氮肥因子與玉米產量的關系研究

鄧州市農業技術推廣中心 楊晉

鄧州市農業技術推廣中心為驗證氮肥因子在玉米生產上的應用增產效果，通過本次田間試驗示范，建立玉米施肥數學模型，探索其最佳氮肥施用量，結合當地農業實際合理配比，為精準精量施肥和精細農業的發展提供科學依據。

一、材料與方法

試驗于2018 年5 月安排在鄧州市汲灘鎮孫莊村。供試土壤為砂姜黑土，質地黏土，肥力中等，地力均勻，排灌條件較好，便于管理。耕層深度20 cm，耕層土壤基礎養分：土壤有機質15.3 g/kg，全氮1.02 g/kg，有效磷（P2O5）14.9 mg/kg，速效鉀（K2O）132 mg/kg。試驗地為一年兩熟制，種植模式為小麥—玉米輪作。

（一）供試肥料

氮肥選擇含量為46%的大顆粒尿素，磷肥選擇含量為12%的顆粒磷肥，鉀肥選擇含量為60%的進口氯化鉀。純氮肥、純磷肥、純鉀肥市場價分別為4.4 元/kg、5.8 元/kg、4.2 元/kg。供試作物為玉米，品種為秀青829。

（二）方法

1.試驗方案。試驗設7 個處理，處理1（CK），代碼N0P5K6，氮肥施用量為0 kg/hm2；處理2，代碼N3.5P5K6，氮肥施用量為52.5 kg/hm2；處理3，代碼N7P5K6，氮肥施用量為105 kg/hm2；處理4，代碼N10.5P5K6，氮肥施用量為157.5 kg/hm2；處理5，代碼N14P5K6，氮肥施用量為210 kg/hm2；處理6，代碼N17.5P5K6，氮肥施用量為262.5 kg/hm2；處理7，代碼N21P5K6，氮肥施用量為315 kg/hm2。每個處理磷肥、鉀肥施用量均相同，分別是75 kg/hm2、90 kg/hm2。試驗采用隨機區組排列，重復3 次。小區面積30 m2，小區間隔、重復間隔均為50 cm，保護行為2 m。施肥時磷肥、鉀肥全部作底肥，1/3 氮肥作底肥，其余作追肥。試驗地采用人工點播法，耕地、播種、施肥、化除等做到統一田間管理。收獲時以小區為單位，單收、單稱、單曬，分別計產并同時進行考種。

2.分析工具。運用Excel、SPSS 等軟件對數據進行處理，建立產量與施肥量之間的二次回歸方程，然后通過方程確定最大施肥量和最佳施肥量，并預測產量和進行經濟效益分析。

二、結果與分析

（一）數據整理

由表1 可知，假設產量為y（kg/hm2）、施氮量為x（kg/hm2），處理5 產量最高，為9 148.5 kg/hm2，處理1（CK）產量最低。處理5 比處理1（CK）增產3 670.5 kg/hm2，增長率為67%。在產量表現上處理5＞處理6＞處理4＞處理7＞處理3＞處理2＞處理1。說明在磷肥、鉀肥同等的基礎上，增施氮肥有利于促進光和作用，提高生物學產量，可使葉片更加濃郁，植株更加健壯，根系發達，莖葉繁茂，增產效果明顯。但是當增施氮肥達到極限最大值時，產量會呈下降趨勢。

表1 試驗結果

（二）單因素回歸方程擬合

利用肥料效應函數的方法建立玉米產量y 和氮肥施用量x 的函數關系，數據分析過程中，回歸系數及顯著性檢驗都達到極顯著水平，變量為一次性全部引入，沒有被排除的變量。通過單因素回歸方程擬合得到的一元二次回歸方程為：

y=-0.071x2+31.914x+5 499.929（R2=0.998）。

由表2 可知，方程中的F 值為965.43＞F0.01=18.00＞F0.05=6.94，R2=0.998，說明擬合度很高。結果表明，玉米產量y 與氮肥施用量之間具有極顯著的回歸關系。

表2 方差分析

（三）回歸方程運用

1.確定最大氮肥施用量和玉米最高產量。該回歸方程是一種拋物線的形態，有最高值，無最低值。因此，可以用數學求導的方法得出氮肥施用量x 的最大值。即當邊際產量等于0 時產量y 達最高，即dy/dx=0，此時施肥量為最高產量施肥量。通過求導可以得出：dy/dx=-0.071*2*x+31.914=0。計 算 出x=224.75 kg/hm2，將x 代入方程計算出y=9 086.2 kg/hm2，即最大氮肥施用量為224.75 kg/hm2，玉米最高產量為9 086.2 kg/hm2。

2.確定最佳氮肥施用量和玉米最佳產量。最佳施肥量是邊際利潤為0，即單位面積利潤最大時的施肥量。此時，邊際產值=邊際成本，△y*Py=△x*Px，即dy/dx=△y/△x=Px/Py。邊際產量等于單位肥料價格和單位產品價格之比時經濟效益最大。按照2018—2019 年度玉米及純氮肥市場價分別為Py=1.9 元/kg、Px=4.4 元/kg 計算，通過求導可以得出：dy/dx=-0.071*2*x+31.914=Px/Py=4.4/1.9，計算出x=208.44 kg/hm2，將x 代入方程計算出y=9 067.3 kg/hm2，即玉米最佳氮肥施用量為208.44 kg/hm2，玉米最佳產量為9 067.3 kg/hm2。

3.施氮量與產量關系。由表3 可知，在產量、施氮量上，最大值比最佳值分別增加18.9 kg/hm2、16.31 kg/hm2。在產值及投入上，最大值比最佳值分別增加35.91 元/hm2、71.8 元/hm2。在收益上，最大值低于最佳值，相差35.85 元/hm2。結果表明，在性價比上最佳值優于最大值，更符合農業生產實際。

表3 施氮量與產量關系

（四）經濟效益分析

由表4 可知，氮肥的合理施用不僅增加了玉米產量，而且增加了經濟效益。處理5 產值、收益都是最高 的，分 別 是17 382.15 元/hm2、16 458.15 元/hm2，與處理1（CK）相比，在收益上，處理5＞處理4＞處理6＞處理3＞處理7＞處理2。

表4 不同處理經濟效益

三、結論

（一）通過試驗示范結果，獲得肥料效應函數方程理論氮肥最佳施用量，玉米最大氮肥施用量為224.75 kg/hm2，玉米最高產量為9 086.2 kg/hm2；玉米最佳氮肥施用量為208.44 kg/hm2，玉米最佳產量為9 067.3 kg/hm2。因此，可以推算出該模型下配方施肥時按照氮肥、磷肥、鉀肥為1：0.36：0.43 的比例不僅增加了玉米的產量，而且節約了投入成本。建議施用量N 為200～210 kg/hm2、P2O5為70～80 kg/hm2、K2O 為80～90 kg/hm2。

（二）結合當地農業生產實際，要高度重視增施氮肥，特別注意需肥量大的大喇叭口期，加強追肥管理，促進玉米最大最快地吸收肥料養分。

（三）從經濟效益上看，處理5 產值最高，收益是最好的，分別是17 382.15 元/hm2、16 458.15 元/hm2，相對于其他處理，在收益上比較突出。

（四）由于回歸分析是純粹的數學方法，不同的試驗不同的處理間求出的模型也不盡相同，而農業生產的條件也是千變萬化的。因此，該回歸方程只限于本次試驗。