尿素179.90 kg/hm2，总养分与CF常规施肥持平；T2为减量20%施肥，基肥施用配方肥481.01 kg/hm2，追肥施用尿素144.30 kg/hm2；T3为减量40%施肥，基肥施用配方肥359.80 kg/hm2，追肥施用尿素107.75 kg/hm2。各处理折纯施肥量和小区肥料施用量见表3。

表2 2021年试验基地玉米减量施肥试验时间

表3 小区施肥量计算

1.4 样品采集与测定

试验开展前，在2个试验点分别采集0~20 cm耕层土壤，按照实验室常规方法测定土壤的有机质、全氮、有效磷、速效钾和pH[3]。每个小区选取有代表性的玉米植株10株，在玉米出苗后及喇叭口期对其生物学性状进行观察，在玉米收获期进行玉米产量构成因素田间测量，各小区收获取样，室内考种计产。

1.5 数据处理

采用WPS统计数据，DPS数据处理软件和“3414”田间试验设计与数据分析管理系统软件进行统计分析，采用最小显著极差法（LSR-SSR）进行差异性显著分析。

2 结果与分析

2.1 对玉米生物学性状的影响

玉米出苗后及喇叭口期观察，根据田间观察记载，2个试验基地T1（配方施肥）、T2（减量20%施肥）、CF（常规施肥）与CK（空白）相比均表现为植株前期生长健壮，叶片颜色浓绿，根系生长发达，中后期植株长势旺盛，叶片功能期延长，无早衰现象，抗病虫害能力强，果实籽粒饱满；T3（减量40%施肥）、CK（空白）与其他处理相比均表现为植株生长矮小，叶片颜色发黄，根系生长瘦弱，后期植株长势较弱，果实有秃尖和缺粒现象。

2.2 对玉米产量构成因素及产量的影响

2.2.1 对玉米穗粒数和千粒重的影响 通过图1田间测产可以看出，试验点A施用配方肥的各处理（T1～T3）、常规施肥（CF）与空白对照（CK）穗粒数之间无显著差异，并且以T1处理穗粒数最多，平均为534.33粒，最低CK处理平均为499.90粒，说明减量施肥在临淄区试验点对玉米穗粒数没有显著影响；试验点B配方施肥（T1～T3）、常规施肥（CF）与空白对照（CK）穗粒数之间差异极显著，并且以常规施肥（CF）数量最多，平均为584.33粒，最低CK处理平均为470.00粒，说明减量施肥在桓台县试验基地对玉米的穗粒数有显著的影响。

通过图2室内考种结果可以看出，A、B 2个试验点的千粒重依次为T1>T2>CF>T3>CK，试验点A T1配方施肥、T2减量20%施肥与T3、CK处理差异极显著，与CF处理相比存在差异，但不显著；试验点B T1与CK处理之间差异显著，与CF、T2、T3处理相比存在差异，但不显著。因此，减量施肥在临淄区试验基地对玉米的千粒重有较大的影响。

2.2.2 对玉米产量的影响 通过表4室内考种结果可以看出，2个试验点玉米的产量依次为T1>T2>CF>T3>CK。用最小显著极差法（LSR-SSR）进行多重比较可知，各处理组与CK不施肥处理差异均达极显著水平。

表4 减量施肥对玉米产量的影响

与常规施肥（CF）相比，2个试验点100%配方施肥T1和减量20%施肥T2均表现为增产，试验点A平均每公顷分别增产782.85 kg和246.70 kg，增产率分别为7.31%和2.30%，且T1与CF处理差异极显著；试验点B平均每公顷分别增产543.82 kg和97.26 kg，增产率分别为5.19%和0.93%。2个试验点减量40%施肥T3均表现为减产，试验点A平均每公顷减产333.30 kg，减产率3.11%；试验点B平均每公顷减产878.41 kg，减产率8.39%。

与100%配方施肥T1相比，2个试验点减量20%施肥T2和减量40%施肥T3均表现为减产，试验点A平均每公顷分别减产536.15 kg和1 116.15 kg，减产率分别为4.66%和9.71%；试验点B平均每公顷分别减产446.55 kg和1 422.22 kg，减产率分别为4.05%和12.91%。且2个试验点T2、T3与T1处理均表现为差异极显著。

综上所述，在氮、磷、钾总养分相同条件下，施用玉米配方肥比常规施肥具有更好的增产效果，说明配方施肥能够更合理的搭配营养配比，促进增产增收；在土壤养分充足的地块，采用减量20%配方施肥可以有效保证产量的稳定，从而避免过量施肥。

2.3 玉米减量施肥的经济效益分析

由表5不同处理投入产出经济效益分析可知，玉米减量施肥对人工、种子、农机田间作业等投入费用几乎无影响，因此，在设定其他投入相同的前提下，仅以化肥成本投入进行计算分析比较。其中，玉米复合肥按照3.15元/kg，玉米配方肥按照2.80元/kg，尿素按照3.22元/kg计算，收益主要按照玉米平均价格2.6元/kg计算。与CK空白对照相比，2个试验点施肥处理均能够提高产值，并且产值低依次为T1>T2>CF>T3>CK。与CF常规施肥相比较，2个试验点T1、T2玉米的产值和产投比均高于CF，试验点A处T1可以获得最高的产值和产投比，分别为每公顷29 895.58元和2.43，试验点B处T1可以获得最高的产值为每公顷28 651.27元，T2可以获得最高的产投比为3.26；2个试验点减量20%施肥T2可以保证产量与产值的相对稳定，同时可以获得良好的产投比，产值较CF每公顷分别提高641.42元和252.88元，产投比分别提高0.73和0.76；减量40%施肥T3的产值均低于CF，但试验点A处T3的产投比高于CF。说明采用测土配方施肥并且适度减量施肥可以有效减少化肥用量，提高肥料的利用率，从而达到增产、增收的效果，并且获得较高的经济效益。

表5 减量施肥对玉米经济效益的影响

因此，综合考虑减量施肥对玉米产量和经济效益的影响，在鲁中地区建议采用减量20%的配方肥施用量，可以有效保证产量的稳定，并且获得良好的经济效益，同时有效提高化肥利用率，实现节本增效。

3 讨论

3.1 测土配方施肥与优化肥料配比有利于提高肥料的利用率

在传统的玉米种植过程中，经常施用富含某种元素的化肥，会导致土壤营养单一化，不利于玉米的生长和化肥减量增效。研究表明，与我国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 kg/hm2、56 kg/hm2、67 kg/hm2能够增产增收，是一种方便使用的推荐施肥方法[4]。近年来，通过对鲁中地区玉米施肥调研数据统计发现，水浇田玉米全生育期平均施肥总量为315.45 kg/hm2，氮、磷、钾肥分别为162.15 kg/hm2、87.60 kg/hm2和65.70 kg/hm2，N、P2O5、K2O配比为1∶0.54∶0.41；山旱田玉米全生育期平均施肥总量为256.65 kg/hm2，氮、磷、钾肥分别为168.75 kg/hm2、42.45 kg/hm2和45.45 kg/hm2，N、P2O5、K2O比例为1∶0.25∶0.27。本试验通过对试验地块土壤养分进行化验，试验地块较鲁中地区玉米种植区域土壤养分平均值的含氮量低，磷钾含量相对较高，因此，优化调整玉米肥料中氮、磷、钾配比比例，适当提高氮的占比，降低磷和钾的比例，可以更精准的确定玉米配方肥使用量，充分发挥各种元素的作用，既能满足玉米的正常生长需求，提高产量和经济效益，同时避免施肥过多造成资源浪费和环境污染。

3.2 减量施肥对玉米生产起到节本增效的作用

在本试验中，T1配方施肥虽然可以获得最高玉米产量，但是肥料的投入成本过高，肥料的利用率未达到最适作用效果。与常规施肥相比，T2减量20%配方施肥在土壤养分充足的地块，足以满足当地农户日常施肥产量的要求，并且具有更低的肥料投入成本和更高的纯收益及产投比。因此，在鲁中地区玉米日常种植生产中，可根据地力水平和土壤养分含量进行施肥配比调整，在保证玉米高产稳产前提下，适当减少化肥用量、提高肥料利用率，能够促进玉米生产的健康、可持续发展。

3.3 采用多途径技术方法可以有效避免玉米生产化肥过量使用

在本试验研究过程中，仅采用减少化肥使用量，优化配比的方法，虽然起到了一定的作用效果，但是在生产实际中对于产量和经济效益的提高仍然有相对局限性。基于此结果，可以在玉米的种植过程中，采用多途径技术方法来达到减量施肥的作用效果，如施加肥料增效剂[5-6]、有机肥、缓释肥料、生物炭[7-9]、聚谷氨酸[10]和腐植酸等，大力推广水肥一体化、玉米—大豆轮作[11]、秸秆还田[12]等，也可以根据玉米不同时期对养分的不同需求，采用平衡施肥的方式，提高肥料利用率，促进玉米增收[13]。

4 结论

综上所述，在鲁中地区玉米种植生产中，采用测土配方施肥并且减量20%施肥可以有效提高玉米的产量，同时起到节本增效的作用。在鲁中地区土壤养分充足的地块建议采用减量20%的配方肥施用量，该区域玉米种植建议施肥配比（折纯）为全年施用氮肥152.70 kg/hm2、磷肥57.60 kg/hm2、钾肥48.00 kg/hm2。在此施肥模式下可以更好地保证鲁中地区玉米的产量并获得良好的经济效益，同时达到减少化肥用量、提高肥料利用率的效果，有利于鲁中地区玉米生产的健康、绿色可持续发展。