我國(guó)北方玉米施肥產(chǎn)量效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益分析

何 萍， 徐新朋， 仇少君， 趙士誠(chéng)

(1 國(guó)際植物營(yíng)養(yǎng)研究所北京辦事處， 北京 100081； 2 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所， 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院—國(guó)際植物營(yíng)養(yǎng)研究所植物營(yíng)養(yǎng)創(chuàng)新研究聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

玉米作為重要的糧飼兼用作物以及重要的工業(yè)原材料，在保障糧食安全方面具有重要戰(zhàn)略意義。2010年玉米的種植面積達(dá)到3250萬(wàn)公頃，占糧食作物種植面積的29.5%，使玉米成為我國(guó)第一大糧食作物[1]。在我國(guó)東北地區(qū)種植的春玉米和在華北地區(qū)種植的夏玉米其種植面積已達(dá)到玉米總種植面積的61%。

化學(xué)肥料在保障我國(guó)糧食安全中發(fā)揮重要作用。然而近年來(lái)化肥過(guò)量和不合理施用問(wèn)題嚴(yán)重，影響到生態(tài)環(huán)境安全[2]，迫切需要一種優(yōu)化的推薦施肥方法以保障糧食安全和提高農(nóng)民收益。最近，國(guó)際植物營(yíng)養(yǎng)研究所和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研創(chuàng)了一種新的推薦施肥方法—基于產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率的推薦施肥方法(Nutrient Expert， 簡(jiǎn)稱NE)并通過(guò)田間試驗(yàn)證明該方法是一種能夠增產(chǎn)、 增收并提高肥料利用率的重要的推薦施肥方法[3-7]。以往有關(guān)施氮對(duì)玉米增產(chǎn)效應(yīng)和施肥效益的影響較多集中在單一試驗(yàn)點(diǎn)的研究[8-12]。我國(guó)北方玉米產(chǎn)區(qū)因不同試驗(yàn)點(diǎn)的土壤類型、 基礎(chǔ)土壤養(yǎng)分供應(yīng)以及肥料施用歷史不同，氮、 磷、 鉀施用對(duì)玉米的增產(chǎn)效應(yīng)可能會(huì)有所不同。另外，近年來(lái)糧食和肥料價(jià)格的波動(dòng)對(duì)施肥經(jīng)濟(jì)效益影響也很大。因此，本研究主要研究以下三個(gè)方面：1)氮、 磷、 鉀施用對(duì)玉米的增產(chǎn)效應(yīng)； 2) 氮、 磷、 鉀施用的經(jīng)濟(jì)效益； 3) 基于給定施肥效應(yīng)、 肥料和玉米價(jià)格情況下玉米的經(jīng)濟(jì)效益變化。以期通過(guò)以上研究，為我國(guó)北方玉米科學(xué)施肥和經(jīng)濟(jì)施肥提供一定的借鑒意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2 數(shù)據(jù)分析

方差分析采用SAS(1999)統(tǒng)計(jì)軟件，圖形采用Sigmaplot 10.0統(tǒng)計(jì)軟件。相關(guān)性分析采用Microsoft Excel 10.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥的增產(chǎn)效應(yīng)

與農(nóng)民習(xí)慣施肥比較，NE專家系統(tǒng)顯著提高了河南、 黑龍江、 吉林和遼寧四個(gè)省份籽粒產(chǎn)量(P<0.05)，七省平均籽粒產(chǎn)量也顯著提高(P<0.05)[6]。為便于討論，文中產(chǎn)量效應(yīng)中主要依據(jù)NE小區(qū)產(chǎn)量與各減素小區(qū)產(chǎn)量差來(lái)計(jì)算。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

圖1 玉米七省施肥產(chǎn)量效應(yīng) Fig.1 Fertilizer responses to maize across seven provinces in North China

圖2 玉米施用肥產(chǎn)投比Fig.2 Value to cost ratio (VCR) of fertilizers in maize

2.3 給定產(chǎn)量效應(yīng)、 肥料用量、 肥料和玉米價(jià)格下經(jīng)濟(jì)效益分析

圖3 不同施肥產(chǎn)量效應(yīng)下，基于給定肥料和玉米價(jià)格下玉米施肥的產(chǎn)投比Fig.3 Value to cost ratio (VCR) of fertilizer at different fertilizer response levels and given fertilizer cost and maize price

同樣，在低、 中、 高施磷產(chǎn)量效應(yīng)下，即在P2O550 kg/hm2對(duì)應(yīng)的455 kg/hm2產(chǎn)量效應(yīng), 60 kg/hm2對(duì)應(yīng)的805 kg/hm2產(chǎn)量效應(yīng), 70 kg/hm2對(duì)應(yīng)的1301 kg/hm2產(chǎn)量效應(yīng)下，在最高磷肥價(jià)格(7.37 yuan/kg)和最低玉米價(jià)格(1.5 yuan/kg)下的VCR分別為1.8, 2.7和3.8；在低、 中、 高施鉀產(chǎn)量效應(yīng)下，既在K2O 60 kg/hm2對(duì)應(yīng)的403 kg/hm2產(chǎn)量效應(yīng), 70 kg/hm2對(duì)應(yīng)的835 kg/hm2產(chǎn)量效應(yīng), 80 kg/hm2對(duì)應(yīng)的1328 kg/hm2產(chǎn)量效應(yīng)下，在最高鉀肥價(jià)格(10.00 yuan/kg)和最低玉米價(jià)格(1.5 yuan/kg)下的VCR分別為1.0, 1.8和2.5。表明施用磷鉀肥農(nóng)民可以獲益，且VCR隨著玉米價(jià)格增加而增加(圖3D、 3E、 3F和3G、 3H、 3I)。

表1 當(dāng)產(chǎn)投比為1時(shí)不同肥料用量和肥料價(jià)格下獲得收益的施肥產(chǎn)量效應(yīng)臨界值(kg/hm2)

3 結(jié)論

北方七省份玉米施用氮、 磷、 鉀肥料的平均產(chǎn)量效應(yīng)分別為1889、 954和973 kg/hm2。施肥經(jīng)濟(jì)效益與產(chǎn)量效應(yīng)略有不同，施磷肥玉米的產(chǎn)投比最大，施鉀肥次之，施氮肥最低。 不施用氮、 磷、 鉀肥料產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益均降低。在給定產(chǎn)量效應(yīng)、 施肥量以及肥料和玉米價(jià)格條件下，施肥效應(yīng)隨產(chǎn)量效應(yīng)增加而增加。即使肥料價(jià)格增長(zhǎng)，施肥仍有一定的獲利空間，該收益隨施肥產(chǎn)量效應(yīng)、 玉米價(jià)格增加而增加。與北方玉米產(chǎn)區(qū)農(nóng)民習(xí)慣施肥比較，基于NE專家系統(tǒng)的N-P2O5-K2O推薦施肥量157-56-67 kg/hm2能夠增產(chǎn)增收，是一種方便使用的推薦施肥方法。

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