基于“3414”模型對甜玉米氮磷鉀效應(yīng)的研究

熊漢鋒+熊又升+張國斌

摘要：為探討不同氮、磷、鉀施肥配比及用量對甜玉米產(chǎn)量的影響，運(yùn)用“3414”回歸最優(yōu)設(shè)計(jì)原理，在武漢市漢南區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)試驗(yàn)示范園設(shè)置甜玉米肥效試驗(yàn)。各處理中，N2P3K2處理產(chǎn)量最高，達(dá)13 477.5 kg/hm2， N0P0K0處理不施肥時(shí)產(chǎn)量為10 870.5 kg/hm2，產(chǎn)量差異顯著；比較不同氮、磷、鉀肥用量的甜玉米產(chǎn)量，發(fā)現(xiàn)在3種肥料中2種肥料不變的條件下，單一提高另一種肥料的施用量，甜玉米的產(chǎn)量隨肥料用量的提高先上升后下降；對比氮、磷、鉀3因素的缺素處理，發(fā)現(xiàn)對甜玉米產(chǎn)量影響次序?yàn)殁浄?氮肥>磷肥。施肥配比及施肥用量對甜玉米產(chǎn)量有著直接影響，鉀肥是影響該區(qū)甜玉米產(chǎn)量的主要因素。在生產(chǎn)上，甜玉米施肥時(shí)應(yīng)考慮肥料的合理投入。

關(guān)鍵詞：“3414”田間試驗(yàn)；甜玉米；配方施肥；產(chǎn)量

中圖分類號：S513 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）02-0041-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.02.011

Abstract： The research aimed to investigate the effects of different N，P，K fertilizer ratio and fertilizer amount on sweet maize yield. “3414” design theory was applied to set sweet maize fertilizer efficiency test in Hannan modern agricultural experiment and demonstration garden of Wuhan city. The yield of N2P3K2 was the highest，reaching 13 477.5 kg/hm2，when that of no fertilizer N0P0K0 treatment was 10 870.5 kg/hm2. The difference of yield was significant. Compared with the different dosage of nitrogen and phosphorus and potassium，it was found that while the other two fertilizes kept unchanged only increased a single use of another fertilizer，the sweet maize yields increased with the fertilizer at first and then decreased when continued to improve the amount of the fertilizer treatments. The results showed that the treatment without potassium had a notable effect on sweet maize yield. Contrasted with the nutrients deficiency no phosphorus treatment had less effect on sweet maize yield and no nitrogen treatment had minimal effect on sweet maize yield. Optimum fertilizing proportion of N，P and K fertilizer and fertilization amount had a direct impact on sweet maize yield. Potassium fertilizer was the key factors. It should be consideration of the reasonable application of fertilizer in fields.

Key words： “3414” field experiments； sweet maize； fertilization； yield

甜玉米因其具有豐富的營養(yǎng)、甜、鮮、脆、嫩的特色而深受各階層消費(fèi)者青睞。隨著居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對甜玉米產(chǎn)品價(jià)值的了解加深，鮮食甜玉米消費(fèi)將進(jìn)一步擴(kuò)大，且甜玉米產(chǎn)業(yè)將帶動區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。甜玉米生長量大、生長速度快，因而生長發(fā)育過程對肥料養(yǎng)分吸收需求量大，要求養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度也高。在生產(chǎn)上化肥用量不斷加大，化肥利用率低、污染嚴(yán)重等現(xiàn)象普遍存在。氮、磷、鉀肥用量及配比不合理、養(yǎng)分利用效率下降等嚴(yán)重問題，是玉米產(chǎn)量低而不穩(wěn)的重要原因[1]。近年來，隨著測土配方施肥項(xiàng)目的推進(jìn)，不同農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)積累了大量的“3414”田間肥效試驗(yàn)數(shù)據(jù)[2-5]。而應(yīng)用“3414”田間試驗(yàn)研究甜玉米施肥量、施肥配比的報(bào)道較少[6]。為此，本研究通過“3414”田間試驗(yàn)研究甜玉米栽培的施肥量和施肥配比，達(dá)到提高肥料利用率、減少農(nóng)民投入、增加經(jīng)濟(jì)效益、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的，為甜玉米科學(xué)施肥提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)共設(shè)計(jì)1個“3414”試驗(yàn)，重復(fù)3次。小區(qū)面積20 m2，采用隨機(jī)區(qū)組排列。試驗(yàn)安排在武漢市漢南區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)試驗(yàn)示范園鄧南街金城村，土壤有機(jī)質(zhì)16.45 g/kg，堿解氮87.87 mg/kg，有效磷35.24 mg/kg，有效鉀159.67 mg/kg，pH 7.78。

供試作物品種為信甜彩糯。2015年7月18日整地施用基肥，7月20日播種，10月8日采收。endprint

1.2 試驗(yàn)方案

“3414”試驗(yàn)施肥方案：共設(shè)氮、磷、鉀3因素，4水平，共計(jì)14個處理：①N0P0K0、②N0P2K2、③N1P2K2、④N2P0K2、⑤N2P1K2、⑥N2P2K2、⑦N2P3K2、⑧N2P2K0、⑨N2P2K1、⑩N2P2K3、11N3P2K2、12N1P1K2、13N1P2K1、14N2P1K1

（下標(biāo)為養(yǎng)分施用量水平，0水平表示不施，1水平養(yǎng)分施用量為2水平的一半，3水平為2水平的1.5倍；1水平養(yǎng)分施用量N 90 kg/hm2，P2O5 11.25 kg/hm2，K2O 22.5 kg/hm2）。P、K全部基施，N 60%基施，40%追施。

1.3 土樣化驗(yàn)

pH采用電位法測定；有機(jī)質(zhì)采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化-容量法測定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定；有效磷采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法（Olsen法）測定；速效鉀采用乙酸銨浸提-原子吸收分光光度法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007和SAE 5.10處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥對甜玉米產(chǎn)量的影響

不同施肥量和不同量的配施對甜玉米產(chǎn)量的影響見表1。由表1可知，除N2P2K0處理外，其他施肥處理均比不施肥處理（N0P0K0）增產(chǎn)，產(chǎn)量最高的為N2P3K2處理，為13 477.5 kg/hm2，其次為N2P2K1處理，為13 171.5 kg/hm2，分別較不施肥處理增產(chǎn)23.98%和21.17%；產(chǎn)量最低的為N2P2K0處理，為10 806.0 kg/hm2，較不施肥處理增產(chǎn)-0.60%。所有N、P、K配合處理中，除N0P2K2、N1P2K2、N2P1K2、N2P2K0處理外，都比不施肥處理（N0P0K0）顯著增產(chǎn)。處理N3P2K2的養(yǎng)分總含量最高，但產(chǎn)量不是最高，表明甜玉米施肥與產(chǎn)量間回報(bào)遞減規(guī)律的存在。對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行肥料效應(yīng)回歸模型模擬，得到產(chǎn)量與肥料之間的數(shù)學(xué)模型為Y=730.19+14.65X1-0.81X12-13.67X2+30.08X22+17.78X3-15.92X32-5.90X1X2+3.85X1X3+11.21X2X3。其中，X1為N，X2為P，X3為K。復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.843 3，決定系數(shù)R2=0.989 8，F(xiàn)=42.964 9，差異顯著。表明參加試驗(yàn)的14個處理在產(chǎn)量上差異達(dá)到顯著水平，氮、磷、鉀施用對甜玉米有顯著的增產(chǎn)效果。通過上述肥料效應(yīng)模型，計(jì)算得到最佳施肥量產(chǎn)量為Y=12 367.5 kg/hm2，其中X1（N）=156 kg/hm2，X2（P）=12 kg/hm2，X3（K）=30 kg/hm2。

單因子效應(yīng)分析由主效應(yīng)模型得出各因子不同水平下的產(chǎn)量情況。當(dāng)某兩個因子為零水平時(shí)，得到氮（N，X1）、磷（P，X2）、鉀（K，X3）單因子效應(yīng)模型分別為Y=742.115+7.594 2X1-0.206 2X12、Y=839.035-100.935X2+57.555 6X22、Y=732.24+102.226 7X3-19.111 1X32。從一次項(xiàng)系數(shù)看，對產(chǎn)量的影響依次為K>N>P；從二次項(xiàng)看，其絕對值P>K>N。氮、磷、鉀肥施用量均表現(xiàn)為隨著施肥量增加，玉米產(chǎn)量先增加后下降。結(jié)合缺N、P、K的相對產(chǎn)量可以看出，鉀肥是甜玉米生產(chǎn)的重點(diǎn)控制因子，其次是氮肥。

2.2 不同氮、磷、鉀施肥水平對甜玉米產(chǎn)量的影響

在磷、鉀兩種養(yǎng)分處于當(dāng)?shù)刈罴阉剑?水平）時(shí)，僅對氮進(jìn)行肥效分析。選用N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2和N3P2K2處理研究甜玉米在最佳磷、鉀施用量下的氮肥效應(yīng)。結(jié)果（圖1A）表明，甜玉米產(chǎn)量隨著施氮量的增加呈先上升而后下降的趨勢，即當(dāng)?shù)适┯昧康陀谝欢ㄋ綍r(shí)，隨著施氮量的提高，甜玉米的產(chǎn)量不斷增加，但隨后再繼續(xù)增加氮肥的施用量，產(chǎn)量反而出現(xiàn)一定的下降。方差分析氮肥處理表明，N0P2K2與N1P2K2處理間差異不顯著（P>0.05）。N2P2K2和N3P2K2處理較N0P2K2、N1P2K2處理增產(chǎn)顯著。

在氮、鉀兩種養(yǎng)分處于當(dāng)?shù)刈罴阉剑?水平）時(shí)，僅對磷進(jìn)行肥效分析。選用N2P0K2、N2P1K2、N2P2K2和N2P3K2處理研究甜玉米在最佳氮、鉀施用量下的磷肥效應(yīng)。結(jié)果（圖1B）表明，甜玉米產(chǎn)量隨著施磷量的增加呈先下降而后上升的趨勢，N2P1K2、N2P2K2處理產(chǎn)量低于N2P0K2處理，N2P0K2與N2P2K2處理間無顯著差異（P>0.05）。N2P3K2處理與其他處理間差異顯著（P<0.05）。

在氮、磷兩種養(yǎng)分處于當(dāng)?shù)刈罴阉剑?水平）時(shí)，僅對鉀進(jìn)行肥效分析。選用N2P2K0、N2P2K1、N2P2K2和N2P2K3處理研究甜玉米在最佳氮、磷施用量下的鉀肥效應(yīng)。結(jié)果（圖1C）表明，玉米產(chǎn)量隨著施鉀量的增加呈先上升而后下降的趨勢，各施鉀肥處理與缺鉀處理間差異都達(dá)顯著水平（P<0.05）。

2.3 缺肥對甜玉米產(chǎn)量的影響

N0P0K0、N0P2K2、N2P0K2、N2P2K2、N2P2K0處理分別是無肥區(qū)、缺氮區(qū)、缺磷區(qū)、最佳施肥區(qū)、缺鉀區(qū)。地力貢獻(xiàn)率=無肥區(qū)產(chǎn)量/最佳施肥區(qū)產(chǎn)量×100%，通過圖2可算出該地塊的地力貢獻(xiàn)率為87.16%，說明在當(dāng)?shù)胤柿λ较拢柿蠈Ξa(chǎn)量的貢獻(xiàn)率只有12.84%。表明土壤肥力較高，施肥增產(chǎn)效應(yīng)較低。相對產(chǎn)量=缺肥區(qū)產(chǎn)量/最佳施肥量區(qū)產(chǎn)量×100%。缺氮處理（N0P2K2）的相對產(chǎn)量為90.37%，說明在當(dāng)?shù)胤柿λ较拢蕦Ξa(chǎn)量的貢獻(xiàn)率為9.63%。缺磷處理（N2P0K2）的相對產(chǎn)量為100.80%，說明在當(dāng)?shù)胤柿λ较拢追蕦Ξa(chǎn)量的貢獻(xiàn)微弱。缺鉀處理（N2P2K0）的相對產(chǎn)量為86.46%，說明在當(dāng)?shù)胤柿λ较拢浄蕦Ξa(chǎn)量的貢獻(xiàn)率為13.54%。由此可知，缺磷的相對產(chǎn)量>缺氮的相對產(chǎn)量>缺鉀的相對產(chǎn)量。表明在該試驗(yàn)條件下，氮、磷、鉀三要素中鉀的增產(chǎn)效果最明顯，氮的增產(chǎn)效果次之，磷的增產(chǎn)效果不明顯。因此，鉀肥是決定當(dāng)?shù)靥鹩衩桩a(chǎn)量的關(guān)鍵肥料因素。endprint

3 小結(jié)與討論

通過對試驗(yàn)點(diǎn)對應(yīng)處理的甜玉米產(chǎn)量與施肥量進(jìn)行回歸分析，建立氮（N，X1）、磷（P，X2）、鉀（K，X3）三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)為Y=730.19+14.65X1-0.81X12-13.67X2+30.08X22+17.78X3-15.92X32-5.90X1X2+3.85X1X3+11.21X2X3（r=0.84）。推薦本地區(qū)甜玉米產(chǎn)量為12 367.5 kg時(shí)的氮、磷、鉀肥最佳施用量分別為156、12、30 kg。氮、磷、鉀三大元素施肥量均低于廣州市的甜玉米最佳施肥量[6]。這可能是由于本試驗(yàn)區(qū)土壤基礎(chǔ)肥力較高所致。

本研究結(jié)果表明，試驗(yàn)地土壤基礎(chǔ)肥力貢獻(xiàn)率為87.16%，說明玉米產(chǎn)量對土壤基礎(chǔ)肥力依賴度較大，而施肥對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率僅為12.84%。在當(dāng)?shù)胤柿λ较拢⒘住⑩浄蕦Ξa(chǎn)量的貢獻(xiàn)率分別為9.63%、-0.80%、13.54%。由此可知，在此地力水平下，鉀肥是決定玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，對玉米產(chǎn)量起決定性作用。試驗(yàn)地土壤供磷能力較高。磷肥施用量過高會出現(xiàn)負(fù)收益現(xiàn)象。與廣東的趨勢一致[6]，廣東甜玉米產(chǎn)區(qū)土壤相對缺氮、鉀，但磷含量相對較高，廣東甜玉米產(chǎn)區(qū)施肥效益較高。

田間試驗(yàn)結(jié)果表明，施肥配比及施肥量對甜玉米產(chǎn)量有著直接影響。缺素對甜玉米產(chǎn)量影響次序?yàn)殁浄?氮肥>磷肥。在氮、磷、鉀3種肥料中的2種肥料保持不變的前提下，單一提高另一種肥料的施用量，玉米產(chǎn)量隨著肥料用量的逐漸提高而出現(xiàn)先提高后下降的趨勢。這與梁改梅等[7]研究山西普通玉米的結(jié)果一致。如果再繼續(xù)增加肥料的用量，反而會出現(xiàn)成本增加而減產(chǎn)的雙重?fù)p失，因此生產(chǎn)上應(yīng)合理施用肥料，提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收益。

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