黃淮海平原夏玉米一次性施肥肥料產品的篩選與產量效應

江麗華，譚德水，李子雙，李宗新，郭建華，孫克剛，李妮，徐鈺， 楊巖，石璟，王梅，劉兆輝

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黃淮海平原夏玉米一次性施肥肥料產品的篩選與產量效應

江麗華1,2，譚德水1，李子雙3，李宗新4，郭建華5，孫克剛6，李妮1,2，徐鈺1， 楊巖1，石璟1，王梅1，劉兆輝7

（1山東省農業科學院農業資源與環境研究所/山東省植物營養與肥料重點實驗室，濟南 250100；2農業部山東耕地保育科學觀測實驗站，濟南 250100；3德州市農業科學院，山東德州 253015；4山東省農業科學院玉米研究所，濟南 250100；5國家農業信息化工程技術研究中心，北京 100097；6河南省農業科學院植物營養與資源環境研究所，鄭州 450002；7山東省農業科學院，濟南 250100）

【目的】篩選能保證黃淮海夏玉米實現高產、穩產、可持續性的一次性施用緩（控）釋肥產品。【方法】選取山東、河南、河北3個玉米種植大省的4個試驗點作為玉米一次性施肥定位試驗點，選取CRFA、CRFB、CRFC、CRFD、CRFE、CRFF、CRFG、CRFH、CRFI和CRFJ（控釋肥代碼）10種的緩（控）釋肥作為供試肥料，研究不同緩（控）釋肥產品的一次性施用對玉米產量的影響。【結果】不同試驗點、不同年度間玉米產量差異均達到了5%的顯著水平（F=40.67、F=2.95），但不同施肥處理間差異不顯著，同年度、同區域不同緩（控）釋肥一次性施用和優化施肥沒有顯著性差異，可以實現一次性施肥；不同緩（控）釋肥處理產量可持續性均高于優化施肥（OPT處理），可持續性指數（SYI）范圍在0.65—0.70；除了CRFE處理，不同處理產量穩定性均高于OPT處理，變異系數（CV）范圍在3.19%—7.32%。山東德州試驗點不同處理玉米年均產量與OPT處理相比均無顯著差異，CRFC處理玉米年均產量最高，為10 734.06 kg·hm-2；不同緩（控）釋肥處理產量可持續性均高于OPT處理，其中CRFI、CRFD和CRFB處理的SYI值大于0.70；不同緩（控）釋肥處理產量穩定性均高于OPT處理，CV值范圍在14.00%—21.77%。本研究中玉米產量可持續性與產量高低沒有明顯的相關關系；德州試驗點各處理玉米產量SYI值與CV值呈極顯著的負相關關系，產量越穩定，產量可持續性越好。【結論】本研究選用的緩（控）釋肥在玉米上一次性施用均起到了增產的效果，從提高產量的角度考慮，黃淮海區域可實現夏玉米一次性施肥的緩（控）釋肥料產品為CRFC、CRFA和CRFB，德州試驗區域為CRFC、CRFJ、CRFB和CRFI。從產量可持續性方面考慮，黃淮海區域首選產品為CRFG、CRFD、CRFH；德州試驗區域首選產品為CRFI、CRFD、CRFB。從產量變異性較小方面考慮，黃淮海區域首選產品為CRFH、CRFB、CRFG；德州試驗區域首選產品為CRFI、CRFD、CRFB。

一次性施肥；緩（控）釋肥；夏玉米；產量；穩定性；可持續性；黃淮海平原

0 引言

【研究意義】玉米是我國主要的糧食作物和重要的產業原料，從2007年開始成為我國種植面積最大的作物[1]。玉米對肥料的需求量大，傳統的施肥方式費時、費力、肥料利用率低、污染環境，因此，探求一種既能保證高產又能保證高效的科學簡化的施肥方式具有重要的意義。【前人研究進展】一次性施肥即整地時一次性施入全部肥料，整個生育期不再追肥，具有簡化生產技術、減少勞動力投入、減少環境污染、增加經濟效益的優點，逐漸成為玉米生產中主要的施肥方式[1-8]。夏玉米整個生育期需要持續吸收氮素，拔節期至大喇叭口期和吐絲期至灌漿期需氮量最多[5]。普通氮肥一次性施入后，前期氮素供應過剩易造成揮發和淋洗，后期氮素供應不足易脫氮，嚴重影響玉米的產量[3]。控釋肥因其養分供應與作物需求基本一致，既能滿足作物整個生育期的需求又能防止養分過剩，在玉米生產中得到廣泛應用[1,3-11]。目前，有關玉米一次性施肥條件下的產量研究多考慮當年，玉米當季的高產并不代表會持續高產[12]。國外通過對長期施肥條件下的作物系統進行研究[13-16]，提出產量可持續性指數（sustainable yield index，SYI）是評價系統能否可持續性生產的重要指標，SYI數值越大，作物系統的可持續性越好。國內學者李忠芳[12,17]、門明新[18]、高紅軍[19]等分別對長期不同施肥模式下玉米產量的可持續性進行了研究，并通過比較各施肥模式下玉米產量SYI值得出試驗條件下最優的施肥模式。【本研究切入點】目前，玉米一次性施肥技術研究及應用較多，有關一次性施入緩（控）釋肥對玉米產量可持續性的研究未見報道，而糧食作物的可持續生產是鄉村振興的重要內容之一。本研究從黃淮海夏播玉米區選取山東、河南、河北3個玉米種植大省的4個試驗點作為玉米一次性施肥定位試驗點，選取市場銷售及有關科研單位研發的10個品種緩（控）釋肥作為供試肥料，研究緩（控）釋肥一次性施用對玉米產量穩定性及可持續性的影響。【擬解決的關鍵問題】篩選出能保證試驗區夏玉米高產、穩產和可持續性生產的緩（控）釋肥料品種，為玉米一次性施肥技術的推廣應用提供合適產品，以期更好地指導玉米生產。

1 材料與方法

1.1 試驗區氣候

夏玉米主要種植區位于黃淮海平原，生長季在每年的6—9月份。整個地區玉米生長季水、熱同季，據統計2009—2013年，該地區氣溫在21.25—29.86℃，平均氣溫25.08℃，降水量為447.14 mm，有利于喜溫作物玉米的生長；河北省農業科學院大河試驗站（以下簡稱大河）位于河北省鹿泉市大河鎮大河村，氣溫在18.2—28.41℃，平均氣溫22.91℃，降水量為415.49 mm；河南駐馬店農科院農場（以下簡稱駐馬店）位于河南省駐馬店市農業路北段，氣溫在21.32—30.61℃，平均氣溫25.51℃，降水量為419.93 mm；山東德州農科院科技園（以下簡稱德州）和山東濟南章丘龍山試驗站（以下簡稱龍山），位于山東省，氣溫在21.55—29.58℃，平均氣溫25.10℃，降水量為484.65 mm[20]。各試驗點土壤類型及養分情況見表1。

表1 各試驗點土壤類型及養分指標

1.2 試驗材料

供試玉米品種為鄭單958、魯單818。常規肥料包括尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O512%）、硫酸鉀（K2O 50%）。緩（控）釋肥料：CRFa、CRFc為山東省農業科學院農業資源與環境研究所研制的水性樹脂包膜尿素，控釋期分別為30 d和45 d；CRFb為玉米專用環氧樹脂包膜緩控釋肥，CRFd為中國農業大學資源與環境學院研制的聚氨酯包膜尿素，CRFe為中國科學院南京土壤研究所研制的水性樹脂包膜尿素，CRFf為添加NAM的穩定性肥料，CRFg為脲甲醛緩控釋肥，CRFh、CRFI為無機包裹緩釋肥，CRFj為聚氨酯包膜尿素，除A、C、D、E外，其余緩（控）釋肥料為市售產品。供試緩（控）釋肥N-P2O5-K2O配比見表2。

1.3 試驗設計

試驗自2013—2016年分別于4個試驗點進行，德州試驗點包括1個OPT處理和10個品種的緩（控）釋肥處理，其他3個試驗點包括1個OPT處理和8個品種的緩（控）釋肥處理。其中：（1）OPT處理，氮肥1/3作為種肥，2/3用于追肥，磷鉀肥全部底施；（2）緩（控）釋肥處理，處理個數與緩（控）釋肥品種數量一致。OPT處理N、P2O5、K2O投入量見表2，相同試驗點緩（控）釋肥處理N、P2O5、K2O投入量與OPT處理相同，肥料一次性施入。各試驗點選擇當地肥力水平均勻的地塊，采用大區無重復設計，每個處理面積200 m2，隨機排列。玉米季結束后，所有處理在小麥季統一施用普通肥料，玉米季按以上方案進行定位試驗。

表2 各試驗點具體情況

1.4 測定內容與方法

濟南、河南、河北3個試驗點每個處理測產一次，無重復。德州試驗點玉米成熟期每個處理取4次重復，每次重復收獲一行，測產。

1.5 數據分析

（1）變異系數（CV）[21-22]：統計學上用來反映某作物不同年份平均產量之間的穩定性程度，CV越小說明穩定性越高。

（2）產量可持續性指數（SYI）[12,21-22]：用來反映作物不同年份產量的可持續性，SYI值越大，產量可持續性越好。

式中，Xmax為所有年份中作物的最大產量，單位為kg·hm-2。

利用SPSS對濟南、德州、河南、河北4個試驗點產量數據進行多因素分析；對德州試驗點的產量和4個試驗點的平均產量，通過Microsoft Excel 2007和 SAS 6.0.0.3軟件進行數據統計分析和作圖。

2 結果

2.1 不同緩控釋肥在不同年度對夏玉米產量的影響

采用SPSS軟件，以4個試驗點為重復進行多因素分析表明，不同年度間玉米產量水平達到了5%的顯著水平（F=2.95），不同施肥處理間差異不顯著，說明玉米產量受氣候影響較大，同年度、不同區域不同緩（控）釋肥一次性施用和優化施肥沒有顯著性差異，說明試驗區域夏玉米可以實現一次性施肥。雖然在統計意義上，8個緩（控）釋肥產品都可實現玉米一次性施肥，但為了進一步明確緩（控）釋肥產品在不同年度對夏玉米產量的影響，將各試驗點相同處理產量平均（圖1）。圖1顯示了2013—2016年不同處理玉米平均產量變化，除了OPT、CRFG和CRFH處理，其余處理在4個年度玉米平均產量表現出逐年增加趨勢，但是各處理年際間產量差異并不顯著。

各年度緩（控）釋肥處理玉米產量與OPT處理相比差異不顯著。2013—2015年，各年度緩（控）釋肥處理間玉米產量差異也不顯著。2016年CRFA、CRFB、CRFC、CRFD、CRFE和CRFF處理間玉米產量差異不顯著，CRFB、CRFC、CRFD、CRFE、CRFF和CRFH處理間玉米產量差異不顯著，CRFB、CRFD、CRFE、CRFF、CRFG和CRFH處理間玉米產量差異不顯著，CRFA處理玉米產量較CRFG和CRFH處理分別顯著提高8.31%和8.03%，CRFC處理玉米產量較CRFG處理顯著提高7.10%。

圖1 2013—2016年各處理多地玉米平均產量變化

山東德州是我國產糧大市，篩選適宜的一次性施用緩（控）釋肥產品將促進玉米的高產高效。2013—2016年不同處理玉米產量變化如圖2所示，2013—2014年，CRFF和CRFI處理玉米增產不顯著，其余處理玉米產量顯著提高9.40%—28.63%；2014—2015年，各處理玉米產量均顯著提高，增產幅度為16.11%—32.49%；2015—2016年，CRFG和CRFJ處理玉米產量顯著降低6.94%和8.65%，其余處理玉米產量變化差異不顯著。

相同年份，不同處理玉米產量存在顯著差異。2013年一次性施肥處理玉米產量均高于OPT處理，除了CRFA、CRFE和CRFG處理增產不顯著，其余處理較OPT處理顯著增產10.94%—24.59%；CRFI處理玉米產量最高，CRFJ處理玉米產量次之且與CRFI處理差異不顯著。2014年，除了CRFD處理玉米產量較OPT處理顯著提高8.92%，其余處理與OPT處理差異不顯著；CRFA、CRFB、CRFC、CRFG、CRFH、CRFI和CRFJ處理玉米產量與CRFD處理差異不顯著。2015年各緩（控）釋肥處理玉米產量與OPT處理相比差異均未達顯著水平；CRFJ處理玉米產量最高，CRFB、CRFC、CRFH和CRFI處理產量次之，且與CRFJ處理差異不顯著，其余緩（控）釋肥處理玉米產量較CRFJ處理顯著降低6.75%—9.30%。2016年除了CRFG處理玉米產量較OPT處理顯著降低8.98%，其余處理與OPT處理差異不顯著；CRFG處理玉米產量與CRFH、CRFJ處理差異不顯著，比其他緩（控）釋肥處理降低8.08%—14.72%。

圖2 2013—2016年不同處理玉米產量變化（山東德州）

采用SPSS軟件，以年度為重復進行多因素分析表明：不同試驗點產量水平達到了5%的顯著水平（F=40.67），不同施肥處理間差異不顯著，說明玉米產量受土壤類型、肥力水平影響較大，同區域、不同年度不同緩（控）釋肥一次性施用和優化施肥沒有顯著性差異。為了明確緩（控）釋肥產品在不同試驗點的總體效應，將不同試驗點各處理4個年度的玉米產量平均（圖3）。各處理多點玉米年均產量差異不顯著，各一次性施肥處理中，CRFC處理多點玉米年均產量最高，為8 791.69 kg·hm-2，CRFG處理最低，為8 541.10 kg·hm-2。

將德州試驗點各處理4個年度的玉米產量平均，比較不同處理對玉米產量的影響（圖4）。圖4顯示各處理玉米年均產量由高到低依次為CRFc、CRFj、CRFb、CRFi、CRFd、CRFa、CRFf、CRFh、OPT、CRFe、CRFg，其中CRFc、CRFj、CRFb、CRFi、CRFd、CRFa、CRFf、CRFh、OPT和CRFe，10個處理的玉米年均產量無顯著差異，均高于10 000kg·hm-2。CRFG處理的玉米年均產量與OPT處理相比也沒有顯著差異。CRFC處理玉米年均產量最高，為10 734.06 kg·hm-2，而CRFg處理最低，為9 894.50 kg·hm-2。

不同小寫字母表示差異達0.05顯著水平。下同

圖4 不同處理玉米年均產量（山東德州）

2.2 不同緩控釋肥對夏玉米產量可持續性與穩定性的影響

技術效果的可持續性和穩定性是評價技術的重要指標，表3可見，各處理多點玉米產量可持續性指數（SYI）差異顯著，數值在0.65—0.70。CRFG處理SYI值最高，產量可持續性最好，其次為CRFH、CRFD、CRFF和CRFB，這5個處理SYI值差異不顯著；其次CRFB、CRFC、CRFE和CRFF 4個處理，SYI值差異不顯著；OPT和CRFA處理SYI值最低。另外，各處理多點玉米產量變異系數差異顯著，數值在3.19%—7.32%。OPT和CRFE處理CV值最大，產量穩定性最差。CRFH處理CV值最低，產量穩定性最好，其次CRFB處理CV值較低，產量穩定性也較好。

表4可見德州試驗點各處理玉米產量可持續性指數（SYI）存在顯著差異，數值范圍在0.61—0.73。各一次性施肥處理SYI值均高于OPT處理，其中CRFI、CRFD和CRFB處理的SYI值較高，數值分別為0.73、0.72、0.70；CRFG和CRFJ處理的SYI值也較高，可持續性與CRFI、CRFD和CRFB 3個處理無顯著差異；CRFF和CRFA處理SYI值較低，與OPT處理無顯著差異。

表3 各處理多地玉米產量可持續性指數（SYI）和變異系數（CV）

表4 各處理玉米產量可持續性指數（SYI）和變異系數（CV）（山東德州）

各處理玉米產量的變異系數（CV）在14.00%—22.95%，大小關系為OPT＞CRFA＞CRFE＞CRFC＞CRFg＞CRFF＞CRFj＞CRFh＞CRFB＞CRFD＞CRFi，不同一次性施肥處理CV值均低于OPT處理，產量穩定性均較OPT處理好。其中CRFB、CRFD和CRFI 3個處理的CV值相對較低，分別為15.74%、14.60%、14.00%；CRFF、CRFG、CRFH和CRFJ處理的CV值在17.07%—17.71%；CRFA、CRFC和CRFE 3個處理的CV值較高，分別為21.77%、19.08%、20.54%。

2.3 不同緩控釋肥處理玉米產量SYI值與年均產量、CV的相關性分析

圖5顯示不同處理多點玉米產量可持續性指數（SYI）與玉米年均產量、產量變異系數（CV）均呈現不顯著的負相關關系。多點玉米產量可持續性與玉米年均產量、產量的穩定性沒有明顯的相關性。圖6可以看出德州試驗點不同處理玉米產量SYI值與年均產量呈現不顯著的正相關關系，但與CV值呈現極顯著的負相關關系。不同處理產量變異系數越小，SYI值越高，即穩定性越高，可持續性越好，SYI值每增加10%，變異系數下降7.00%。

圖5 SYI值與年均產量、CV的相關關系

3 討論

3.1 不同緩（控）釋肥對夏玉米產量的影響

有關一次性施肥在玉米生產上的效果，前人已做了大量研究，高強等[2]通過在吉林省5種主要土壤上的玉米一次性施肥試驗總結出一次性施肥（非緩控釋肥）玉米產量明顯低于推薦施肥。緩（控）釋肥料一次性施用能夠明顯提高玉米的產量；安景文等[4]研究表明，在保證等氮磷鉀含量的條件下，一次性施用肥效期90 d的包膜尿素玉米產量最高；王宜倫等[5]研究得出一次性施用緩（控）釋肥能顯著提高夏玉米產量，節省后期追肥成本；周麗平等[23]研究得出氮肥緩釋化處理能夠明顯提高夏玉米的產量，脲甲醛、凝膠尿素、樹脂包膜尿素和控失尿素可提高夏玉米產量13.6%—18.9%。本試驗中選用的緩（控）釋肥種類包括3大類型，有包膜型、化學抑制型和化學合成型等[24]，根據膜材料的特點，包膜型分為以水性樹脂為主包膜的緩（控）釋肥料CRFA、CRFC、CRFE，以聚氨酯為主包膜的緩（控）釋肥料CRFD、CRFJ，以環氧樹脂為主包膜的緩（控）釋肥料CRFB，以無機物為主要原料的包裹型CRFH、CRFI；添加肥料增效劑的化學抑制型穩定性肥料CRFF，化學合成型的脲甲醛肥料CRFG。10個產品在玉米上一次性施用也起到了較好的效果，綜合4個試驗點4年的試驗結果來看，雖然不同試驗點、不同年度間玉米產量水平分別達到了5%的顯著水平（F=40.67、F=2.95），但不同施肥處理間差異不顯著，說明同年度、同區域不同緩（控）釋肥一次性施用和優化施肥沒有顯著性差異，選用適宜的緩（控）釋肥料可以實現夏玉米的一次性施肥。本試驗中緩（控）釋肥料一次性施用與優化施肥（一基一追）相比，主要優勢在于可簡化施肥環節，同時可保證或略微提高玉米產量，這與前人研究結果相一致[25]。

圖6 SYI值與年均產量、CV的相關關系（山東德州）

德州試驗點第一年7個緩（控）釋肥料一次施用可以顯著提高夏玉米產量，增產率在10.94%—24.59%，CRFI 增產效果最好，其余3個緩（控）釋肥料施用后夏玉米產量與OPT處理差異不顯著；第二年只有CRFD（聚氨酯）處理顯著增產8.92%，其余9個緩（控）釋肥料施用后夏玉米產量與OPT處理差異不顯著；第3年10個緩（控）釋肥處理夏玉米產量與OPT處理差異均不顯著；第4年CRFG（脲甲醛）處理較OPT處理減產2.79%，其余9個緩（控）釋肥處理夏玉米產量與OPT處理差異不顯著。不同緩（控）釋肥料養分釋放規律不同，增產效果亦不相同。緩（控）釋肥養分釋放主要通過擴散機制[26]，土壤水分從包膜膜孔進入，溶解一部分肥料，通過膜孔釋放出來。當作物吸收養分時，肥料膜外側養分濃度下降，造成膜內外濃度梯度增大，肥料釋放速度加快，實現養分釋放與作物需肥規律一致[27]。另一方面，緩（控）釋肥的釋放還與溫度有關[28]，當溫度升高時，植物生長加快，養分需求量增大，肥料釋放速度加快；反之，肥料釋放速率變慢或停止釋放。試驗的同個產品4 年產量出現一定的波動性，特別是2015年，多個緩（控）釋肥料出現減產，其原因可能是2015年氣候狀況，土壤水分和溫度影響了緩（控）釋肥料的效果。

3.2 不同緩（控）釋肥料對夏玉米產量可持續性與穩定性的影響

作物生產注重的是可持續性，對玉米產量的研究不再局限于當季或單季，還需要研究連續多年產量的變化[12]。作物產量安全更重要，作物產量的穩定性和可持續性是反映作物產量安全的重要指標，分別用可持續性指數[12,17,19,21-22,29-37]和穩定性指數（變異系數）[18-19,21-22,29-33,37]表示。目前有關作物產量可持續性和穩定性的研究主要集中在不同施肥模式上，研究作物包括小麥[17-18,21,29-30,37]、玉米[12,17-19,31]和水稻[17,21,31,33-37]，但是通過產量可持續性和穩定性篩選適合玉米一次性施肥的緩（控）釋肥產品研究未見報道。李忠芳等[12,17]在收集和分析往年試驗數據的基礎上得出NPK處理玉米產量可持續性指數在0.57—0.58，SYI值大于0.55，作物產量高，可持續性好。高洪軍等[19]收集黑土肥力與肥效長期定位試驗近20年的數據，其中1997—2005年玉米產量SYI值為0.649，CV值為16.5%；2006—2014年玉米產量SYI值為0.744，CV值為13.8%；SYI大于0.71時，產量可持續性好。本研究黃淮海區域4個試驗點8種緩（控）釋肥料夏玉米產量的可持續指數在0.65—0.70，CRFG、CRFH、CRFD的可持續指數為0.70、0.69、0.69，與CRFE、CRFC、CRFA差異達到了顯著性水平，CRFF、CRFB的可持續性指數為0.68，與CRFA差異達到了顯著性水平；從產量可持續性方面考慮，首先選用的產品為CRFG、CRFD、CRFH，其次為CRFF、CRFB。德州試驗點10種緩（控）釋肥料夏玉米產量的可持續指數在0.63—0.73，CRFI的可持續指數為0.73，與CRFC、CRFH、CRFE、CRFF、CRFA差異達到了顯著性水平，CRFD的可持續性指數為0.72，與CRFE、CRFF、CRFA差異達到了顯著性水平，CRFB的可持續性指數分別為0.70，與CRFF、CRFA差異達到了顯著性水平，CRFG、CRFJ的可持續性指數為0.69，與CRFA差異達到了顯著性水平；從產量可持續性方面考慮，首先選用的產品為CRFI、CRFD、CRFB，其次為CRFG、CRFJ、CRFC、CRFH。

本研究黃淮海區域4個試驗點8種緩（控）釋肥料夏玉米產量的變異系數在3.19%—7.32%，CRFH處理的變異系數最小，CRFH、CRFB、CRFG分別與其余7個產品差異達到了顯著性水平；從產量變異性較小方面考慮，首先選用的產品為CRFH、CRFB、CRFG，其次為CRFC、CRFD、CRFF。德州試驗點10種緩（控）釋肥料夏玉米產量的變異系數14.00%—21.77%，CRFI處理的變異系數最小，CRFI、CRFD、CRFB與其余7個產品差異達到了顯著性水平，CRFH、CRFJ、CRFF、CRFG與CRFE、CRFA差異達到了顯著性水平；從產量變異性較小方面考慮，首先選用的產品為CRFI、CRFD、CRFB，其次為CRFH、CRFJ、CRFF、CRFG。

綜合前人研究結果，本研究中選用的不同緩（控）釋肥在玉米上一次性施用，均達到了穩產和可持續生產的效果，而且差異顯著，可以好中擇優。

德州試驗點對2013—2014、2014—2015年的小麥產量進行了跟蹤調查，得出2013—2014年度玉米季使用緩（控）釋肥CRFC、CRFD、CRFJ、CRFA 4個產品處理的小麥產量高于OPT處理，增產率在3.07%—12.54%，其中CRFC、CRFD增產率大于10%，CRFC、CRFD、CRFJ、CRFA 4個產品小麥產量與OPT 達差異顯著水平；2014—2015年度只有CRFD、CRFC 2個產品比OPT增產，增產率為分別為4.17%、1.58%，且與OPT 產量達顯著性水平。兩個年度小麥平均產量來看，玉米季施用CRFD、CRFC、CRFJ、CRFA 4個產品的小麥產量大于OPT處理，增產率范圍在0.44%—7.76%，大小順序為CRFD＞CRFC＞CRFJ＞CRFA。從小麥產量來看，CRFC、CRFD、CRFJ、CRFA 4個產品表現較好；從產量穩定性來看，也是CRFD、CRFC、CRFJ、CRFA 4個產品表現較好。綜合德州試驗點玉米—小麥兩季來看，CRFC、CRFD 2個緩（控）釋肥產品在增產、可持續性和穩定性3方面都具有明顯效果。

李紅陵等[37]研究發現水稻上一些施肥模式存在SYI值很高但產量低的現象，這種穩定和持續是建立在低生產力水平上的，在持續農業生產中是不可取的。李忠芳等[12]的研究中不同施肥模式下玉米產量與SYI值呈現極顯著的正相關關系，但他也提出施肥提高作物產量與提高產量可持續性并不完全一致。本研究中玉米產量與SYI值存在不顯著的正（負）相關關系，所以產量高并不一定可持續性好，但可持續性好產量才安全。黃淮海區域4個試驗點的玉米產量可持續性與穩定性（CV值）沒有明顯的相關性，原因是試驗點氣候、土壤、產量水平等因素影響較大；而德州試驗點玉米產量可持續性與穩定性（CV值）呈現極顯著的負相關關系，適宜的緩（控）釋肥產品的可持續性和穩定性具有一致性，為CRFI、CRFD、CRFB 3個產品。

4 結論

4季試驗數據綜合來看，選擇適宜的緩（控）釋肥可以實現夏玉米的一次性施肥。從提高產量角度出發，黃淮海區域首選產品為緩（控）釋肥CRFC、CRFA、CRFB，德州區域為緩（控）釋肥CRFC、CRFJ、CRFB和CRFI。從產量可持續性方面考慮，黃淮海區域首選產品為緩（控）釋肥CRFG、CRFD、CRFH，德州區域為緩（控）釋肥CRFI、CRFD、CRFB。從產量變異性較小方面考慮，黃淮海區域首選產品為緩（控）釋肥CRFH、CRFB、CRFG，德州區域為緩（控）釋肥CRFI、CRFD、CRFB。

[1] 王宜倫, 白由路, 譚金芳, 劉舉, 盧艷麗, 韓燕來. 采用粒片狀肥料實現夏玉米一次施肥的可行性研究. 植物營養與肥料學報, 2016, 22(4): 1126-1132.

WANG Y L, BAI Y L, TAN J F, LIU J, LU Y L, HAN Y L. Availability study of once quantitative fertilization in summer maize using fertilizer tablets., 2016, 22(4): 1126-1132. (in Chinese)

[2] 高強, 李德忠, 汪娟娟, 白百一, 黃立華. 春玉米一次性施肥效果研究. 玉米科學, 2007, 15(4): 125-128.

GAO Q, LI D Z, WANG J J, BAI B Y, HUANG L H. Effects of single fertilization for spring maize., 2007, 15(4): 125-128. (in Chinese)

[3] 楊俊剛, 高強, 曹兵, 陳新平. 一次性施肥對春玉米產量和環境效應的影響. 中國農學通報, 2009, 25(19): 123-128.

YANG J G, GAO Q, CAO B, CHEN X P. Effect of single fertilization on spring maize yield and environment., 2009, 25(19): 123-128. (in Chinese)

[4] 安景文, 汪仁, 包紅靜, 解占軍, 華麗民. 不同肥料配方一次性施肥對玉米產量和養分吸收的影響. 土壤通報, 2008, 39(4): 874-877.

AN J W, WANG R, BAO H J, XIE Z J, HUA L M. Effects of basal dressing total fertilizers once with different fertilizer formulas on product and nutrient uptake of maize., 2008, 39(4): 874-877. (in Chinese)

[5] 王宜倫, 李潮海, 譚金芳, 韓燕來, 張許. 超高產夏玉米植株氮素積累特征及一次性施肥效果研究. 中國農業科學, 2010, 43(15): 3151-3158.

WANG Y L, LI C H, TAN J F, HAN Y L, ZHANG X. Studies on plant nitrogen accumulation characteristics and the effect of single application of base fertilizer on super-high-yield summer maize., 2010, 43(15): 3151-3158. (in Chinese)

[6] 李丙奇, 劉小奇, 孫克剛, 和愛玲. 砂姜黑土區不同肥料配方一次性施肥對玉米產量和經濟效益的影響. 磷肥與復肥, 2011, 26(5): 79-80.

LI B Q, LIU X Q, SUN K G, HE A L. The effect of one－time fertilization with difference fertilizer formula on maize yield and economic benefit in lime concretion black soil area., 2011, 26(5): 79-80. (in Chinese)

[7] 葛均筑, 展茗, 趙明, 李建鴿, 李淑婭, 田少陽. 一次性施肥對長江中游春玉米產量及養分利用效率的影響. 植物營養與肥料學報, 2013, 19(5) : 1073-1082.

GE J Z, ZHAN M, ZHAO M, LI J G, LI S Y, TIAN S Y. Effects of single basal fertilization on yield and nutrient use efficiencies of spring maize in the Middle Reaches of Yangtze River., 2013, 19(5): 1073-1082. (in Chinese)

[8] 盧艷麗, 白由路, 王磊, 王賀, 杜君, 王志勇. 華北小麥-玉米輪作區緩控釋肥應用效果分析. 植物營養與肥料學報, 2011, 17(1): 209- 215.

LU Y L, BAI Y L, WANG L, WANG H, DU J, WANG Z Y. Efficiency analysis of slow/controlled release fertilizer on wheat-maize in North China., 2011, 17(1): 209-215. (in Chinese)

[9] 李偉, 李絮花, 唐慎欣, 李海燕, 劉旭鳳, 彭強. 控釋摻混肥對夏玉米產量及土壤硝態氮和銨態氮分布的影響. 水土保持學報, 2011, 25(6): 68-71, 91.

LI W, LI X H, TANG S X, LI H Y, LIU X F, PENG Q. Effect of controlled-release urea combined with common urea on the grain yields of summer maize and distribution of soil ammonium and nitrate content., 2011, 25(6): 68-71, 91. (in Chinese)

[10] 王宜倫, 盧艷麗, 劉舉, 蘇瑞光, 馬龍, 譚金芳, 白由路. 專用緩釋肥對夏玉米產量及養分吸收利用的影響. 中國土壤與肥料, 2015(1): 29-32.

WANG Y L, LU Y L, LIU J, SU R G, MA L, TAN J F, BAI Y L. Effects of special slow-release fertilizer on yield and nutrient absorption and utilization of summer maize., 2015(1): 29-32. (in Chinese)

[11] 王宜倫, 李潮海, 王瑾, 譚金芳. 緩/控釋肥在玉米生產中的應用與展望. 中國農學通報, 2009, 25(24): 254-257.

WANG Y L, LI C H, WANG J, TAN J F. Application and prospect of slow/controlled release fertilizers in maize production., 2009, 25(24): 254-257. (in Chinese)

[12] 李忠芳, 徐明崗, 張會民, 張文菊. 長期不同施肥模式對我國玉米產量可持續性的影響. 玉米科學, 2009, 17(6): 82-87.

LI Z F, XU M G, ZHANG H M, ZHANG W J. Effects of different long-term fertilizations on sustainability of maize yield in China., 2009, 17(6): 82-87. (in Chinese)

[13] CHAUDHURY J, MANDAL U K, SHARMA K L, GHOSH H, MANDAL B. Assessing soil quality under long-term rice-based cropping system., 2005, 36(9/10): 1141-1161.

[14] MANNA M C, SWARUP A, WANJARI R H, RACANKAR H N, MISHRA B, SAHA M N, SINGH Y V, SAHI D K, SARAP P A. Long-term effect of fertilizer and manure application on soil organic carbon storage, soil quality and yield sustainability under sub-humid and semi-arid tropical India., 2005, 93: 264-280.

[15] MAJUMDER B, MANDAL B, BANDYOPADHYAY P K, CHAUDHURY J. Soil organic carbon pools and productivity relationships for a 34 year old rice-wheat-jute agroecosystem under different fertilizer treatments., 2007, 297(1/2): 53-67.

[16] BHATTACHARYYA R, KUNDU S, PRAKASH V, GUPTA H S. Sustainability under combined application of mineral and organic fertilizers in a rainfed soybean-wheat system of the Indian Himalayas., 2008, 28: 33-46

[17] 李忠芳, 徐明崗, 張會民, 張淑香, 張文菊. 長期施肥和不同生態條件下我國作物產量可持續性特征. 應用生態學報, 2010, 21(5): 1264-1269.

LI Z F, XU M G, ZHANG H M, ZHANG S X, ZHANG W J. Sustainability of crop yields in China under long-term fertilization and different ecological conditions., 2010, 21(5): 1264-1269. (in Chinese)

[18] 門明新, 李新旺, 許皞. 長期施肥對華北平原潮土作物產量及穩定性的影響. 中國農業科學, 2008, 41(8): 2339-2346.

MEN M X, LI X W, XU H. Effects of long-term fertilization on crop yields and stability., 2008, 41(8): 2339-2346. (in Chinese)

[19] 高洪軍, 彭暢, 張秀芝, 李強, 朱平. 長期不同施肥對東北黑土區玉米產量穩定性的影響. 中國農業科學, 2015, 48(23): 4790-4799.

GAO H J, PENG C, ZHANG X Z, LI Q, ZHU P. Effect of long-term different fertilization on maize yield stability in the northeast black soil region., 2015, 48(23): 4790-4799. (in Chinese)

[20] 孫新素, 龍致煒, 宋廣鵬, 陳長青. 氣候變化對黃淮海地區夏玉米-冬小麥種植模式和產量的影響. 中國農業科學, 2017, 50(13): 2476-2487.

SUN X S, LONG Z W, SONG G P, CHEN C Q. Effects of climate change on cropping pattern and yield of summer maize-winter wheat in Huang-Huai-Hai plain., 2017, 50(13): 2476-2487. (in Chinese)

[21] 馬力, 楊林章, 沈明星, 夏立忠, 李運東, 劉國華, 殷士學. 基于長期定位試驗的典型稻麥輪作區作物產量穩定性研究. 農業工程學報, 2011, 27(4): 117-124.

MA L, YANG L Z, SHEN M X, XIA L Z, LI Y D, LIU G H, YIN S X. Study on crop yield stability in a typical region of rice–wheat rotation based on long-term fertilization experiment., 2011, 27(4): 117-124. (in Chinese)

[22] 陳家法, 陳隆升, 涂佳, 高定軍. 長期施肥對油茶林產果量及土壤地力可持續性的影響. 中南林業科技大學學報, 2017, 37(7): 59-65.

CHEN J F, CHEN L S, TU J, GAO D J. Effect of long-term fertilization on yield and soil fertility sustainability of, 2017, 37(7): 59-65. (in Chinese)

[23] 周麗平, 楊俐蘋, 白由路, 盧艷麗, 王磊. 夏玉米施用不同緩釋化處理氮肥的效果及氮肥去向. 中國農業科學, 2018, 51(8): 1527-1536.

ZHOU L P, YANG L P, BAI Y L, LU Y L, WANG L. Effects of different slow-released nitrogen fertilizers on summer maize and nitrogen fate in the field., 2018, 51(8): 1527-1536. (in Chinese)

[24] 李慶軍. 常見緩控釋肥的優缺點及選用緩控釋肥方法. 吉林農業, 2015(11): 93.

LI Q J. The advantages and disadvantages and selection methods of the common slow controlled release fertilizer., 2015(11): 93. (in Chinese)

[25] 倪露, 白由路, 楊俐蘋, 盧艷麗, 王磊, 周麗平. 不同組分脲甲醛緩釋肥的夏玉米肥料效應研究. 中國農業科學, 2016, 49(17): 3370-3379.

NI L, BAI Y L, YANG L P, LU Y L, WANG L, ZHOU L P. The effect of urea-formaldehyde fertilizer under different components by summer maize., 2016, 49(17): 3370-3379. (in Chinese)

[26] GOERTZ H M. Technology development in coated fertilizers// HAGIN A.. Haifa Israel: Technion, 1993: 158-164.

[27] 張民, 史衍璽, 楊守祥, 楊越超. 控釋和緩釋肥的研究現狀與進展. 化肥工業, 2001, 28(5): 27-30, 61, 63.

ZHANG M, SHI Y X, YANG S X, YANG Y C. Status quo of study of controlled-release and slow-release fertilizers and progress made in this respect., 2001, 28(5): 27-30, 61, 63. (in Chinese)

[28] HUSBY C E, NIEMIERA A X, WRIGHT R D, HARRIS J R. Influence of diurnal temperature on nutrient release patterns of three polymer-coated fertilizer., 2003, 38(3): 387-389.

[29] 魏猛, 張愛君, 諸葛玉平, 李洪民, 唐忠厚, 陳曉光. 長期不同施肥對黃潮土區冬小麥產量及土壤養分的影響. 植物營養與肥料學報, 2017, 23(2): 304-312.

WEI M, ZHANG A J, ZHUGE Y P, LI H M, TANG Z H, CHEN X G. Effect of different long-term fertilization on winter wheat yield and soil nutrient contents in yellow fluvo-aquic soil area., 2017, 23(2): 304-312. (in Chinese)

[30] 陳歡, 曹承富, 孔令聰, 張存嶺, 李瑋, 喬玉強, 杜世州, 趙竹. 長期施肥下淮北砂姜黑土區小麥產量穩定性研究. 中國農業科學, 2014, 47(13): 2580-2590.

CHEN H, CAO C F, KONG L C, ZHANG C L, LI W, QIAO Y Q, DU S Z, ZHAO Z. Study on wheat yield stability in Huaibei lime concretion black soil area based on long-term fertilization experiment., 2014, 47(13): 2580-2590. (in Chinese)

[31] 黃興成, 石孝均, 李渝, 張雅蓉, 劉彥伶, 張文安, 蔣太明. 基礎地力對黃壤區糧油高產、穩產和可持續生產的影響. 中國農業科學, 2017, 50(8): 1476-1485.

HUANG X C, SHI X J, LI Y, ZHANG Y R, LIU Y L, ZHANG W A, JIANG T M. Effect of the inherent soil productivity on high, stable and sustainable yield of grain and oil crops in yellow soil region., 2017, 50(8): 1476-1485. (in Chinese)

[32] 魏猛, 張愛君, 諸葛玉平, 李洪民, 唐忠厚, 陳曉光. 長期施肥下甘薯產量穩定性及品質特性研究. 西北農業學報, 2017, 26(4): 588-595.

WEI M, ZHANG A J, ZHUGE Y P, LI H M, TANG Z H, CHEN X G. Study of different fertilization practices on sweet potato yield stability and quality characteristics., 2017, 26(4): 588-595. (in Chinese)

[33] 冀建華, 侯紅乾, 劉益仁, 劉秀梅, 馮兆濱, 劉光榮, 楊濤, 李文娟. 長期施肥對雙季稻產量變化趨勢、穩定性和可持續性的影響. 土壤學報, 2015, 52(3): 607-619.

JI J H, HOU H Q, LIU Y R, LIU X M, FENG Z B, LIU G R, YANG T, LI W J. Effects of long-term fertilization on yield variation trend, yield stability and sustainability in the double cropping rice system., 2015, 52(3): 607-619. (in Chinese)

[34] 吳煥煥, 徐明崗, 呂家瓏. 長期不同施肥條件下紅壤水稻產量可持續性特征. 西北農林科技大學學報(自然科學版), 2014, 42(7): 163-168.

WU H H, XU M G, LV J L. Yield sustainability of paddy soil rice with long-term fertilization., 2014, 42(7): 163-168. (in Chinese)

[35] 廖育林, 鄭圣先, 聶軍, 魯艷紅, 謝堅, 楊曾平. 長期施用化肥和稻草對紅壤水稻土肥力和生產力持續性的影響. 中國農業科學, 2009, 42(10): 3541-3550.

LIAO Y L, ZHENG S X, NIE J, LU Y H, XIE J, YANG Z P. Effects of long-term application of fertilizer and rice straw on soil fertility and sustainability of a reddish paddy soil productivity., 2009, 42(10): 3541-3550. (in Chinese)

[36] 尹春梅, 謝小立, 鐘石侖. 長期不同養分投入對土壤養分和水稻生產持續性的影響. 生態學報, 2009, 29(6): 3059-3065.

YIN C M, XIE X L, ZHONG S L. Effect of different fertilizer applications on sustainable soil fertility and rice production in red soil paddy ecosystem., 2009, 29(6): 3059-3065. (in Chinese)

[37] 李紅陵, 王定勇, 石孝均. 不均衡施肥對紫色土稻麥產量的影響. 西南農業大學學報(自然科學版), 2005, 27(4): 487-490.

LI H L, WANG D Y, SHI X J. Effects of nutrient non-equilibration in purple soil on crop productivity., 2005, 27(4): 487-490. (in Chinese)

（責任編輯 李云霞，趙伶俐）

Fertilizer Product Screening and Yield Response about One-off Fertilization on Summer Maize in Huang-Huai-Hai Plain

JIANG LiHua1, 2, TAN DeShui1, LI ZiShuang3, LI ZongXin4, GUO JianHua5, SUN KeGang6, LI Ni1,2, XU Yu1, YANG Yan1, SHI Jing1, WANG Mei1, LIU ZhaoHui7

(1Institute of Agricultural Resources and Environment, Shandong Academy of Agricultural Sciences/Shandong Province Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer, Jinan 250100;2Scientific Observing and Experimental Station of Arable Land Conservation (Shandong), Ministry of Agriculture, Jinan 250100;3Dezhou Academy of Agricultural Sciences, Dezhou 253015, Shandong;4Institute of corn, Shandong Academy of Agricultural Sciences, Jinan 250100;5National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture, Beijing 100097;6Institute of Plant Nutrition, Agricultural Resources and Environment Science, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002;7Shandong Academy of Agricultural Sciences, Jinan 250100)

【Objective】The aim of the experiment was to screen slow (controlled) release fertilizer products by using one-off fertilization for realizing the target of high, stable, sustainable yield of summer maize in Huang-Huai-Hai plain.【Method】Four sites in three maize big provinces (Shandong, Henan and Hebei) were selected as fixed position experiment sites of one-off fertilization on summer maize, ten varieties of slow (controlled) release fertilizer (CRF) as testing fertilizer, including CRFA, CRFB, CRFC, CRFD, CRFE, CRFF, CRFG, CRFH, CRFI, and CRFJ, were selected as testing fertilizers, and then effects of one-off fertilization of different slow (controlled) release fertilizer on yield of summer maize was researched.【Result】Maize yield between different experimental sites as well as different years were significantly different at 0.05 probability level (F=40.67, F=2.95), but maize yield between different fertilizer treatments had no significant difference. There was no significant difference between one-time application of CRF and OPT in the same year and the same region, so one-off fertilization could be achieved by one-time application of CRF. Yield sustainability of treatments about CRF was higher than that of OPT, and the range of SYI was 0.65-0.70. In addition to CRFE, yield stability of other treatments about CRF was higher than that of OPT, and the range of CV was 3.19%-7.32%. In the experiment site of Dezhou of Shandong province, average annual yield of summer maize had no significant difference between treatments about CRF and OPT. Average annual yield of summer maize under CRFC was the highest, which was 10734.06 kg·hm-2. Yield sustainability of treatments about CRF was higher than that of OPT, of which SYI of CRFI, CRFD and CRFB was more than 0.70. Yield stability of treatments about CRF was higher than that of OPT, and the range of CV was 14.00%-21.77%. In this study, there was no obvious correlation between yield sustainability and yield of summer maize. In the experiment site of Dezhou of Shandong, the SYI and CV of maize yield had significantly negative correlation, and the more stable the yield, the more sustainable the yield.【Conclusion】The CRF used in this study all had the effect of increasing yield of summer maize. Considering the aspect of high yield, CRFC, CRFA and CRFB could realize one-off fertilization on summer maize in Huang-Huai-Hai plain. And CRFC, CRFJ, CRFB, and CRFI could realize one-off fertilization on summer maize in the experiment site of Dezhou of Shandong province. Considering the aspect of sustainable yield, CRFG, CRFD and CRFH were better fertilizers in Huang-Huai-Hai plain. And CRFI,CRFD and CRFB were better fertilizers in the experiment site of Dezhou of Shandong province. Considering the aspect of stable yield, CRFH, CRFB and CRFG were better fertilizers in Huang-Huai-Hai plain. And CRFI、CRFD and CRFB were better fertilizers in the experiment site of Dezhou of Shandong province.

one-off fertilization; slow (controlled) release fertilizer; summer maize; yield; stability; sustainability; Huang- Huai-Hai Plain

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.006

2018-01-15；

2018-07-17

國家重點研發計劃（2018YFD0200600）、農業部行業專項（201303103）、山東省重點研發計劃（2016ZDJS08A02）

江麗華，Tel：0531-66659096；E-mail：jiangli8227@ sina.com。通信作者劉兆輝，Tel：0531-66659546；E-mail：liuzhaohui@saas.ac.cn