新田縣大豆最佳施肥量及肥料效應研究

周曉彬，何輝生

（1.新田縣農業委員會，湖南 永州 425700；2.新田縣新圩鎮農技推廣站，湖南 永州 425705）

新田縣大豆最佳施肥量及肥料效應研究

周曉彬，何輝生

（1.新田縣農業委員會，湖南 永州 425700；2.新田縣新圩鎮農技推廣站，湖南 永州 425705）

通過“3414”肥料試驗設計，開展新田縣大豆田間最佳施肥量的研究。根據擬合出施肥量與產量的關系方程，計算出適合該地區大豆生產的N、P2O5和K2O最佳施肥量分別為4.06、3.79和2.39 kg/667m2，最佳產量為212.3 kg/667m2。借助模型得出肥料施用量與產量關系：N和P2O5施用量≤3 kg與K2O施用量≤2 kg時，增產效應最為明顯。試驗點鉀肥肥效最為明顯且需求量最少，在生產中應當謹慎施用。

大豆；施肥量；肥效 ；新田縣

大豆是湖南省重要的旱糧作物之一，既是糧食作物，也是經濟作物，在飼料、油料、工業等領域用途廣泛。積極發展大豆生產，對保障國家糧油安全有著十分重要的作用。但湖南省大豆生產普遍存在田間管理粗放、施肥不合理的現象，嚴重影響了大豆產量，同時也造成了巨大的浪費和污染。

“3414”肥料試驗在我國已經推廣多年，已經成為我國農技中心推廣的主要試驗方案，各個作物都有相關數據，為我國農作物科學施肥提供了有力支撐[1-6]。在已知的大豆“3414”肥料試驗中，前人研究主要集中在尋找最佳施肥量，而對某一種肥料以及兩肥料的增產效應研究較少。單一肥料和兩肥料互作的增產效應對于進一步了解肥料與產量的關系，進而指導合理施肥具有重要意義。

研究借助2015年湖南省新田縣開展的大豆“3414”肥料試驗數據，試圖尋找適合當地的大豆施肥模式，研究單一肥料和兩肥料施用量與產量的關系，探討肥料間產量效應的差異，為當地大豆合理施肥提供科學依據。

1 材料與方法

試驗地點位于湖南省新田縣驥村鎮烏下村，試驗田坐標為北緯25°94′96.5″，東經112°16′24.3″，海拔254.3 m。地勢平坦，排灌方便；供試土壤為黃沙泥田，肥力高且均勻，前作為烤煙，耕作制度為輪作。供試化學肥料有尿素（含N 46%）、氯化鉀（含K2O 60%）、過磷酸鈣（含P2O512%）。供試大豆品種為湘春豆26。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗參考“3414”肥料試驗設計進行[7]，設計氮、磷、鉀3因素4水平共14個處理。其中，肥料的4個水平編號為0、1、2和3，分別代表不施肥、當地常用施肥量的0.5倍、當地常用施肥量和當地常用施肥量的1.5倍。14個處理以及對應的產量結果如表1所示。每個處理3次重復，隨機區組排列，小區面積10 m2，播種密度為10 000株/667m2。

1.2.2 田間管理 2015年3月31日播種，7月15日收割大豆。除施肥量外，其余管理與大田管理一致。

1.2.3 性狀考察及數據收集 大豆收獲后，測量各小區產量，計算每個處理的平均值，最終將產量折合為kg/667m2。

表1 各處理肥料用量及產量 （kg/667m2）

1.2.4 數據處理 （1）最佳施肥量計算。將各處理的施肥量與其對應的產量進行三元二次方程擬合，分析肥料施用量與大豆產量的關系。根據擬合的方程，結合大豆市場價格、肥料價格分別計算出大豆產量最高時的施肥量以及最佳經濟效益時的施肥量。（2）兩肥料互作與產量關系分析。用處理1、2、3、4、5、6、7、11、12，處理1、2、3、6、8、9、10、11、13和處理1、4、5、6、7、8、9、10、14的產量結果進行兩肥料與產量關系的方程擬合，分別得出NP、NK、PK 2種肥料處理在另一種肥料處理為當地常用施肥量時的產量效應方程，根據方程構建兩肥料施用量與產量關系的數字矩陣，再根據數字矩陣做出兩肥料用量與產量關系的曲面圖，分析兩肥料施用量與產量關系。（3）單肥料與產量效應關系分析。選用處理1、2、3、6、11，處理1、4、5、6、7號以及處理1、6、8、9、10的產量結果進行回歸和方差分析，得出N、P、K 3種肥料分別在另2種肥料處理為當地常用施肥量時的效應方程，根據方程做出施肥量與產量的關系圖，分析單一肥料施用量與產量的關系。以上數據處理與分析均利用Excel和DPS軟件完成。

2 結果與分析

2.1 施肥量與產量回歸模擬分析

馬啟智：根據2011年國家的公告，我國全年用水總量為6 080億m3，農業用水是3 790億m3，農業用水占全國用水總量的62.4%。根據生產2.4斤（1.2 kg）糧食需要耗水1 m3，也就是1t的計算公式，農業用水3 790億m3也就大體生產糧食9000多億到1萬億斤（4500億～5000億kg）這樣的水平。我的問題是，在我國，特別是北方干旱缺水地區，隨著城市的不斷擴張和工業的發展，城市和工業用水與農業用水的矛盾越來越尖銳。在這種情形下，為了鞏固農業的基礎地位，保障我國的糧食安全，我想請問水利部的領導，我們如何應對農業用水資源越來越緊缺這一挑戰？謝謝。

試驗得出施肥量與產量的三元二次方程為：

以上方程中 Y為產量，X1為N施用量，X2為P2O5施用量，X3為K2O施用量，單位為kg/667m2。

2.2 最大施肥量與最佳施肥量

解方程1可得最高產量為212.7 kg/667m2，對應的N、P2O5、K2O施肥量分別為4.38、4.09、2.69 kg/667m2。2015年7月當地大豆平均價格為6元/kg，N、P2O5、K2O肥料價格分別為3.91、6.67、5.33元/kg，計算得最佳經濟效益下N、P2O5、K2O的施肥量分別為4.06、3.79、2.39 kg/667m2，最佳產量是212.3 kg/667m2。

對比最大產量施肥量與最佳經濟效益施肥量可知，當地常用施肥量（處理6）全部過量。由肥料效應的遞減規律可知，過量施入的肥料并未增加產量，反而導致了減產，造成了極大浪費。因此，新田縣大豆生產過程中應當酌量減施肥料以增加產量和經濟效益。

2.3 兩肥料互作效應與大豆產量關系

為更直觀地了解兩肥料施用量與產量的關系，由方程2、3、4可分別做出NP、NK、PK在另外一種肥料為當地常用施肥量水平時，兩肥料的施肥量與產量關系的矩陣圖（由于矩陣圖太大，本文省略）和曲面圖模型（圖1～3）。由圖1～3可知，隨著兩肥料施用量的增加，產量快速增加，但隨著施肥量進一步增加，產量增速減慢直至達到最高點，當超過最高點后肥料繼續增加，產量開始下降，這與肥料報酬遞減規律一致。

圖1 N、P2O5施用量與大豆產量的關系

圖2 N、K2O施用量與大豆產量的關系

圖3 P2O5、K2O施用量與大豆產量的關系

當只施3種肥料中的1種時，產量都在147 kg/667m2左右，與最高產量相差約60 kg/667m2，說明單一施肥造成的產量損失是巨大的。

根據矩陣圖，計算出雙肥料同時施1 kg，以及單一肥料每施1 kg時的產量效應，如表2所示。由表2可知，雙肥料的產量效應均表現為先增加后減少。當施肥量在0～2 kg時，肥料的增產效應最大，其中又以PK肥的增產效應最為明顯，NK次之，NP稍差，當施肥量達到3 kg時，NP的增產效應開始超過NK和PK。當NP施用量增至6 kg時，產量下降，而NK和PK在施用4 kg時，產量就開始下降，說明PK效應容易引起肥害，造成減產，NP效應則相對比較穩定。

表2 雙肥料和單一肥料施用量對大豆的增產效應（kg/667m2）

由方程2、3、4可得NP、NK、PK增加的產量極值分別為65.8、62.7、66.7 kg/667m2，說明PK效應更能增產，NP增產效應相對弱一些。

以上結果說明不同肥料組合的產量效應差異明顯。

2.4 單一肥料對大豆的產量效應

根據方程5～7，研究了單一肥料在另外兩種肥料施用量為當地常用水平時的產量效應，如圖4～6所示。由圖4～6可知，當只施加兩種肥料時，大豆產量均在160 kg/667m2左右，比只施加一種肥料時產量稍高，與最高產量差距依然較大，說明任何一種肥料的缺失都會造成巨大的產量損失，同樣可知均衡施肥十分必要。

圖4 N施用量與大豆產量的關系

圖5 P2O5施用量與大豆產量的關系

圖6 K2O施用量與大豆產量的關系

隨著施肥量的增加，產量迅速增加，當施肥量超過一定范圍時，產量增加速率減慢，直至停止甚至產量開始下降，這與肥料報酬遞減規律一致。由圖4～6中拋物線斜率可知，3種肥料中鉀肥的肥效最為明顯，磷肥次之，氮肥稍慢。隨著施肥量的增加，鉀肥的增產效應迅速達到頂點，當超過最高點后，產量急劇下降。由此可以推測，鉀肥可能是3種肥料中制約產量的主要因素，說明當地土壤中鉀肥可能比較缺乏，同時說明鉀肥的需求量在3種肥料中是最少的，稍微過量就會造成肥害，導致減產，因此需注意鉀肥的施用，不要過量。

由方程5～7可分別求得N、P、K 3種肥料施用量分別為4.72、4.09、2.93 kg/667m2時，產量達到最高，分別為212.0、210.0、212.0 kg/667m2。3種肥料增加的產量分別為52.00、59.96、49.07 kg/667m2，對比兩肥料產量效應可知，兩肥料的產量效應大于單一肥料，這再次驗證了均衡施肥的重要性。

當產量達到最高點后，隨著施肥量的增加，肥料過量，開始出現減產效應。由方程5～7同樣可以求得，當肥料的減產效應與增產效應相抵消時N、P2O5、K2O的施用量分別為9.75、8.52、6.03 kg/667m2，分別過量5.03、4.43、3.10 kg/667m2，即超過最高產量時施肥量的106.6%、108.3%、105.8%。由此可知，當施肥量超過最高產量施肥量的一倍左右時，產量的減產效應與增產效應抵消。

從表2中還可以看出，隨著施肥量的增加，N的增產效應逐漸降低，增產效應主要集中在前3 kg；P的增產效應遞減速率大于N，同樣主要集中在前3 kg；K的增產效應遞減速率最快，增產效應主要集中在前2 kg。在大豆田施肥時，不僅要注重產量，更應注重施肥效率與投入和產出比例。當土壤中N、P2O5施用量達到3 kg/667m2，K2O施用量達到2 kg/667m2時，應根據土壤實際肥力狀況謹慎增加施肥量，盡量利用土壤肥力，以減少肥料投入，增加收益。

3 結論與討論

通過“3414”肥料試驗，對新田縣驥村鎮烏下村試驗田的大豆施肥結果進行分析，得出N、P2O5、K2O的最佳經濟施肥量分別為 4.06、3.79、2.39 kg/667m2，最佳產量為212.3 kg/667m2。這個施肥水平低于試驗點常用施肥量，表明當地大豆生產普遍存在施肥過量的現象。由肥料報酬遞減規律可知，當地的過量施肥并沒有增加產量反而導致產量下降，不僅降低了經濟效益，而且還造成了不必要的環境污染。因此，新田縣大豆生產時應當根據土地肥力狀況適當減少肥料施用量，以充分發揮土壤肥料供應能力，進而提高經濟效益。

該研究獲得的最佳施肥量和最佳產量與前人的研究結果相比有較大差異。究其原因，筆者認為與各試驗點的氣候、土壤狀況、田間管理等有關系，各地均基于自身獨有環境條件開展試驗，試驗結果有較大差異是符合實際情況的。因此，各地的試驗結果只能在與其生產條件相似的地區作為參考。

研究肥料產量效應時發現：在兩肥料的產量效應中PK和NK兩肥料的產量效應最為迅速，且只在施用量≤2 kg時最為有效，施用量超過2 kg后減產效應明顯；單肥料產量效應表現為鉀肥增產效應最快，但過量后減產效應最為明顯。由此可知，鉀肥可能是制約新田縣大豆生產最關鍵的肥料因子，該地區土壤可能存在鉀肥不足的現象。同時，鉀肥的需求量是3種肥料中最少的，稍微過量即可造成明顯減產，因此該地區施用鉀肥要謹慎，既要保證土壤有足夠的鉀肥，又不能讓鉀肥過量。根據計算出的每1 kg肥料的增產效應可知，N和P2O5的增產效應主要集中在前3 kg，鉀肥則集中在前2 kg。

大田生產中，合理施肥是關鍵的增產措施之一。但是應當認識到施肥量只是一方面，充足的施肥量的確可以保證作物正常生長，但是在保證施肥量的情況下，合理的施肥方法也是田間管理中的重要一環。如果施肥不當不僅不能增加產量，反而會造成極大浪費[8-10]。我國地形地貌多樣，土壤類型十分復雜，同一施肥方法在不同的氣候條件下、不同土壤中可能產生不同的效果[11-12]，在施肥過程中一定要因地制宜，采用合理的施肥方法以減少肥料的浪費。

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（責任編輯：成 平）

Optimal Fertilizer Rate and Effect on Soybean in Xintian

ZHOU Xiao-bin，HE Hui-sheng
（1. Agriculture Committee of Xintian County, Yongzhou 425700, PRC; 2.Xinwei Agricultural Technique Extension Station of Xintian County, Yongzhou 425705, PRC）

In this study, “3414” fertilizer test was used to analyze optimal fertilizer application amounts for soybean field growth in Xintian County. The reasonable fertilizer rate by equation of relation between soybean yield and fertilizing amount was N at 4.06 kg/667m2or 60.90 kg/hm2, P2O5at 3.79 kg/667m2or 56.85 kg/hm2and K2O at 2.39 kg/667m2or 35.85 kg/hm2, and the optimal economic yield was 212.3 kg/66m2or 3 184.5 kg/hm2. The N and P2O5each at 3 kg/667m2or 45 kg/hm2, and K2O at 2 kg/667m2or 30 kg/hm2used in the fi eld performed the best yield-increasing effect. The fertilizer effect of K2O was outstanding and its amount demanded was least in the test site, so it should be used carefully in soybean production.

soybean; fertilizing amount; fertilizer effect; Xintian County

S147.22

：A

：1006-060X（2017）07-0040-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.007.012

2017-05-10

周曉彬（1968-），男，湖南藍山縣人，高級農藝師，主要從事農業技術推廣工作。

何輝生