基于“3414”試驗的玉米雜交種桂單162優化施肥方案

鄭加興 王兵偉 覃永嬡 覃嘉明 黃安霞 時成俏

摘要：【目的】研究玉米雜交種桂單162高產高效栽培最佳氮、磷、鉀肥施用量，為提高其增產潛力及在廣西的進一步推廣提供科學依據。【方法】采用“3414”試驗設計方案建立肥料效應函數，求解函數效應，分析不同施肥水平對玉米產量的影響及獲得最佳經濟產量時的最優施肥量。【結果】各試驗因子對玉米產量的作用效應為N>K2O>P2O5。在不同類型肥料效應函數中，利用三元二次函數計算的最高產量為8390.8 kg/ha，肥料成本（2959.5元/ha）相對較低，產投比（5.67）相對較高；最佳經濟產量（7145.5 kg/ha）雖相對較低，但肥料成本（2022.9元/ha）在所有函數中最低，產投比（7.07）最高。【結論】采用“3414”試驗設計方案進行玉米品種桂單162的優化施肥是可行的，利用三元二次肥料效應函數獲得桂單162的最優施肥方案為：N 176.8 kg/ha，P2O5 63.1 kg/ha，K2O 96.3 kg/ha，可獲得最佳經濟產量7145.2 kg/ha，產投比為7.07。

關鍵詞： 雜交玉米；桂單162；“3414”肥料試驗；施肥參數；肥料效應函數

中圖分類號： S513.062 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2016）10-1688-05

0 引言

【研究意義】玉米是天然可再生利用原料，集飼用、糧用、工業用于一身，具有巨大的增值潛力。玉米是廣西第二大糧食作物，是廣西飼料工業的主要原料和部分山區百姓的主要口糧。因此，玉米生產的發展對廣西的糧食安全及社會經濟發展均有著積極作用。桂單162是由廣西農業科學院玉米研究所育成的高產、優質、多抗、廣適的玉米雜交種，適合在廣西各地特別是山區種植，該品種于2013年通過廣西壯族自治區品種審定委員會審定，同年被推薦為重點推廣品種，應用前景十分廣闊。結合桂單162 優質、多抗、廣適的特性，采用合理的施肥措施、科學的肥料配比以促使養分供給平衡，使玉米群體結構平衡發展、促進個體植株營養生長與生殖生長協調發育，是進一步獲得玉米高產的關鍵。“3414”試驗設計方案具有設計處理少、效率高的優點，可用以推薦合理的氮、磷、鉀施用配比（朱桂玉等，2011），在全國已開展的測土配方推薦施肥工作中應用十分廣泛。因此，采用“3414”試驗設計對玉米品種桂單162的施肥方案進行優化，以進一步提升其產量并獲得最佳經濟效益。【前人研究進展】玉米產量及品質受到天氣、營養供應、群體結構和病蟲害等多種因素影響，其中氮、磷、鉀肥施用量及其合理配比、適宜的種植密度是提高肥料利用率及玉米產量的重要途徑（董立國等，2007；譚華等，2010；陳國清等，2014；孫恒等，2015）。戰秀梅等（2009）利用二次回歸“3414”試驗設計研究沈陽地區春玉米的合理施肥配比參數，結果表明，應用三元二次肥料效應方程可獲得最佳經濟產量，由此推薦當地玉米生產中最佳施用量分別為N 162.8 kg/ha、P2O5 112.7 kg/ha和K2O 149.7 kg/ha。劉淑軍等（2012）在湖南丘陵區旱地進行玉米田間施肥試驗，結果表明氮、磷和鉀肥用量分別為180.0、37.5和45.0 kg/ha時可獲得最高產量及經濟效益；3種肥料中對玉米增產效果最大的是氮肥，其次為磷肥，第三為鉀肥；根據配置肥料效應方程所得的最佳氮、磷、鉀經濟施用量分別為168.9、34.6和38.7 kg/ha，最佳經濟產量為5659.3 kg/ha。【本研究切入點】目前，桂單162配套栽培技術不夠完善，特別是施肥配比不夠合理，很大程度上制約了其單產的提高。【擬解決的關鍵問題】采用“3414”試驗設計方案，通過配置肥料效應方程并利用計算機軟件進行運算，分析氮、磷、鉀的施用量對桂單162玉米產量形成的影響及各因素相互間的作用效應，比較三元二次、二元二次肥料效應方程的擬合情況，由此獲得最佳推薦施肥參數，為提高桂單162的增產潛力及其在廣西的進一步推廣提供科學依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試品種為高產、優質、抗病、廣適的玉米雜交種桂單162，由廣西農業科學院玉米研究所選育并提供。供試肥料為尿素（總N≥46%，廣西河池化工股份有限公司）、鈣鎂磷肥（總P2O5≥18%，廣西鹿寨化肥有限責任公司）、氯化鉀（總K2O≥60%，中化化肥有限公司）。

1. 2 試驗方法

試驗于2015年春季在廣西百色市平果縣太平鎮進行，該地區年均日照時數1682 h，年均氣溫21.5 ℃，年均降水量1359 mm，屬亞熱帶季風氣候，熱量充沛，降水豐富，雨熱同季。試驗地土壤為沙壤土，中等肥力，pH 8.06，有機質28.20 g/kg，全氮0.17%，全磷0.09%，全鉀0.35%。

試驗采用“3414”肥料效應設計方案，以氮、磷和鉀肥3個因子為試驗因素，各因素水平編碼值見表1。試驗共14個處理，采用隨機區組排列，5行區，行長5.7 m，小區面積20.0 m2，種植密度為52500株/ha。3次重復。玉米整個生育期分3次施肥。播種時施足底肥，底肥施用總肥量20%的尿素、100%的磷肥和40%的氯化鉀。玉米出苗至5～6葉時，結合中耕除草追肥1次，施用總肥量30%的尿素和40%的氯化鉀。玉米到大喇叭口期再追施1次穗肥，施用總肥量50%的尿素和20%的氯化鉀。收獲時各小區中間3行折算產量，取3個重復的平均值計產。田間管理按常規管理進行。

2 結果與分析

2. 1 不同肥料配比的施肥效應

土壤氮、磷、鉀含量的豐缺可用相對產量（即試驗缺肥區平均產量與全肥區平均產量的比值）來衡量。相對產量小于50%的土壤肥力為極低水平，50%～75%為低水平，75%～95%為中水平，大于95%為高水平（農業部種植業管理司，全國農業技術推廣服務中心，2005）。從表1可看出，空白區（處理1）與全肥區（處理6）的產量進行比較，玉米產量對土壤肥力的依存率為69.8%，無氮區（處理2）、無磷區（處理4）和無鉀區（處理8）分別與全肥區（處理6）的產量進行比較，相對產量分別為72.7%、88.6%和86.2%，說明本試驗區域土壤的氮含量為中低水平，磷和鉀的含量為中水平。

在3種肥料不同的配比施肥中，將其中2種肥料的施用量固定在2水平，可考察另一種肥料施用量在不同水平對玉米產量的影響。如圖1-a所示，當磷、鉀肥施用量固定在第2水平時，玉米產量隨氮肥施用量的增加而快速增加，當氮肥施用量增加到3水平時，玉米產量有所降低；同樣，當氮、鉀肥和氮、磷肥施用量固定在2水平時，玉米產量隨磷肥和鉀肥施用量的增加也表現出先增加后降低的變化趨勢（圖1-b，圖1-c）。表明試驗中氮、磷、鉀的施用量存在有極大值，氮、磷、鉀肥施用量并不是越高越好，而是在一定范圍內才可獲得較高的玉米產量。同時，由表2可知，當其中2種肥料施用量固定時，另一種肥料不同施肥水平下玉米產量變異系數排序為N>K2O>P2O5，表明氮肥對玉米產量的影響最大，鉀肥次之，磷肥相對較小。因此，氮肥是制約玉米產量的主導因素，在一定范圍內多施氮肥容易獲得高產，同時也要注意磷、鉀肥的合理配比。

2. 2 肥料效應函數的配置

2. 2. 1 三元二次肥料效應函數的配置 利用DPS 15.10的“3414”試驗統計，并以當年的肥料價格（N 5.21元/kg，P2O5 6.28元/kg，K2O 7.33元/kg）和玉米價格（2.00元/kg）建立施肥量與玉米產量間的回歸關系，得到三元二次肥料效應方程為：Y=5972.328+6.6847N+

16.3079P+11.9068K-0.4456N2-2.0673P2-0.8570K2+

0.764NP+0.4995NK-0.7436PK。

對回歸方程Y的檢驗表明，F=91.19**，回歸達極顯著水平（P<0.01，下同），復相關系數R=0.9811（R2=0.9624），表明試驗因子與玉米產量間的函數關系密切，所建立的肥料效應方程與玉米生產實際情況擬合較好，可用于分析各試驗因子的作用效應及進行高產高效施肥方案的優化。由以上三元二次肥料效應回歸方程計算得到的最高產量為8390.8 kg/ha，相應最優施肥量為：N 264.4 kg/ha，P2O5 81.8 kg/ha，K2O 145.7 kg/ha；最佳經濟效益為14290.5元/ha，相應最優施肥量為：N 176.8 kg/ha，P2O5 63.1 kg/ha，K2O 96.2 kg/ha。

2. 2. 2 二元二次肥料效應函數的配置 通過施肥方案處理4～10和14（氮肥均處于2水平）建立磷、鉀二元二次肥料效應函數方程；通過處理2～7和11～12（鉀肥均處于2水平）建立氮、磷二元二次肥料效應函數方程；通過處理2、3、6、8～11和13（磷肥均處于2水平）建立氮、鉀二元二次肥料效應函數方程；另連同處理1（氮、磷、鉀肥均處于0水平）組成9×6階矩陣設計配置3種二元二次肥料效應函數，得到3種肥料效應的二元二次回歸方程如下：

磷、鉀二元二次肥料效應函數方程：

Y=430.1012+20.8911P+15.3103K-1.9246P2-0.8056

K2-0.0531PK

氮、磷二元二次肥料效應函數方程：

Y=474.1663+8.5047N+0.4046P-0.4194N2-1.8806

P2+1.2192NP

氮、鉀二元二次肥料效應函數方程：

Y=476.9513+7.0001N+0.6111K-0.3973N2-0.7332

K2+0.8218NK

對3個回歸方程進行F檢驗，結果表明回歸均達極顯著水平，回歸模型與實際情況擬合較好，由此計算得到的最高產量及其施肥量與最佳經濟產量及其施肥量見表3和表4。

2. 2. 3 不同回歸方程施肥效應比較 由表3可看出，在不同類型肥料效應函數中，三元二次肥料效應函數獲得的產量最高，而肥料成本相對較低，獲得的產投比相對較高。比較二元二次肥料效應函數的施肥效應，PK肥料效應函數雖最高產量低于NP和NK肥料效應函數，但花費肥料成本最低，獲得的產投比最高；NP肥料效應函數獲得的產量最高，但花費的肥料成本也較高，因此產投比較低；NK肥料效應函數獲得的最高產量介于NP和PK肥料效應函數之間，但肥料成本最高，產投比最低。

由表4可看出，在不同類型肥料效應函數中，通過三元二次肥料效應函數獲得的最佳經濟產量雖然最低，但其肥料成本也最低，獲得的產投比最高。比較二元二次肥料效應函數獲得最佳經濟產量的施肥效應， PK肥料效應函數獲得的最佳經濟產量最高，但其肥料成本最高，產投比最低；NK肥料效應函數獲得的最佳經濟產量最低，但其肥料成本最低，產投比最高；NP肥料效應函數獲得的最佳經濟產量、肥料成本及產投比均介于PK和NK肥料效應函數之間。

3 討論

由于2015年春季試驗遭遇了嚴重的春旱天氣，玉米苗期干旱少雨，但采取適時灌水措施，保證了玉米苗期生長對水分的需要，因此旱情并未影響試驗的正常進行。玉米成熟期雖高溫多雨，但試驗地排水條件良好，未造成積水，且桂單162屬于熱帶血緣玉米品種，耐高溫、抗澇性好，高溫多雨也未對試驗造成影響。

譚華等（2010）研究表明，在中下肥力水平地塊或水肥條件較差的情況下，通過增加肥料施用量容易提高玉米產量，而在高肥力水平地塊或水肥條件較好的情況下，要嚴格控制肥料施用量才能獲得較高的產量和產投比。在本研究中，氮、磷、鉀肥施肥量對玉米產量的肥料效應曲線均為開口向下的一條拋物線，說明玉米產量隨施肥量的增加先增加到一個峰值后又有所下降，表明當土壤提供的肥力不足以保障玉米生長需求時，可通過增加肥料施用量以促進玉米生長，從而提高玉米產量；但當施肥量過高時，玉米對肥料養分的吸收利用率降低，同時過量施肥易使玉米營養生長過快，限制生殖生長，造成“源”過多而“庫”不足，不利于玉米產量的形成。該結果與譚華等（2010）的研究結果基本一致。

本研究結果表明，3種肥料效應對玉米產量的影響順序為N>K2O>P2O5。譚華等（2010）、秦洪波等（2014）和覃永嬡等（2014）在玉米施肥中的研究結果為氮肥>磷肥>鉀肥。由此看出，氮肥對玉米產量的影響均排第一位，說明氮肥對獲得玉米高產的重要性。因此，桂單162的高產栽培模式優化要特別重視氮肥的施用，在較貧瘠的地塊上可通過多施氮肥以提高產量，肥力條件較好時則需控制氮肥施用量，防止過量施氮造成玉米植株徒長。本研究結果中對玉米產量的影響排第二位的是鉀肥，與譚華等（2010）、秦洪波等（2014）和覃永嬡等（2014）的研究結果不盡相同，可能與試驗地本身土壤養分含量存在差異有關。本研究試驗地點位于廣西百色市平果縣太平鎮，當地為石山地區，土壤含磷量較高，含鉀量相對較低，在該地塊上鉀肥肥料效應要大于磷肥。因此，實際生產中應在重視氮肥施用的基礎上，根據種植地塊具體的土壤養分含量，合理施用磷肥和鉀肥，控制肥料投入成本，以獲得最佳經濟效益。

利用“3414”試驗進行氮、磷、鉀配套施用研究，建立三元二次、二元二次肥料效應函數方程，求解獲得理論最高產量和最佳經濟產量時所需的氮、磷、鉀合理施肥量，可為雜交玉米的高產優化栽培提供參考（王圣瑞等，2002；朱濤等，2004；戰秀梅等，2009）。戰秀梅等（2009）利用“3414”試驗設計方案研究春玉米的施肥參數，結果表明利用三元二次肥料效應函數獲得的玉米最高產量和最佳經濟產量均優于其他各類函數。本研究分別建立了三元二次和二元二次肥料效應函數模型，結果表明，三元二次肥料效應函數獲得的玉米最高產量高于其他3種二元二次類型函數，所需肥料成本相對較低，產投比相對較高；從4種函數所獲得的最佳經濟產量來看，三元二次肥料效應函數僅需較低的肥料成本即可獲得較高的最佳經濟產量，從而獲得較高的產投比。三元二次肥料效應函數包含了氮、磷、鉀3種因素，屬全因子模型，從統計學角度分析，包含全因子的函數模型容易獲得最優結果。從生產實踐來看，氮、磷、鉀優化配比施肥時也易獲得高產，說明利用三元二次肥料效應函數進行玉米施肥方案優化是可行的。

4 結論

采用“3414”試驗設計方案進行玉米品種桂單162的優化施肥是可行的，本研究條件下，利用三元二次肥料效應函數獲得的最優施肥方案為：N 176.8 kg/ha，P2O5 63.1 kg/ha，K2O 96.3 kg/ha，可獲得最佳經濟產量7145.2 kg/ha，產投比為7.07。

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（責任編輯 王 暉）