基于“3414”試驗設(shè)計的玉米氮、磷、鉀效應(yīng)研究

李旭，杜曉明，洛俊峰，謝忠凱

摘要：該研究在通化市二道江區(qū)鴨園鎮(zhèn)四道江村開展玉米“3414”試驗，結(jié)果表明：氮、磷、鉀肥合理配比施用能夠顯著增加玉米產(chǎn)量，增產(chǎn)率順序為氮>鉀>磷。三種肥料因子間都存在正向交互作用，但其交互作用程度和規(guī)律性并不清晰。通過分析氮、磷、鉀肥的三元二次肥效方程，確定此地區(qū)玉米最高產(chǎn)量為8513.80kg/hm2，其對應(yīng)氮、磷、鉀施肥量分別為N：320.94kg/hm2、P2O5：92.46kg/hm2、K2O：95.60kg/hm2。

關(guān)鍵詞：玉米;“3414”肥料試驗;產(chǎn)量

中圖分類號： S513 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI編號： ? 10.14025/j.cnki.jlny.2019.02.023

玉米作為吉林省的主要糧食作物之一，種植面積占50%以上。在中央和地方的惠農(nóng)政策力度不斷加大的情況下，玉米產(chǎn)量逐年攀升[1]。農(nóng)民長期以來追求增產(chǎn)而大量施用氮、磷、鉀肥，改變土壤理化性質(zhì)，造成玉米減產(chǎn)和環(huán)境污染問題[2-3]。因此，合理施用氮、磷、鉀肥，對玉米增產(chǎn)和耕地保護具有深遠意義。按照“吉林省測土配方施肥工作實施方案”和“耕地保護與提升化肥減量增項項目”要求，開展本次玉米“3414”試驗，研究玉米在不同氮、磷、鉀施肥配比時的產(chǎn)量與生育性狀，增產(chǎn)效果和肥料效應(yīng)模型，以期為科學指導施肥提供依據(jù)[4-6]。

1材料與方法

1.1試驗地基本情況

試驗地選在通化市二道江區(qū)鴨園鎮(zhèn)四道江村實驗田里進行，供試土壤為白漿土，理化性質(zhì)見表1。玉米品種為豐禾10，供試肥料為尿素（含N 46%）、磷酸二銨（含P 64%）、過磷酸鈣（含P2O5 46%）、硫酸鉀（含K2O 50%）。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用“3414”方案設(shè)計[7-8]，即氮、磷、鉀3個因素、4個水平、14個處理。0水平為不施用任何肥料;2水平為當?shù)毓┰囎魑锓柿献罴延昧浚抗暿㎞ 260kg、P2O5 90.0kg、K2O 90.0kg;1水平為2水平的一半用量;3水平為2水平用量的1.5倍。小區(qū)面積20m2（7.7m×2.6m），采用4行區(qū)。4月末進行播種，10月初收獲，玉米從出苗至成熟125d左右。施肥方法采用一次性施肥。

2 結(jié)果與分析

2.1不同處理對玉米生育性狀和產(chǎn)量的影響

由表2可知，株高由高到低排列前五位為處理6>處理11>處理7>處理10>處理5;莖粗由高到低排列前五位為處理11>處理7>處理6>處理14>處理9;穗長由高到低排列前五位為處理7>處理11>處理6>處理14>處理5。由此可見在玉米生長過程中，對其施加適量的肥料能夠增加玉米的長勢，但株高、穗粗和穗長并不是隨著肥料施用量的增加而增加。產(chǎn)量項中， 處理1最低為5548.6kg/hm2，處理6最高為8540.2kg/hm2，與處理1未添加任何肥料相比，添加適量的肥料能夠增加產(chǎn)量在526.3～2991.6kg/hm2。

2.2 氮、磷、鉀肥交互作用效果分析

適宜的氮、磷、鉀配比有利于玉米產(chǎn)量的提高，因此需要進一步探討氮、磷、鉀三因素的交互作用[9-10]。由表2可知，在N2水平下，不同氮、磷施用量處理（4-10，14）中玉米產(chǎn)量大小依次為P2>P3>P1>P0，K2>K3>K0>K1。磷施用量為P1條件下，處理5產(chǎn)量高于處理14;鉀施用量為K1條件下，處理9產(chǎn)量高于14，說明施用少量磷、鉀肥能夠提高玉米產(chǎn)量，其正交互作用明顯。磷、鉀施用量分別為P2和K2條件下，處理6 （N2P2K2）的玉米產(chǎn)量最高。

在P2水平下，不同氮鉀施用量處理（2，3，6，8-11，13）中玉米產(chǎn)量大小依次為N2>N3>N1>N0，K2>K3>K0>K1。氮施用量為N1條件下，處理13產(chǎn)量高于處理3;鉀施用量為K1條件下，處理9產(chǎn)量高于13，可見施氮水平低時，增加鉀肥施用量造成玉米減產(chǎn);施鉀水平低時，增加氮肥施用量可提高玉米產(chǎn)量。氮、鉀施用量分別為P2和K2條件下，處理6（N2P2K2）的玉米產(chǎn)量最高。

在K2水平下，不同氮鉀施用量處理（2-7，11，13）中玉米產(chǎn)量大小依次為N2>N3>N1>N0，P2>P3>P0>P1。氮施用量為N1條件下，處理12產(chǎn)量高于處理3;磷施用量為K1條件下，處理5產(chǎn)量高于12，可見施氮水平低時，增加磷肥施用量會造成玉米減產(chǎn);施磷水平低時，增加氮肥施用量可提高玉米產(chǎn)量。氮、磷施用量分別為P2和K2條件下，處理6（N2P2K2）的玉米產(chǎn)量最高。由此可見，處理6（N2P2K2）的氮磷鉀肥施用量配比效果最好，能夠顯著提高玉米產(chǎn)量。

2.3氮、磷、鉀肥對玉米的增產(chǎn)效果

施肥的增產(chǎn)效果可以用肥料增產(chǎn)率來表征[11]，肥料增產(chǎn)率計算公式如下：

通過肥料增產(chǎn)率計算公式，結(jié)合表2中各施肥處理得到的玉米產(chǎn)量數(shù)據(jù)進行計算，用處理6（全肥區(qū)）的產(chǎn)量分別與處理2（無氮區(qū)）、處理4（無磷區(qū)）和處理8（無鉀區(qū)）進行比較，分別得出氮、磷、鉀肥對玉米的增產(chǎn)效率（表3）。由表3可知，施用純氮260kg/hm2可增產(chǎn)2465.3kg/hm2，增長率為40.58%;施用純磷90kg/hm2可增產(chǎn)549.0kg/hm2，增產(chǎn)率為6.85%;施用純鉀90.0kg/hm2可增產(chǎn)181.7kg/hm2，增產(chǎn)率為2.17%。從增產(chǎn)率可以看出氮肥對玉米增產(chǎn)效率最高，鉀肥次之，磷肥增產(chǎn)效率最低。

2.4 肥料效應(yīng)函數(shù)模型的建立

運用數(shù)據(jù)處理軟件分別采用三元二次方程和二元二次方程對各處理的玉米產(chǎn)量進行回歸統(tǒng)計分析，并利用一元二次方程對玉米產(chǎn)量進行擬合[11-12]，建立的肥料效應(yīng)函數(shù)模型及其結(jié)果，如表4所示。根據(jù)不同方程擬合的決定系數(shù)選擇最適模型，并通過分析模型確定玉米最高產(chǎn)量及其對應(yīng)的氮、磷、鉀肥施用量。

從表4分析結(jié)果可以看出，本試驗三元二次回歸方程檢驗中的F值>F0.05，相關(guān)系數(shù)R為0.985，說明玉米產(chǎn)量與氮磷鉀施肥量之間具有顯著相關(guān)性。在二元二次回歸方程檢驗中，氮磷、氮鉀函數(shù)方程中的F值>F0.1，相關(guān)系數(shù)R均在0.980以上，而磷鉀函數(shù)方程中的F值< F0.1，R值僅有0.896，說明玉米產(chǎn)量與氮、磷、鉀肥存在部分相關(guān)性，不能準確的反映三者之間的關(guān)系;同樣一元二次函數(shù)方程中僅有氮磷、氮鉀的函數(shù)方程R值較好，而磷鉀一元二次方程函數(shù)R值為0.902，不符合要求。因此選用三元二次方程作為肥料效應(yīng)函數(shù)模型最為適合。通過對氮、磷、鉀肥單元素分析，求導得出最大施肥量分別為N：320.94kg/hm2、P2O5：92.46kg/hm2、K2O：95.60 kg/hm2，對應(yīng)的最高產(chǎn)量為8513.80kg/hm2。

3 結(jié)論

通過“3414”肥效試驗得出施用適量的氮、磷、鉀肥能夠顯著增加玉米產(chǎn)量，并且氮、磷、鉀肥對玉米的增產(chǎn)率順序為氮>鉀>磷。從肥料的交互作用分析來看，三種肥料因子間都存在正向交互作用，但其交互作用程度和規(guī)律性并不清晰。

運用不同的數(shù)學模擬方法獲得玉米氮磷鉀肥三元二次肥效方程，經(jīng)過檢驗達到顯著水平，并確定此區(qū)域玉米產(chǎn)量8513.80 kg/hm2的施肥量為最大施肥量，其對應(yīng)氮、磷、鉀施肥量分別為N：320.94kg/hm2、P2O5：92.46kg/hm2、K2O：95.60kg/hm2。

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作者簡介：李旭，碩士，農(nóng)藝師，研究方向：土壤肥料。